1.1.1 能层与能级 原子光谱 课件高二上学期化学人教版选择性必修2

选择性必修2(人教版2019)2023-2024学年第一章原子结构与性质第一节

原子结构第1课时能层与能级原子光谱人类对原子的认识卢瑟福行星模型汤姆生葡萄干面包模型道尔顿实心球模型波尔轨道模型电子云模型核外电子的运动——漫长且无止境研究氢原子光谱量子力学对原子核外电子运动状态的描述原子轨道：量子力学理论用原子轨道来描述原子中单个电子的空间运动状态，某一个原子轨道，应属于某个能层(电子层n)的某个能级(s、p、d、f等)。你对原子结构的认识？

学习

目标第1课时能层与能级原子光谱PART01PART02了解电子运动的能量状态具有量子化的特征(能量不连续),知道电子可以处于不同的能级,在一定条件下会发生激发与跃迁。了解有关核外电子运动模型的历史发展过程，认识核外电子的运动特点。PART03了解核外电子的运动状态,知道原子核外电子的能层分布、能级分布及其能量的关系。核外电子分层排布的，离核越远的电子，能量越高。波尔原子模型电子只能在原子核外具有特定能量的“壳层”中运动。电子层能层【任务一】能层与能级核外电子按能量不同分成能层。（K、L、M、N、O、P、Q等）2.电子的能层由内向外排序，其序号、符号以及能容纳的最多电子数能层一二三四五六七n符号KLMNOPQ-----最多电子数2818325072982n21.能层给原子核外空间分区—能层3.能量规律:

①原子核外电子总是尽可能先排布在能量较低的能层上，然后由内向外依次排布在能量逐渐升高的能层。②能层越高，电子的能量越高。③能量的高低顺序为E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。

(1)

多电子原子的同一能层电子的能量不同，分为不同的能级。（s、p、d、f等）(2)表示方法：分别用相应能层的序数和字母s、p、d、f等表示。2.能级(3)能级的符号和所能容纳的最多电子数能层一二三四五KLMNO能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p…最多电子数226261026101426…①任一能层的能级总是从s能级开始，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf......(n为能层序数)。能级数=能层序数。即第一能层只有1个能级(1s)，第二能层有2个能级(2s和2p)，依次类推。(3)能级的符号和所能容纳的最多电子数能层一二三四五KLMNO能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p…最多电子数226261026101426…②以s、p、d、f.....排序的每个能级最多可容纳的电子数依次为自然数1、3、5、7……的2倍。每一能层中最多容纳的电子数为2n2(n代表能层序数)。③不同能层中符号相同的能级所容纳的最多电子数相同。相同能层ns＜np＜nd＜nf符号相同的能级1s＜2s＜3s＜4s不同能级不同能层2px=2py=2pz能层或能级的能量关系【例题1】

已知n为能层序数,下列有关认识正确的是(

)A.各能层含有的电子数为2n2B.各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束C.各能层含有的能级数为n-1D.各能级最多容纳的电子数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7的2倍答案:D解析:各能层最多含有的电子数为2n2，A项错误；各能层的能级都是从s能级开始，每个能层上的能级数与能层序数相等，并不是所有能层的能级都是从s能级开始到f能级结束,如第1、2、3能层，B项错误；各能层含有的能级数与其能层序数相等，C项错误；各能级最多容纳的电子数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7的2倍，D项正确。典例分析【例题2】按能量由低到高的顺序排列,正确的一组是(

)A.1s、2p、3d、4s B.1s、2s、3s、2pC.2s、2p、3s、3p D.3p、3d、4s、4p答案C解析电子能量的高低主要由能层和能级决定。当能级符号相同时,能层序数越大,能量越高,例如E1s<E2s<E3s;E2p<E3p<E4p。当能层序数相同时,能量顺序为ns<np<nd<nf,如E3s<E3p<E3d。能级和能层都不相同时,根据构造原理判断,如D项中各能级能量由低到高顺序为3p、4s、3d、4p。方法技巧判断能级能量高低的方法(1)首先看能层,一般能层序数越大,能量越高。(2)再看能级,同一能层中的各能级,能量由低到高的顺序是ns<np<nd<nf。(3)还要注意能级交错现象,即高能层的s、p能级的能量可能会小于低能层的d、f能级,如4s<3d,6p<5f等。练习1：在同一个原子中，M能层上的电子与Q能层上的电子的能量()A．前者大于后者B．后者大于前者C．前者等于后者D．无法确定B练习2：以下能级符号正确的是（）A、6sB、2dC、3fD、7p练习3：若n=3，以下能级符号错误的是（）A．npB．nfC．ndD．nsADB练习4：下列各电子能层中，不包含d能级的是（

）A、N能层B、M能层C、L能层D、K能层CD小结:能层、能级与最多容纳的电子数、能量之间的相互关系能层(n)一二三四五六七…符号KLMNOPQ…能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s…………最多容纳电子数22626102610142…………28183250……每一能层最多可容纳的电子数是2n2离核远近由近到远不同能层能量逐渐增大同一能层各能级的能量逐渐增大玻尔原子模型①原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动(原子轨道)。核外电子在原子轨道上运动时，既不吸收能量，也不放出能量。②不同的原子轨道具有不同的能量，原子轨道的能量变化是不连续的，即量子化的。③原子核外电子可以在能量不同的轨道上发生跃迁。E0E1E2E3En基态能级激发态能级吸收能量

电子跃迁释放能量

电子跃迁

处于最低能量状态的原子叫做基态原子。基态原子吸收能量后，它的电子会跃迁到较高能级变为激发态原子。

电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将释放能量。

光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式。光的波长可用两个轨道的能量差计算。电子的跃迁是物理变化！原子吸收能量释放能量处于最低能量状态处于较高能量状态1.基态原子2.激发态原子电子跃迁光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式【任务二】基态与激发态

原子光谱当基态原子的电子吸收一定能量后，电子被激发跃迁到较高能级，变成激发态原子特别提醒：①电子的跃迁是物理变化（未发生电子转移），而原子得失电子时发生的是化学变化。②一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。如1s22s22p2

表示基态碳原子，1s22s12p3为激发态碳原子（电子数不变）。③激发态原子不稳定，易释放能量变为基态原子。基态KLMN激发态KLMN能量能量KLMN光KLMN不稳定吸收能量电子跃迁释放能量通常,电子处在能量最低的轨道(基态)上运动;电子在高能量轨道（激发态）上运动吸收能量释放能量每一次跃迁(辐射或吸收)的能量以光的形式产生一条分立的谱线，被记录下来，就形成了光谱。跃迁吸收光谱发射光谱

电子跃迁的形式不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素原子的发射光谱或吸收光谱，总称原子光谱。发射光谱吸收光谱特征:暗背景，亮线，

线状不连续特征:亮背景，暗线，线状不连续[任务三]认识原子光谱(1)电子吸收能量→从低能级跃迁至较高能级→吸收光谱。(2)电子从高能级跃迁到低能级→释放能量→发射光谱。在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。He氦原子光谱的应用原子光谱的应用1：发现新元素He氦

一种元素有一种原子光谱，一种原子光谱对应着一种元素，所以，可以用光谱分析法鉴定元素。

同种元素发射光谱中的彩色亮线和吸收光谱中的暗线处于相同位置。原子光谱的应用2：检验元素焰色试验

基态原子吸收能量，电子从基态跃迁到激发态后，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将能量以光的形式释放出来。焰色试验属于发射光谱。原子光谱的应用3：焰火、激光、荧光、LED灯光充有氖气的霓虹灯能发出红光：通电后在电场作用下，放电管里氖原子中的电子吸收能量后跃迁到能量较高的能级，且处在能量较高的能级上的电子会很快地以光的形式释放能量而跃迁回能量较低的能级上，该光的波长恰好处于可见光区域中的红色波段。[例3]下列现象和应用与电子跃迁无关的是(

)A.激光 B.焰色试验C.缓慢氧化放热 D.霓虹灯C

[解析]电子跃迁本质上是组成物质的粒子(原子、离子或分子)中电子的一种能量变化,如激光、焰色试验、霓虹灯都与电子跃迁有关。激光与电子跃迁有关,故A错误;当碱金属及其盐在火焰上灼烧时,原子中的电子吸收了能量,从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道,但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的,很快跃迁回能量较低的轨道,这时就将多余的能量以光的形式放出,因而能使火焰呈现颜色,与电子跃迁有关,故B错误;缓慢氧化放热是化学能转化为热能,与电子跃迁无关,故C正确;霓虹灯的各色的光是原子核外电子发生能级跃迁的结果,与电子跃迁有关,故D错误。[例4]对充有氖气的霓虹灯管通电,灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是(

)A.电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量B.电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线C.氖原子获得电子后转变成发出红光的物质D.在电流的作用下,氖原子与构成灯管的物质发生反应A

分析霓虹灯发光的原理充有氖气的霓虹灯能发出红光，产生这一现象的原因是通电后在电场作用下，放电管里氖原子中的电子吸收能量后跃迁到能量较高的能级，且处在能量较高的能级上的电子会很快地以光的形式释放能量而跃迁回能量较低的能级上，该光的波长恰好处于可见光区域中的红色波段。A项正确。1、下列叙述正确的