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原子结构与性质
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 原子光谱
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,理解核外电子的排布规律。2.理解基态与激发态的含义与关系,能辨识光谱与电子跃迁之间的关系。
能层与能级
知识点1
1925年以后,丹麦科学家 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。
1.能层
(1)含义:核外电子按 不同分成能层。
(2)序号及符号。
电子的能层由 向 排序,其序号、符号及最多容纳的电子数如下:
玻尔
能量
内
外
能层 一 二 三 四 五 六 七
符号(与
电子层
符号相同)
最多容
纳的
电子数
K
L
M
N
O
P
Q
2
8
18
32
50
72
98
(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(O)2.能级
(1)含义:根据多电子原子中同一能层电子的 不同,将它们分成不同能级。
<
<
能量
(2)表示方法。
①任一能层的能级总是从 能级开始,能级数等于该 ,即第一能层只有 个能级(1s),第二能层有 个能级(2s和2p),第三能层有 个能级(3s、3p和3d),依次类推。
②能级的字母代号总是按 、 、 、f……排序的,字母前的数字是它们所处的能层序数,它们可容纳的最多电子数依次为自然数中的奇数序列
, , , …的2倍。
③多电子原子中,同一能层各能级的能量顺序为E(ns)E(nf)……
能层序数
1
2
s
3
s
p
d
1
3
5
7
[深度思考1]
以s能级为例,不同能层的s能级的能量之间有何关系 第三能层不同能级的能量之间有何关系
【答案】 不同能层的s能级的能量关系为E(1s)3.能层、能级与最多容纳的电子数
能层 一 二 三 四 五 ……
符号 K L M N O ……
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s …… ……
最多容
纳的电
子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 …… ……
2 8 18 32 ……
2n2(n
为能层
序数)
[深度思考2]
以s、p、d、f为符号的能级分别最多可容纳多少个电子 每一能层最多可容纳的电子数是多少
【答案】 s、p、d、f能级最多容纳的电子数分别为2、6、10、14。每一能层最多可容纳的电子数是2n2(n为能层序数)。
归纳总结
1.判断正误。
(1)所有能层都包含p能级。( )
(2)p能级的能量一定比s能级的高。( )
(3)2d表示L层上的d能级。( )
(4)4s、4p、4d、4f能级的能量的高低顺序为E(4s)( )
(5)3d、4d、5d最多容纳的电子数不同。( )
×
×
×
√
×
2.M能层包含的能级数和最多能容纳的电子数分别为( )
[A]2 2 [B]2 8
[C]3 8 [D]3 18
【解析】 M能层有s、p、d三个能级,s能级能容纳2个电子,p能级能容纳6个电子,d能级能容纳10个电子,所以最多能容纳的电子数为18。故选D。
D
3.(2024·浙江杭州四中检测)原子核外的某一能层最多能容纳的电子数目为32,则该能层是( )
[A]K能层 [B]L能层
[C]O能层 [D]N能层
【解析】 每一能层最多能容纳的电子数目为2n2,所以最多能容纳的电子数目为32的能层是第四能层,即N能层。
D
基态与激发态 原子光谱
知识点2
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、激发态相互间转化的能量变化。
最低能量
吸收
较高
基态原子 激发态原子
2.原子光谱
(1)原子光谱。
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吸收光谱或发射光谱,总称原子光谱。
(2)原子光谱的成因及分类。
拓展:由于电子的能量是量子化的,原子光谱属于 光谱。
线状
(3)原子光谱的应用——光谱分析。
①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。
释放
②生产生活:光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED灯光等都与核外电子跃迁 能量有关。
[深度思考]
电子跃迁与电子得失的差异是什么
【答案】 电子跃迁与电子得失不同,电子跃迁是物理变化,未发生电子转移,而电子得失是化学变化,发生电子转移。
1.判断正误。
(1)激发态原子能量高,易失去电子,具有较强的还原性。( )
(2)日常生活中的焰火、LED灯光、激光等都与原子核外电子跃迁吸收能量有关。( )
(3)同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量。( )
(4)电子在激发态与基态之间相互跃迁时都会产生原子光谱。( )
(5)电子由3s能级跃迁至4s能级,可通过光谱仪摄取原子的发射光谱。( )
×
×
√
√
×
2.(2025·江苏苏州月考)下列关于同一原子的基态和激发态的说法中,正确的是( )
[A]基态时的能量比激发态时高
[B]激发态时比较稳定
[C]由基态转化为激发态过程中吸收能量
[D]电子仅从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
C
【解析】 原子处于激发态时能量较高,较不稳定,A、B不正确;电子从基态跃迁到较高能量的激发态时,也会产生原子光谱,D不正确。
3.下列说法不正确的是( )
[A]原子光谱可以用于定性鉴定元素
[B]霓虹灯能发出五颜六色的光,发光机理与氢原子光谱形成机理基本相同
[C]原子线状光谱的产生是原子核外电子在不同的能级之间跃迁所导致的
[D]利用光谱仪只能测得原子的发射光谱
D
【解析】 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,不同元素原子的吸收光谱或发射光谱不同,所以可以利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素,A正确;霓虹灯能够发出五颜六色的光,其发光机理与氢原子光谱形成机理基本相同,都是电子在不同能级之间跃迁所导致的,B正确;原子线状光谱的产生是原子核外电子在不同能级之间跃迁所导致的,C正确;利用光谱仪既能测得原子的发射光谱,也能测得原子的吸收光谱,D错误。
归纳总结
1.光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式之一。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,将以光的形式释放能量。
2.可以利用金属元素原子电子跃迁产生的焰色试验鉴别元素种类。
3.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。
4.一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。第一节 原子结构
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
[学习目标] 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,理解核外电子的排布规律。2.理解基态与激发态的含义与关系,能辨识光谱与电子跃迁之间的关系。
知识点1 能层与能级
1925年以后,丹麦科学家玻尔的“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。
1.能层
(1)含义:核外电子按能量不同分成能层。
(2)序号及符号。
电子的能层由内向外排序,其序号、符号及最多容纳的电子数如下:
能层 一 二 三 四 五 六 七
符号(与 电子层 符号 相同) K L M N O P Q
最多容 纳的电 子数 2 8 18 32 50 72 98
(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)2.能级
(1)含义:根据多电子原子中同一能层电子的能量不同,将它们分成不同能级。
(2)表示方法。
①任一能层的能级总是从s能级开始,能级数等于该能层序数,即第一能层只有1个能级(1s),第二能层有2个能级(2s和2p),第三能层有3个能级(3s、3p和3d),依次类推。
②能级的字母代号总是按s、p、d、f……排序的,字母前的数字是它们所处的能层序数,它们可容纳的最多电子数依次为自然数中的奇数序列1,3,5,7…的2倍。
③多电子原子中,同一能层各能级的能量顺序为E(ns)[深度思考1]
以s能级为例,不同能层的s能级的能量之间有何关系 第三能层不同能级的能量之间有何关系
【答案】 不同能层的s能级的能量关系为E(1s)3.能层、能级与最多容纳的电子数
能层 一 二 三 四 五 ……
符号 K L M N O ……
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s …… ……
最多容 纳的电 子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 …… ……
2 8 18 32 …… 2n2(n为能层序数)
[深度思考2]
以s、p、d、f为符号的能级分别最多可容纳多少个电子 每一能层最多可容纳的电子数是多少
【答案】 s、p、d、f能级最多容纳的电子数分别为2、6、10、14。每一能层最多可容纳的电子数是2n2(n为能层序数)。
原子核外电子排布与能层、能级的关系
1.判断正误。
(1)所有能层都包含p能级。( × )
(2)p能级的能量一定比s能级的高。( × )
(3)2d表示L层上的d能级。( × )
(4)4s、4p、4d、4f能级的能量的高低顺序为E(4s)(5)3d、4d、5d最多容纳的电子数不同。( × )
2.M能层包含的能级数和最多能容纳的电子数分别为( )
[A]2 2 [B]2 8
[C]3 8 [D]3 18
【答案】 D
【解析】 M能层有s、p、d三个能级,s能级能容纳2个电子,p能级能容纳6个电子,d能级能容纳10个电子,所以最多能容纳的电子数为18。故选D。
3.(2024·浙江杭州四中检测)原子核外的某一能层最多能容纳的电子数目为32,则该能层是( )
[A]K能层 [B]L能层
[C]O能层 [D]N能层
【答案】 D
【解析】 每一能层最多能容纳的电子数目为2n2,所以最多能容纳的电子数目为32的能层是第四能层,即N能层。
知识点2 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,变为激发态原子。
(3)基态、激发态相互间转化的能量变化。
基态原子激发态原子
2.原子光谱
(1)原子光谱。
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吸收光谱或发射光谱,总称原子光谱。
(2)原子光谱的成因及分类。
拓展:由于电子的能量是量子化的,原子光谱属于线状光谱。
(3)原子光谱的应用——光谱分析。
①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。
②生产生活:光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED灯光等都与核外电子跃迁释放能量有关。
[深度思考]
电子跃迁与电子得失的差异是什么
【答案】 电子跃迁与电子得失不同,电子跃迁是物理变化,未发生电子转移,而电子得失是化学变化,发生电子转移。
1.判断正误。
(1)激发态原子能量高,易失去电子,具有较强的还原性。( × )
(2)日常生活中的焰火、LED灯光、激光等都与原子核外电子跃迁吸收能量有关。( × )
(3)同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量。( √ )
(4)电子在激发态与基态之间相互跃迁时都会产生原子光谱。( √ )
(5)电子由3s能级跃迁至4s能级,可通过光谱仪摄取原子的发射光谱。( × )
2.(2025·江苏苏州月考)下列关于同一原子的基态和激发态的说法中,正确的是( )
[A]基态时的能量比激发态时高
[B]激发态时比较稳定
[C]由基态转化为激发态过程中吸收能量
[D]电子仅从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
【答案】 C
【解析】 原子处于激发态时能量较高,较不稳定,A、B不正确;电子从基态跃迁到较高能量的激发态时,也会产生原子光谱,D不正确。
3.下列说法不正确的是( )
[A]原子光谱可以用于定性鉴定元素
[B]霓虹灯能发出五颜六色的光,发光机理与氢原子光谱形成机理基本相同
[C]原子线状光谱的产生是原子核外电子在不同的能级之间跃迁所导致的
[D]利用光谱仪只能测得原子的发射光谱
【答案】 D
【解析】 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,不同元素原子的吸收光谱或发射光谱不同,所以可以利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素,A正确;霓虹灯能够发出五颜六色的光,其发光机理与氢原子光谱形成机理基本相同,都是电子在不同能级之间跃迁所导致的,B正确;原子线状光谱的产生是原子核外电子在不同能级之间跃迁所导致的,C正确;利用光谱仪既能测得原子的发射光谱,也能测得原子的吸收光谱,D错误。
1.光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式之一。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,将以光的形式释放能量。
2.可以利用金属元素原子电子跃迁产生的焰色试验鉴别元素种类。
3.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。
4.一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。
课时作业
(分值:60分)
(选择题,每小题3分)
对点训练
知识点1 能层与能级
1.(2025·浙江义乌中学质检)下列能级符号表示错误的是( )
[A]6s [B]3d [C]3f [D]5p
【答案】 C
【解析】 第三能层只有3s、3p和3d三个能级,没有3f能级,故C错误。
2.某一能层上nd能级最多可容纳的电子数为( )
[A]6 [B]10 [C]14 [D]15
【答案】 B
【解析】 能级按照s、p、d、f……的顺序,最多可容纳的电子数依次为1、3、5、7……的2倍,所以nd能级最多可容纳的电子数为2×5=10。
3.(2025·广东中山月考)下列说法错误的是( )
[A]某原子K层上只有一个电子
[B]某离子M层和L层上的电子数均为K层的4倍
[C]某原子M层上的电子数为L层电子数的4倍
[D]存在核电荷数与最外层电子数相等的离子
【答案】 C
【解析】 氢原子K层上只有一个电子,A正确;Cl-、K+等离子M层和L层上的电子数均为K层的4倍,B正确;原子核外已有M层,则L层电子全排满,即8个电子,这样M层就有32个电子,而M层为第三层,最多容纳的电子数为18,C错误;O2-的核电荷数为8,最外层电子数也为8,D正确。
4.下列关于能层与能级的说法中正确的是( )
[A]同一原子中,符号相同的能级上电子的能量不一定相同
[B]任一能层的能级总是从s能级开始,而且能级数不一定等于该能层序数
[C]同是s能级,在不同的能层中所能容纳的最多电子数是不相同的
[D]多电子原子中,每个能层上电子的能量一定不同
【答案】 A
【解析】 同一原子中,符号相同的能级上电子的能量不一定相同,如2s轨道上电子的能量大于1s轨道上电子的能量,A正确;能层含有的能级数等于能层序数,即第n能层含有n个能级,每一能层总是从s能级开始,B错误;同是s能级,在不同的能层中所能容纳的最多电子数都是2,C错误;多电子原子中,同一能级上电子的能量相同,D错误。
5.(2025·广东佛山月考)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
【答案】 A
【解析】 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。
知识点2 基态与激发态 原子光谱
6.(2025·江苏徐州月考)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
【答案】 C
【解析】 缓慢氧化放热是化学能转化为热能,与电子跃迁无关,故C符合题意。
7.钠元素的焰色试验呈黄色,从能量变化的角度,其光谱类型属于( )
[A]发射光谱 [B]吸收光谱
[C]连续光谱 [D]线状光谱
【答案】 A
【解析】 焰色试验是待测物中金属元素吸收能量后,原子或离子中的电子发生跃迁变为激发态,而激发态不稳定,释放能量变为较低能量的激发态或基态,产生发射光谱。
8.下列说法正确的是( )
[A]自然界中的所有原子都处于基态
[B]同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量
[C]无论原子种类是否相同,基态原子的能量总是低于激发态原子的能量
[D]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】 B
【解析】 自然界中的所有原子不一定都处于基态,例如放射性核素,A错误;激发态原子的能量是比原来基态原子的能量高,B正确;不同种原子的基态与激发态的能量大小不能确定,C错误;激发态原子的能量较高,电子易跃迁到能量低的能级中,不一定易失去电子,D错误。
9.(2025·浙江师大附中检测)下列有关光谱的说法中不正确的是( )
[A]原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化,能量的表现形式之一是光(辐射),这也是原子光谱产生的原因
[B]原子光谱只有发射光谱
[C]通过原子光谱可以发现新的元素
[D]通过光谱分析可以鉴定某些元素
【答案】 B
【解析】 电子在基态和激发态之间的跃迁会引起能量的变化,主要以光(辐射)的形式体现。电子从基态跃迁到激发态时,会吸收能量,形成吸收光谱;电子从激发态跃迁到基态时,会放出能量,形成发射光谱,故B错误。
10.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( )
[A]1s、2p、3d [B]1s、2s、3s
[C]2s、2p、2d [D]3p、3d、3f
【答案】 A
【解析】 K层只有1个能级,为1s,最多容纳2个电子;L层有2个能级,分别为2s、2p,2p最多容纳6个电子;从M层开始有d能级,3d能级最多容纳10个电子,故A正确;s能级均最多容纳2个电子,故B错误;L层没有d能级,故C错误;N层开始有f能级,即4f,M层没有f能级,故D错误。
能力提升
11.下列说法正确的是( )
[A]同一原子中,1s、2s、3s电子的能量逐渐减小
[B]同一原子中,2p、3p、4p能级的轨道数依次增多
[C]能量高的电子在离核近的区域运动,能量低的电子在离核远的区域运动
[D]各能层含有的电子数最多为2n2(n为能层序数)
【答案】 D
【解析】 字母代号相同的不同能级,能层越高,能级上的电子的能量越高,故A错误;不同能层的p能级的轨道数相等,都为3,故B错误;能量高的电子在离核远的区域运动,能量低的电子在离核近的区域运动,故C错误。
12.(2025·福建泉州检测)下列对焰色试验的描述正确的是( )
[A]焰色试验是单质的性质
[B]焰色试验是化学变化
[C]焰色试验是金属原子失去电子时吸收能量产生的现象
[D]焰色试验是金属原子或离子中的电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时,将能量以光的形式释放出来的现象
【答案】 D
【解析】 焰色试验是元素的性质,是金属原子或离子中的电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时,将能量以光的形式释放出来的现象,变化过程中并没有新物质生成,是物理变化,而不是化学变化。
13.原子的吸收光谱是线状的而不是连续的,主要原因是( )
[A]原子中电子的能量高低
[B]外界条件的影响
[C]仪器设备的工作原理
[D]电子的能量是量子化的
【答案】 D
【解析】 原子轨道之间的能量变化是不连续的,是量子化的,从而造成原子的线状吸收光谱。
14.(2025·浙大附中检测)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
【答案】 A
【解析】 在电流作用下,基态氖原子的电子吸收能量跃迁到较高的能级,变为激发态原子,这一过程要吸收能量,不会发出红光;而电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时,将释放能量,从而产生红光,故A项正确。
15.激发态原子和基态原子可以通过电子跃迁的方式相互转换,跃迁过程中可得到光谱,下列说法正确的是( )
[A]钾元素的焰色试验呈紫色,体现其化学性质
[B]以上实验装置测得的是H的吸收光谱
[C]电子仅从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
[D]原子光谱可以用于定性鉴定元素
【答案】 D
【解析】 钾元素的焰色试验呈紫色,体现其物理性质,A错误;该实验装置测得的是H的发射光谱,B错误;原子光谱有吸收光谱和发射光谱两种,电子由较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时产生的原子光谱属于发射光谱,电子由基态跃迁到激发态时产生的原子光谱属于吸收光谱,C错误;原子光谱可以用于定性鉴定元素,D正确。
16.关于原子光谱的说法不正确的是( )
[A]霓虹灯光、LED灯光与原子核外电子跃迁释放能量有关
[B]原子光谱包括原子的吸收光谱和发射光谱
[C]原子光谱可用于发现新元素
[D]原子中的电子发生跃迁,仅指电子从较低能量的状态变为较高能量的状态
【答案】 D
【解析】 电子从较低能量的状态变为较高能量的状态称为电子跃迁,电子从较高能量的状态变为较低能量的状态也称为电子跃迁,故D说法错误。
17.(12分)(1)(2分)理论研究证明,多电子原子中,同一能层的电子,能量也可能不同,还可以把它们分成能级,第三能层有3个能级,分别为 。
(2)(2分)在同一个原子中,离原子核越近、n越小的能层能量越 (填“高”或“低”)。在同一能层中,各能级的能量按s、p、d、f的次序 (填“递增”或“递减”)。
(3)(2分)氯原子核外能量最高的电子所在的能级是 。
(4)(6分)基态硅原子中,核外电子占据的最高能层的符号为 ,该能层上有 个能级,电子数为 。
【答案】 (1)3s、3p、3d (2)低 递增
(3)3p (4)M 3 4
【解析】 (3)氯原子核外有17个电子,排布在1s、2s、2p、3s、3p 5个能级上,能量最高的能级为3p能级。(4)硅原子核外有14个电子,K、L、M能层上分别有2、8、4个电子,所以电子占据的最高能层为M能层,该能层有3s、3p、3d三个能级,排有4个电子。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第一节 原子结构
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
课时作业
(分值:60分)
(选择题,每小题3分)
对点训练
知识点1 能层与能级
1.(2025·浙江义乌中学质检)下列能级符号表示错误的是( )
[A]6s [B]3d [C]3f [D]5p
【答案】 C
【解析】 第三能层只有3s、3p和3d三个能级,没有3f能级,故C错误。
2.某一能层上nd能级最多可容纳的电子数为( )
[A]6 [B]10 [C]14 [D]15
【答案】 B
【解析】 能级按照s、p、d、f……的顺序,最多可容纳的电子数依次为1、3、5、7……的2倍,所以nd能级最多可容纳的电子数为2×5=10。
3.(2025·广东中山月考)下列说法错误的是( )
[A]某原子K层上只有一个电子
[B]某离子M层和L层上的电子数均为K层的4倍
[C]某原子M层上的电子数为L层电子数的4倍
[D]存在核电荷数与最外层电子数相等的离子
【答案】 C
【解析】 氢原子K层上只有一个电子,A正确;Cl-、K+等离子M层和L层上的电子数均为K层的4倍,B正确;原子核外已有M层,则L层电子全排满,即8个电子,这样M层就有32个电子,而M层为第三层,最多容纳的电子数为18,C错误;O2-的核电荷数为8,最外层电子数也为8,D正确。
4.下列关于能层与能级的说法中正确的是( )
[A]同一原子中,符号相同的能级上电子的能量不一定相同
[B]任一能层的能级总是从s能级开始,而且能级数不一定等于该能层序数
[C]同是s能级,在不同的能层中所能容纳的最多电子数是不相同的
[D]多电子原子中,每个能层上电子的能量一定不同
【答案】 A
【解析】 同一原子中,符号相同的能级上电子的能量不一定相同,如2s轨道上电子的能量大于1s轨道上电子的能量,A正确;能层含有的能级数等于能层序数,即第n能层含有n个能级,每一能层总是从s能级开始,B错误;同是s能级,在不同的能层中所能容纳的最多电子数都是2,C错误;多电子原子中,同一能级上电子的能量相同,D错误。
5.(2025·广东佛山月考)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
【答案】 A
【解析】 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。
知识点2 基态与激发态 原子光谱
6.(2025·江苏徐州月考)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
【答案】 C
【解析】 缓慢氧化放热是化学能转化为热能,与电子跃迁无关,故C符合题意。
7.钠元素的焰色试验呈黄色,从能量变化的角度,其光谱类型属于( )
[A]发射光谱 [B]吸收光谱
[C]连续光谱 [D]线状光谱
【答案】 A
【解析】 焰色试验是待测物中金属元素吸收能量后,原子或离子中的电子发生跃迁变为激发态,而激发态不稳定,释放能量变为较低能量的激发态或基态,产生发射光谱。
8.下列说法正确的是( )
[A]自然界中的所有原子都处于基态
[B]同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量
[C]无论原子种类是否相同,基态原子的能量总是低于激发态原子的能量
[D]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】 B
【解析】 自然界中的所有原子不一定都处于基态,例如放射性核素,A错误;激发态原子的能量是比原来基态原子的能量高,B正确;不同种原子的基态与激发态的能量大小不能确定,C错误;激发态原子的能量较高,电子易跃迁到能量低的能级中,不一定易失去电子,D错误。
9.(2025·浙江师大附中检测)下列有关光谱的说法中不正确的是( )
[A]原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化,能量的表现形式之一是光(辐射),这也是原子光谱产生的原因
[B]原子光谱只有发射光谱
[C]通过原子光谱可以发现新的元素
[D]通过光谱分析可以鉴定某些元素
【答案】 B
【解析】 电子在基态和激发态之间的跃迁会引起能量的变化,主要以光(辐射)的形式体现。电子从基态跃迁到激发态时,会吸收能量,形成吸收光谱;电子从激发态跃迁到基态时,会放出能量,形成发射光谱,故B错误。
10.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( )
[A]1s、2p、3d [B]1s、2s、3s
[C]2s、2p、2d [D]3p、3d、3f
【答案】 A
【解析】 K层只有1个能级,为1s,最多容纳2个电子;L层有2个能级,分别为2s、2p,2p最多容纳6个电子;从M层开始有d能级,3d能级最多容纳10个电子,故A正确;s能级均最多容纳2个电子,故B错误;L层没有d能级,故C错误;N层开始有f能级,即4f,M层没有f能级,故D错误。
能力提升
11.下列说法正确的是( )
[A]同一原子中,1s、2s、3s电子的能量逐渐减小
[B]同一原子中,2p、3p、4p能级的轨道数依次增多
[C]能量高的电子在离核近的区域运动,能量低的电子在离核远的区域运动
[D]各能层含有的电子数最多为2n2(n为能层序数)
【答案】 D
【解析】 字母代号相同的不同能级,能层越高,能级上的电子的能量越高,故A错误;不同能层的p能级的轨道数相等,都为3,故B错误;能量高的电子在离核远的区域运动,能量低的电子在离核近的区域运动,故C错误。
12.(2025·福建泉州检测)下列对焰色试验的描述正确的是( )
[A]焰色试验是单质的性质
[B]焰色试验是化学变化
[C]焰色试验是金属原子失去电子时吸收能量产生的现象
[D]焰色试验是金属原子或离子中的电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时,将能量以光的形式释放出来的现象
【答案】 D
【解析】 焰色试验是元素的性质,是金属原子或离子中的电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时,将能量以光的形式释放出来的现象,变化过程中并没有新物质生成,是物理变化,而不是化学变化。
13.原子的吸收光谱是线状的而不是连续的,主要原因是( )
[A]原子中电子的能量高低
[B]外界条件的影响
[C]仪器设备的工作原理
[D]电子的能量是量子化的
【答案】 D
【解析】 原子轨道之间的能量变化是不连续的,是量子化的,从而造成原子的线状吸收光谱。
14.(2025·浙大附中检测)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
【答案】 A
【解析】 在电流作用下,基态氖原子的电子吸收能量跃迁到较高的能级,变为激发态原子,这一过程要吸收能量,不会发出红光;而电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时,将释放能量,从而产生红光,故A项正确。
15.激发态原子和基态原子可以通过电子跃迁的方式相互转换,跃迁过程中可得到光谱,下列说法正确的是( )
[A]钾元素的焰色试验呈紫色,体现其化学性质
[B]以上实验装置测得的是H的吸收光谱
[C]电子仅从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
[D]原子光谱可以用于定性鉴定元素
【答案】 D
【解析】 钾元素的焰色试验呈紫色,体现其物理性质,A错误;该实验装置测得的是H的发射光谱,B错误;原子光谱有吸收光谱和发射光谱两种,电子由较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时产生的原子光谱属于发射光谱,电子由基态跃迁到激发态时产生的原子光谱属于吸收光谱,C错误;原子光谱可以用于定性鉴定元素,D正确。
16.关于原子光谱的说法不正确的是( )
[A]霓虹灯光、LED灯光与原子核外电子跃迁释放能量有关
[B]原子光谱包括原子的吸收光谱和发射光谱
[C]原子光谱可用于发现新元素
[D]原子中的电子发生跃迁,仅指电子从较低能量的状态变为较高能量的状态
【答案】 D
【解析】 电子从较低能量的状态变为较高能量的状态称为电子跃迁,电子从较高能量的状态变为较低能量的状态也称为电子跃迁,故D说法错误。
17.(12分)(1)(2分)理论研究证明,多电子原子中,同一能层的电子,能量也可能不同,还可以把它们分成能级,第三能层有3个能级,分别为 。
(2)(2分)在同一个原子中,离原子核越近、n越小的能层能量越 (填“高”或“低”)。在同一能层中,各能级的能量按s、p、d、f的次序 (填“递增”或“递减”)。
(3)(2分)氯原子核外能量最高的电子所在的能级是 。
(4)(6分)基态硅原子中,核外电子占据的最高能层的符号为 ,该能层上有 个能级,电子数为 。
【答案】 (1)3s、3p、3d (2)低 递增
(3)3p (4)M 3 4
【解析】 (3)氯原子核外有17个电子,排布在1s、2s、2p、3s、3p 5个能级上,能量最高的能级为3p能级。(4)硅原子核外有14个电子,K、L、M能层上分别有2、8、4个电子,所以电子占据的最高能层为M能层,该能层有3s、3p、3d三个能级,排有4个电子。
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