高中化学选择性必修2能层与能级 基态与激发态 原子光谱

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第1课时 能层与能级 基态与激发态
原子光谱
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
[明确学习目标]
1.认识原子的核外电子排布,知道原子核外电子排 布遵循的规则。
2.知道原子的基态和激发态的含义。 3.知道原子核外电子的跃迁及吸收光谱和发射光谱, 了解其简单应用。
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
[典例1] 下列关于原子核外电子的运动状态的说法正确 的是( )
A.能层就是电子层 B.不同能层的s能级能量相同 C.s能级的能量一定比p能级的低 D.3p3表示3p能级只能填充3个电子
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
解析:能层就是电子层,A项正确;不同能层的s能级 能量不同,如E(1s)<E(2s),B项错误;s能级的能量不一 定比p能级的低,如E(4s)>E(3p),C项错误;3p3表示3p能 级上填充了3个电子,而3p能级上最多可填充6个电子,D 项错误。
3.某些金属进行焰色试验产生不同火焰颜色的原因是 什么?
提示:某些金属原子的电子在高温火焰中,接受能量, 使原子外层的电子从基态跃迁到激发态;处于激发态的 电子是不稳定的,在极短的时间内(约10-8s)便跃迁到基 态或较低能级上,在跃迁过程中将产生发射光谱。
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
1s 2s 2p 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
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第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
二、基态与激发态 原子光谱
1.基态与激发态
(1) 基态原子:处于_最__低__能__量__状__态___的原子。 (2) 激发态原子:基态原子的电子__吸__收____能量后,电子 跃迁到__较__高____能级,变成激发态原子。
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
[典例2] 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.在电场的作用下,氖原子与构成灯管的物质发生化 学反应
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
研习2 原子光谱
[探究活动]
每到夜幕降临的时候,大街上的霓虹灯就会渐渐亮起来, 整个城市也变得那么迷人,霓虹灯内因为充有稀薄氖气或 其他稀有气体才会发出颜色各异的光,你知道霓虹灯为什 么能发出颜色各异的光吗?
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
[举一反三]
1.某元素原子核外有3个能层,最外能层有6个电子,则 该原子核内的质子数为( )
A.14 B.15 C.16 D.17
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
解析:该元素原子核外有3个能层,最外能层即M能层 有6个电子,说明K能层和L能层已充满电子,该原子核外 电子数是2+8+6=16,核内质子数=核外电子数=16, 故选C。
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
解析:在电场作用下,基态氖原子中的电子吸收能量 跃迁到较高能级,基态原子变为激发态原子,这一过程要 吸收能量形式释放能量,该光的波长恰好 处于可见光区域中的红色波段,故A项正确。
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
[问题探讨]
1.我们看到的LED灯光、霓虹灯光、激光、焰火都与 什么有关?
提示:与原子核外电子发生跃迁有关。
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
2.什么是基态原子和激发态原子?
提示:处于最低能量状态的原子叫作基态原子。基 态原子吸收能量,它的电子会跃迁到较高能级,变为 激发态原子。
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
[举一反三]
1.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
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
解析:因M能层3d能级的电子的能量小于N能层4p能级 的电子的能量,即E(3d)<E(4p),故电子由3d能级跃迁至 4p能级时,要吸收能量,能形成吸收光谱,故选B。
E(4d)<E(4f)( ✔ ) (5) 3d、4d、5d能级所能容纳的最多电子数不相同( ✘ )
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
二、尝试解答
金属元素的焰色试验属于吸收光谱还是发射光谱?
提示:光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式,焰 色试验属于发射光谱。
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
[重点讲解] 1.基态与激发态
(1) 基态原子 处于最低能量状态的原子叫做基态原子。 (2) 激发态原子 基态原子吸收能量,它的电子会跃迁到较高能级,变为 激发态原子。
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
(3) 基态原子与激发态原子的关系
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
2.光谱
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
2.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大于其处于基态 时的能量 D.焰色试验中观察到的特殊焰色是金属原子的电子 从激发态跃迁到基态时产生的光的颜色
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
[核心素养对接]
1.通过认识原子结构及核外电子排布,培养学生宏 观辨识与微观探析的思想。
2.结合原子核外电子排布规律及核外电子排布的原 则,培养学生证据推理与模型认知的能力。
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
[知识梳理]
一、能层与能级
1.能层
根据多电子原子的核外电子的__能__量__差__异__,将核外电子 分成不同的能层,能层用n表示。n值越大,能量越 ___高_____。
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
2.原子光谱
(1) 光谱的成因与分类 吸收光谱
发射光谱
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
(2) 光谱分析 在现代化学中,利用__原__子__光__谱___上的特征谱线来鉴定元 素的分析方法。 (3) 光谱分析的应用:__鉴__定__元__素___。
(1) 原子光谱 不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光, 可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱, 总称原子光谱。
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
(2) 原子光谱的成因与分类
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
(3) 光谱分析 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。光谱分析的依据是每一种元素都有自 己的特征谱线。
能层 一 二 三 四 五 六 七 符号 K L M N O P Q 所能容纳 的最多 2 8 18 32 50 72 98 电子数
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
(3) 能层的能量与能层离原子核距离的关系
能层能量的高低顺序为E(K)<E(L)<E(M)<E(N)<E(O) <E(P)<E(Q)。能层数越大,离原子核越远,电子的能量 越高。
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
2 . (1)Cl 原 子 核 外 能 量 最 高 的 电 子 所 在 的 能 级 是 ____3_p___。
(2) 基 态 Si 原 子 中 , 核 外 电 子 占 据 最 高 能 层 的 符 号 为 ___M_____ , 该 能 层 有 ____3____ 个 能 级 , 该 能 层 上 填 有 ____4____个电子。
研习1 能层与能级
[探究活动]
如图所示,在多电子原子中,核外电子是分层排布的。
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
[问题探讨]
1.多电子原子中,各电子的能量是否相同? 提示:多电子原子中,各电子的能量是不同的。
2.核外电子共分为几个能层?它们的能量高低顺序是 什么?
提示:核外电子共分7层,由内向外能量越来越高。
提示:多电子原子中,同一能层中各能级能量不相同, 由内向外能量越来越高。
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
[重点讲解] 1.能层
(1) 能层的含义 多电子原子的核外电子的能量是不同的,核外电子按能 量不同分成不同能层。
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
(2)电子能层由内向外排序,其序号、符号及所能容纳的 最多电子数如下:
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
3.第N层所含能级数、最多容纳电子数分别为( )
A.能级就是电子层 B.每个能层最多可容纳的电子数是2n2 C.同一能层中的不同能级的能量高低相同 D.不同能层中的s能级的能量高低相同
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
解析:能层是电子层,对于同一能层里能量不同的电子, 又将其分为不同的能级,故A错误;每个能层最多可容纳 的电子数是2n2,故B正确;同一能层里不同能级,能量按 照s、p、d、f的顺序升高,故C错误;不同能层中的s能级 的能量不同,能层越大,s能级的能量越高,例如:E(1s) <E(2s)<E(3s)<……,故D错误。
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
2.能级
(1) 能级的含义 多电子原子中,同一能层的电子,能量也可能不同,所 以,同一能层的电子,又被分成不同的能级,就好比能层 是楼层,能级是楼梯的阶梯。
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
(2) 能级的符号和所能容纳的最多电子数如下:
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
2.以下能级符号正确的是( ) A.3f B.2d C.4s D.2f
解析:第三能层有3个能级(3s、3p、3d),没有3f能级, 故A错误;第二能层有2个能级(2s和2p),没有2d能级,故 B错误;第四能层有4个能级(4s、4p、4d、4f),故C正确; 第二能层有2个能级(2s和2p),没有2f能级,故D错误。
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
[自我排查]
一、微判断
(1) 2d表示L层上的d能级( ✘ ) (2) 同一原子中,1s、2s、3s电子的能量逐渐减小( ✘ ) (3) 各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束( ✘ )
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
(4) 4s、4p、4d、4f能量的高低顺序为E(4s)<E(4p)<
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
3.M能层中有几个能级?分别用哪些符号来表示?各能 级最多容纳的电子数是多少?
提示:M能层共有3个能级,分别用s、p、d表示。s能 级最多容纳2个电子,p能级最多容纳6个电子,d能级最 多容纳10个电子。
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
4.多电子原子中,同一能层中各能级的能量是否相同? 若不相同,其能量高低顺序是什么?
解析:焰色试验是物理变化,A项错误;不同元素的特 征谱线不同,故可以利用光谱分析法来鉴定元素,B项正 确;基态是原子能量最低时的状态,C项正确;焰色试验 中观察到的特殊焰色是金属原子的电子从激发态跃迁到基 态时产生的光的颜色,D项正确。
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
1.下列叙述正确的是( )
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
2.能级
(1) 根据多电子原子中同一能层电子__能__量____的不同,将 它们分成不同能级。
(2) 能级用相应能层的序数和字母s、p、d、f……组合在 一起来表示,如n能层的能级按能量由低到高的顺序排列为 ___n_s____、___n_p____、___n_d____、____n_f ___等。
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
(3) 能层序数___等__于___该能层所包含的能级数,如第三 能层有能级__3_s、__3_p_、__3_d__。
(4) s、p、d、f能级可容纳的电子数为1、3、5、7的 ____2____倍。
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
3.能层、能级与其容纳的最多电子数之间的关系
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