高中化学人教版2019选择性必修2 1.1.1 能层与能级（共28张ppt）
文档属性
| 名称 | 高中化学人教版2019选择性必修2 1.1.1 能层与能级（共28张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 8.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-10-15 19:51:49 | ||
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文档简介
(共28张PPT)
走进奇妙的化学世界
选择性必修2
第一章
原子结构与性质
第一节
原子结构
宇宙大爆炸
大爆炸后两小时，诞生了大量的H、少量的He及极少量的Li，然后经过长或短的发展过程，以上元素发生原子核的熔合反应，分期分批的合成了其它元素。
原子的来源
原子”一词源自古希腊语“ATOM”，是不可再分的意思。古希腊哲学家假想原子是世间万物最小的微粒。19世纪初，英国人道尔顿创立了近代原子学说，假设原子是化学元素中的最小粒子，每一种元素有一种原子。20世纪初，人们终于认识到原子不是最小的粒子，而且有复杂的结构。对原子结构的认识为元素周期律找到了理论根据。原子的基本性质，如原子半径、电离能和电负性等都与原子结构密切相关，因而也呈现周期性。
学习
目标
第1课时
能层与能级
PART
01
PART
02
了解电子运动的能量状态具有量子化的特征(能量不连续),知道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。
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。
PART
03
了解核外电子的运动状态,知道原子核外电子的能层分布、能级分布及其能量的关系。
19世纪初
道尔顿
近代原子学说
1913年
玻尔
氢原子模型
1920年
玻尔
构造原理
1869年
门捷列夫
元素周期律
马德龙
完整的构造原理
1936年
即从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入原子核外“壳层”的顺序，由此开启了用原子结构解释元素周期律的篇章。
5年后，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。
以原子光谱为事实依据
人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰辛，正是因为有了无数的探索者，才使人类对事物的认识一步步地走向深入，也越来越接近事物的本质。随着现代科学技术的发展，我们现在所学习的科学理论，还会随着人类对客观事物的认识而不断地深入和发展。
原子结构的探索历史
不同时期的原子结构模型
时间或年代 1803年 1903年 1911年 1913年 20世纪20年代中期
原子结构模型
模型 名称
相关科学家
道尔顿
葡萄干布丁模型
汤姆孙
核式模型
卢瑟福
电子分层排布模型
玻尔
量子力学模型
实心球
原子模型
薛定谔
原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成；
含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动：核外电子是分层排布的;
多电子原子中，电子的能量不同，离核越远的电子能量越高。
离核远近：近 远
能量高低：低 高
知识回顾
能层与能级
量子力学对原子核外电子运动状态的描述
原子轨道：量子力学理论用原子轨道来描述原子中单个电子的空间运动状态，某一个原子轨道，应属于某个能层(电子层n)的某个能级(s、p、d、f等)。
核外电子按能量不同分成能层。（K、L、M、N、O、P、Q等）
2.电子的能层由内向外排序，其序号、符号以及能容纳的最多电子数
能层 一 二 三 四 五 六 七 n
符号 K L M N O P Q -----
最多电子数 2 8 18 32 50 72 98
2n2
3.数量规律: ①每一层最多容纳的电子数：2n2个。
②最外层电子数不超过8个（K层为最外层时不超过2个）。
③次外层电子数不超过18个，倒数第三层不超过32个。
一、能层与能级
1. 能层
4.能量规律:
①原子核外电子总是尽可能先排布在能量较低的能层上，然后由内向外依次排布在能量逐渐升高的能层。
②能层越高，电子的能量越高。
③能量的高低顺序为E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。
能层 一 二 三 四 五 六 七
符号 K L M N O P Q
最多电子数 2 8 18 32 50 72 98
(1) 多电子原子的同一能层电子的能量不同，分为不同的能级。（s、p、d、f 等）
(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。
2. 能级
(3)能级的符号和所能容纳的最多电子数
能层 一 二 三 四 五
K L M N O
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p …
最多 电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 …
①任一能层的能级总是从s能级开始，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf......(n为能层序数)。能级数=能层序数。即第一能层只有1个能级(1s)，第二能层有2个能级(2s和2p)，依次类推。
②以s、p、d、f.....排序的每个能级最多可容纳的电子数依次为自然数1、3、5、7……的2倍。每一能层中最多容纳的电子数为2n2(n代表能层序数)。
③不同能层中符号相同的能级所容纳的最多电子数相同。
相同能层
ns＜np＜nd＜nf
符号相同的能级
1s ＜ 2s ＜ 3s ＜ 4s
不同能级
不同能层
2px=2py=2pz
能层或能级的能量关系
【例题1】 已知n为能层序数,下列有关认识正确的是( )
A.各能层含有的电子数为2n2
B.各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束
C.各能层含有的能级数为n-1
D.各能级最多容纳的电子数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7的2倍
答案:D
解析:各能层最多含有的电子数为2n2，A项错误；各能层的能级都是从s能级开始，每个能层上的能级数与能层序数相等，并不是所有能层的能级都是从s能级开始到f能级结束,如第1、2、3能层，B项错误；各能层含有的能级数与其能层序数相等，C项错误；各能级最多容纳的电子数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7的2倍，D项正确。
典例分析
【例题2】按能量由低到高的顺序排列,正确的一组是( )
A.1s、2p、3d、4s B.1s、2s、3s、2p
C.2s、2p、3s、3p D.3p、3d、4s、4p
答案 C
解析 电子能量的高低主要由能层和能级决定。当能级符号相同时,能层序数越大,能量越高,例如E1s方法技巧 判断能级能量高低的方法
(1)首先看能层,一般能层序数越大,能量越高。
(2)再看能级,同一能层中的各能级,能量由低到高的顺序是ns(3)还要注意能级交错现象,即高能层的s、p能级的能量可能会小于低能层的d、f能级,如4s<3d,6p<5f等。
小结:能层、能级与最多容纳的电子数、能量之间的相互关系
能层(n) 一 二 三 四 五 六 七 …
符号 K L M N O P Q …
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s … … … …
最多容纳电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 … … … …
2 8 18 32 50 … … 每一能层最多可容纳的电子数是2n2
离核远近 由近到远
不同能层能量 逐渐增大
同一能层各能级的能量 逐渐增大
基态与激发态
原子光谱
原子
吸
收
能
量
释
放
能
量
处于最低能量状态
处于较高能量状态
1.基态原子
2.激发态原子
电子跃迁
光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式
二、基态与激发态 原子光谱
当基态原子的电子吸收一定能量后，电子被激发跃迁到较高能级，变成激发态原子
基态与激发态相互转化的应用
焰色反应
激光笔
LED灯装饰的建筑夜景
(1)电子跃迁的能量变化与可见现象
激发态原子不稳定,电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态乃至基态时,将释放能量。光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式之一。霓虹灯光、激光、焰火等可见光都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。
(2)金属元素的焰色的成因
金属原子中,核外电子按一定轨道顺序排列,轨道离核越远,能量越高。灼(燃)烧时,电子获得能量,能量较低的电子发生跃迁,从基态变为激发态。随即电子又从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态乃至基态,便以光(辐射)的形式释放能量,形成不同的焰色。
特别提醒：
①电子的跃迁是物理变化（未发生电子转移），而原子得失电子时发生的是化学变化。
②一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。如1s22s22p2 表示基态碳原子，1s22s12p3为激发态碳原子（电子数不变）。
③激发态原子不稳定，易释放能量变为基态原子。
基态
K
L
M
N
激发态
K
L
M
N
能量
能量
K
L
M
N
光
K
L
M
N
不稳定
吸收能量
电子跃迁
释放能量
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发射光谱或吸收光谱，总称原子光谱。
发射光谱
吸收光谱
特征:暗背景，亮线， 线状不连续
特征:亮背景，暗线，线状不连续
3.原子光谱
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。
He 氦
原子光谱的应用
用光谱仪测定氢气放电管发射的氢的发射光谱
[例3] 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.缓慢氧化放热 D.霓虹灯
C
[解析] 电子跃迁本质上是组成物质的粒子(原子、离子或分子)中电子的一种能量变化,如激光、焰色试验、霓虹灯都与电子跃迁有关。激光与电子跃迁有关,故A错误;
当碱金属及其盐在火焰上灼烧时,原子中的电子吸收了能量,从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道,但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的,很快跃迁回能量较低的轨道,这时就将多余的能量以光的形式放出,因而能使火焰呈现颜色,与电子跃迁有关,故B错误;
缓慢氧化放热是化学能转化为热能,与电子跃迁无关,故C正确;
霓虹灯的各色的光是原子核外电子发生能级跃迁的结果,与电子跃迁有关,故D错误。
[例4] 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.在电流的作用下,氖原子与构成灯管的物质发生反应
A
分析霓虹灯发光的原理
充有氖气的霓虹灯能发出红光，产生这一现象的原因是通电后在电场作用下，放电管里氖原子中的电子吸收能量后跃迁到能量较高的能级，且处在能量较高的能级上的电子会很快地以光的形式释放能量而跃迁回能量较低的能级上，该光的波长恰好处于可见光区域中的红色波段。
A项正确。
能级
基态与激发态
原子光谱
构 造原理
【课堂小结】
走进奇妙的化学世界
选择性必修2
第一章
原子结构与性质
第一节
原子结构
宇宙大爆炸
大爆炸后两小时，诞生了大量的H、少量的He及极少量的Li，然后经过长或短的发展过程，以上元素发生原子核的熔合反应，分期分批的合成了其它元素。
原子的来源
原子”一词源自古希腊语“ATOM”，是不可再分的意思。古希腊哲学家假想原子是世间万物最小的微粒。19世纪初，英国人道尔顿创立了近代原子学说，假设原子是化学元素中的最小粒子，每一种元素有一种原子。20世纪初，人们终于认识到原子不是最小的粒子，而且有复杂的结构。对原子结构的认识为元素周期律找到了理论根据。原子的基本性质，如原子半径、电离能和电负性等都与原子结构密切相关，因而也呈现周期性。
学习
目标
第1课时
能层与能级
PART
01
PART
02
了解电子运动的能量状态具有量子化的特征(能量不连续),知道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。
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。
PART
03
了解核外电子的运动状态,知道原子核外电子的能层分布、能级分布及其能量的关系。
19世纪初
道尔顿
近代原子学说
1913年
玻尔
氢原子模型
1920年
玻尔
构造原理
1869年
门捷列夫
元素周期律
马德龙
完整的构造原理
1936年
即从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入原子核外“壳层”的顺序，由此开启了用原子结构解释元素周期律的篇章。
5年后，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。
以原子光谱为事实依据
人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰辛，正是因为有了无数的探索者，才使人类对事物的认识一步步地走向深入，也越来越接近事物的本质。随着现代科学技术的发展，我们现在所学习的科学理论，还会随着人类对客观事物的认识而不断地深入和发展。
原子结构的探索历史
不同时期的原子结构模型
时间或年代 1803年 1903年 1911年 1913年 20世纪20年代中期
原子结构模型
模型 名称
相关科学家
道尔顿
葡萄干布丁模型
汤姆孙
核式模型
卢瑟福
电子分层排布模型
玻尔
量子力学模型
实心球
原子模型
薛定谔
原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成；
含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动：核外电子是分层排布的;
多电子原子中，电子的能量不同，离核越远的电子能量越高。
离核远近：近 远
能量高低：低 高
知识回顾
能层与能级
量子力学对原子核外电子运动状态的描述
原子轨道：量子力学理论用原子轨道来描述原子中单个电子的空间运动状态，某一个原子轨道，应属于某个能层(电子层n)的某个能级(s、p、d、f等)。
核外电子按能量不同分成能层。（K、L、M、N、O、P、Q等）
2.电子的能层由内向外排序，其序号、符号以及能容纳的最多电子数
能层 一 二 三 四 五 六 七 n
符号 K L M N O P Q -----
最多电子数 2 8 18 32 50 72 98
2n2
3.数量规律: ①每一层最多容纳的电子数：2n2个。
②最外层电子数不超过8个（K层为最外层时不超过2个）。
③次外层电子数不超过18个，倒数第三层不超过32个。
一、能层与能级
1. 能层
4.能量规律:
①原子核外电子总是尽可能先排布在能量较低的能层上，然后由内向外依次排布在能量逐渐升高的能层。
②能层越高，电子的能量越高。
③能量的高低顺序为E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。
能层 一 二 三 四 五 六 七
符号 K L M N O P Q
最多电子数 2 8 18 32 50 72 98
(1) 多电子原子的同一能层电子的能量不同，分为不同的能级。（s、p、d、f 等）
(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。
2. 能级
(3)能级的符号和所能容纳的最多电子数
能层 一 二 三 四 五
K L M N O
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p …
最多 电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 …
①任一能层的能级总是从s能级开始，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf......(n为能层序数)。能级数=能层序数。即第一能层只有1个能级(1s)，第二能层有2个能级(2s和2p)，依次类推。
②以s、p、d、f.....排序的每个能级最多可容纳的电子数依次为自然数1、3、5、7……的2倍。每一能层中最多容纳的电子数为2n2(n代表能层序数)。
③不同能层中符号相同的能级所容纳的最多电子数相同。
相同能层
ns＜np＜nd＜nf
符号相同的能级
1s ＜ 2s ＜ 3s ＜ 4s
不同能级
不同能层
2px=2py=2pz
能层或能级的能量关系
【例题1】 已知n为能层序数,下列有关认识正确的是( )
A.各能层含有的电子数为2n2
B.各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束
C.各能层含有的能级数为n-1
D.各能级最多容纳的电子数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7的2倍
答案:D
解析:各能层最多含有的电子数为2n2，A项错误；各能层的能级都是从s能级开始，每个能层上的能级数与能层序数相等，并不是所有能层的能级都是从s能级开始到f能级结束,如第1、2、3能层，B项错误；各能层含有的能级数与其能层序数相等，C项错误；各能级最多容纳的电子数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7的2倍，D项正确。
典例分析
【例题2】按能量由低到高的顺序排列,正确的一组是( )
A.1s、2p、3d、4s B.1s、2s、3s、2p
C.2s、2p、3s、3p D.3p、3d、4s、4p
答案 C
解析 电子能量的高低主要由能层和能级决定。当能级符号相同时,能层序数越大,能量越高,例如E1s
(1)首先看能层,一般能层序数越大,能量越高。
(2)再看能级,同一能层中的各能级,能量由低到高的顺序是ns
小结:能层、能级与最多容纳的电子数、能量之间的相互关系
能层(n) 一 二 三 四 五 六 七 …
符号 K L M N O P Q …
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s … … … …
最多容纳电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 … … … …
2 8 18 32 50 … … 每一能层最多可容纳的电子数是2n2
离核远近 由近到远
不同能层能量 逐渐增大
同一能层各能级的能量 逐渐增大
基态与激发态
原子光谱
原子
吸
收
能
量
释
放
能
量
处于最低能量状态
处于较高能量状态
1.基态原子
2.激发态原子
电子跃迁
光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式
二、基态与激发态 原子光谱
当基态原子的电子吸收一定能量后，电子被激发跃迁到较高能级，变成激发态原子
基态与激发态相互转化的应用
焰色反应
激光笔
LED灯装饰的建筑夜景
(1)电子跃迁的能量变化与可见现象
激发态原子不稳定,电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态乃至基态时,将释放能量。光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式之一。霓虹灯光、激光、焰火等可见光都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。
(2)金属元素的焰色的成因
金属原子中,核外电子按一定轨道顺序排列,轨道离核越远,能量越高。灼(燃)烧时,电子获得能量,能量较低的电子发生跃迁,从基态变为激发态。随即电子又从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态乃至基态,便以光(辐射)的形式释放能量,形成不同的焰色。
特别提醒：
①电子的跃迁是物理变化（未发生电子转移），而原子得失电子时发生的是化学变化。
②一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。如1s22s22p2 表示基态碳原子，1s22s12p3为激发态碳原子（电子数不变）。
③激发态原子不稳定，易释放能量变为基态原子。
基态
K
L
M
N
激发态
K
L
M
N
能量
能量
K
L
M
N
光
K
L
M
N
不稳定
吸收能量
电子跃迁
释放能量
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发射光谱或吸收光谱，总称原子光谱。
发射光谱
吸收光谱
特征:暗背景，亮线， 线状不连续
特征:亮背景，暗线，线状不连续
3.原子光谱
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。
He 氦
原子光谱的应用
用光谱仪测定氢气放电管发射的氢的发射光谱
[例3] 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.缓慢氧化放热 D.霓虹灯
C
[解析] 电子跃迁本质上是组成物质的粒子(原子、离子或分子)中电子的一种能量变化,如激光、焰色试验、霓虹灯都与电子跃迁有关。激光与电子跃迁有关,故A错误;
当碱金属及其盐在火焰上灼烧时,原子中的电子吸收了能量,从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道,但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的,很快跃迁回能量较低的轨道,这时就将多余的能量以光的形式放出,因而能使火焰呈现颜色,与电子跃迁有关,故B错误;
缓慢氧化放热是化学能转化为热能,与电子跃迁无关,故C正确;
霓虹灯的各色的光是原子核外电子发生能级跃迁的结果,与电子跃迁有关,故D错误。
[例4] 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.在电流的作用下,氖原子与构成灯管的物质发生反应
A
分析霓虹灯发光的原理
充有氖气的霓虹灯能发出红光，产生这一现象的原因是通电后在电场作用下，放电管里氖原子中的电子吸收能量后跃迁到能量较高的能级，且处在能量较高的能级上的电子会很快地以光的形式释放能量而跃迁回能量较低的能级上，该光的波长恰好处于可见光区域中的红色波段。
A项正确。
能级
基态与激发态
原子光谱
构 造原理
【课堂小结】