1.1.1能層與能級基態(tài)與激發(fā)態(tài)學(xué)案高二化學(xué)人教版選擇性必修二

1.1.1能層與能級、基態(tài)與激發(fā)態(tài)——高二化學(xué)人教版（2019）選修二課堂速測一、能層與能級1920年，丹麥科學(xué)家玻爾在氫原子模型基礎(chǔ)上，提出構(gòu)造原理，開啟了用原子結(jié)構(gòu)解釋元素周期律的篇章。1925年以后，玻爾的“殼層”落實為“能層”與“能級”，厘清了核外電子的可能狀態(tài)，復(fù)雜的原子光譜得以詮釋。1936年，德國科學(xué)家馬德隆發(fā)表了以原子光譜事實為依據(jù)的完整的構(gòu)造原理。1．能層(1)含義：根據(jù)核外電子的能量不同，將核外電子分為不同的能層(電子層)。(2)序號及符號能層序號一、二、三、四、五、六、七……分別用K、L、M、N、O、P、Q……表示，其中每層所容納的電子數(shù)最多為2n2個。(3)能量關(guān)系能層越高，電子的能量越高，能量的高低順序為E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。2．能級(1)含義：根據(jù)多電子原子的同一能層的電子的能量也可能不同，將它們分為不同能級。(2)表示方法：分別用相應(yīng)能層的序數(shù)和字母s、p、d、f等表示，如n能層的能級按能量由低到高的排列順序為ns、np、nd、nf等。3．能層、能級與最多容納的電子數(shù)能層(n)一二三四五六七……符號KLMNOPQ……能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s……最多電子數(shù)22626102610142……281832………………2n2由上表可知：(1)能層序數(shù)等于該能層所包含的能級數(shù)，如第三能層有3個能級。(2)s、p、d、f各能級可容納的最多電子數(shù)分別為1、3、5、7的2倍。(3)原子核外電子的每一能層最多可容納的電子數(shù)是2n2(n為能層的序數(shù))。二、基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜1．基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子(1)基態(tài)原子：處于最低能量狀態(tài)的原子。(2)激發(fā)態(tài)原子：基態(tài)原子吸收能量，它的電子會躍遷到較高能級，變成激發(fā)態(tài)原子。(3)基態(tài)、激發(fā)態(tài)相互間轉(zhuǎn)化的能量變化基態(tài)原子eq\o(,\s\up12(吸收能量),\s\do4(釋放能量，主要形式為光))激發(fā)態(tài)原子2.光譜(1)光譜的成因及分類(2)光譜分析：在現(xiàn)代化學(xué)中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析。【針對訓(xùn)練】1．下列敘述正確的是()A．能級就是電子層B．每個能層最多可容納的電子數(shù)是2n2C．同一能層中的不同能級的能量高低相同D．不同能層中的s能級的能量高低相同2．以下能級符號正確的是()A．3f B．2dC．4s D．2f3．第N能層所含能級數(shù)、最多容納電子數(shù)分別為()A．3、18 B．4、24C．5、32 D．4、324.下列關(guān)于多電子原子核外電子排布的說法錯誤的是()A.各能層含有的能級數(shù)等于能層序數(shù)B.各能層的能級都是從s能級開始至f能級結(jié)束C.各能層最多可容納的電子數(shù)一定是偶數(shù)D.s、p、d、f能級所能容納的最多電子數(shù)依次為1、3、5、7的2倍5.下列原子的核外電子排布式中，表示激發(fā)態(tài)原子的是()A. B. C. D.6.下列發(fā)生的現(xiàn)象與電子的躍遷無關(guān)的是()A.燃放焰火B(yǎng).霓虹燈廣告C.燃燒蠟燭D.平面鏡成像7.下列有關(guān)光譜的說法中不正確的是()

A.原子中的電子在躍遷時會發(fā)生能量的變化，能量的表現(xiàn)形式之一是光（輻射），這也是原子光譜產(chǎn)生的原因

B.原子光譜只有發(fā)射光譜

C.通過原子光譜可以發(fā)現(xiàn)新的元素

D.通過光譜分析可以鑒定某些元素8.激發(fā)態(tài)原子和基態(tài)原子可以通過電子躍遷的方式相互轉(zhuǎn)換，躍遷過程中可得到光譜，下列說法正確的是()A.元素K的焰色試驗呈紫紅色，其中紫色對應(yīng)的輻射波長約為700nmB.圖中實驗裝置測得的是氫元素的吸收光譜C.電子僅從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時才會產(chǎn)生原子光譜D.原子光譜可以用于鑒定元素9.由玻爾的理論發(fā)展而來的現(xiàn)代量子物理原創(chuàng)學(xué)認為原子核外電子的可能狀態(tài)是不連續(xù)的，因此各狀態(tài)對應(yīng)能量也是不連續(xù)的，這些能量值就是能級。能級是用來表達在一定能層（K、L、M、N、O、P、Q）上而又具有一定形狀電子云的電子。下列說法中不正確的是()

A.硫原子的L能層上有兩個能級，分別為2s、2p

B.鈉原子3s能級的電子躍遷至低能級時，最多出現(xiàn)5條譜線

C.灼燒含鉀元素的物質(zhì)時出現(xiàn)特征紫色是由電子的躍遷引起的

D.基態(tài)砷原子的最高能級為4p10.有兩種氣態(tài)單質(zhì)和，已知和所含的原子個數(shù)相等，而分子數(shù)之比為2：3。A和B的原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)都等于中子數(shù)，A原子L層電子數(shù)是K層的3倍。（1）A、B的元素符號分別為__________________。（2）中的值為__________________。（3）B原子的能層數(shù)目為__________________。（4）A、B形成的一種化合物與水反應(yīng)能生成另一種由A、B形成的氣態(tài)化合物。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________。

答案以及解析1.答案：B解析能層是電子層，對于同一能層里能量不同的電子，又將其分為不同的能級，故A錯誤；每個能層最多可容納的電子數(shù)是2n2，故B正確；同一能層里不同能級，能量按照s、p、d、f的順序升高，故C錯誤；不同能層中的s能級的能量不同，能層越大，s能級的能量越高，例如：E(1s)<E(2s)<E(3s)……，故D錯誤。2.答案：C解析：第三能層有3個能級(3s、3p、3d)，沒有3f能級，故A錯誤；第二能層有2個能級(2s和2p)，沒有2d能級，故B錯誤；第四能層有4個能級(4s、4p、4d,4f)，故C正確；第二能層有2個能級(2s和2p)，沒有2f能級，故D錯誤。3.答案：D解析：第N能層為第4層，含有的能級分別為s、p、d、f，最多可以容納32個電子，D正確。4.答案：B解析：根據(jù)多電子原子的核外電子的能量差異，將核外電子分成不同的能層，根據(jù)多電子原子中同一能層電子能量的不同，將它們分成不同能級，各能層含有的能級數(shù)等于能層序數(shù)，如第三能層有3s、3p、3d能級，A正確；各能層的能級都是從s能級開始，每個能層的能級數(shù)與能層序數(shù)相等，所以有的能層不含f能級，B錯誤；根據(jù)核外電子排布規(guī)律，每一能層最多可容納的電子數(shù)為（為能層序數(shù)），則各能層最多可容納的電子數(shù)一定是偶數(shù)，C正確；s、p、d、f能級可容納的最多電子數(shù)依次為1、3、5、7的2倍，D正確。5.答案：B解析：A、C、D項表示的是基態(tài)原子；B項，電子從2p能級躍遷到3s能級，表示的是激發(fā)態(tài)原子。6.答案：D解析：電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時，將釋放能量，光（輻射）是電子躍遷釋放能量的重要形式之一，燃放焰火、霓虹燈廣告、燃燒蠟燭等均與電子的躍遷有關(guān)系，平面鏡成像是光線反射的結(jié)果，與電子的躍遷無關(guān)，故選D。7.答案：B解析：電子在基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間的躍遷會引起能量的變化，主要以光（輻射）的形式體現(xiàn)。電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時，會吸收能量，形成吸收光譜；電子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，會放出能量，形成發(fā)射光譜，故B項錯誤。8.答案：D解析：元素K的焰色試驗呈紫紅色，紫色光對應(yīng)的波長介于430~400nm，A錯誤；該實驗裝置測得的是氫元素的發(fā)射光譜，B錯誤；原子光譜有吸收光譜和發(fā)射光譜兩種，電子由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時產(chǎn)生的原子光譜屬于發(fā)射光譜，C錯誤；原子光譜可以用于鑒定元素，D正確。9.答案：B解析：硫原子核外有3個電子層，其中L層為第二層，該能層上有兩個能級，分別為2s、2p，故A正確；鈉原子3s能級的電子躍遷至低能級，可以是3s到2p、3s到2s、3s到1s、2p到2s、2p到1s以及2s到1s，因此最多會出現(xiàn)6條譜線，故B錯誤；灼燒含鉀元素的物質(zhì)時，鉀元素原子的核外電子由低能狀態(tài)躍遷到高能