1.1.1 能層與能級 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課時能層與能級原子光譜人類對原子的認識盧瑟福行星模型湯姆生葡萄干面包模型道爾頓實心球模型波爾軌道模型電子云模型核外電子的運動——漫長且無止境研究氫原子光譜量子力學(xué)對原子核外電子運動狀態(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電子的空間運動狀態(tài)，某一個原子軌道，應(yīng)屬于某個能層(電子層n)的某個能級(s、p、d、f等)。你對原子結(jié)構(gòu)的認識？

學(xué)習(xí)

目標第1課時能層與能級原子光譜PART01PART02了解電子運動的能量狀態(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,在一定條件下會發(fā)生激發(fā)與躍遷。了解有關(guān)核外電子運動模型的歷史發(fā)展過程，認識核外電子的運動特點。PART03了解核外電子的運動狀態(tài),知道原子核外電子的能層分布、能級分布及其能量的關(guān)系。核外電子分層排布的，離核越遠的電子，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”中運動。電子層能層【任務(wù)一】能層與能級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、符號以及能容納的最多電子數(shù)能層一二三四五六七n符號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能量的高低順序為E(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。（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(3)能級的符號和所能容納的最多電子數(shù)能層一二三四五KLMNO能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p…最多電子數(shù)226261026101426…①任一能層的能級總是從s能級開始，能級符號的順序是ns、np、nd、nf......(n為能層序數(shù))。能級數(shù)=能層序數(shù)。即第一能層只有1個能級(1s)，第二能層有2個能級(2s和2p)，依次類推。(3)能級的符號和所能容納的最多電子數(shù)能層一二三四五KLMNO能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p…最多電子數(shù)226261026101426…②以s、p、d、f.....排序的每個能級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不同能層中符號相同的能級所容納的最多電子數(shù)相同。相同能層ns＜np＜nd＜nf符號相同的能級1s＜2s＜3s＜4s不同能級不同能層2px=2py=2pz能層或能級的能量關(guān)系【例題1】

已知n為能層序數(shù),下列有關(guān)認識正確的是(

)A.各能層含有的電子數(shù)為2n2B.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.各能級最多容納的電子數(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項錯誤；各能層的能級都是從s能級開始，每個能層上的能級數(shù)與能層序數(shù)相等，并不是所有能層的能級都是從s能級開始到f能級結(jié)束,如第1、2、3能層，B項錯誤；各能層含有的能級數(shù)與其能層序數(shù)相等，C項錯誤；各能級最多容納的電子數(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決定。當能級符號相同時,能層序數(shù)越大,能量越高,例如E1s<E2s<E3s;E2p<E3p<E4p。當能層序數(shù)相同時,能量順序為ns<np<nd<nf,如E3s<E3p<E3d。能級和能層都不相同時,根據(jù)構(gòu)造原理判斷,如D項中各能級能量由低到高順序為3p、4s、3d、4p。方法技巧判斷能級能量高低的方法(1)首先看能層,一般能層序數(shù)越大,能量越高。(2)再看能級,同一能層中的各能級,能量由低到高的順序是ns<np<nd<nf。(3)還要注意能級交錯現(xiàn)象,即高能層的s、p能級的能量可能會小于低能層的d、f能級,如4s<3d,6p<5f等。練習(xí)1：在同一個原子中，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：以下能級符號正確的是（）A、6sB、2dC、3fD、7p練習(xí)3：若n=3，以下能級符號錯誤的是（）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KLMNOPQ…能級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離核遠近由近到遠不同能層能量逐漸增大同一能層各能級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)定的軌道上運動(原子軌道)。核外電子在原子軌道上運動時，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)能級激發(fā)態(tài)能級吸收能量

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，它的電子會躍遷到較高能級變?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，將釋放能量。

光(輻射)是電子躍遷釋放能量的重要形式。光的波長可用兩個軌道的能量差計算。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，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），而原子得失電子時發(fā)生的是化學(xué)變化。②一般在能量相近的能級間發(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。基態(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))上運動;電子在高能量軌道（激發(fā)態(tài)）上運動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]認識原子光譜(1)電子吸收能量→從低能級躍遷至較高能級→吸收光譜。(2)電子從高能級躍遷到低能級→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：檢驗元素焰色試驗

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，將能量以光的形式釋放出來。焰色試驗屬于發(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。[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、霓虹燈都與電子躍遷有關(guān)。激光與電子躍遷有關(guān),故A錯誤;當堿金屬及其鹽在火焰上灼燒時,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),故B錯誤;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)生能級躍遷的結(jié)果,與電子躍遷有關(guān),故D錯誤。[例4]對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。A項正確。1、下列敘述正確的