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高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一章 原子结构与性质第一节 原子结构优秀学案设计
展开第一课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
【学习目标】1.理解能层与电子层的联系
2.理解能级的概念、符号、个数,及与能层之间的关系;能够正确判断不同能级中电子的能量大小
3.知道基态、激发态的含义及两者之间的关系,从而理解电子跃迁的不同方式;能够运用电子跃迁解释光的形成及生活中的光现象
4.了解原子光谱的定义、分类、形成及应用;了解光谱分析的定义
【学习重点】能级与能层的关系;不同能级中电子的能量大小的判断
【学习难点】基态、激发态的相互关系,光谱分析的原理和应用
【课前预习】
旧知回顾:1.原子的组成与结构?
【答案要点】
2.电子层的表达方法?填表
3.核外电子排布的一般规律?(提示:一低四不超原则)
一低:
能量最低原理:核外电子总是先排布在能量较低的电子层里,然后由内向外,依次排布在能量逐渐
升高的电子层
四不超:
1. 每层最多容纳电子数为2n2
2. 最外层不超过8个电子(K层为最外层时不超过2个电子)
3. 次外层不超过18个电子
4. 倒数第三层不超过32个电子
新知预习:能级能量大小的判断方法:
1.先看能层,一般情况下,能层序数越大,能量越 高 ;
再看同一能层各能级的能量顺序为:E(ns) < E(np) < E(nd) < E(nf) ……
2.不同能层中同一能级,能层序数越大,能量越 高 。
例如:E(1s) < E(2s) < E(3s)
3.不同原子同一能层,同一能级的能量大小 不 同。
例如:Ar的1s能级的能量≠S的1s能级的能量
【课中探究】
情景导入: 璀璨夺目的烟花焰火给节日带来了喜庆的气氛,这些焰火光柱的形成与原子核外电子的跃迁有关,原子的结构是怎样的?焰火光是怎样形成的,通过今天的探究,我们就能解决这个问题。
一、能层与能级
任务一、阅读教材P6第二自然段及表格,回答以下问题:
1.能层的定义?核外电子按能量不同分成能层
2.能层的符号,从内到依次为?K L M N O P Q
3.每个能层最多容纳的电子数,从内到外依次为?2 8 18 32 50 72 98
4.能层与电子层的关系?能层相当于必修教材中的电子层
5.能层与电子能量的关系?能层越高,电子的能量越高
任务二、阅读教材P7第一、二自然段及表格,回答以下问题:
1.能级的概念:同一能层的电子,还被分成不同的能级
2.一个能层的能级数与能层序数(n)间存在什么关系? 相等
一个能层最多可容纳的电子数与能层序数(n)间存在什么关系? 2n2
3.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能级所能容纳的最多电子数是否相同同?相同
4.第五能层最多可容纳多少个电子? 50
它们分别容纳在几个能级中? 5
各能级最多容纳多少个电子?(注:本书只要求到f能级。) s-2,p-6,d-10,f-14,另一个-18
活动一、填写下列能层与能级之间的常见规律
1.能级的个数 = 所在能层的能层序数
2.能级的字母代号是 s、p、d、f ,字母前的数字代表 能层序数 ,每个能级最多容纳的电子数分别为s-2,p-6,d-10,f-14 。
3.英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数 相同 。(填“相同”或“不同”)
4.每一能层最多容纳的电子数为 2n2 。
5.f能级的从第 4 能层开始,d能级从第 3 能层开始。
知识点一:【对应练习】1.在L能层中,能级数目为( )
A.1 B.2 C.8 D.3
【答案】B
【解析】根据能级的个数=所在能层的能层序数,L能层是第二能层,能层数为2,所以能级数也为2。B项正确。
2.符号为M的能层所含的能级有( )
A.2种 B.3种 C.8种 D.18种
【答案】B
【解析】根据能级的个数=所在能层的能层序数,M能层是第三能层,能层数为3,所以能级数也为3。B项正确。
知识点二:【对应练习】1.(不定项)下列能级符号不正确的是( )
A.4s B. 5p C. 2d D.3f
【答案】CD
【解析】s能级从第1能层开始, p能级从第2能层开始,d能级从第3能层开始, f能级从第4能层开始。因此,不存在2d和3f能级。CD项不正确。
2.某一能层上nd能级最多所能容纳的电子数为( )
A.6 B.10 C.14 D.15
【答案】B
【解析】以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7…的两倍,故B正确。B项正确
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( )
A.1s、2p、3d B.1s、2s、3s C.2s、2p、2d D.3p、3d、3f
【答案】A
【解析】A中,s能级最多容纳电子数为2个,2p能级最多容纳电子数为6个,3d能级最多容纳电子数为10个,故A项正确;B中的s能级最多容纳电子数为两个,所以B中三个s能级都是容纳两个电子; C中没有2d能级。D中没有3f能级。A项正确。
知识点三: 【对应练习】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
C.p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】一般情况下,能层序数越大,能量越高。离核最远的,最易失去的电子都是处在能层序数大的位置,所以能量高;离核近的电子处在能层序数小的位置,所以能量低,故ABD都正确。p能级与s能级如果处在同一能层,p能级电子能量一定高于s能级电子能量,若不在同一能层,p能级电子能量不一定高于s能级电子能量,C项不正确。
2.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,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)
任务一、阅读教材P7第三、四自然段,回答以下问题:
1.基态原子的定义?处于最低能量状态的原子叫做基态原子
2.激发态原子的定义?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.基态与激发态的关系?
4.电子跃迁的形式,有哪几种?电子可以从基态跃迁到激发态,吸收能量;相反也可以从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态,释放能量。
5.电子跃迁和原子得失电子是物理变化还是化学变化?
电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移),而原子得失电子发生的是化学变化。
6.电子跃迁释放能量的重要形式,列举生活中的实例?光;焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED灯光
任务二、阅读教材P8第一自然段和图1-4,回答以下问题:
1.原子光谱的定义?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.原子光谱的分类?吸收光谱:明亮背景的暗色谱线
发射光谱:暗色背景的明亮谱线
3.原子光谱的应用?鉴定元素,发现新元素
4.光谱分析的定义?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
活动一、探究原子光谱的形成原因
(提示:结合基态、激发态、电子跃迁等知识,探究吸收光谱和发射光谱的形成原因,可以用图示的方式表示出来)
【对应练习】1.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】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。
2.元素“氦、铷、铯”等是用下列哪种科学方法发现的( )
A.红外光谱 B.质谱 C.原子光谱 D.核磁共振谱
【答案】C
【解析】原子光谱是用来发现新元素和鉴定元素种类的。
3.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能级,变为激发态原子,这一过程要吸收能量,不会发出红色光;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,A项正确。
4.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
【答案】B
【解析】能量E(3d)
A.N B.M C.L D.K
【答案】D
【解析】K能层只有s能级,故D正确。
2.(易)以下能级符号正确的是( )
A.6s B.2d C.3f D.1p
【答案】A
【解析】s能级从第一层开始,p能级从第二层开始,d能级从第三层开始,f能级从第四层开始,故A正确。
3.(易)下列能级中可容纳电子最多的是( )
A. 6s B.4p C.3d D.4f
【答案】D
【解析】s、p、d、f各能级可容纳的电子数依次为2、6、10、14,所以D中4f能级可容纳的电子最多。
4.(易)下图中所发生的现象与电子的跃迁无关的是( )
【答案】D
【解析】平面镜成像是光线反射的结果,与电子跃迁无关;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,能释放能量,光是电子跃迁释放能量的重要形式之一,霓虹灯广告、燃烧蜡烛、燃放的焰火都与原子核外电子发生跃迁有关。故D正确。
5.(易)某原子中的电子由在K层上运动变为在M层上运动,将( )
A.吸收能量 B.释放能量 C.能量不变 D.无法判断
【答案】A。
【解析】多电子原子的核外电子的能量是不同的,离核越近能量越低,所以K层上电子的能量小于M层上电子的能量,所以电子由在K层上运动变为在M层上运动,电子的能量会升高,因此,需要吸收能量。故A正确。
6.(易)下列有关原子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】B.原子光谱既有发射光谱,也有吸收光谱,选项B不正确。
7.(中)下列有关认识正确的是( )
A.各能层的能级数按顺序分别为1、2、3、4……
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】各能层的能级数按顺序分别为1、2、3、4…,A项正确;各能层的能级总是从s能级开始,而且能级数等于该能层序数,因此第一能层只有s能级,第二能层有s、p能级,依次类推,B项错误;由B项分析可知,各能层含有的能级数为n,C项错误;各能层含有的电子数最多为2n2,可以不排满,D项错误。
8.(中)下列有关基态、激发态及原子光谱的叙述中,不正确的是( )
A激发态原子的能量不一定比基态原子的能量高
B.电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
C.历史上很多种元素是通过原子光谱发现的
D.基态原子的电子获得一定能量变为激发态原子,而激发态原子变为基态原子则要放出能量
【答案】B
【解析】A对,同一元素的原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量,但不同种元素原子则不一定。B错,电子从基态跃迁到激发态,或从激发态跃迁到基态时都有能量变化,都能产生原子光谱。D对,基态原子获得一定能量,电子由低能级跃迁到较高能级,变为激发态原子,而激发态原子中处于较高能级的电子跃迁到较低能级,放出能量,变为基态原子。
9.(中)下列说法不正确的是( )
A.原子光谱是测定物质所含元素种类的基本方法
B.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
C.原子线状光谱的产生是原子核外电子在不同能量状态之间跃迁所导致的
D.L电子层最多可容纳的电子数为18
【答案】D
【解析】A.原子光谱是线状谱,是不连续的,原子都是由原子核和电子组成的,但不同原子的光谱都有各自的特征谱线,原子光谱是不相同的。鉴别物质可以利用明线光谱和暗线光谱,所以原子光谱可用于测定物质中元素的种类,故A正确。B.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,都是电子跃迁所导致的,故B正确。C.原子线状光谱的产生是原子核外电子在不同的、能量量子化的状态之间跃迁所导致的,故C正确。D.L电子层的n=2,根据每层最多容纳电子数为2n2,所以L电子层最多可容纳的电子数为8,故D不正确。
10.(难)下列有关能层和能级的叙述中正确的是( )
A.M能层有s、p共2个能级,最多能容纳8个电子
B.3d能级最多容纳5个电子,3f能级最多容纳7个电子
C.无论哪一能层的s能级最多容纳的电子数均为2
D.任一能层都有s、p能级,但不一定有d能级
【答案】C
【解析】A项,M能层有s、p、d共3个能级,最多容纳18个电子;B项,3d能级最多容纳10个电子,从N能层开始有f能级,最多容纳14个电子,不存在3f能级;C项,每个能层都从s能级开始,且s能级最多容纳2个电子;D项,K能层只有s能级,不含有P能级。电子层数(n)
1
2
3
4
5
6
7
电子层符号
K
L
M
N
O
P
Q
离核远近
近 远
能量高低
低 高
高中人教版 (2019)第二节 分子晶体与共价晶体优秀学案: 这是一份高中人教版 (2019)<a href="/hx/tb_c4002452_t4/?tag_id=42" target="_blank">第二节 分子晶体与共价晶体优秀学案</a>,共12页。
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