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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
人教版高中化学选择性必修二
学习目标
1. 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。
2. 知道电子运动的能量状态具有量子化的特征(能量不连续)，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。
任务一：了解原子结构模型的发展史
温故知新
【思考】
画出钠原子的原子结构示意图
Na
K
L
M
(L)
(K)
原子核
(M)
(N)
电子层
离核越远
能量越高
四
三
二
一
原子
原子核
核外电子( - )
质子(+)
中子(不带电）
【问题1】
研究核外电子排布的实验依据是什么？
原子光谱
光谱：
可见光光谱：
按照一定能量次序排列的光带
可被人眼观察到的光谱
了解光谱与可见光光谱
氢原子光谱在可见光区范围内为什么不是连续的，而只有4条谱线？
【思考】
任务二：原子结构的研究方法——原子光谱
1. 原子光谱的产生
处于能量最低状态的原子。
激发态
K
L
M
N
能量
基态
(2)激发态原子：
(1)基 态 原 子 ：
基态原子吸收能量，它的电子会发生跃迁，由于电子跃迁，原子处于比基态能量高的状态，形成激发态原子。
任务二：原子结构的研究方法——原子光谱
1. 原子光谱的产生
(3)原子吸收光谱：
激发态
M
N
能量
不同元素原子的电子发生跃迁时可以吸收不同的光，用光谱仪可以摄取各种原子吸收光谱。
锂、氦、汞的吸收光谱
特征:
线状不连续！
K
L
任务二：原子结构的研究方法——原子光谱
1. 原子光谱的产生
(4)原子发射光谱：
光
K
L
M
N
不同原子的电子发生跃迁时可以发射不同的光，用光谱仪可以摄取各种原子的发射光谱。
锂、氦、汞的发射光谱
特征:
线状不连续！
任务二：原子结构的研究方法——原子光谱
(5)原子光谱：
各种原子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。
锂、氦、汞的吸收光谱
锂、氦、汞的发射光谱
1. 原子光谱的产生
任务二：原子结构的研究方法——原子光谱
He 氦
(1) 发现新元素
2. 原子光谱的应用
任务二：原子结构的研究方法——原子光谱
(2) 检验元素
不同元素的焰色试验
焰色试验是电子跃迁的结果，焰色反应发生的过程：
2. 原子光谱的应用
不同元素的焰色试验 火焰颜色为何不同？请从电子跃迁的角度进行解释。
【思考】
任务二：原子结构的研究方法——原子光谱
学以致用——生活中的光现象与电子跃迁之间的联系
1.霓虹灯为何能发出五颜六色的光？
提示：
霓虹灯灯管中装载的气体不同
霓虹灯灯管中装载的气体不同，在高压电的激发下发出的光的颜色就不同。例如，在灯管中充入氖气，通电后在电场作用下，氖原子的电子吸收能量跃迁到能量较高激发态，但很快又会以光的形式释放能量而跃迁回能量较低的状态或基态，所发出的光的波长恰好位于可见光区域中的红色波段，所以看见红色光。类似地，在通电后氩气发蓝色光，氦气发粉红色光。
学以致用——生活中的光现象与电子跃迁的联系
2.烟花为什么五颜六色？
提示：
烟花中含有不同的金属元素
3.金属元素的焰色试验属于吸收光谱还是发射光谱？
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。
4.电子的跃迁是物理变化还是化学变化？
电子的跃迁中未发生电子转移，是物理变化。
【对点训练】
1. 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)光（辐射）是电子跃迁释放能量的重要形式之一( )
(2)霓虹灯、激光、烟花都与原子核外电子跃迁吸收能量有关( )
(3)电子跃迁时只吸收能量( )
(4)同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量( )
√
×
×
√
任务二：原子结构的研究方法——原子光谱
【对点训练】
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
A
任务二：原子结构的研究方法——原子光谱
【问题2】
通过学习原子光谱的学习，对于核外电子的运动状态及其排布规律有何新的认识与理解？
锂、氦、汞的吸收光谱
锂、氦、汞的发射光谱
原子光谱
不连续的线状谱
核外电子运动状态能量 量子化
任务三：能层与能级
丹麦科学家
玻尔
玻尔模型
电子只能在原子核外具有特定能量的“壳层”中运动。
具有特定能量的电子层。
1. 能层：
请填写下表，并将各能层按能量由低到高排序。
能层 一 二 三 四 五 六 七
符号
最多可容纳电子数
2
8
18
32
50
72
98
(1)数量规律：第n层最多可容纳的电子数为2n2
(2)能量规律：将能量按从低到高排序为：
E(K)＜ E(L)＜ E(M)＜ E(N)＜ E(O)＜ E(P)＜ E(Q)
【思考】
K
L
M
N
O
P
Q
2×12
2×22
2×32
2×42
2×52
2×62
2×72
2n2
任务三：能层与能级
(3)原子核外电子在能层中的排布规律：
①先排能量低的能层，再排能量高的能层，由里往外
②每一层最多容纳电子数：2n2个。
③最外层电子数不超过8个（K层为最外层时不超过2个）
④次外层电子数不超过18个，倒数第三层不超过32个
任务三：能层与能级
分析钠原子的原子发射光谱，即使是相同能层之间的电子跃迁，也会产生多条不连续谱线，如何解释这种现象？
【问题3】
推测：同一能层内部存在能量不同的区域
任务三：能层与能级
2. 能级：
多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同。
还可以把一个能层分为不同能级。
能层
能级
(1)含义：
(2)关于能级的规定：
① 能级数=能层序数
② 能级符号按照s、p、d、f...排序
③ 任一能层的能级总是从s开始。
④ 能级符号前面用数字表示能层序数。
【例】：K层中只有1s能级，L层中有2s和2p能级
(3)能量规律:多电子原子中
E(ns)任务三：能层与能级
【思考】
能层 K L M N 最多电子数 2 8 18 32 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
最多电子数
2
2
6
2
6
10
2
6
10
14
s、p、d、f能级分别最多可容纳多少电子？
3d、4d、5d所容纳的电子是否相同？
(4)数量规律:
s、p、d、f能级可容纳的最多电子数分别为2、6、10、14，依次为奇数数列1、3、5、7的二倍。
任务三：能层与能级
【对点训练】
1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)能层就是电子层，包含不同的能级(　　)
(2)能层越高，离原子核越远(　　)
(3)ns、np、nd最多容纳的电子数均为2(　　)
(4)每一能层均包含s、p、d、f能级(　　)
√
√
×
×
任务三：能层与能级
2.下列能层中，不包含 p 能级的是(　　)
A．K能层 B．L能层 C．M能层 D．N能层
A
3.下列能级符号表示正确的是( )
A. 6s B.2d C. 3f D.1p
A
【对点训练】
4. N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、32
D
任务三：能层与能级
课堂小结
原子核外电子运动状态
能量
不同
能层
符号
最多填充电子数2n2
K
L
M
N
2
8
18
32
能量
不同
能级
符号
最多填充电子数
s
p
d
f
2
6
10
14
基态原子
吸收能量
释放能量
激发态
原 子
【总结归纳】
表征
原子吸收光谱
原子发射光谱
课堂小结
【总结归纳】
1.原子光谱实验为原子模型的建构提供了证据
2.核外电子运动状态的能量具有量子化的特征
3.核外电子在不同能级之间跃迁会产生原子光谱
课后练习
1.下列现象与原子核外电子的跃迁无关的是（ ）
A.激光笔产生红色光线
B.金属钠在空气中燃烧时的火焰呈黄色
C.用光束照射胶体时产生光亮的通路
D.焰火在夜空中呈现五彩缤纷的图案
C
课后练习
2.下列说法正确的是 ( )
A．原子核外的每个能层最多可容纳的电子数为n2
B．任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数
C．同是s能级，在不同的能层中最多容纳的电子数是不相同的
D．不同能层中含有的能级数相同
B
课后练习
3.(1)已知短周期元素A、B，A元素原子的最外层电子数为m，次外层电子数为n；B元素原子的M层(有电子)电子数为m－n－1，L层电子数为m＋n＋2，则A为___(填元素符号，下同)，B为____。
C
Na
(2)已知X元素原子的L层比Y元素原子的L层少3个电子，Y元素原子的核外电子总数比X元素原子的多5，则X、Y分别为___、____。
N
Mg
课后练习
4.下列说法正确的是 ( )
A．原子核外的每个能层最多可容纳的电子数为n2
B．任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数
C．同是s能级，在不同的能层中最多容纳的电子数是不相同的
D．不同能层中含有的能级数相同
B

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