1.1.1能层与能级基态与激发态学案高二化学人教版选择性必修二

1.1.1能层与能级、基态与激发态——高二化学人教版（2019）选修二课堂速测一、能层与能级1920年，丹麦科学家玻尔在氢原子模型基础上，提出构造原理，开启了用原子结构解释元素周期律的篇章。1925年以后，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。1936年，德国科学家马德隆发表了以原子光谱事实为依据的完整的构造原理。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(电子层)。(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。(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KLMNOPQ……能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s……最多电子数22626102610142……281832………………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)。二、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(,\s\up12(吸收能量),\s\do4(释放能量，主要形式为光))激发态原子2.光谱(1)光谱的成因及分类(2)光谱分析：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。【针对训练】1．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2n2C．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2．以下能级符号正确的是()A．3f B．2dC．4s D．2f3．第N能层所含能级数、最多容纳电子数分别为()A．3、18 B．4、24C．5、32 D．4、324.下列关于多电子原子核外电子排布的说法错误的是()A.各能层含有的能级数等于能层序数B.各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束C.各能层最多可容纳的电子数一定是偶数D.s、p、d、f能级所能容纳的最多电子数依次为1、3、5、7的2倍5.下列原子的核外电子排布式中，表示激发态原子的是()A. B. C. D.6.下列发生的现象与电子的跃迁无关的是()A.燃放焰火B.霓虹灯广告C.燃烧蜡烛D.平面镜成像7.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8.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.元素K的焰色试验呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长约为700nmB.图中实验装置测得的是氢元素的吸收光谱C.电子仅从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱D.原子光谱可以用于鉴定元素9.由玻尔的理论发展而来的现代量子物理原创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。能级是用来表达在一定能层（K、L、M、N、O、P、Q）上而又具有一定形状电子云的电子。下列说法中不正确的是()

A.硫原子的L能层上有两个能级，分别为2s、2p

B.钠原子3s能级的电子跃迁至低能级时，最多出现5条谱线

C.灼烧含钾元素的物质时出现特征紫色是由电子的跃迁引起的

D.基态砷原子的最高能级为4p10.有两种气态单质和，已知和所含的原子个数相等，而分子数之比为2：3。A和B的原子核内质子数都等于中子数，A原子L层电子数是K层的3倍。（1）A、B的元素符号分别为__________________。（2）中的值为__________________。（3）B原子的能层数目为__________________。（4）A、B形成的一种化合物与水反应能生成另一种由A、B形成的气态化合物。写出该反应的化学方程式：__________________。

答案以及解析1.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)<E(2s)<E(3s)……，故D错误。2.答案：C解析：第三能层有3个能级(3s、3p、3d)，没有3f能级，故A错误；第二能层有2个能级(2s和2p)，没有2d能级，故B错误；第四能层有4个能级(4s、4p、4d,4f)，故C正确；第二能层有2个能级(2s和2p)，没有2f能级，故D错误。3.答案：D解析：第N能层为第4层，含有的能级分别为s、p、d、f，最多可以容纳32个电子，D正确。4.答案：B解析：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，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，各能层含有的能级数等于能层序数，如第三能层有3s、3p、3d能级，A正确；各能层的能级都是从s能级开始，每个能层的能级数与能层序数相等，所以有的能层不含f能级，B错误；根据核外电子排布规律，每一能层最多可容纳的电子数为（为能层序数），则各能层最多可容纳的电子数一定是偶数，C正确；s、p、d、f能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7的2倍，D正确。5.答案：B解析：A、C、D项表示的是基态原子；B项，电子从2p能级跃迁到3s能级，表示的是激发态原子。6.答案：D解析：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，将释放能量，光（辐射）是电子跃迁释放能量的重要形式之一，燃放焰火、霓虹灯广告、燃烧蜡烛等均与电子的跃迁有关系，平面镜成像是光线反射的结果，与电子的跃迁无关，故选D。7.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项错误。8.答案：D解析：元素K的焰色试验呈紫红色，紫色光对应的波长介于430~400nm，A错误；该实验装置测得的是氢元素的发射光谱，B错误；原子光谱有吸收光谱和发射光谱两种，电子由激发态跃迁到基态时产生的原子光谱属于发射光谱，C错误；原子光谱可以用于鉴定元素，D正确。9.答案：B解析：硫原子核外有3个电子层，其中L层为第二层，该能层上有两个能级，分别为2s、2p，故A正确；钠原子3s能级的电子跃迁至低能级，可以是3s到2p、3s到2s、3s到1s、2p到2s、2p到1s以及2s到1s，因此最多会出现6条谱线，故B错误；灼烧含钾元素的物质时，钾元素原子的核外电子由低能状态跃迁到高能