第一章第一节 原子结构 第1课时 能层与能级 基态与激发态 学案（含答案）
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| 名称 | 第一章第一节 原子结构 第1课时 能层与能级 基态与激发态 学案（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-11-30 19:20:14 | ||
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文档简介
第一节 原子结构
第1课时 能层与能级 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、理解基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
1920年，丹麦科学家玻尔在氢原子模型基础上，提出________，开启了用原子结构解释____________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________事实为依据的完整的________。
1．能层
(1)含义：根据核外电子的________不同，将核外电子分为不同的能层。
(2)序号、符号及所能容纳的最多电子数
能层 一 二 三 四 五 六 七
符号
最多
电子数
(3)能量关系
能层越高，电子的能量越高，能量的高低顺序为________________________________。
2．能级
(1)含义：根据多电子原子的同一能层电子的________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________等表示，如第n能层的能级按能量由低到高的排列顺序为ns、__________、________、nf等。
3．能层、能级与最多容纳的电子数
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 …… …… …… ……
最多电 子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 …… …… …… ……
2 8 18 32 …… …… …… 2n2
(1)2d表示L层上的d能级( )
(2)同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小( )
(3)s能级的能量一定比p能级的能量低( )
(4)各能级最多可容纳的电子数按s、p、d、f……的顺序依次为自然数中的奇数序列1、3、5、7……的2倍( )
(5)4s、4p、4d、4f能级的能量的高低顺序为E(4s)＜E(4p)＜E(4d)＜E(4f)( )
1．以s能级为例，不同能层的s能级之间的能量有何关系？同一能层不同能级间能量有何关系？
2．以s、p、d、f为符号的能级分别最多可容纳多少个电子？3d、4d、5d能级所容纳的最多电子数是否相同？
3．第五能层最多可容纳多少个电子？它们分别容纳在几个能级中？
1．N层所含的能级数为( )
A．2 B．3 C．4 D．5
2．(2022·成都高二期中)原子核外的某一能层最多能容纳的电子数目为18，则该能层是( )
A．K能层 B．L能层
C．O能层 D．M能层
3．下列说法正确的是( )
A．在同一能层不同能级上的电子，其能量肯定不同
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．各能层含有的电子数为2n2
二、基态与激发态 原子光谱
1．基态原子与激发态原子
(1)基态原子：处于________状态的原子。
(2)激发态原子：基态原子________能量，它的电子会跃迁到________能级，变为激发态原子。
(3)基态、激发态原子相互间转化的能量变化
基态原子激发态原子
2．光谱
(1)光谱的成因及分类
(2)拓展应用
①霓虹灯发光原理：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到能量较低的能级上，该光的波长恰好处于可见光区域中的红色波段。
②焰色试验中产生的焰色是电子跃迁的结果，焰色的产生与消失是物理变化，该过程中可能伴随化学变化。焰色发生的过程：基态原子激发态原子能量较低的激发态或基态原子。
③光谱分析法鉴定元素的原因
一种元素有一种原子光谱，一种原子光谱对应着一种元素，可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱(总称原子光谱)，所以，可以用光谱分析法鉴定元素。
(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、荧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( )
1．许多金属元素都可以发生焰色试验，请用原子结构的知识解释其原因。
2．金属元素的焰色试验属于吸收光谱还是发射光谱？
电子跃迁的形式
(1)电子吸收能量→从低能级跃迁至较高能级→吸收光谱。
(2)电子从高能级跃迁到低能级→释放能量→发射光谱。
1．图中所发生的现象与电子的跃迁无关的是( )
2．电子由3d能级跃迁至4p能级时，可通过光谱仪直接摄取( )
A．电子的运动轨迹图像
B．原子的吸收光谱
C．电子体积大小的图像
D．原子的发射光谱
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
2．以下能级符号正确的是( )
A．3f B．2d C．4s D．2f
3．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
4．(2022·洛阳高二期中)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
5．(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________。
(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____________、____________。
第一节 原子结构
第1课时 能层与能级 基态与激发态
一、
构造原理 元素周期律 原子光谱 构造原理
1．(1)能量 (2)K L M N O P Q 2 8 18 32 50 72 98 (3)E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)
2．(1)能量 (2)s、p、d、f np nd
正误判断
(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
深度思考
1．不同能层：E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)……；同一能层：E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)……。
2．最多容纳的电子数为s能级：2，p能级：6，d能级：10，f能级：14；3d、4d、5d能级所容纳的最多电子数相同。
3．第五能层最多容纳50个电子；它们分别容纳在5个能级中。
应用体验
1．C 2.D
3．A [在多电子原子中，同一能层不同能级上的电子具有的能量不同，A项正确；各能层的能级都是从s能级开始，但不都是至f能级结束，如L能层只有2s、2p两个能级，M能层只有3s、3p、3d三个能级，B项错误；各能层含有的能级数与能层序数相同，C项错误；各能层最多容纳的电子数为2n2，D项错误。]
二、
1．(1)最低能量 (2)吸收 较高 (3)吸收 释放 光
2．(1)吸收光谱 发射光谱
正误判断
(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)×
深度思考
1．基态原子吸收能量，电子从基态跃迁到激发态后，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将能量以光的形式释放出来。
2．光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式之一，焰色试验属于发射光谱。
应用体验
1．D 2.B
随堂演练 知识落实
1．B
2．C [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、2f能级，故B、D错误；第四能层有4个能级(4s、4p、4d、4f)，故C正确。]
3．D [N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。]
4．C [当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子；相反，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量。光是电子跃迁释放能量的重要形式之一。我们看到的许多可见光，如灯光、霓虹灯光、激光、焰火等都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。激光笔产生的红色光线是可见光，与原子核外电子的跃迁有关，故A正确；金属元素的焰色试验，与原子核外电子的跃迁有关，故B正确；用光束照射胶体时产生光亮的通路是胶体的性质，是丁达尔效应，与原子核外电子的跃迁无关，故C错误；燃放的焰火在夜空中呈现五彩缤纷的图案为金属元素的焰色试验，与原子核外电子的跃迁有关，故D正确。]
5．(1)C Na (2)N Mg
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m＋n＋2，而L层最多容纳8个电子，所以n只能是2。由m＋n＋2＝8，得m＝4。故A元素原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)由题意知，Y元素原子的最外层是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2＋5＝7，故X为N；Y元素原子核外电子数为7＋5＝12，故Y为Mg。
第1课时 能层与能级 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、理解基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
1920年，丹麦科学家玻尔在氢原子模型基础上，提出________，开启了用原子结构解释____________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________事实为依据的完整的________。
1．能层
(1)含义：根据核外电子的________不同，将核外电子分为不同的能层。
(2)序号、符号及所能容纳的最多电子数
能层 一 二 三 四 五 六 七
符号
最多
电子数
(3)能量关系
能层越高，电子的能量越高，能量的高低顺序为________________________________。
2．能级
(1)含义：根据多电子原子的同一能层电子的________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________等表示，如第n能层的能级按能量由低到高的排列顺序为ns、__________、________、nf等。
3．能层、能级与最多容纳的电子数
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 …… …… …… ……
最多电 子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 …… …… …… ……
2 8 18 32 …… …… …… 2n2
(1)2d表示L层上的d能级( )
(2)同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小( )
(3)s能级的能量一定比p能级的能量低( )
(4)各能级最多可容纳的电子数按s、p、d、f……的顺序依次为自然数中的奇数序列1、3、5、7……的2倍( )
(5)4s、4p、4d、4f能级的能量的高低顺序为E(4s)＜E(4p)＜E(4d)＜E(4f)( )
1．以s能级为例，不同能层的s能级之间的能量有何关系？同一能层不同能级间能量有何关系？
2．以s、p、d、f为符号的能级分别最多可容纳多少个电子？3d、4d、5d能级所容纳的最多电子数是否相同？
3．第五能层最多可容纳多少个电子？它们分别容纳在几个能级中？
1．N层所含的能级数为( )
A．2 B．3 C．4 D．5
2．(2022·成都高二期中)原子核外的某一能层最多能容纳的电子数目为18，则该能层是( )
A．K能层 B．L能层
C．O能层 D．M能层
3．下列说法正确的是( )
A．在同一能层不同能级上的电子，其能量肯定不同
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．各能层含有的电子数为2n2
二、基态与激发态 原子光谱
1．基态原子与激发态原子
(1)基态原子：处于________状态的原子。
(2)激发态原子：基态原子________能量，它的电子会跃迁到________能级，变为激发态原子。
(3)基态、激发态原子相互间转化的能量变化
基态原子激发态原子
2．光谱
(1)光谱的成因及分类
(2)拓展应用
①霓虹灯发光原理：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到能量较低的能级上，该光的波长恰好处于可见光区域中的红色波段。
②焰色试验中产生的焰色是电子跃迁的结果，焰色的产生与消失是物理变化，该过程中可能伴随化学变化。焰色发生的过程：基态原子激发态原子能量较低的激发态或基态原子。
③光谱分析法鉴定元素的原因
一种元素有一种原子光谱，一种原子光谱对应着一种元素，可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱(总称原子光谱)，所以，可以用光谱分析法鉴定元素。
(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、荧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( )
1．许多金属元素都可以发生焰色试验，请用原子结构的知识解释其原因。
2．金属元素的焰色试验属于吸收光谱还是发射光谱？
电子跃迁的形式
(1)电子吸收能量→从低能级跃迁至较高能级→吸收光谱。
(2)电子从高能级跃迁到低能级→释放能量→发射光谱。
1．图中所发生的现象与电子的跃迁无关的是( )
2．电子由3d能级跃迁至4p能级时，可通过光谱仪直接摄取( )
A．电子的运动轨迹图像
B．原子的吸收光谱
C．电子体积大小的图像
D．原子的发射光谱
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
2．以下能级符号正确的是( )
A．3f B．2d C．4s D．2f
3．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
4．(2022·洛阳高二期中)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
5．(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________。
(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____________、____________。
第一节 原子结构
第1课时 能层与能级 基态与激发态
一、
构造原理 元素周期律 原子光谱 构造原理
1．(1)能量 (2)K L M N O P Q 2 8 18 32 50 72 98 (3)E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)
2．(1)能量 (2)s、p、d、f np nd
正误判断
(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
深度思考
1．不同能层：E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)……；同一能层：E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)……。
2．最多容纳的电子数为s能级：2，p能级：6，d能级：10，f能级：14；3d、4d、5d能级所容纳的最多电子数相同。
3．第五能层最多容纳50个电子；它们分别容纳在5个能级中。
应用体验
1．C 2.D
3．A [在多电子原子中，同一能层不同能级上的电子具有的能量不同，A项正确；各能层的能级都是从s能级开始，但不都是至f能级结束，如L能层只有2s、2p两个能级，M能层只有3s、3p、3d三个能级，B项错误；各能层含有的能级数与能层序数相同，C项错误；各能层最多容纳的电子数为2n2，D项错误。]
二、
1．(1)最低能量 (2)吸收 较高 (3)吸收 释放 光
2．(1)吸收光谱 发射光谱
正误判断
(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)×
深度思考
1．基态原子吸收能量，电子从基态跃迁到激发态后，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将能量以光的形式释放出来。
2．光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式之一，焰色试验属于发射光谱。
应用体验
1．D 2.B
随堂演练 知识落实
1．B
2．C [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、2f能级，故B、D错误；第四能层有4个能级(4s、4p、4d、4f)，故C正确。]
3．D [N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。]
4．C [当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子；相反，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量。光是电子跃迁释放能量的重要形式之一。我们看到的许多可见光，如灯光、霓虹灯光、激光、焰火等都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。激光笔产生的红色光线是可见光，与原子核外电子的跃迁有关，故A正确；金属元素的焰色试验，与原子核外电子的跃迁有关，故B正确；用光束照射胶体时产生光亮的通路是胶体的性质，是丁达尔效应，与原子核外电子的跃迁无关，故C错误；燃放的焰火在夜空中呈现五彩缤纷的图案为金属元素的焰色试验，与原子核外电子的跃迁有关，故D正确。]
5．(1)C Na (2)N Mg
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m＋n＋2，而L层最多容纳8个电子，所以n只能是2。由m＋n＋2＝8，得m＝4。故A元素原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)由题意知，Y元素原子的最外层是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2＋5＝7，故X为N；Y元素原子核外电子数为7＋5＝12，故Y为Mg。