能层与能级+原子光谱2025-2026学年高二化学人教版选择性必修2

新人教版化学选必2第一章

原子结构与性质第一节

原子结构第1讲

能层与能级

原子光谱1.通过认识原子结构及核外电子排布，知道原子核外电子的能层、能级及电子排布规律2.了解电子跃迁与原子光谱相关内容，结合生活实例理解光谱产生的微观机制。02

能层与能级03基态与激发态

原子光谱01

原子结构模型的演变史01原子结构模型的演变史问题：原子由什么微粒构成？这些微粒带电吗？微粒数目有什么关系？原子核核外电子原子质子(Z)中子(N)XAZ

质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)决定元素的种类决定原子的种类最外层电子数决定元素的化学性质原子的构成化学变化中的最小微粒bn±原子序数=核电荷数＝质子数=核外电子数一、原子结构模型的演变1803年道尔顿1904年1911年1913年1926～1935年汤姆孙卢瑟福波尔薛定谔提出原子不可再分确认电子均匀分布实心球模型葡萄干面包模型行星模型波尔模型现代电子云模型提出电子分层运动电子没有确定轨道确认原子核发现质子预测中子人类认识原子的历史是漫长的，也是无止境的。➖➖➖➖➖➖➖➖➖➖➖➖+++++++++++Q：根据上述模型演变史，思考人类认识原子结构用了哪些科学思维方法？模型图示1803道尔顿实心球模型1904汤姆孙葡萄干面包模型1911卢瑟福行星模型1913年波尔模型建模依据“定比定律”“倍比定律”等实验阴极射线实验α粒子散射实验氢原子的光谱实验模型内容原子是不可分割的实心小球电子均匀分布在正电荷连续体中原子由原子核和核外电子组成电子分层运动模型局限不能解释α粒子散射实验现象不能解释阴极射线偏转现象？

猜想建构模型矛盾不矛盾继续使用证据推理模型认知？02能层与能级一、能层能层（电子层）一(K)二(L)三(M)四(N)核外电子按能量不同分成能层。能层序号一二三四五六七符号KLMNOPQ最多电子数能量(E)8低→高21832507298“国王”开始，“王后”结束一、能层能层（电子层）一(K)二(L)三(M)四(N)核外电子按能量不同分成能层。能层序号一二三四五六七符号KLMNOPQ最多电子数能量(E)8低→高21832507298离核越远，能层序数↑，能量↑E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)(1)填充顺序

原子核外电子总是尽先由里向外排列(2)填充数目

第n层最多能最多容纳2n2个e-；最外层最多容纳8个e-(K层为2个)；次外层最多能容纳18个e-，倒数第三层最多容纳32个e-(3)能量Q1：电子在原子核外是分层排布的，以钠的原子结构示意图为例，这三层上的电子能量有什么不同？Na的原子结构示意图离核距离↑，电子能量↑Q2：不同能层的电子能量不同，在同一层上的电子的能量是否一定相同呢，例如第2层的8个电子能量是否相同？同一能层的电子的能量可能不同，又将能层分成不同的能级(电子亚层)钠+11281二、能级能级（电子亚层）在多电子的原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，据此把它们分为能级(1)填充顺序任一能层的能级都是从s能级开始，依次称s、p、d、f、g能级……能层符号KLMNO...能级符号1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f5g...最多容纳电子数能级...能层28183250...2262610261014(3)能量能级数=能层序数

能级符号前面用数字表示能层序数26101418(2)填充数目s、p、d、f能级最多可容纳电子数依次为奇数等差数列1、3、5、7...的2倍同能层不同能级E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)同能级不同能层E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)1.第五能层最多可以容纳多少个电子？分别容纳在哪些能级中？各能级最多容纳多少个电子？（本书只要求到f能级）50s、p、d、f、g2、6、10、14、182.下列不符合事实的是（

）

A、4s

B、2p

C、3d

D、3f

D3.下列各能层不包含d能级的是（

）A、O能层B、P能层C、M能层D、K能层D4.某一能层上nd能级最多能容纳的电子数为（

）A、6B、10C、14D、15B02基态与激发态

原子光谱一、基态与激发态如：1s22s2基态Be吸收能量1s22s12p1激发态Be释放能量电子的跃迁是物理变化原子的得失是化学变化思考:电子的能量和所在能级是否就一成不变的呢？原子核外的电子会在不同能级之间跃迁，跃迁需要吸收或释放能量hv=E1-E2焰火霓虹灯光激光荧光LED灯光光是电子跃迁释放能量的重要形式之一Q：你知道生活中有哪些与电子跃迁有关的现象吗？原因又是什么呢？二、原子光谱1.光谱成因光是电子跃迁释放能量的重要形式之一。每一次跃迁的能量以光的形式产生一条分立的谱线，被记录下来，就形成了原子光谱。光是一种电磁波，不同波长的光具有不同能量

2.光谱概念按照一定能量次序排列的光带可见光光谱：可以被人眼观察到的光带紫外光光谱红外光光谱不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，人们常常利用原子光谱仪将物质吸收的光或发射的光的频率（或波长）和强度分布记录下来得到光谱。3.原子光谱Q1：根据卢瑟福的行星模型，原子光谱应该是什么光谱？能否合理解释原子内部的结构呢？连续的光谱行星模型行星模型的局限：不能解释原子稳定性和原子线状光谱Q2：根据玻尔的玻尔模型，原子光谱应该是什么光谱？波尔模型1920年，丹麦科学家玻尔在氢原子模型基础上，提出构造原理，即从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入原子核外“壳层”的顺序，由此开启了用原子结构解释元素周期律的篇章。不连续的线状光谱玻尔在卢瑟福核式模型的基础上提出了核外电子分层排布的原子结构模型波尔模型的局限：不能解释原子精细结构多电子原子光谱二、原子光谱4.原子光谱分类吸收光谱发射光谱Li、He、Hg发射光谱特征:暗背景、亮线；线状不连续LiHeHgLi、He、Hg吸收光谱特征:亮背景、暗线；线状不连续LiHeHg特点：同一原子发射光谱中的亮线和吸收光谱中的暗线的位置对应相同；不同原子具有不同的特征谱线Q3：为什么发射光谱中的彩色亮线与吸收光谱中的暗线恰好处于完全相同的位置？相同元素的原子，电子在两个能级之间的跃迁往返时，经历了两个恰好相反的过程，过程中也就必然吸收或放出同样多的能量，对应的光的波长相同。故在吸收光谱和发射光谱相同位置一定出现线状谱。Q4：为什么可以通过金属的焰色试验确定金属元素？金属原子中，核外电子按一定轨道顺序排列，轨道离核越远，能量越高。焰色反应是电子跃迁释放能量的结果，焰色反应发生的过程：灼(燃)烧光能二、原子光谱5.应用依据：不同元素具有不同的特征谱线在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，专业上称为光谱分析光谱分析仪锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的吸收光谱(1)鉴定元素不同元素的焰色试验二、原子光谱4.应用许多元素是通过原子光谱发现的(2)发现新元素He氦如：铯（1860年）和铷（1861年），其光谱中有特征的蓝光和红光。1868年科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体氦。二、原子光谱5.应用(3)生活中的光现象解释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，将释放能量。光（辐射）是电子跃迁释放能量的重要形式。Q1：焰色试验属于吸收光谱还是发射光谱？焰色试验的原理是核外基态电子吸收能量后变成为较高能级的激发态，然后跃迁至较低能级的激发态乃至基态时，以光的形式释放能量，属于发射光，是发射光谱Q2：试分析充有氖气的霓虹灯能发出红光的原理通电光能该光的波长恰好处于可见光区域中的红色波段1.下列说法不正确的是()A.焰色试验是化学变化B.在现代化学中，常利用光谱分析法来鉴定元素C.同一原子处于激发态时的能量一定高于处于基态时的能量D.焰色试验中观察到的特殊焰色是金属原子中的电子从激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时产生的光的颜色A2.电子由3d能级跃迁至4p能级时，可通过光谱仪直接摄取(

)A．电子的运动轨迹图像

B．原子的吸收光谱C．电子体积大小的图像

D．原子的发射光谱B原子结构能层与能级基态与激发态

原子光谱能层能级基态原子激发态原子原子光谱原子结构模型的演变吸收光谱发射光谱应用1.下列关于能层和能级的说法错误的是(

)A.每个能层中的能级数都等于该能层序数B.原子核外每个能层容纳的电子数都是n(n表示能层序数)C.d能级最多能容纳10个电子D.任一能层的能级总是从s能级开始B2.下列说法正确的是(

)A.同一原子中1s、2s、3s电子能量逐渐减小B.同一原子中2p、3p、4p能级可容纳的最多电子数依次增多C.能量高的电子在离核近的区域运动，能量低的电子在离核远的区域运动D.各能层最多能容纳的电子数是2n2D3.以下能级符号正确的是()A.3f B.2d C.4s D.2fC4.第N能层所含能级数、最多容纳电子数分别为()A.3、18 B.4、24 C.5、32 D.4、32D5.下列能级符号表示正确且最多容纳的电子数按照从少到多的顺序排列的是()A.1s、2p、3d B.1s、2s、3s C.2s、2p、2d D.3p、3d、3fA6.下列说法正确的是(

)A.原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光(辐射)，这也是原子光谱产生的原因B.同一原子处于激发态时比处于基态时稳定C.激发态原子的能量较高，极易失去电子，表现出较强的还原性D.电子只有从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱A7.下列关于同一原子中基态和激发态的说法中，正确的是（）A.基态时的能量比激发态时高B.激发态时比较稳定C.由基态转化为激发态过程中吸收能量D.电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光8.当碳原子核外一个电子由2s能级跃迁到2p能级时，下列说法正确的是（）A.碳原子由基态变为激发态 B.碳原子由激发态变为基态C.该过程将产生发射光谱 D.碳原子要向外界环境释放能量CA9.对充有氖气的霓虹灯管通电后，灯管发出红色光，产生这一现象的主要原因（）A.在电流的作用下