1.1.1 能層與能級(jí) 原子光譜 課件高二上學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修2

選擇性必修2(人教版2019)2023-2024學(xué)年第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)

原子結(jié)構(gòu)第1課時(shí)能層與能級(jí)原子光譜人類對(duì)原子的認(rèn)識(shí)盧瑟福行星模型湯姆生葡萄干面包模型道爾頓實(shí)心球模型波爾軌道模型電子云模型核外電子的運(yùn)動(dòng)——漫長且無止境研究氫原子光譜量子力學(xué)對(duì)原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述原子軌道：量子力學(xué)理論用原子軌道來描述原子中單個(gè)電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，某一個(gè)原子軌道，應(yīng)屬于某個(gè)能層(電子層n)的某個(gè)能級(jí)(s、p、d、f等)。你對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)？

學(xué)習(xí)

目標(biāo)第1課時(shí)能層與能級(jí)原子光譜PART01PART02了解電子運(yùn)動(dòng)的能量狀態(tài)具有量子化的特征(能量不連續(xù)),知道電子可以處于不同的能級(jí),在一定條件下會(huì)發(fā)生激發(fā)與躍遷。了解有關(guān)核外電子運(yùn)動(dòng)模型的歷史發(fā)展過程，認(rèn)識(shí)核外電子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。PART03了解核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),知道原子核外電子的能層分布、能級(jí)分布及其能量的關(guān)系。核外電子分層排布的，離核越遠(yuǎn)的電子，能量越高。波爾原子模型電子只能在原子核外具有特定能量的“殼層”中運(yùn)動(dòng)。電子層能層【任務(wù)一】能層與能級(jí)核外電子按能量不同分成能層。（K、L、M、N、O、P、Q等）2.電子的能層由內(nèi)向外排序，其序號(hào)、符號(hào)以及能容納的最多電子數(shù)能層一二三四五六七n符號(hào)KLMNOPQ-----最多電子數(shù)2818325072982n21.能層給原子核外空間分區(qū)—能層3.能量規(guī)律:

①原子核外電子總是盡可能先排布在能量較低的能層上，然后由內(nèi)向外依次排布在能量逐漸升高的能層。②能層越高，電子的能量越高。③能量的高低順序?yàn)镋(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。

(1)

多電子原子的同一能層電子的能量不同，分為不同的能級(jí)。（s、p、d、f等）(2)表示方法：分別用相應(yīng)能層的序數(shù)和字母s、p、d、f等表示。2.能級(jí)(3)能級(jí)的符號(hào)和所能容納的最多電子數(shù)能層一二三四五KLMNO能級(jí)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p…最多電子數(shù)226261026101426…①任一能層的能級(jí)總是從s能級(jí)開始，能級(jí)符號(hào)的順序是ns、np、nd、nf......(n為能層序數(shù))。能級(jí)數(shù)=能層序數(shù)。即第一能層只有1個(gè)能級(jí)(1s)，第二能層有2個(gè)能級(jí)(2s和2p)，依次類推。(3)能級(jí)的符號(hào)和所能容納的最多電子數(shù)能層一二三四五KLMNO能級(jí)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p…最多電子數(shù)226261026101426…②以s、p、d、f.....排序的每個(gè)能級(jí)最多可容納的電子數(shù)依次為自然數(shù)1、3、5、7……的2倍。每一能層中最多容納的電子數(shù)為2n2(n代表能層序數(shù))。③不同能層中符號(hào)相同的能級(jí)所容納的最多電子數(shù)相同。相同能層ns＜np＜nd＜nf符號(hào)相同的能級(jí)1s＜2s＜3s＜4s不同能級(jí)不同能層2px=2py=2pz能層或能級(jí)的能量關(guān)系【例題1】

已知n為能層序數(shù),下列有關(guān)認(rèn)識(shí)正確的是(

)A.各能層含有的電子數(shù)為2n2B.各能層的能級(jí)都是從s能級(jí)開始至f能級(jí)結(jié)束C.各能層含有的能級(jí)數(shù)為n-1D.各能級(jí)最多容納的電子數(shù)按s、p、d、f的順序依次為1、3、5、7的2倍答案:D解析:各能層最多含有的電子數(shù)為2n2，A項(xiàng)錯(cuò)誤；各能層的能級(jí)都是從s能級(jí)開始，每個(gè)能層上的能級(jí)數(shù)與能層序數(shù)相等，并不是所有能層的能級(jí)都是從s能級(jí)開始到f能級(jí)結(jié)束,如第1、2、3能層，B項(xiàng)錯(cuò)誤；各能層含有的能級(jí)數(shù)與其能層序數(shù)相等，C項(xiàng)錯(cuò)誤；各能級(jí)最多容納的電子數(shù)按s、p、d、f的順序依次為1、3、5、7的2倍，D項(xiàng)正確。典例分析【例題2】按能量由低到高的順序排列,正確的一組是(

)A.1s、2p、3d、4s B.1s、2s、3s、2pC.2s、2p、3s、3p D.3p、3d、4s、4p答案C解析電子能量的高低主要由能層和能級(jí)決定。當(dāng)能級(jí)符號(hào)相同時(shí),能層序數(shù)越大,能量越高,例如E1s<E2s<E3s;E2p<E3p<E4p。當(dāng)能層序數(shù)相同時(shí),能量順序?yàn)閚s<np<nd<nf,如E3s<E3p<E3d。能級(jí)和能層都不相同時(shí),根據(jù)構(gòu)造原理判斷,如D項(xiàng)中各能級(jí)能量由低到高順序?yàn)?p、4s、3d、4p。方法技巧判斷能級(jí)能量高低的方法(1)首先看能層,一般能層序數(shù)越大,能量越高。(2)再看能級(jí),同一能層中的各能級(jí),能量由低到高的順序是ns<np<nd<nf。(3)還要注意能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象,即高能層的s、p能級(jí)的能量可能會(huì)小于低能層的d、f能級(jí),如4s<3d,6p<5f等。練習(xí)1：在同一個(gè)原子中，M能層上的電子與Q能層上的電子的能量()A．前者大于后者B．后者大于前者C．前者等于后者D．無法確定B練習(xí)2：以下能級(jí)符號(hào)正確的是（）A、6sB、2dC、3fD、7p練習(xí)3：若n=3，以下能級(jí)符號(hào)錯(cuò)誤的是（）A．npB．nfC．ndD．nsADB練習(xí)4：下列各電子能層中，不包含d能級(jí)的是（

）A、N能層B、M能層C、L能層D、K能層CD小結(jié):能層、能級(jí)與最多容納的電子數(shù)、能量之間的相互關(guān)系能層(n)一二三四五六七…符號(hào)KLMNOPQ…能級(jí)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s…………最多容納電子數(shù)22626102610142…………28183250……每一能層最多可容納的電子數(shù)是2n2離核遠(yuǎn)近由近到遠(yuǎn)不同能層能量逐漸增大同一能層各能級(jí)的能量逐漸增大玻爾原子模型①原子核外電子在一系列穩(wěn)定的軌道上運(yùn)動(dòng)(原子軌道)。核外電子在原子軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，既不吸收能量，也不放出能量。②不同的原子軌道具有不同的能量，原子軌道的能量變化是不連續(xù)的，即量子化的。③原子核外電子可以在能量不同的軌道上發(fā)生躍遷。E0E1E2E3En基態(tài)能級(jí)激發(fā)態(tài)能級(jí)吸收能量

電子躍遷釋放能量

電子躍遷

處于最低能量狀態(tài)的原子叫做基態(tài)原子?；鶓B(tài)原子吸收能量后，它的電子會(huì)躍遷到較高能級(jí)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子。

電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)或基態(tài)時(shí)，將釋放能量。

光(輻射)是電子躍遷釋放能量的重要形式。光的波長可用兩個(gè)軌道的能量差計(jì)算。電子的躍遷是物理變化！原子吸收能量釋放能量處于最低能量狀態(tài)處于較高能量狀態(tài)1.基態(tài)原子2.激發(fā)態(tài)原子電子躍遷光(輻射)是電子躍遷釋放能量的重要形式【任務(wù)二】基態(tài)與激發(fā)態(tài)

原子光譜當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收一定能量后，電子被激發(fā)躍遷到較高能級(jí)，變成激發(fā)態(tài)原子特別提醒：①電子的躍遷是物理變化（未發(fā)生電子轉(zhuǎn)移），而原子得失電子時(shí)發(fā)生的是化學(xué)變化。②一般在能量相近的能級(jí)間發(fā)生電子躍遷。如1s22s22p2

表示基態(tài)碳原子，1s22s12p3為激發(fā)態(tài)碳原子（電子數(shù)不變）。③激發(fā)態(tài)原子不穩(wěn)定，易釋放能量變?yōu)榛鶓B(tài)原子?；鶓B(tài)KLMN激發(fā)態(tài)KLMN能量能量KLMN光KLMN不穩(wěn)定吸收能量電子躍遷釋放能量通常,電子處在能量最低的軌道(基態(tài))上運(yùn)動(dòng);電子在高能量軌道（激發(fā)態(tài)）上運(yùn)動(dòng)吸收能量釋放能量每一次躍遷(輻射或吸收)的能量以光的形式產(chǎn)生一條分立的譜線，被記錄下來，就形成了光譜。躍遷吸收光譜發(fā)射光譜

電子躍遷的形式不同元素原子的電子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素原子的發(fā)射光譜或吸收光譜，總稱原子光譜。發(fā)射光譜吸收光譜特征:暗背景，亮線，

線狀不連續(xù)特征:亮背景，暗線，線狀不連續(xù)[任務(wù)三]認(rèn)識(shí)原子光譜(1)電子吸收能量→從低能級(jí)躍遷至較高能級(jí)→吸收光譜。(2)電子從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)→釋放能量→發(fā)射光譜。在現(xiàn)代化學(xué)中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析。He氦原子光譜的應(yīng)用原子光譜的應(yīng)用1：發(fā)現(xiàn)新元素He氦

一種元素有一種原子光譜，一種原子光譜對(duì)應(yīng)著一種元素，所以，可以用光譜分析法鑒定元素。

同種元素發(fā)射光譜中的彩色亮線和吸收光譜中的暗線處于相同位置。原子光譜的應(yīng)用2：檢驗(yàn)元素焰色試驗(yàn)

基態(tài)原子吸收能量，電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)后，電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時(shí)，將能量以光的形式釋放出來。焰色試驗(yàn)屬于發(fā)射光譜。原子光譜的應(yīng)用3：焰火、激光、熒光、LED燈光充有氖氣的霓虹燈能發(fā)出紅光：通電后在電場(chǎng)作用下，放電管里氖原子中的電子吸收能量后躍遷到能量較高的能級(jí)，且處在能量較高的能級(jí)上的電子會(huì)很快地以光的形式釋放能量而躍遷回能量較低的能級(jí)上，該光的波長恰好處于可見光區(qū)域中的紅色波段。[例3]下列現(xiàn)象和應(yīng)用與電子躍遷無關(guān)的是(

)A.激光 B.焰色試驗(yàn)C.緩慢氧化放熱 D.霓虹燈C

[解析]電子躍遷本質(zhì)上是組成物質(zhì)的粒子(原子、離子或分子)中電子的一種能量變化,如激光、焰色試驗(yàn)、霓虹燈都與電子躍遷有關(guān)。激光與電子躍遷有關(guān),故A錯(cuò)誤;當(dāng)堿金屬及其鹽在火焰上灼燒時(shí),原子中的電子吸收了能量,從能量較低的軌道躍遷到能量較高的軌道,但處于能量較高軌道上的電子是不穩(wěn)定的,很快躍遷回能量較低的軌道,這時(shí)就將多余的能量以光的形式放出,因而能使火焰呈現(xiàn)顏色,與電子躍遷有關(guān),故B錯(cuò)誤;緩慢氧化放熱是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能,與電子躍遷無關(guān),故C正確;霓虹燈的各色的光是原子核外電子發(fā)生能級(jí)躍遷的結(jié)果,與電子躍遷有關(guān),故D錯(cuò)誤。[例4]對(duì)充有氖氣的霓虹燈管通電,燈管發(fā)出紅色光。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是(

)A.電子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)以光的形式釋放能量B.電子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時(shí)吸收除紅光以外的光線C.氖原子獲得電子后轉(zhuǎn)變成發(fā)出紅光的物質(zhì)D.在電流的作用下,氖原子與構(gòu)成燈管的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)A

分析霓虹燈發(fā)光的原理充有氖氣的霓虹燈能發(fā)出紅光，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是通電后在電場(chǎng)作用下，放電管里氖原子中的電子吸收能量后躍遷到能量較高的能級(jí)，且處在能量較高的能級(jí)上的電子會(huì)很快地以光的形式釋放能量而躍遷回能量較低的能級(jí)上，該光的波長恰好處于可見光區(qū)域中的紅色波段。A項(xiàng)正確。1、下列敘述正確的