高中化学选择性必修二 1.1.1 能层与能级 基态与激发态(解析版)同步备课系列

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第一章 原子结构与性质  1.1.1 原子结构1．下列关于能层与能级的说法中正确的是（       ）A．原子核外每一个能层最多可容纳的电子数为n2B．不同能层中s能级的原子轨道半径相同C．不同能层中p能级的原子轨道能量相同D．任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数【答案】D【解析】A．按照原子核外电子排布规律：各电子层最多容纳的电子数为2n2（n为电子层数，其中最外层电子数不超过8个，次外层不超过18个），故A错误；B．能层序数越大，s原子轨道的能量越高，轨道的半径越大，故B错误；C．离原子核越远的电子，其能量越大，所以p原子轨道电子的平均能量随能层的增大而增加，故C错误；D．任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数，即原子轨道类型数目等于该电子层序数，如第一层（K层）上只有1S亚层，第二电子层（L层）只有2s和2p亚层，第三电子层（M层）只有3s、3p和3d亚层，第四电子层（N层）只有4s、4p、4d和4f亚层，故D正确；故选D。2．下列有关认识正确的是(　　)A．各能层的能级数按K、L、M、N分别为1、2、3、4B．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－1D．各能层含有的电子数为2n2【答案】A【解析】A项、各能层的能级数按K、L、M、N分别为1、2、3、4，故A正确；B项、各能层的能级都是从s能级开始，每个能层上能级个数与能层数相等，所以有的能层不含f能级，故B错误；C项、各能层含有的能级数与其能层数相等为n，故C错误；D项、各能层最多含有的电子数为2n2，但最外层不能超过8个电子，次外层不能超过18个电子，倒数第三层不能超过32个电子，故D错误。故选A。3．下列有关认识正确的是  (       )A．同一能层的所有电子的能量均相等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－1D．各能层最多容纳的电子数为2n2【答案】D【解析】A项、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A错误；B项、各能层的能级都是从s能级开始，每个能层上能级个数与能层数相等，所以有的能层不含f能级，故B错误；C项、各能层含有的能级数与其能层数相等为n，故C错误；D项、每个能层最多可容纳的电子数是2n2，但最外层不超过8个电子，次外层不超过18个电子，倒数第三层不超过32个电子，排列电子时这几条规律都要考虑，故D正确。故选D。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，其上电子能量不一定相同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】A、同一原子中，能级名称相同，其轨道形状相同，能层越大其能量越高，选项A正确；B、任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数，选项B错误；C、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个，选项C错误；D、同一能层的不同能级能量不同，且按s、p、d…规律依次增大，选项D错误；故选A。5．下列说法不正确的是（    ）A．原子光谱是测定物质结构的基本方法和实验手段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的、能量量子化的状态之间跃迁所导致的D．“在高分辨钠原子光谱中的靠的很近的两条黄色谱线”可以利用玻尔原子结构模型较好地解释【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，都是电子在不同的、能量量子化的状态之间跃迁所导致的，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．玻尔原子结构模型能够成功地解释氢原子光谱，不能解释在高分辨钠原子光谱中的靠的很近的两条黄色谱线，故D错误；故选D6．下列关于同一种原子中的基态和激发态说法中,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．电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱【答案】C【解析】A. 处于最低能量状态的原子叫做基态原子，基态时的能量比激发态时低，故A错误；B. 基态时的能量低、稳定，激发态时能量高、不稳定，故B错误；C. 基态转化为激发态是由低能量状态转成高能量状态，转化过程中要吸收能量，故C正确；D. 电子由基态跃迁到激发态需要吸收能量，从由激发态跃迁到基态辐射光子，放出能量。电子在激发态跃迁到基态时会产生原子发射光谱，电子由基态跃迁到激发态吸收光子，获得能量，产生吸收光谱，故D错误；故选C。7．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】A、自然界中的原子有的处于基态，有的处于激发态，A选项错误；B、C、同一种原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量，若原子种类不同，则不一定如此，所以B选项正确，C选项错误；D、激发态原子的能量较高，容易跃迁到能量较低的状态或基态，能量降低。激发态原子若要失去电子，仍必须再吸收能量，失去电子难易程度需根据原子的具体情况而定，有的激发态原子易失去电子，有的激发态原子难失去电子，故D错误。故选B。8．对充有氖气的霓虹灯通电，灯管发出红色的光。产生这一现象的主要原因是(    )A．电子由较高能量的激发态向较低能量的激发态乃至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C．氖原子获得电子后转变成能发出红光的物质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】A．电子由较高能量的激发态向较低能量的激发态乃至基态跃迁时以光的形式释放能量，我们就看到了充有氖气的霓虹灯的红光，正确；B．充有氖气的霓虹灯通电发出红色的光，是电子由激发态向基态跃迁释放能量，错误；C．充有氖气的霓虹灯通电发出红色的光，是电子由激发态向基态跃迁释放能量，没有转变成其他物质，错误；D．霓虹灯通电发出红光没有发生反应，错误；故选A。9．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】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电子吸收的能量后的状态是不稳定的状态，电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量，故选项是A。10.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】A【解析】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，选项A正确；B. 原子光谱既有发射光谱，也有吸收光谱，选项B不正确；C. 电子在基态和激发态之间的跃迁会引起能量的变化，并以光的形式体现，用光谱仪摄取得到光谱。通过原子光谱可以发现新的元素，选项C正确；D. 通过光谱分析可以鉴定某些元素，选项D正确；故选B。二．填空题（共2小题）11．写出符合下列要求的符号。（1）第二电子层 s能级________（2）n＝3  p能级________（3）第五电子层  d能级________（4）n＝4  p能级________【答案】（1）2s （2）3p （3）5d （4）4p 【解析】根据题给信息，可以写出（1）第二电子层、s能级：2s；（2）n＝3  p能级：3p；（3）第五电子层  d能级：5d；（4）n＝4  p能级：4p。12.第三代半导体材料的优异性能和对新兴产业的巨大推动作用，使得发达国家都把发展第三代半导体材料及其相关器件等列为半导体重要新兴技术领域，投入巨资支持发展。第三代半导体材料有氮化镓、碳化硅等。请回答下列问题：(1)硅原子占据电子的能级符号有________________，其中占据电子的能量最高的能级符号为________，该能层已经容纳了________个电子。(2)N原子中，有电子占据的最高能层符号为________，该能层已经容纳的电子数为______个。(3)镓为元素周期表中第31号元素，位于元素周期表第四周期。镓原子具有________个能层，每个能层已经容纳的电子数之比为______________。【答案】（1）1s、2s、2p、3s、3p    3p    2   （2） L    5   （3） 4    2∶8∶18∶3    【解析】（1）硅位于元素周期表第三周期，第IVA族，14号元素，电子排布式为1s22s22p63s23p2，有3个能层，分别为K、L、M，每个能层的能级数分别为1、2、2，其能级符号为1s、2s、2p、3s、3p，其中占据电子的最高能级为3p，该能级容纳的电子数为。（2）N原子位于元素周期表第二周期，第VA族，7号元素，电子排布式为1s22s22p3，共2个能层，符号分别为K、L，L为最高能层，该能层包括2s能级的2个电子和2p能级的3个电子，共5个电子。（3）镓为元素周期表中第31号元素，位于元素周期表第四周期，能层数与元素原子所在的周期数相等，故Ga有4个能层，每层的电子数为2、8、18、3，已经容纳的电子数之比为2∶8∶18∶3。