2024_2025学年新教材高中化学第一章原子结构与性质第一节第1课时能层与能级基态与激发态原子光谱学案新人教版选择性必修第二册.doc
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第1课时能层与能级基态与激发态原子光谱
必备学问·自主学习
一、能层与能级
1．能层
依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。
2．能级
(1)依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依次排列为ns、np、nd、nf等。
(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3s、3p、3d。
(4)s、p、d、f能级可容纳的电子数为1、3、5、7的二倍。
3．能层、能级与其容纳的最多电子数之间的关系
(1)同一原子中不同能层的电子最根本的区分是什么？
提示：将电子划分为不同能层的依据是能量大小。
(2)同一原子中同一能层不同能级的电子最根本的区分是什么？
提示：将同一能层中的电子划分为不同能级的依据是能量大小。
(3)理论上第8能层有几个能级？该能层最多能容纳多少个电子？
提示：能级数＝能层序数；每一能层最多容纳的电子数为2n2。
二、基态与激发态原子光谱
1．基态与激发态
(1)基态原子：处于最低能量的原子。
(2)激发态原子：基态原子的电子吸取能量后，电子跃迁到较高能级，变成激发态原子。
2．原子光谱
(1)光谱的成因与分类：
(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)金属元素的焰色试验属于吸取光谱还是放射光谱？
提示：光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式，焰色试验属于放射光谱。
(2)(情境思索)每到夜幕驾临 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，霓虹灯内因为充有淡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？
提示：当外电源电路接通后，变压器输出端就会产生几千伏甚至上万伏的高压。当这一高压加到霓虹灯管两端电极上时，霓虹灯管内的带电粒子电子就会发生跃迁，发出五彩缤纷的光。
关键实力·合作学习
学问点一能层与能级的组成及能量关系
1．能层、能级再相识
(1)能层：依据电子能量的差异，将核外电子分成不同的能层(即电子层)。
能层
一
二
三
四
五
六
七
符号
K
L
M
N
O
P
Q
电子离核远近
近→远
电子能量凹凸
低→高
(2)能级：同一能层中能量不同的电子，分成不同的能级。
能层
K
L
M
N
…
能级
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
…
2.能层与能级中的数量关系
(1)一至七能层的符号分别为K、L、M、N、O、P、Q，各能层容纳的最多电子数为2n2。
(2)s、p、d、f能级中最多容纳的电子数分别为2、6、10、14。
(3)能级数等于能层序数，不同能层的能级中所能容纳的最多电子数不同。
(1)依据初中所学学问，写出Cl元素的原子结构示意图：
提示：Cl原子序数为17，原子结构示意图为。
(2)(前后串联)Cl原子的L层填有的电子数有几个？Cl原子的M层最多能容纳的电子数有几个？
提示：依据原子结构示意图可知Cl原子的L层填有的电子数有8个，而任何一个原子的M层最多能容纳的电子数均为18个。
(3)(教材二次开发)教材P6“N能层有4s、4p、4d、4f四个能级”，那么Cl原子的N能层没有电子，还存在4s、4p、4d、4f四个能级吗？
提示：原子的每个能层的能级数以及所能容纳的电子数目与该能层是否有电子没有关系。
【典例1】下列关于能层与能级的说法中不正确的是()
A．原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数为2n2
B．能层的能级总是从s能级起先，而且能级数等于该能层序数
C．同是s能级，在不同的能层中所能容纳的最多电子数是相同的
D．同一能层中的不同能级的能量凹凸相同
【解析】选D。各电子层最多容纳电子数2n2(n为电子层数)，故A正确；能层的能级总是从s能级起先，而且能级数等于该能层序数，故B正确；同是s能级，在不同的能层中所能容纳的最多电子数是相同的，故C正确；同一能层的不同能级能量不同，且按s、p、d…规律依次增大，故D错误。
(1)每一个能层最多可容纳的电子数＝2n2(其中n为能层序数)。
(2)不同的能层的能级数＝能层序数n。
(3)各能级(s、p、d、f……)上所能容纳的电子数依次为1、3、5、7……的二倍。
【典例2】(2024·成都高二检测)下列能级符号书写错误的是()
A．4f B．2d C．5s D．3p
【解析】选B。s能级在每一层上都有，p能级至少在其次层及以上，d能级至少在第三层及以上，f能级至少在第四层及以上。
【母题追问】不同的能层分别有多少个能级？与能层的序数(n)之间有