2025年高二化學(xué)選擇性必修2（人教版）同步課件 第一章 第一節(jié) 第1課時(shí) 能層與能級 基態(tài)與激發(fā)態(tài) 原子光譜

能層與能級基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜第1課時(shí)第一章第一節(jié)<<<

核心素養(yǎng)

發(fā)展目標(biāo)1.通過認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)與核外電子排布理解能層與能級的關(guān)系。2.通過核外電子能量不同分析、理解基態(tài)與激發(fā)態(tài)的含義與關(guān)系。3.能辨識光譜與電子躍遷之間的關(guān)系。

內(nèi)容索引一、能層與能級二、基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜課時(shí)對點(diǎn)練能層與能級><一1920年，丹麥科學(xué)家玻爾在氫原子模型基礎(chǔ)上，提出

，開啟了用原子結(jié)構(gòu)解釋

的篇章。

1925年以后，玻爾的“殼層”落實(shí)為“能層”與“能級”，厘清了核外電子的可能狀態(tài)，復(fù)雜的原子光譜得以詮釋。

1936年，德國科學(xué)家馬德隆發(fā)表了以

事實(shí)為依據(jù)的完整的

。一、能層與能級構(gòu)造原理元素周期律原子光譜構(gòu)造原理1.能層(1)劃分依據(jù)根據(jù)

不同，將核外電子分為不同的能層。(2)表示方法電子的能層由內(nèi)向外排序，其序號、符號以及所能容納的最多電子數(shù)如下：能量能層一二三四五六七符號_____________________最多電子數(shù)_____________________KLMNOPQ281832507298(3)能層間的能量關(guān)系能層越高，電子的能量越高，能量的高低順序?yàn)開___________________________________。2.能級(1)根據(jù)多電子原子的同一能層電子的

不同，將它們分為不同能級。(2)表示方法①任一能層的能級總是從s能級開始。E(K)<E(L)<E(M)<E(N)<E(O)<E(P)<E(Q)能量②每一能級用相應(yīng)能層的序數(shù)和字母s、p、d、f……組合在一起來表示：如n能層的能級按能量由低到高的順序?yàn)镋(ns)<

<

<E(nf)……(3)能級數(shù)=該能層序數(shù)。(4)s、p、d、f……各能級能容納的最多電子數(shù)依次為自然數(shù)中的奇數(shù)序列1，3，5，7……的2倍。E(np)E(nd)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……………………最多容納的電子數(shù)22626102610142……………………281832………………2n2

歸納總結(jié)

1.以s能級為例，不同能層的s能級之間的能量有何關(guān)系？同一能層不同能級間的能量有何關(guān)系？深度思考提示不同能層的s能級的能量關(guān)系：E(1s)<E(2s)<E(3s)<E(4s)……；同一能層不同能級間的能量關(guān)系：E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)……。

2.以s、p、d、f為符號的能級分別最多可容納多少個(gè)電子？3d、4d、5d能級所能容納的最多電子數(shù)是否相同？深度思考提示最多容納的電子數(shù)：s能級：2，p能級：6，d能級：10，f能級：14；3d、4d、5d能級所能容納的最多電子數(shù)相同。3.第五能層最多可容納多少個(gè)電子？它們分別容納在幾個(gè)能級中？提示

第五能層最多容納50個(gè)電子；它們分別容納在5個(gè)能級中。

應(yīng)用體驗(yàn)1.正誤判斷(1)2d表示L層上的d能級(2)3p、4p、5p能級所容納的最多電子數(shù)相同(3)p能級的能量一定比s能級的高×√×

應(yīng)用體驗(yàn)2.下列關(guān)于能層與能級的說法正確的是A.同一原子中，符號相同的能級上的電子能量不一定相同B.每個(gè)能層含有的能級數(shù)不一定等于該能層序數(shù)C.同是s能級，在不同的能層中所能容納的最多電子數(shù)是不相同的D.多電子原子中，每個(gè)能層上電子的能量一定不同√

應(yīng)用體驗(yàn)同一原子中，符號相同的能級上的電子能量不一定相同，如能量：2s>1s，A正確；能層含有的能級數(shù)等于該能層序數(shù)，即第n能層含有n個(gè)能級，B錯(cuò)誤；同是s能級，在不同的能層中所能容納的最多電子數(shù)都是2，C錯(cuò)誤；多電子原子中，同一能級上電子的能量相同，D錯(cuò)誤。

應(yīng)用體驗(yàn)3.下列敘述正確的是(n表示能層序數(shù))A.f能級最多容納的電子數(shù)是s能級最多容納的電子數(shù)的7倍B.各能層的能級都是從s能級開始至f能級結(jié)束C.各能層含有的能級數(shù)為n+1D.各能層含有的電子數(shù)為2n2√

應(yīng)用體驗(yàn)f能級最多容納14個(gè)電子，s能級最多容納2個(gè)電子，f能級最多容納的電子數(shù)是s能級的7倍，故A正確；各能層中的能級數(shù)等于其能層序數(shù)，也就是說n=1時(shí)，只有一個(gè)s能級，n=2時(shí)，才有s、p兩個(gè)能級，故B、C錯(cuò)誤；每個(gè)能層最多能填充2n2個(gè)電子，但不是所有的能層都含有2n2個(gè)電子，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

應(yīng)用體驗(yàn)4.比較各能層或能級中電子能量大?。?1)E(2s)

E(4s)；

(2)E(3p)

E(3d)；

(3)E(5d)

E(4d)；

(4)E(3s)

E(2p)；

(5)E(K)

E(L)

E(M)。

<<>><<

應(yīng)用體驗(yàn)不同能層的能量按K、L、M、N、O、P、Q……的順序依次升高，同一能層里，各能級的能量按s、p、d、f……的順序依次升高。

應(yīng)用體驗(yàn)5.碘是人體中的重要元素，人體缺碘易患甲狀腺腫大，請回答下列問題：(1)碘在元素周期表中的位置是

__

。

(2)碘原子有

個(gè)能層，分別為

(用相應(yīng)的符號表示)。

(3)碘原子的結(jié)構(gòu)示意圖為

，最外電子層有

個(gè)電子，這些電子容納在

個(gè)能級中，各個(gè)能級所容納的電子數(shù)分別為

。

第五周期第ⅦA族5K、L、M、N、O722、5

應(yīng)用體驗(yàn)根據(jù)核外電子排布規(guī)律可知碘原子的結(jié)構(gòu)示意圖為

，最外層有7個(gè)電子，這些電子容納在2個(gè)能級中，分別是5s、5p。返回基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜><二二、基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜1.基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子(1)基態(tài)原子：處于

狀態(tài)的原子。(2)激發(fā)態(tài)原子：基態(tài)原子

能量，它的電子會躍遷到

能級，變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子。(3)基態(tài)、激發(fā)態(tài)原子相互間轉(zhuǎn)化的能量變化基態(tài)原子

激發(fā)態(tài)原子最低能量吸收較高吸收釋放光2.原子光譜(1)含義不同元素原子的電子發(fā)生躍遷時(shí)會吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素原子的

或

，總稱原子光譜。(2)成因及分類吸收光譜發(fā)射光譜3.原子光譜的應(yīng)用光譜分析：在現(xiàn)代化學(xué)中，常利用原子光譜上的

來鑒定元素，稱為光譜分析。(1)發(fā)現(xiàn)新元素：許多元素是通過原子光譜發(fā)現(xiàn)的，如銫(1860年)和銣(1861年)，其光譜圖中有特征的藍(lán)光和紅光。又如1868年科學(xué)家們通過分析太陽光譜發(fā)現(xiàn)了稀有氣體氦。特征譜線(2)檢驗(yàn)元素：焰色試驗(yàn)中產(chǎn)生的焰色是電子躍遷的結(jié)果，焰色的產(chǎn)生與消失是物理變化，該過程中可能伴隨化學(xué)變化。(3)生產(chǎn)生活中，焰火、霓虹燈光、激光等都與原子核外電子躍遷釋放能量有關(guān)。

知識拓展霓虹燈發(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，且處在能量較高的能級上的電子會很快地以光的形式釋放能量而躍遷回能量較低的能級上，該光的波長恰好處于可見光區(qū)域中的紅色波段。

1.(1)試分析焰色試驗(yàn)的原理是什么？深度思考提示

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。

(2)焰色試驗(yàn)屬于吸收光譜還是發(fā)射光譜？深度思考提示光(輻射)是電子躍遷釋放能量的重要形式之一，焰色試驗(yàn)屬于發(fā)射光譜。2.光譜分析法為什么能鑒定元素？提示一種元素有一種原子光譜，一種原子光譜對應(yīng)著一種元素?？梢杂霉庾V儀攝取各種元素原子的吸收光譜或發(fā)射光譜(總稱原子光譜)，所以，可以用光譜分析法鑒定元素。

深度思考1.正誤判斷(1)光(輻射)是電子躍遷釋放能量的重要形式之一(2)霓虹燈光、激光、熒光都與原子核外電子躍遷吸收能量有關(guān)(3)產(chǎn)生激光的前提是原子要處于激發(fā)態(tài)(4)電子躍遷時(shí)只吸收能量(5)同一原子處于激發(fā)態(tài)時(shí)的能量一定高于基態(tài)時(shí)的能量(6)激發(fā)態(tài)原子的能量較高，極易失去電子，表現(xiàn)出較強(qiáng)的還原性√×√×√×

應(yīng)用體驗(yàn)2.下列現(xiàn)象和應(yīng)用與電子躍遷無關(guān)的是A.激光

B.石墨導(dǎo)電C.霓虹燈

D.原子光譜√激光、霓虹燈、原子光譜是原子的發(fā)射光譜，與原子核外電子發(fā)生躍遷有關(guān)，石墨導(dǎo)電是層間電子的自由移動，與電子的躍遷無關(guān)，故選B。

應(yīng)用體驗(yàn)3.基態(tài)與激發(fā)態(tài)(1)基態(tài)原子：處于

狀態(tài)的原子。

(2)基態(tài)原子

，電子躍遷到

，變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子。

最低能量吸收能量較高能級

應(yīng)用體驗(yàn)(3)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

。

(4)

是電子躍遷釋放能量的重要形式之一。

釋放能量光(輻射)返回課時(shí)對點(diǎn)練題組一能層、能級1.若能層序數(shù)n=3，則下列能級符號錯(cuò)誤的是A.nsB.npC.ndD.nf√123456789101112131415每一能層含有的能級數(shù)與其能層數(shù)相等，則n=3時(shí)，能層數(shù)為3，則有3s、3p、3d能級，不存在3f，從n=4時(shí)開始出現(xiàn)f能級，故選D。2.(2024·重慶高二月考)某一能層上nd能級最多可容納的電子數(shù)為A.6B.10 C.14 D.15√123456789101112131415能級按照s、p、d、f…的順序，最多可容納的電子數(shù)依次為1、3、5、7…的2倍，所以nd能級最多可容納的電子數(shù)為2×5=10。3.下列有關(guān)能層和能級的敘述正確的是A.M能層有s、p共2個(gè)能級，最多能容納8個(gè)電子B.3d能級最多容納5個(gè)電子，3f能級最多可容納7個(gè)電子C.無論哪一能層的s能級容納的最多電子數(shù)均為2D.任一能層都有s、p能級，但不一定有d能級√123456789101112131415A項(xiàng)，M能層有s、p、d共3個(gè)能級，最多容納18個(gè)電子；B項(xiàng)，3d能級最多容納10個(gè)電子，從N能層開始有f能級，最多容納14個(gè)電子，不存在3f能級；C項(xiàng)，每個(gè)能層都從s能級開始，且s能級最多容納2個(gè)電子；D項(xiàng)，K能層只有s能級，不含有p能級。1234567891011121314154.下列說法錯(cuò)誤的是A.某原子K層上只有一個(gè)電子B.某離子M層和L層上的電子數(shù)均為K層的4倍C.某原子M層上的電子數(shù)為L層電子數(shù)的4倍D.存在核電荷數(shù)與最外層電子數(shù)相等的離子√123456789101112131415氫原子K層上只有一個(gè)電子，A正確；Cl-、K+等M層和L層上的電子數(shù)均為K層的4倍，B正確；原子核外已有M層，則L層為全排滿，即8個(gè)電子，這樣M層就有32個(gè)電子，而M層為第三能層，最多可容納的電子數(shù)為18個(gè)，故不可能，C錯(cuò)誤；O2-核電荷數(shù)為8，最外層電子數(shù)也為8，D正確。1234567891011121314155.在基態(tài)多電子原子中，關(guān)于核外電子能量的敘述錯(cuò)誤的是A.最易失去的電子能量最高B.同一個(gè)能層上的不同能級上的原子軌道，能量大小不同C.L層電子的能量比K層電子的能量低D.在離核最近的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動的電子能量最低√123456789101112131415能量越高的電子在離核越遠(yuǎn)的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動，也就越容易失去，故A不符合題意；在第n層中不同能級的能量大小順序?yàn)镋(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)……，同一個(gè)能層上的不同能級上的原子軌道，能量大小不同，故B不符合題意；電子首先進(jìn)入能量最低、離核最近的軌道，在離核最近區(qū)域內(nèi)運(yùn)動的電子能量最低，故D不符合題意。1234567891011121314156.下列能級符號表示正確且最多容納的電子數(shù)按照從少到多的順序排列的是A.1s、2p、3d B.1s、2s、3sC.2s、2p、2d D.3p、3d、3f√123456789101112131415K層只有1個(gè)能級，為1s，最多容納2個(gè)電子；L層有2個(gè)能級，分別為2s、2p，2p最多容納6個(gè)電子；從M層開始有d能級，3d能級最多容納10個(gè)電子，故A正確；s能級均最多容納2個(gè)電子，故B錯(cuò)誤；L層沒有2d，故C錯(cuò)誤；N層開始有f能級，即4f，第三能層沒有f能級，故D錯(cuò)誤。123456789101112131415題組二基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜7.下列關(guān)于同一種原子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)的說法正確的是A.基態(tài)時(shí)的能量比激發(fā)態(tài)時(shí)高B.激發(fā)態(tài)時(shí)比較穩(wěn)定C.由基態(tài)轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)吸收能量D.電子僅在激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)才會產(chǎn)生原子光譜√123456789101112131415同一原子處于激發(fā)態(tài)時(shí)能量較高，較不穩(wěn)定，A、B不正確；原子光譜分為吸收光譜和發(fā)射光譜，電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時(shí)，也會產(chǎn)生原子光譜，D不正確。1234567891011121314158.電子由3d能級躍遷至4p能級時(shí)，可通過光譜儀直接攝取A.電子的運(yùn)動軌跡圖像B.原子的吸收光譜C.電子體積大小的圖像D.原子的發(fā)射光譜123456789101112131415E(3d)<E(4p)，故電子由3d能級躍遷至4p能級時(shí)，吸收能量，形成吸收光譜。√9.下列有關(guān)光譜的說法不正確的是A.原子中的電子在躍遷時(shí)能量的表現(xiàn)形式之一是光，這也是原子光譜產(chǎn)

生的原因B.電子由低能級躍遷至較高能級時(shí)，可通過光譜儀直接攝取原子的發(fā)射

光譜C.燃放的焰火在夜空中呈現(xiàn)五彩繽紛的禮花與原子核外電子的躍遷有關(guān)D.通過光譜分析可以鑒定某些元素√123456789101112131415不同元素的原子發(fā)生躍遷時(shí)會吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素原子的吸收光譜或發(fā)射光譜，A正確；電子由低能級躍遷至較高能級時(shí)，要吸收能量，光譜儀攝取到的是吸收光譜，B錯(cuò)誤；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，D正確。12345678910111213141510.(2023·北京通州質(zhì)檢)下列說法不正確的是A.原子光譜可用于發(fā)現(xiàn)新元素B.霓虹燈能發(fā)出五顏六色的光，發(fā)光機(jī)理與氫原子光譜形成機(jī)理基本

相同C.原子線狀光譜產(chǎn)生的原因是原子核外電子在不同的能級之間躍遷D.利用光譜儀只能測得原子的發(fā)射光譜√123456789101112131415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(cuò)誤。12345678910111213141511.下列關(guān)于能層和能級的說法正確的是A.原子核外每一能層可容納的最多電子數(shù)為n2B.能層序數(shù)較大的能級，能量不一定較高C.同一原子中，1s、2s、3s電子的能量逐漸減小D.同一原子中，2p、3p、4p所能容納的最多電子數(shù)逐漸增多√123456789101112131415原子核外每一個(gè)能層可容納的最多電子數(shù)為2n2，A錯(cuò)誤；同一原子中，不同能層的s能級，能層序數(shù)越大，其能量越高，即能量：E(1s)<E(2s)<E(3s)，C錯(cuò)誤；同一原子中，2p、3p、4p所能容納的最多電子數(shù)都為6個(gè)，D錯(cuò)誤。12345678910111213141512.(2023·茂名期末)煙花又稱花炮、焰火，常用于典禮或表演中。下列對煙花燃放的過程敘述錯(cuò)誤的A.與電子的躍遷有關(guān)B.該過程中吸收能量C.焰色試驗(yàn)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)√123456789101112131415煙花燃放的過程是釋放能量的過程，B項(xiàng)錯(cuò)誤。13.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(shí)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.氫原子核外只有一個(gè)電子，它產(chǎn)生的原子光譜中只有一根或明或暗的線C.通過原子光譜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123456789101112131415√原子中的電子在躍遷時(shí)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，電子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時(shí)會吸收能量，形成吸收光譜，電子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)會放出能量，形成發(fā)射光譜，A正確；氫原子核外只有一個(gè)電子，但它的激發(fā)態(tài)存在多種情況，當(dāng)電子躍遷回較低狀態(tài)時(shí)釋放能量不同，發(fā)出光線不同，故它產(chǎn)生的原子光譜中不會只有一根或明或暗的線，B錯(cuò)誤；123456789101112131415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，C正確；同一原子的發(fā)射光譜和吸收光譜的特征譜線位置相同，D正確。12345678910111213141514.(1)用符號填寫能層所含能級種類：K層：

；L層：

；

M層：

；N層：

。

1234567891011121314151s2s、2p3s、3p、3d4s、4p、4d、4f各能層含有的能級數(shù)與能層序數(shù)相等，故K層：1s；L層：2s、2p；M層：3s、3p、3d；N層：4s、4p、4d、4f。(2)用數(shù)字填寫能級所能容納的最多電子數(shù)目：s：

；p：

；d：

；f：

。

(3)比較下列能級的能量高低(填“<”“=”或“>”)。①E(4s)

E(3s)

E(2s)

E(1s)；

②E(4f)

E(4d)

E(4p)

E(4s)；

③E(1s)

E(2p)

E(3d)

E(4f)。

123456789101112131415261014>>>>>><<<123456789101112131415在原子核外電子排布中，各能級能量高低順序?yàn)棰傧嗤芗壍脑榆壍?，能層序?shù)越大，軌道能量越高，則E(1s)<E(2s)<E(3s)<E(4s)；②相同能層而不同能級的能量高低順序?yàn)镋(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)……；所以E(4f)>E(4d)>E(4p)>E(4s)；③不同能層不同能級，一般能層越高能量越大，所以能量大小順序是E(1s)<E(2p)<E(3d)<E(4f)。15.下表給出了五種元素的相關(guān)信息，其中A、B、C、D為短周期元素。123456789101112131415元素相關(guān)信息A在常溫、常壓下，其單質(zhì)是氣體，隨著人類對環(huán)境的認(rèn)識和要求的提高，它將成為備受青睞的清潔燃料B工業(yè)上通過分離液態(tài)空氣獲得其單質(zhì)，其某種同素異形體是保護(hù)地球地表環(huán)境的重要屏障C植物生長三要素之一，它能形成多種氧化物，其中一種是早期醫(yī)療中使用的麻醉劑123456789101112131415元素相關(guān)信息D室溫下其單質(zhì)呈粉末狀固體，加熱易熔化。該單質(zhì)在氧氣中燃燒，發(fā)出明亮的藍(lán)紫色火焰E它是人體不可缺少的微量元素，其單質(zhì)也是日常生產(chǎn)和生活中不可缺少的金屬原材料，常用于制造橋梁、樓房等12345678910111