1-1 原子結(jié)構(gòu) 課時(shí)1 能層與能級、原子光譜、構(gòu)造原理與電子排布式 課件 【新教材】人教版（2019）高中化學(xué)選擇性必修二

第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)第二課時(shí)

能層與能級

原子光譜原子原子核核外電子質(zhì)子中子→帶正電→不帶電→帶負(fù)電不帶電核電荷數(shù)=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)思考與討論核外電子是怎樣排布的？有啥規(guī)律呢？一、能層與能級1.能層（shell）（電子層）(1)分類依據(jù)

在多電子的原子里核外電子的能量是不同的，根據(jù)核外電子的能量差異，將核外電子分成不同的能層。即電子層。研究發(fā)現(xiàn)核外電子是分層排布的能層一二三四五六七符號K

L

M

N

OPQ最多電子數(shù)2=2×128=2×22

18=2×3232=2×42

50=2×5272=2×6298=2×72

能層序數(shù)1、2、3、4、5、6、7分別用K、L、M、N、O、P、Q表示。能層越高,電子的能量越高。能量的高低順序?yàn)镋(K)<E(L)<E(M)<E(N)<E(O)<E(P)<E(Q)。電子的能層由內(nèi)向外排序,其序號、符號以及所能容納的最多電子數(shù)如下:(2)能層的表示方法及各能層最多容納的電子數(shù)①同一能層的電子,又被分成不同能級,分別用相應(yīng)能層的序數(shù)和字母表示，如n能層的能級按能量由低到高的排列順序?yàn)閚s、np、nd、nf等依次用等表示。能級數(shù)=能層序數(shù)，任一能層的能級總是從s能級開始,能級的字母代號按s、p、d、f……排序,每個(gè)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。②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。2.能級（電子亞層）

在多電子的原子中,同一能層的電子,能量也可能不同,據(jù)此把它們分為不同的能級（也叫電子亞層）（同一個(gè)能層中電子的能量相同的電子亞層）

。分別用字母s、p、d、f等表示。(1)能層或能級的能量關(guān)系。(2)同一能層不同能級的能量順序:E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)……(3)不同能層中不同能級的能量高低順序(按構(gòu)造原理排序,存在能級交錯(cuò)):ns<(n-2)f<(n-1)d<np。④能層中各能級之間能量大小關(guān)系2p<3p<4p…能層：樓層能級：樓梯的階梯用K、L、M、N、O、P、Q表示用S、p、ｄ、

f……表示⑤能層與能級的組成關(guān)系最多容納電子數(shù)2261s2s2p3s3p3d26104s4p4d4f261014能級能層(n)一二三四五…KLMNO…能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p……最多電子數(shù)226261026101426……281832………3.各能層、能級中最多容納的電子數(shù)(1)能層就是電子層,任一能層的能級總是從s能級開始,能級數(shù)等于該能層序數(shù),即第一能層只有1個(gè)能級(1s),第二能層有2個(gè)能級(2s和2p),第三能層有3個(gè)能級(3s、3p和3d),依次類推。任何能層均含有s能級,但不是任何能層均含有s、p、d、f能級。(2)能級的字母代號總是按s、p、d、f……排序的,字母前的數(shù)字是它們的能層序數(shù),它們可容納的最多電子數(shù)依次為自然數(shù)中奇數(shù)序列1,3,5,7…的2倍。(3)從第3能層(M層)開始出現(xiàn)d能級,且3d能級的能量大于4s能級。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(yuǎn)近由近到遠(yuǎn)不同能層能量逐漸增大同一能層各能級的能量逐漸增大(1)能層序數(shù)與所含的能級數(shù)有何關(guān)系?提示:能級數(shù)等于能層序數(shù)。(2)原子核外每一個(gè)能層最多可容納的電子數(shù)與能層的序數(shù)(n)之間存在什么關(guān)系?提示:每個(gè)能層最多容納2n2個(gè)電子。(3)英文字母相同的不同能級(如2p、3p)中所能容納的最多電子數(shù)是否相同?提示:相同。如2p、3p能級最多容納的電子數(shù)都是6。(4)不同能層的s能級之間,能量高低有何關(guān)系?同一能層不同能級之間能量高低有何關(guān)系?提示:1s<2s<3s<4s<……;ns<np<nd<nf<……。【思考與討論】1．比較下列多電子原子的不同能層中能級的能量高低（1）1s、3d（2）3s、3p、3d（3）2p、3p、4p1s<3d3s<3p<3d2p<3p<4p2．將下列多電子原子的能級按照能量由高到低的順序排列1s、4p、2s、3s、5f、4s5f>4p>4s>3s>2s>1s練習(xí)③各能級s、p、d、f…可容納的電子數(shù)依次是2、6、10、14…

。①每個(gè)能層(n)中，所含有的能級及順序分別是ns、np、nd、nf…，且能量依次升高。②每一能層的能級個(gè)數(shù)=該能層的能層序數(shù)。歸納小結(jié)④相同能層的不同能級，最多容納的電子數(shù)相同。⑤每一能層（n）最多可容納的電子數(shù)等于2n2。例1以下能級符號正確的是(

)

A.3f B.2dC.4s D.2fC

[解析]第三能層有3個(gè)能級(3s、3p、3d),沒有3f能級,故A錯(cuò)誤;第二能層有2個(gè)能級(2s和2p),沒有2d能級,故B錯(cuò)誤;第四能層有4個(gè)能級(4s、4p、4d、4f),故C正確;第二能層有2個(gè)能級(2s和2p),沒有2f能級,故D錯(cuò)誤。例2下列有關(guān)認(rèn)識正確的是(

)A.各能層的能級數(shù)按順序分別為1、2、3、4……B.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.各能層含有的電子數(shù)為2n2A

[解析]各能層的能級數(shù)按順序分別為1、2、3、4……,A項(xiàng)正確;各能層的能級總是從s能級開始,而且能級數(shù)等于該能層序數(shù),因此第一能層只有s能級,第二能層有s、p能級,依次類推,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由B項(xiàng)分析可知,各能層含有的能級數(shù)為n,C項(xiàng)錯(cuò)誤;各能層含有的電子數(shù)最多為2n2,可以不排滿,D項(xiàng)錯(cuò)誤。1.基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子二、基態(tài)與激發(fā)態(tài)

原子光譜基態(tài)原子:處于最低能量狀態(tài)的原子激發(fā)態(tài)原子:處于較高能量的原子當(dāng)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(1)電子躍遷的能量變化與可見現(xiàn)象激發(fā)態(tài)原子不穩(wěn)定,電子從能量較高的激發(fā)態(tài)躍遷到能量較低的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時(shí),將釋放能量。光(輻射)是電子躍遷釋放能量的重要形式之一。霓虹燈光、激光、焰火等可見光都與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有關(guān)。(2)金屬元素的焰色的成因金屬原子中,核外電子按一定軌道順序排列,軌道離核越遠(yuǎn),能量越高。灼(燃)燒時(shí),電子獲得能量,能量較低的電子發(fā)生躍遷,從基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)。隨即電子又從能量較高的激發(fā)態(tài)躍遷到能量較低的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài),便以光(輻射)的形式釋放能量,形成不同的焰色。節(jié)日燃放的焰火與金屬內(nèi)層的電子躍遷有關(guān)激光的產(chǎn)生與電子受激躍遷有關(guān)焰色反應(yīng)光譜：按一定次序排列的彩色光帶基態(tài)激發(fā)態(tài)吸收能量釋放能量光（輻射）是電子釋放能量的重要形式之一吸收光譜發(fā)射光譜

不同元素的原子電子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的能量→表現(xiàn)為光的形式→用光譜儀記錄→得到各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱原子光譜。2.原子光譜——核外電子的躍遷鋰、氦、汞的吸收光譜鋰、氦、汞的發(fā)射光譜下面是部分元素的發(fā)射光譜和吸收光譜發(fā)射光譜特征:暗背景,亮線,

線狀不連續(xù)吸收光譜特征:亮背景,暗線,

線狀不連續(xù)用光譜儀測定氫氣放電管發(fā)射的氫的發(fā)射光譜3.光譜分析光譜分析: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。一些元素的線狀光譜光譜分析：利用原子光譜上的特征譜線鑒定元素。②化學(xué)研究中利用光譜分析檢測一些物質(zhì)的存在與含量等。

光譜分析的應(yīng)用①通過原子光譜發(fā)現(xiàn)許多元素。如：銫（1860年）和銣（1861年），其光譜中有特征的籃光和紅光。又如：1868年科學(xué)家們通過太陽光譜的分析發(fā)現(xiàn)了稀有氣體氦。點(diǎn)撥：(1)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(shí)，將釋放能量；反之，將吸收能量。光(輻射)是電子釋放能量的重要形式之一。(2)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(shí)發(fā)生的是化學(xué)變化。(3)一般在能量相近的能級間發(fā)生電子躍遷。(2)金屬的焰色試驗(yàn)中,一些金屬元素呈現(xiàn)不同焰色的原因是什么?提示:激發(fā)態(tài)原子中的電子躍遷到低能級時(shí),多余的能量以光的形式釋放出來?！舅伎寂c討論】(1)為什么不同元素原子具有不同的特征光譜？提示:不同原子的能級結(jié)構(gòu)不同，發(fā)出的譜線的特征不同提示:這與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有關(guān)。金屬元素的核外電子被爆炸的火藥激發(fā)到較高能級后,電子再從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時(shí),能量以光的形式釋放出來,產(chǎn)生發(fā)射光譜。該過程不是化學(xué)變化。[思考]在節(jié)日里我們經(jīng)常放焰火來慶祝,請你思考這與原子結(jié)構(gòu)有關(guān)系嗎?若與原子結(jié)構(gòu)有關(guān),請用原子結(jié)構(gòu)解釋節(jié)日燃放的焰火產(chǎn)生的原理,該過程是化學(xué)變化嗎?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(yàn)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(yàn)、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(cuò)誤;當(dāng)堿金屬及其鹽在火焰上灼燒時(shí),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(shí)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(cuò)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(cuò)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(shí)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(shí)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

[解析]在電流作用下,基態(tài)氖原子的電子吸收能量躍遷到較高能級,變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子,這一過程要吸收能量,不會(huì)發(fā)出紅色光;而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(shí),將釋放能量,從而產(chǎn)生紅光,A項(xiàng)正確。[規(guī)律小結(jié)]1.焰色試驗(yàn)只是激發(fā)態(tài)原子核外電子的一種能量釋放形式,當(dāng)電子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí),其多余的能量以特定波長的光的形式釋放出去,也可稱之為發(fā)射光譜,是元素檢驗(yàn)的一種有效的方法。2.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(shí)發(fā)生的是化學(xué)變化。3.一般在能量相近的能級間發(fā)生電子躍遷。(1)原子中第n能層容納的電子數(shù)一定是2n2。(

)(2)能層序數(shù)大,該能層中能級的能量一定高。(

)(3)原子光譜是原子發(fā)生電子得失而引起的。(

)(4)能層就是電子層(

)(5)不同能層的p能級能量高低相同(

)(6)高能層的所有能級能量都比低能層能級的能量高(

)1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)×××√

××2.下列能級不屬于M能層的是(

)A.3s B.4s C.3p D.3dB解析:M能層包含3s、3p、3d三個(gè)能級。3.下列能級中,可容納電子最多的是(

)A.6s B.4p C.3d D.7sC

解析:

根據(jù)能級和能層的劃分可知,s、p、d、f分別能容納的電子是2、6、10、14。4.以下能級符號錯(cuò)誤的是(

)A.5p B.7sC.2f D.4dC

解析:s能級在每一能層上都有,p能級至少在第二能層及以上,d能級至少在第三能層及以上,f能級至少在第四能層及以上,因此能級符號錯(cuò)誤的是2f。5.下列圖像中所發(fā)生的現(xiàn)象與電子的躍遷無關(guān)的是(

)A.燃放煙花 B.霓虹燈廣告

C.燃燒蠟燭 D.平面鏡成像D

解析:

平面鏡成像是光線反射的結(jié)果,與電子躍遷無關(guān),霓虹燈廣告、燃燒蠟燭、節(jié)日里燃放的焰火是原子的發(fā)射光譜,與原子核外電子發(fā)生躍遷有關(guān)。6.下列敘述正確的是(

)A.能級就是電子層

B.每個(gè)能層最多可容納的電子數(shù)是2n2C.同一能層中不同能級的能量高低相同D.不同能層中的s能級的能量高低相同B

解析:

能層是電子層,能級是同一能層中不同能量的電子所占據(jù)的分層。同一能層中不同能級的能量高低的順序是E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)……(n表示不同能層)。不同能層能級符號相同時(shí),n越大,能量越高。7.已知n為能層序數(shù),下列有關(guān)認(rèn)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倍解析:各能層最多含有的電子數(shù)為2n2,A項(xiàng)錯(cuò)誤;各能層的能級都是從s能級開始,每個(gè)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