第111講能層與能級基態(tài)與激發(fā)態(tài)-2021-2022學年高二化學鏈接教材精準變式練（人教版2019選擇性必修2）

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課時能層與能級基態(tài)與激發(fā)態(tài)【典例1】（2021·湖北十堰·高二期末）能層包含的能級數(shù)和最多能容納的電子數(shù)分別為A．22 B．28 C．38 D．318【答案】D【解析】M能層有s、p、d三個能級，s能容納2個電子，p能容納6個電子，d能容納10個電子。所以最多能容納的電子數(shù)為18個。故選D?！镜淅?】（2021·河南·柘城縣第四高級中學高二期末）以下能級符號不正確的是A．6s B．4d C．3f D．7p【答案】C【解析】電子層分不同的能級，各層都有s能級，從第二層開始有p能級，從第三層開始有d能級，從第四層有f能級，所以C錯誤。故選C。【典例3】（2021·吉林·長春市第二實驗中學高二期中）下列說法中正確的是A．多電子原子的所有電子在同一區(qū)域里運動B．能量高的電子在離核近的區(qū)域運動，能量低的電子在離核遠的區(qū)域運動C．處于最低能量的原子叫基態(tài)原子D．同一原子中，1s、2s、3s所能容納的電子數(shù)越來越多【答案】C【解析】A．原子核外有多電子時，電子的能量不盡相同，電子不可能都在同一區(qū)域里運動，而是分層排布的，A項錯誤；B．能量低的電子在離原子核近的區(qū)域里運動即在低能層運動，而能量高的電子在離核遠的區(qū)域即高能層運動，B項錯誤；C．能量越低越穩(wěn)定，根據(jù)構(gòu)造原理可知，核外電子優(yōu)先排布在能量較低的能級上，C項正確；D．s能級最多容納2個電子，與其所在能層高低無關(guān)，D項錯誤；答案選C?！镜淅?】（2021·寧夏·銀川一中高二期末）下列有關(guān)光譜的說法中不正確的是A．原子中的電子在躍遷時會發(fā)生能量的變化，能量的表現(xiàn)形式之一是光(輻射)，這也是原子光譜產(chǎn)生的原因B．霓虹燈光、激光、焰火、物理成像都與電子躍遷釋放能量有關(guān)C．通過原子光譜可以發(fā)現(xiàn)新的元素，也可以鑒定某些元素D．同一原子的發(fā)射光譜和吸收光譜的特征譜線位置相同【答案】B【解析】A．原子中的電子在躍遷時會發(fā)生能量的變化，能量的表現(xiàn)形式之一是光（輻射），不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)生光譜，故A正確；B．焰色反應(yīng)、激光、霓虹燈光時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)，物理成像與電子躍遷釋放能量無關(guān)，故B錯誤；C．不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，在歷史上，許多元素是通過原子光譜發(fā)現(xiàn)的，如銫和銣，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析，故C正確；D．同一原子的發(fā)射光譜和吸收光譜的特征譜線位置相同，故D正確；故選：B。教材知識鏈接教材知識鏈接一．能層與能級1920年，丹麥科學家玻爾在氫原子模型基礎(chǔ)上，提出構(gòu)造原理，開啟了用原子結(jié)構(gòu)解釋元素周期律的篇章。1925年以后，玻爾的“殼層”落實為“能層”與“能級”，厘清了核外電子的可能狀態(tài)，復雜的原子光譜得以詮釋。1936年，德國科學家馬德隆發(fā)表了以原子光譜事實為依據(jù)的完整的構(gòu)造原理。1．能層(1)含義：根據(jù)核外電子的能量不同，將核外電子分為不同的能層(電子層)。(2)序號及符號能層序號一、二、三、四、五、六、七……分別用K、L、M、N、O、P、Q……表示，其中每層所容納的電子數(shù)最多為2n2個。(3)能量關(guān)系能層越高，電子的能量越高，能量的高低順序為E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。2．能級(1)含義：根據(jù)多電子原子的同一能層的電子的能量也可能不同，將它們分為不同能級。(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，如n能層的能級按能量由低到高的排列順序為ns、np、nd、nf等。3．能層、能級與最多容納的電子數(shù)能層(n)一二三四五六七……符號KLMNOPQ……能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s……最多電子數(shù)22626102610142……281832………………2n2由上表可知：(1)能層序數(shù)等于該能層所包含的能級數(shù)，如第三能層有3個能級。(2)s、p、d、f各能級可容納的最多電子數(shù)分別為1、3、5、7的2倍。(3)原子核外電子的每一能層最多可容納的電子數(shù)是2n2(n為能層的序數(shù))。二．基態(tài)與激發(fā)態(tài)1．基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子(1)基態(tài)原子：處于最低能量狀態(tài)的原子。(2)激發(fā)態(tài)原子：基態(tài)原子吸收能量，它的電子會躍遷到較高能級，變成激發(fā)態(tài)原子。(3)基態(tài)、激發(fā)態(tài)相互間轉(zhuǎn)化的能量變化基態(tài)原子eq\o(,\s\up7(吸收能量),\s\do5(釋放能量，主要形式為光))激發(fā)態(tài)原子2.光譜(1)光譜的成因及分類(2)光譜分析：在現(xiàn)代化學中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析。精準變式題精準變式題（變式訓練1）（2021·重慶八中高二期中）下列能層中，不包含d能級的是A．2 B．4 C．5 D．6【答案】A【解析】從第三能層開始，出現(xiàn)d能級，第一能層只有s能級，第一能層有s能級和p能級，不包含d能級，故選A。（變式訓練2）下列敘述正確的是()A．能級就是電子層B．每個能層最多可容納的電子數(shù)是2n2C．同一能層中的不同能級的能量高低相同D．不同能層中的s能級的能量高低相同【答案】B【解析】能層是電子層，對于同一能層里能量不同的電子，又將其分為不同的能級，故A錯誤；每個能層最多可容納的電子數(shù)是2n2，故B正確；同一能層里不同能級，能量按照s、p、d、f的順序升高，故C錯誤；不同能層中的s能級的能量不同，能層越大，s能級的能量越高，例如：E(1s)<E(2s)<E(3s)……，故D錯誤。（變式訓練3）（2021·新疆新源·高二階段練習）下列有關(guān)光譜的說法中不正確的是A．原子中的電子在躍遷時會發(fā)生能量的變化，能量的表現(xiàn)形式之一是光(輻射)B．霓虹燈光、激光、焰火都與電子躍遷釋放能量有關(guān)C．通過原子光譜可以發(fā)現(xiàn)新的元素，也可以鑒定某些元素D．原子只有發(fā)射光譜【答案】D【解析】A．原子中的電子在躍遷時會發(fā)生能量的變化，能量的表現(xiàn)形式之一是光（輻射），不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)生光譜，故A正確；B．電子由高能級躍遷至較低能級時，要釋放能量，霓虹燈光、激光、焰火都與電子躍遷釋放能量有關(guān)，故B正確；C．不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，在歷史上，許多元素是通過原子光譜發(fā)現(xiàn)的，如銫和銣，同樣也可以鑒定某些元素，在現(xiàn)代化學中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析，故C正確；D．原子既有發(fā)射光譜，也有吸收光譜，故D錯誤；故選D。1．（2021·山西·渾源縣第七中學校高二階段練習）宇宙中最豐富的元素是A．O B．H C．He D．Al【答案】B【解析】宇宙中最豐富的元素是H元素，故B正確；故選B。2．（2021·河北石家莊·高二階段練習）下列各能層中不包含p能級的是A．K B．L C．M D．N【答案】A【解析】【分析】各能層中含有能級數(shù)等于能層序數(shù)，據(jù)此分析答題?！驹斀狻緼．K能層中含有能級，無能級，故A正確；B．L能層中含有能級，故B錯誤；C．M能層中含有能級，故C錯誤；D．N能層含有能級，故D錯誤；答案為A。3．（2021·上海市長征中學高二期中）下列電子層能量最低的是A．L B．M C．K D．N【答案】C【解析】原子核外電子是分層排布的，距離原子核越近能量越低，而電子層從內(nèi)到外為：K、L、M、N、O、P、Q等；因此以上選項中，能量最高的為N層，最低的為K層；故選C。4．（2021·甘肅·青海油田一中高二期中）下列說法中正確的是A．焰色反應(yīng)是化學變化B．基態(tài)碳原子的電子排布式為1s22s12p3C．焰色反應(yīng)中觀察到的特殊焰色是金屬原子在電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時產(chǎn)生的光譜譜線的顏色D．同一原子處于激發(fā)態(tài)時的能量一定大于其處于基態(tài)時的能量【答案】D【解析】A．焰色反應(yīng)是電子躍遷至低能級原子軌道同時以光能形式釋放能量的現(xiàn)象，是物理變化，描述錯誤不符題意；B．基態(tài)碳原子的電子排布式為1s22s22p2，描述錯誤，不符題意；C．焰色反應(yīng)中的特殊焰色是金屬原子在電子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時產(chǎn)生的光譜譜線的顏色，描述錯誤，不符題意；D．原子處于激發(fā)態(tài)時，電子會分布在更高能級原子軌道，故能量高于同原子基態(tài)能量，描述正確，符合題意；綜上，本題選B。5．（2021·山西晉城·高二期中）下列關(guān)于能層與能級的說法中不正確的是A．原子核外每一個能層最多可容納的電子數(shù)為2n2B．任一能層的能級總是從s能級開始，而且能級數(shù)等于該能層序數(shù)C．不同能層中s電子的原子軌道半徑相同D．相同能層中p電子的原子軌道能量相同【答案】C【解析】A．從第一能層開始，每一能層最多可容納的電子數(shù)為2、8、18、32…，因此原子核外每一個能層最多可容納的電子數(shù)為2n2，故A正確；B．同一能層中不同能級上電子能量關(guān)系為ns<np<nd<nf，電子填充時優(yōu)先填充能量較低的能級，因此任一能層的能級總是從s能級開始，能層中能級數(shù)等于能層序數(shù)，故B正確；C．不同能層中能級的半徑不同，即能級半徑：1s<2s<3s<4s…，故C錯誤；D．相同能層中同一能級的原子軌道能量相同，即相同能層中p電子的原子軌道能量相同，故D正確；綜上所述，說法不正確的是C項，故答案為C。6．（2021·黑龍江實驗中學高二階段練習）下列有關(guān)光譜的說法中不正確的是A．原子中的電子在躍遷時會發(fā)生能量的變化，能量的表現(xiàn)形式之一是光(輻射)，這也是原子光譜產(chǎn)生的原因B．不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，用光譜儀器攝取各種元素的電子吸收或發(fā)射光譜，稱為原子光譜，是一種物理的檢測方法C．通過原子光譜可以發(fā)現(xiàn)新的元素，也可以鑒定某些元素D．基態(tài)原子的電子獲得一定能量變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子，而激發(fā)態(tài)原子變?yōu)榛鶓B(tài)原子，則要吸收出能量【答案】D【解析】A．原子中的電子在躍遷時會發(fā)生能量的變化，能量的表現(xiàn)形式以光的形式體現(xiàn)，電子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷形成吸收光譜，電子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷形成發(fā)射光譜，A正確；B．原子光譜是由原子中的電子在能量變化時所發(fā)射或吸收的一系列波長的光所組成的光譜，不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，B正確；C．原子光譜用于測定原子種類，歷史上很多種元素是通過原子光譜發(fā)現(xiàn)的，原子光譜也可以鑒定某些元素，C正確；D．基態(tài)原子獲得能量變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子，而激發(fā)態(tài)原子若要變?yōu)榛鶓B(tài)原子必須向外放出能量，D錯誤；故選D。7．（2021·河北·滄州市一中高二階段練習）氯化鈉在灼燒過程中，發(fā)出黃色的光，下列對此現(xiàn)象的描述正確的是A．發(fā)射光譜，物理變化 B．發(fā)射光譜，化學變化C．吸收光譜，物理變化 D．吸收光譜，化學變化【答案】A【解析】氯化鈉在灼燒過程中，發(fā)出黃色的光，是由于處于激發(fā)態(tài)的電子從能量較高的激發(fā)態(tài)躍遷到能量較低的激發(fā)態(tài)甚至是基態(tài)時，會以光的形式釋放能量，故為發(fā)射光譜，該過程沒有新物質(zhì)生成，屬于物理變化，A正確；故選A。8．（2021·廣東·高二階段練習）煙花又稱花炮、焰火，漢族勞動人民發(fā)明較早，主要用于軍事、盛大的典禮或表演中。下列對形成煙花的過程敘述錯誤的是A．與電子的躍遷有關(guān)B．該過程中吸收能量C．焰色反應(yīng)屬于物理變化D．該過程中金屬原子可能由激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)化為基態(tài)【答案】B【解析】A．金屬原子的核外電子先吸收能量，由基態(tài)轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)，再將電子由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，將能量以光的形式釋放，從而形成煙花，A正確；B．將電子由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，能量以光的形式釋放，該過程中放出能量，B錯誤；C．焰色反應(yīng)并沒有化學反應(yīng)發(fā)生，只是電子發(fā)生基態(tài)與激發(fā)態(tài)的轉(zhuǎn)換，屬于物理變化，C正確；D．在釋放能量的過程中，金屬原子由激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)化為基態(tài)，D正確；故選B。9．（2021·北京通州·高二期中）下列說法不正確的是A．原子光譜可以用于定性鑒定元素B．霓虹燈能發(fā)出五顏六色的光，發(fā)光機理與氫原子光譜形成機理基本相同C．原子線狀光譜的產(chǎn)生是原子核外電子在不同的能級之間躍遷所導致D．利用光譜儀只能測得原子的發(fā)射光譜【答案】D【解析】A．用光譜儀器攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜總稱原子光譜。不同元素原子的吸收光譜或發(fā)射光譜不同，所以可以利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，A正確；B．霓虹燈能夠發(fā)出五顏六色的光，其發(fā)光機理與氫原子光譜形成機理基本相同，都是電子在不同的、能量量子化的狀態(tài)之間躍遷所導致的，B正確；C．原子線狀光譜的產(chǎn)生是原子核外電子在不同的、能量量子化的狀態(tài)之間躍遷所導致的，C正確；D．利用光譜儀既能測得原子的發(fā)射光譜，也能測得原子的吸收光譜，D錯誤；故合理選項是D。10．（2021·寧夏·吳忠中學高二期中）以下能級符號正確的是A．4s B．3f C．2d D．1p【答案】A【解析】根據(jù)第一電子層上只有1s，第二電子層只有2s、2p，第三電子層只有3s、3p、3d，第四電子層只有4s、4p、4d、4f；答案選A。11．（2021·黑龍江·齊齊哈爾市第一中學校高二階段練習）以下現(xiàn)象與核外電子的躍遷有關(guān)的是①霓紅燈發(fā)出有色光②棱鏡分光③激光器產(chǎn)生激光④石油蒸餾⑤凸透鏡聚光⑥燃放的焰火，在夜空中呈現(xiàn)五彩繽紛的禮花⑦日光燈通電發(fā)光A．②④⑤ B．①③⑥⑦ C．①③⑤⑥⑦ D．全部【答案】B【解析】①霓虹燈發(fā)出有色光，因為燈泡中的稀有氣體原子吸收能量，電子發(fā)生躍遷，發(fā)射出不同的光，故正確；②棱鏡分光是由于不同色彩的光在玻璃中的折射率不同引起的，與電子躍遷無關(guān)，故錯誤；③激光的產(chǎn)生就是在外部刺激的情況下，很多高能的電子同時釋放相位和能級相同能量，這些能量成為顏色一樣的光子，有的在激光器內(nèi)反射，繼續(xù)與電子碰撞，釋放更多的與它相同的光子，有的離開激光器，形成激光，與電子躍遷有關(guān)，故正確；④石油蒸餾是利用石油中各成分的沸點不同加以分離，與電子躍遷無關(guān)，故錯誤；⑤凸透鏡聚光是由光的折射形成的，與電子躍遷無關(guān)，故錯誤；⑥燃放的焰火，是因為不同金屬離子吸收能量，電子發(fā)生躍遷，形成不同的顏色的光，故正確；⑦日光燈通電發(fā)光，是因為電子受到激發(fā)的時候原子就會釋放出可見光子形成