高中 化学 选择性必修2 第一章 原子结构与性质《第一节 第1课时 能层与能级 基态与激发态》教学设计.docx

第一节原子结构

第1课时能层与能级基态与激发态

[课程标准]1.认识核外电子的运动特点。2.知道电子运动的能量状态具有量子化的特征(能量不连续)，电子可以处于不同的能级，在一定条件下会发生激发和跃迁。

任务一能层与能级

亨利·莫斯莱和巴克拉首次于X射线吸收研究的实验中发现能层，巴克拉把它们称为K、L和M等能层，这些字母后来被n值1、2、3等取代。由玻尔的理论发展而来的现代量子物理学认为原子核外电子的可能状态是不连续的，因此各状态对应能量也是不连续的，这些能量值就是能级。

问题1：基态氧原子核外包括哪些能层？电子占据哪些能级？L层上6个电子的能量都相同吗？

问题2：基态铝原子核外有几种能量不同的电子？电子占据的最高能级符号是什么？

提示：问题1：K、L能层；1s、2s、2p能级；L层上6个电子的能量不完全相同，2s能级上电子能量相同，2p能级上电子能量相同。

问题2：5种；3p。

1．能层

(1)含义：根据核外电子的能量不同，将核外电子分为不同的能层。

(2)序号及符号

能层序号一、二、三、四、五、六、七……分别用K、L、M、N、O、P、Q……表示，其中每层所容纳的电子数最多为2n2个(n为能层的序数)。

(3)能量关系

能层越高，电子的能量越高，能量的高低顺序为E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。

2．能级

(1)含义：根据多电子原子的同一能层的电子的能量也可能不同，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s、p、d、f等表示，如n能层的能级按能量由低到高的排列顺序为ns、np、nd、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

由上表可知：

(1)能层序数等于该能层所包含的能级数，如第三能层有3个能级。

(2)s、p、d、f各能级可容纳的最多电子数分别为1、3、5、7的2倍。

(3)原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数是2n2(n为能层的序数)。

1．正误判断，错误的说明原因。

(1)2d表示L层上的d能级。

答案：错误，L层没有d轨道。

(2)s能级的能量一定比p能级的能量低。

答案：错误，高能层的s能级的能量比低能层的p能级的能量高。

(3)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。

答案：正确。

(4)4s、4p、4d、4f能级的能量的高低顺序为E(4s)＜E(4p)＜E(4d)＜E(4f)。

答案：正确。

2．比较各能层或能级中电子能量大小：

(1)E(2s)________E(4s)；

(2)E(3p)________E(3d)；

(3)E(5d)________E(4d)；

(4)E(3s)________E(2p)；

(5)E(K)________E(L)________E(M)。

答案：(1)(2)(3)(4)(5)

解析：不同能层的能量按K、L、M、N、O、P、Q……的顺序依次升高，同一能层里，各能级的能量按s、p、d、f……的顺序依次升高。

任务二基态与激发态原子光谱

很多金属或它们的化合物在无色火焰中灼烧时都会使火焰呈现出特征颜色。根据火焰呈现的特征颜色，可以判断试样所含的金属元素，化学上把这样的定性分析操作称为焰色试验。因此人们在烟花中有意识地加入特定金属元素，使焰火更加绚丽多彩。

问题1：美丽的焰火跟原子结构有何关系？焰色试验中钠、钾、铜的火焰分别是什么颜色？

问题2：电子跃迁是如何完成的？是物理变化还是化学变化？

问题3：金属元素的焰色试验利用的是原子的吸收光谱还是发射光谱？

提示：问题1：美丽的焰火与原子核外电子发生跃迁有关，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；焰色试验中钠、钾、铜的火焰分别为黄色、紫色和绿色。

问题2：电子跃迁是通过吸收能量或者释放能量来完成的；电子的跃迁是物理变化，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。如从2p能级跃迁到3s能级。

问题3：光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式，焰色试验利用的是原子的发射光谱。

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，变成激发态原子。

(3)基态、激发态相互间转化的能量变化

基态原子eq\o(