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 原子结构第1课时导学案

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一章 原子结构与性质第一节 原子结构第1课时导学案，共12页。学案主要包含了能层与能级，基态与激发态　原子光谱等内容，欢迎下载使用。
必备知识·自主学习
一、能层与能级
1．能层
根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)根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顺序排列为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别是什么？
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别是什么？
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：基态原子的电子吸收能量后，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收光谱还是发射光谱？
提示：光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式，焰色试验属于发射光谱。
(2)(情境思考)每到夜幕降临的时候，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，霓虹灯内因为充有稀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，发出五颜六色的光。
关键能力·合作学习
知识点一 能层与能级的组成及能量关系
1．能层、能级再认识
(1)能层：按照电子能量的差异，将核外电子分成不同的能层(即电子层)。
(2)能级：同一能层中能量不同的电子，分成不同的能级。
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)根据初中所学知识，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：根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能级开始，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高低相同
【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能级开始，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】(2021·成都高二检测)下列能级符号书写错误的是( )
A．4fB．2dC．5sD．3p
【解析】选B。s能级在每一层上都有，p能级至少在第二层及以上，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)之间有什么关系？
提示：K能层有1个能级，L能层有2个能级，M能层有3个能级，N能层有4个能级。n＝能级数。
【典例3】(2021·武汉高二检测)总共含有6个能级的能层符号为( )
A．M B．N C．P D．Q
【解题指南】解答本题需要掌握的是
(1)熟悉不同能层的标识符号。
(2)记住每一能层所含能级数目。
【解析】选C。每一能层所含的能级数目＝能层序数，所以总共含有6个能级的能层是第6能层，第6能层符号为P。
【母题追问】(1)第6能层中能量最低的是哪个能级？该能级最多能容纳的电子数为多少？
提示：每一能层按s、p、d、f……的顺序能量升高，所以第6能层中能量最低的是6s；能级s、p、d、f……所能容纳的电子数为2、6、10、14……
(2)含有f能级的能层序数最小值为多少？
提示：从第四能层起开始出现f能级。
1．(2021·郑州高二检测)原子中的某一能层，最多能容纳的电子数目大于32，该能层可能会是( )
A．L能层 B．M能层 C．N能层 D．P能层
【解析】选D。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大于32的能层，至少是第五能层。
2．(2021·沈阳高二检测)下列有关原子结构的说法中不正确的是( )
A．第五能层有5个能级，最多能容纳50个电子
B．同一原子中，不同能层均含有的能级是s能级
C．同一原子中，3d能级实际容纳的电子数一定为10个
D．能层和能级的划分，均以电子的能量高低为依据
【解析】选C。第五能层含有5个能级，最多能容纳的电子数为2×52＝50，A正确；同一原子中，由于K层只有s能级，故不同能层均含有的能级为s能级，B正确；3d能级最多可容纳10个电子，但实际容纳的电子数不一定为10个，C错误；核外电子分成不同能层和能级，其依据为电子的能量高低，D正确。
知识点二 基态与激发态 电子跃迁
1．基态与激发态再认识
(1)基态原子：处于最低能量的原子(稳定)。
(2)激发态原子：基态原子的电子吸收能量后电子会跃迁到较高的能级，变为激发态原子(不稳定)。
基态原子激发态原子
2．光(辐射)是电子释放能量的重要形式
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。日常生活中看到的灯光、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。
(1)电子跃迁是如何完成的？是物理变化还是化学变化？
提示：电子跃迁是通过吸收能量或者释放能量而完成的；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。一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。如1s22s22p6(基态) 1s22s22p53s1(激发态)。
(2)许多金属盐都可以发生焰色试验，请用原子结构的知识解释其原因？
提示：金属原子吸收能量从基态跃迁到激发态后，电子从高能级轨道跃迁回到低能级轨道时，将能量以光能的形式释放出来。
【典例】(2021·福州高二检测)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
【解题指南】解答本题注意两点
(1)发光是释放能量；
(2)原子的能量：基态