第111讲能层与能级基态与激发态-2021-2022学年高二化学链接教材精准变式练（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课时能层与能级基态与激发态【典例1】（2021·湖北十堰·高二期末）能层包含的能级数和最多能容纳的电子数分别为A．22 B．28 C．38 D．318【答案】D【解析】M能层有s、p、d三个能级，s能容纳2个电子，p能容纳6个电子，d能容纳10个电子。所以最多能容纳的电子数为18个。故选D。【典例2】（2021·河南·柘城县第四高级中学高二期末）以下能级符号不正确的是A．6s B．4d C．3f D．7p【答案】C【解析】电子层分不同的能级，各层都有s能级，从第二层开始有p能级，从第三层开始有d能级，从第四层有f能级，所以C错误。故选C。【典例3】（2021·吉林·长春市第二实验中学高二期中）下列说法中正确的是A．多电子原子的所有电子在同一区域里运动B．能量高的电子在离核近的区域运动，能量低的电子在离核远的区域运动C．处于最低能量的原子叫基态原子D．同一原子中，1s、2s、3s所能容纳的电子数越来越多【答案】C【解析】A．原子核外有多电子时，电子的能量不尽相同，电子不可能都在同一区域里运动，而是分层排布的，A项错误；B．能量低的电子在离原子核近的区域里运动即在低能层运动，而能量高的电子在离核远的区域即高能层运动，B项错误；C．能量越低越稳定，根据构造原理可知，核外电子优先排布在能量较低的能级上，C项正确；D．s能级最多容纳2个电子，与其所在能层高低无关，D项错误；答案选C。【典例4】（2021·宁夏·银川一中高二期末）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．霓虹灯光、激光、焰火、物理成像都与电子跃迁释放能量有关C．通过原子光谱可以发现新的元素，也可以鉴定某些元素D．同一原子的发射光谱和吸收光谱的特征谱线位置相同【答案】B【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），不同元素的原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的电子的吸收光谱或发生光谱，故A正确；B．焰色反应、激光、霓虹灯光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，但处于能量较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，物理成像与电子跃迁释放能量无关，故B错误；C．不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，在历史上，许多元素是通过原子光谱发现的，如铯和铷，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析，故C正确；D．同一原子的发射光谱和吸收光谱的特征谱线位置相同，故D正确；故选：B。教材知识链接教材知识链接一．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\up7(吸收能量),\s\do5(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。精准变式题精准变式题（变式训练1）（2021·重庆八中高二期中）下列能层中，不包含d能级的是A．2 B．4 C．5 D．6【答案】A【解析】从第三能层开始，出现d能级，第一能层只有s能级，第一能层有s能级和p能级，不包含d能级，故选A。（变式训练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【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。（变式训练3）（2021·新疆新源·高二阶段练习）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)B．霓虹灯光、激光、焰火都与电子跃迁释放能量有关C．通过原子光谱可以发现新的元素，也可以鉴定某些元素D．原子只有发射光谱【答案】D【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），不同元素的原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的电子的吸收光谱或发生光谱，故A正确；B．电子由高能级跃迁至较低能级时，要释放能量，霓虹灯光、激光、焰火都与电子跃迁释放能量有关，故B正确；C．不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，在历史上，许多元素是通过原子光谱发现的，如铯和铷，同样也可以鉴定某些元素，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，故C正确；D．原子既有发射光谱，也有吸收光谱，故D错误；故选D。1．（2021·山西·浑源县第七中学校高二阶段练习）宇宙中最丰富的元素是A．O B．H C．He D．Al【答案】B【解析】宇宙中最丰富的元素是H元素，故B正确；故选B。2．（2021·河北石家庄·高二阶段练习）下列各能层中不包含p能级的是A．K B．L C．M D．N【答案】A【解析】【分析】各能层中含有能级数等于能层序数，据此分析答题。【详解】A．K能层中含有能级，无能级，故A正确；B．L能层中含有能级，故B错误；C．M能层中含有能级，故C错误；D．N能层含有能级，故D错误；答案为A。3．（2021·上海市长征中学高二期中）下列电子层能量最低的是A．L B．M C．K D．N【答案】C【解析】原子核外电子是分层排布的，距离原子核越近能量越低，而电子层从内到外为：K、L、M、N、O、P、Q等；因此以上选项中，能量最高的为N层，最低的为K层；故选C。4．（2021·甘肃·青海油田一中高二期中）下列说法中正确的是A．焰色反应是化学变化B．基态碳原子的电子排布式为1s22s12p3C．焰色反应中观察到的特殊焰色是金属原子在电子从基态跃迁到激发态时产生的光谱谱线的颜色D．同一原子处于激发态时的能量一定大于其处于基态时的能量【答案】D【解析】A．焰色反应是电子跃迁至低能级原子轨道同时以光能形式释放能量的现象，是物理变化，描述错误不符题意；B．基态碳原子的电子排布式为1s22s22p2，描述错误，不符题意；C．焰色反应中的特殊焰色是金属原子在电子从激发态跃迁到基态时产生的光谱谱线的颜色，描述错误，不符题意；D．原子处于激发态时，电子会分布在更高能级原子轨道，故能量高于同原子基态能量，描述正确，符合题意；综上，本题选B。5．（2021·山西晋城·高二期中）下列关于能层与能级的说法中不正确的是A．原子核外每一个能层最多可容纳的电子数为2n2B．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C．不同能层中s电子的原子轨道半径相同D．相同能层中p电子的原子轨道能量相同【答案】C【解析】A．从第一能层开始，每一能层最多可容纳的电子数为2、8、18、32…，因此原子核外每一个能层最多可容纳的电子数为2n2，故A正确；B．同一能层中不同能级上电子能量关系为ns<np<nd<nf，电子填充时优先填充能量较低的能级，因此任一能层的能级总是从s能级开始，能层中能级数等于能层序数，故B正确；C．不同能层中能级的半径不同，即能级半径：1s<2s<3s<4s…，故C错误；D．相同能层中同一能级的原子轨道能量相同，即相同能层中p电子的原子轨道能量相同，故D正确；综上所述，说法不正确的是C项，故答案为C。6．（2021·黑龙江实验中学高二阶段练习）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．不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，用光谱仪器摄取各种元素的电子吸收或发射光谱，称为原子光谱，是一种物理的检测方法C．通过原子光谱可以发现新的元素，也可以鉴定某些元素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，则要吸收出能量【答案】D【解析】A．原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式以光的形式体现，电子由基态向激发态跃迁形成吸收光谱，电子由激发态向基态跃迁形成发射光谱，A正确；B．原子光谱是由原子中的电子在能量变化时所发射或吸收的一系列波长的光所组成的光谱，不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，B正确；C．原子光谱用于测定原子种类，历史上很多种元素是通过原子光谱发现的，原子光谱也可以鉴定某些元素，C正确；D．基态原子获得能量变为激发态原子，而激发态原子若要变为基态原子必须向外放出能量，D错误；故选D。7．（2021·河北·沧州市一中高二阶段练习）氯化钠在灼烧过程中，发出黄色的光，下列对此现象的描述正确的是A．发射光谱，物理变化 B．发射光谱，化学变化C．吸收光谱，物理变化 D．吸收光谱，化学变化【答案】A【解析】氯化钠在灼烧过程中，发出黄色的光，是由于处于激发态的电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态甚至是基态时，会以光的形式释放能量，故为发射光谱，该过程没有新物质生成，属于物理变化，A正确；故选A。8．（2021·广东·高二阶段练习）烟花又称花炮、焰火，汉族劳动人民发明较早，主要用于军事、盛大的典礼或表演中。下列对形成烟花的过程叙述错误的是A．与电子的跃迁有关B．该过程中吸收能量C．焰色反应属于物理变化D．该过程中金属原子可能由激发态转化为基态【答案】B【解析】A．金属原子的核外电子先吸收能量，由基态转化为激发态，再将电子由激发态跃迁到基态，将能量以光的形式释放，从而形成烟花，A正确；B．将电子由激发态跃迁到基态，能量以光的形式释放，该过程中放出能量，B错误；C．焰色反应并没有化学反应发生，只是电子发生基态与激发态的转换，属于物理变化，C正确；D．在释放能量的过程中，金属原子由激发态转化为基态，D正确；故选B。9．（2021·北京通州·高二期中）下列说法不正确的是A．原子光谱可以用于定性鉴定元素B．霓虹灯能发出五颜六色的光，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级之间跃迁所导致D．利用光谱仪只能测得原子的发射光谱【答案】D【解析】A．用光谱仪器摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱总称原子光谱。不同元素原子的吸收光谱或发射光谱不同，所以可以利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，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，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，C正确；D．利用光谱仪既能测得原子的发射光谱，也能测得原子的吸收光谱，D错误；故合理选项是D。10．（2021·宁夏·吴忠中学高二期中）以下能级符号正确的是A．4s B．3f C．2d D．1p【答案】A【解析】根据第一电子层上只有1s，第二电子层只有2s、2p，第三电子层只有3s、3p、3d，第四电子层只有4s、4p、4d、4f；答案选A。11．（2021·黑龙江·齐齐哈尔市第一中学校高二阶段练习）以下现象与核外电子的跃迁有关的是①霓红灯发出有色光②棱镜分光③激光器产生激光④石油蒸馏⑤凸透镜聚光⑥燃放的焰火，在夜空中呈现五彩缤纷的礼花⑦日光灯通电发光A．②④⑤ B．①③⑥⑦ C．①③⑤⑥⑦ D．全部【答案】B【解析】①霓虹灯发出有色光，因为灯泡中的稀有气体原子吸收能量，电子发生跃迁，发射出不同的光，故正确；②棱镜分光是由于不同色彩的光在玻璃中的折射率不同引起的，与电子跃迁无关，故错误；③激光的产生就是在外部刺激的情况下，很多高能的电子同时释放相位和能级相同能量，这些能量成为颜色一样的光子，有的在激光器内反射，继续与电子碰撞，释放更多的与它相同的光子，有的离开激光器，形成激光，与电子跃迁有关，故正确；④石油蒸馏是利用石油中各成分的沸点不同加以分离，与电子跃迁无关，故错误；⑤凸透镜聚光是由光的折射形成的，与电子跃迁无关，故错误；⑥燃放的焰火，是因为不同金属离子吸收能量，电子发生跃迁，形成不同的颜色的光，故正确；⑦日光灯通电发光，是因为电子受到激发的时候原子就会释放出可见光子形成