2022届高中化学新教材同步选择性必修第二册 第一章 第一节 第1课时 能层与能级 基态与激发态.docx
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1、2022 高中化学新教材同步讲义资料 第一节第一节原子结构原子结构 第第 1 课时课时能层与能级能层与能级基态与激发态基态与激发态 核心素养发展目标1.通过认识原子结构与核外电子排布理解能层与能级的关系。 2.通过核外电子能 量不同分析,理解激态与激发态的含义与关系。3.能辨识光谱与电子跃迁之间的关系。 一、能层与能级一、能层与能级 1920 年,丹麦科学家玻尔在氢原子模型基础上,提出构造原理,开启了用原子结构解释元素周期律的 篇章。1925 年以后,玻尔的“壳层”落实为“能层”与“能级”,厘清了核外电子的可能状态,复杂的原 子光谱得以诠释。1936 年,德国科学家马德隆发表了以原子光谱事实为
2、依据的完整的构造原理。 1能层 (1)含义:根据核外电子的能量不同,将核外电子分为不同的能层(电子层)。 (2)序号及符号 能层序号一、二、三、四、五、六、七分别用 K、L、M、N、O、P、Q表示,其中每层所容 纳的电子数最多为 2n2个。 (3)能量关系 能层越高,电子的能量越高,能量的高低顺序为 E(K)E(L)E(M)E(N)E(O)E(P)E(Q)。 2能级 (1)含义:根据多电子原子的同一能层的电子的能量也可能不同,将它们分为不同能级。 (2)表示方法:分别用相应能层的序数和字母 s、p、d、f 等表示,如 n 能层的能级按能量由低到高的排 列顺序为 ns、np、nd、nf 等。 3
3、能层、能级与最多容纳的电子数 能 层 ( 二三四五六七 2022 高中化学新教材同步讲义资料 n) 符 号 KLMNOPQ 能 级 1 s 2 s 2 p 3 s 3 p 3 d 4 s 4 p 4 d 4 f 5 s 最 多电 子数 22626 1 0 26 1 0 1 4 2 281832 2 n2 由上表可知: (1)能层序数等于该能层所包含的能级数,如第三能层有 3 个能级。 (2)s、p、d、f 各能级可容纳的最多电子数分别为 1、3、5、7 的 2 倍。 (3)原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数是 2n2(n 为能层的序数)。 (1)2d 表示 L 层上的 d 能级() (2
4、)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() (4)4s、4p、4d、4f 能量的高低顺序为 E(4s)E(4p)E(4d)E(4f)() (5)3d、4d、5d 能级所能容纳的最多电子数不相同() 答案(1)(2)(3)(4)(5) 1根据 Be、N、Ne、Na、Mg 五种元素的原子结构,回答下列问题: (1)只有 K 层与 L 层的原子有_。 答案Be、N、Ne (2)含有 M 层的原子有_。 答案Na、Mg (3)最外层电子数相同的原子有_。 答案Be、Mg (4)每一层电子数都符合 2n2的有_。 答案Ne 2若 n
5、3,以下能级符号错误的是() AnpBnfCndDns 答案B 2022 高中化学新教材同步讲义资料 3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() A1s、2p、3dB1s、2s、3s C2s、2p、2dD3p、3d、3f 答案A 二、基态与激发态二、基态与激发态原子光谱原子光谱 1基态原子与激发态原子 (1)基态原子:处于最低能量状态的原子。 (2)激发态原子:基态原子吸收能量,它的电子会跃迁到较高能级,变成激发态原子。 (3)基态、激发态相互间转化的能量变化 基态原子 吸收能量 释放能量,主要形式为光 激发态原子 2.光谱 (1)光谱的成因及分类 (2)光谱分析:
6、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。 (1)光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式之一() (2)霓虹灯光、激光、萤光都与原子核外电子跃迁吸收能量有关() (3)产生激光的前提是原子要处于激发态() (4)电子跃迁时只吸收能量() (5)同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量() (6)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() 答案(1)(2)(3)(4)(5)(6) 1回答下列问题: 吸收光谱是_的电子跃迁为_的电子产生的,此过程中电子_能量;发射光谱是 _的电子跃迁为_的电子产生的,此过程中电子_能量。 答案基态激发态吸收激发态基态释
7、放 2如图是锂、氦、汞原子的吸收光谱和发射光谱。其中图_是原子由基态转化为激发态时的 光谱,图_是原子由激发态转化为基态时的光谱。不同元素的原子光谱上的特征谱线不同,请在图 2022 高中化学新教材同步讲义资料 中将同种元素原子的吸收光谱和发射光谱连接起来。 答案如图所示 1下列叙述正确的是() 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 答案B 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,
8、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。 2以下能级符号正确的是() A3fB2d C4sD2f 答案C 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。 3第 N 能层所含能级数、最多容纳电子数分别为() A3、18B4、
9、24 C5、32D4、32 答案D 解析第 N 能层为第 4 层,含有的能级分别为 s、p、d、f,最多可以容纳 32 个电子,D 正确。 2022 高中化学新教材同步讲义资料 4下列现象和应用与电子跃迁无关的是() A激光B焰色试验 C燃烧放热D霓虹灯 答案C 5K 层有_个能级,用符号表示为_;L 层有_个能级,用符号分别表示为 _; M 层有_个能级, 用符号分别表示为_。 由此可推知 n 能层最多可能有_ 个能级,能量最低的两个能级其符号分别表示为_。 答案11s22s、2p33s、3p、3dnns、np 6(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
10、 n;B 元素原子的 M 层(有电子)电子数为 mn1, L 层电子数为 mn2, 则 A 为_(填元素符号, 下同), B 为_。 (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_、_。 答案(1)CNa(2)NMg 解析(1)短周期元素的原子最多有三个能层(K、L、M),则 A 元素原子的次外层只可能为 K 层或 L 层,n 只可能是 2 或 8,又因为 B 元素原子的 L 层电子数为 mn2,而 L 层最多容纳 8 个电子,所以 n 只可能等于 2。由 mn28,得 m4。故 A 元素原
11、子的核外电子排布情况为 K 层 2 个电子,L 层 4 个 电子,则 A 为 C;B 元素原子的核外电子排布情况为 K 层 2 个电子,L 层 8 个电子,M 层 1 个电子,则 B 为 Na。(2)根据题意,Y 元素原子的核外电子总数比 X 元素原子的多 5,而 Y 元素原子的 L 层电子只比 X 元素原子的多 3 个,故 Y 元素原子的最外层不是 L 层,而是 M 层,根据核外电子排布规律可知,其 L 层 为次外层时只能排 8 个电子, 则 X 元素原子的 L 层有 5 个电子, 其原子核外电子数为 257, 故 X 为 N; Y 元素原子核外电子数为 7512,故 Y 为 Mg。 题组一
12、能层的理解与应用 1在基态多电子原子中,关于核外电子能量的叙述错误的是() A最易失去的电子能量最高 B离核最远的电子能量最高 Cp 能级电子能量一定高于 s 能级电子能量 D在离核最近的区域内运动的电子能量最低 答案C 解析最易失去的电子,性质活泼,所以能量最高,A 正确;离核最近的区域内运动的电子能量最低, 离核越远区域内运动的电子能量越高,B、D 正确;处于同一能层时,p 能级电子能量一定高于 s 能级电子 能量,C 错误。 2022 高中化学新教材同步讲义资料 2某元素原子的核外有三个能层,最外能层有 4 个电子,该原子核内的质子数为() A14B15C16D17 答案A 解析原子核外
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