2020年高中化学第1章第一节第2课时能量最低原理、基态与激发态、光谱电子云与原子轨道课件新人教版选修3.ppt
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1、第第2课时能量最低原理、基态与激发态、光谱课时能量最低原理、基态与激发态、光谱 电子云与原子轨道电子云与原子轨道学业要求学业要求素养对接素养对接1.知道处于不同能级的电子,在一定条知道处于不同能级的电子,在一定条件下会发生激发与跃迁。件下会发生激发与跃迁。2.知道电子的运动状态知道电子的运动状态(空间分布及能量空间分布及能量),可通过原子轨道和电子云模型来描述。可通过原子轨道和电子云模型来描述。3.能结合能量最低原理、泡利不相容原能结合能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则书写理、洪特规则书写136号元素基态原子号元素基态原子的轨道表示式,并说明含义。的轨道表示式,并说明含义。模型认知:建立新
2、的原子结构模型,并模型认知:建立新的原子结构模型,并能说明建构思维模型在人类认识原子结能说明建构思维模型在人类认识原子结构过程中的重要作用。构过程中的重要作用。微观探析:能说明微观粒子的运动状态微观探析:能说明微观粒子的运动状态与宏观物体运动特点的差异。与宏观物体运动特点的差异。知知 识识 梳梳 理理一、基态与激发态、光谱一、基态与激发态、光谱1.能量最低原理能量最低原理原子的电子排布遵循原子的电子排布遵循_原理能使整个原子的能量处于原理能使整个原子的能量处于_状态,简称状态,简称能量最低原理。能量最低原理。构造构造最低最低2.基态原子与激发态原子基态原子与激发态原子最低能量最低能量吸收吸收较
3、高较高吸收吸收释放释放3.光谱与光谱分析光谱与光谱分析(1)光谱形成原因光谱形成原因不同元素的原子发生不同元素的原子发生_时会吸收或释放不同的光。时会吸收或释放不同的光。(2)光谱分类光谱分类(3)光谱分析光谱分析在现代化学中,利用在现代化学中,利用_上的特征谱线来鉴定元素的分析方法。上的特征谱线来鉴定元素的分析方法。跃迁跃迁吸收吸收发射发射原子光谱原子光谱【自主思考】【自主思考】1.为什么原子的核外电子排布要遵循能量最低原理呢?为什么原子的核外电子排布要遵循能量最低原理呢?提示提示能量最低原理是自然界普遍遵循的规律。能量越低,物质越稳定,物质能量最低原理是自然界普遍遵循的规律。能量越低,物质
4、越稳定,物质都有从高能量状态转化到低能量状态的趋势。都有从高能量状态转化到低能量状态的趋势。二、电子云与原子轨道二、电子云与原子轨道1.电子云电子云2.电子云轮廓图电子云轮廓图用小黑点来描述电子在原子核外空间出现的用小黑点来描述电子在原子核外空间出现的_,被形象地称为电,被形象地称为电子云。子云。为了表示为了表示_的形状,对核外电子的的形状,对核外电子的_有一个形象化的简便描有一个形象化的简便描述,把电子在原子核外空间出现概率述,把电子在原子核外空间出现概率P_的空间圈出来,即为电子云轮廓图。的空间圈出来,即为电子云轮廓图。概率密度分布图概率密度分布图电子云轮廓电子云轮廓空间状态空间状态90%
5、3.原子轨道原子轨道(1)定义:电子在原子核外的定义:电子在原子核外的_称为一个原子轨道。称为一个原子轨道。(2)形状形状s电子的原子轨道呈电子的原子轨道呈_形,能层序数越大,原子轨道的半径越形,能层序数越大,原子轨道的半径越_。一个空间运动状态一个空间运动状态球球大大p电子的原子轨道呈电子的原子轨道呈_形,能层序数越大,原子轨道的半径越大。形,能层序数越大,原子轨道的半径越大。(3)各能级所含有原子轨道数目各能级所含有原子轨道数目能级符号能级符号nsnpndnf轨道数目轨道数目哑铃哑铃13574.泡利原理和洪特规则泡利原理和洪特规则(1)泡利原理:一个原子轨道最多只能容纳泡利原理:一个原子轨
6、道最多只能容纳_个电子,且自旋状态个电子,且自旋状态_。电。电子自旋有子自旋有_和和_两种状态。两种状态。(2)洪特规则:当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是洪特规则:当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是_,而且自旋状态,而且自旋状态_。2相反相反顺时针顺时针逆时针逆时针优先单独占据一个轨道优先单独占据一个轨道相同相同【自主思考】【自主思考】2.在电子云轮廓图中小黑点的意义是什么?在电子云轮廓图中小黑点的意义是什么?提示提示一个小黑点表示电子在该处出现一次,小黑点密的地方表示电子在该处一个小黑点表示电子在该处出现一次,小黑点密的地方表示电子在该处空间单位体积
7、内出现的概率大,小黑点疏的地方,表示电子在该处空间单位体空间单位体积内出现的概率大,小黑点疏的地方,表示电子在该处空间单位体积内出现的概率小。积内出现的概率小。3.能层与能级能层与能级(原子轨道的类型原子轨道的类型)及原子轨道数目有何关系?及原子轨道数目有何关系?提示提示第第n能层上有能层上有n个能级、个能级、n2个原子轨道。例如,第个原子轨道。例如,第3能层就有能层就有3个能级个能级(3s,3p,3d),包含,包含9个原子轨道,不同能级中的电子云可能有不同的伸展方向,即个原子轨道,不同能级中的电子云可能有不同的伸展方向,即可能有不同的原子轨道。可能有不同的原子轨道。1.判断正误,正确的打判断
8、正误,正确的打“”“”;错误的打;错误的打“”。(1)s能级的能量总是小于能级的能量总是小于p能级的能量能级的能量()(2)2s的电子云比的电子云比1s的电子云大,说明的电子云大,说明2s的电子云中的电子比的电子云中的电子比1s的多的多()(3)当电子排布在同一能级的不同轨道时,电子总是先占满当电子排布在同一能级的不同轨道时,电子总是先占满1个轨道,然后再占据个轨道,然后再占据其他原子轨道其他原子轨道()(4)nf能级中最多可容纳能级中最多可容纳14个电子个电子()(5)氢原子电子云的一个小黑点表示一个电子氢原子电子云的一个小黑点表示一个电子()(6)处于最低能量的原子叫基态原子处于最低能量的
9、原子叫基态原子()自自 我我 检检 测测答案答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)A.能量最低原理能量最低原理 B.B.泡利原理泡利原理C.原子轨道构造原理原子轨道构造原理 D.D.洪特规则洪特规则解析解析洪特规则表明,当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子洪特规则表明,当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,而且自旋状态相同。总是优先单独占据一个轨道,而且自旋状态相同。答案答案D3.下列原子或离子的电子排布表示方法中,正确的是下列原子或离子的电子排布表示方法中,正确的是_,违反能量最低原理,违反能量最低原理的是的是_,违反洪
10、特规则的是,违反洪特规则的是_,违反泡利原理的是,违反泡利原理的是_。解析解析根据核外电子排布规律知根据核外电子排布规律知中错误在于电子排完中错误在于电子排完2s轨道后应排轨道后应排2p轨道,而轨道,而不是不是3p轨道,应为轨道,应为1s22s22p6;中没有遵循洪特规则。中没有遵循洪特规则。中违反泡利原理。中违反泡利原理。答案答案学习任务一基态与激发态、光谱学习任务一基态与激发态、光谱【合作交流】【合作交流】在激动人心的巨响和脆响中,整个城市的上空都被焰火照亮了,染红了。一团团在激动人心的巨响和脆响中,整个城市的上空都被焰火照亮了,染红了。一团团盛大的烟花象一柄柄巨大的伞花在夜空开放;像一簇
11、簇耀眼的灯盏在夜空中亮着;盛大的烟花象一柄柄巨大的伞花在夜空开放;像一簇簇耀眼的灯盏在夜空中亮着;像一丛丛花朵盛开并飘散着金色的粉沫。焰火在夜空中一串一串地盛开,最后像像一丛丛花朵盛开并飘散着金色的粉沫。焰火在夜空中一串一串地盛开,最后像无数拖着长长尾巴的流星,依依不舍地从夜空滑过。无数拖着长长尾巴的流星,依依不舍地从夜空滑过。1.在国庆节、元旦、春节,我们经常放焰火来庆祝,请你思考这与原子结构有什么在国庆节、元旦、春节,我们经常放焰火来庆祝,请你思考这与原子结构有什么关系呢?关系呢?提示提示这与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。这与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。2.对充有氖气的霓虹灯管通
12、电,灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是什么?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什么?提示提示在电流作用下,基态氖原子的电子吸收能量跃迁到较高的能级,变为激发在电流作用下,基态氖原子的电子吸收能量跃迁到较高的能级,变为激发态原子,这一过程要吸收能量,不会发出红色光;而电子从较高能量的激发态跃态原子,这一过程要吸收能量,不会发出红色光;而电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态原子时,将释放能量,从而产生红光。迁到较低能量的激发态或基态原子时,将释放能量,从而产生红光。【点拨提升】【点拨提升】1.电子跃迁的能量变化与可见现象:电子跃迁的能量变化与可见
13、现象:激发态原子不稳定,电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态乃至基态激发态原子不稳定,电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态乃至基态时,将释放能量。光辐射是电子释放能量的重要形式之一。霓虹灯光、激光、焰时,将释放能量。光辐射是电子释放能量的重要形式之一。霓虹灯光、激光、焰火等可见光都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。火等可见光都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。2.金属元素的焰色反应的成因:金属元素的焰色反应的成因:金属原子中,核外电子按一定轨道顺序排列,轨道离核越远,能量越高。灼金属原子中,核外电子按一定轨道顺序排列,轨道离核越远,能量越高。灼(燃燃)烧时,电子获得能量,能
14、量较低的电子发生跃迁,从基态变为激发态。随即电子烧时,电子获得能量,能量较低的电子发生跃迁,从基态变为激发态。随即电子又从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态乃至基态,便以光又从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态乃至基态,便以光(辐射辐射)的形式的形式释放能量,形成不同的焰色。释放能量,形成不同的焰色。3.光谱分类光谱分类4.光谱分析光谱分析在现代化学中,利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素的分析方法称为光谱分析。在现代化学中,利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素的分析方法称为光谱分析。【例【例1】下列原子或离子核外电子排布不属于基态排布的是】下列原子或离子核外电子排布不属于基态排布的是()
15、A.N:1s22s22p3B.S2:1s22s22p63s23p6C.Na:1s22s22p53s2D.Si:1s22s22p63s23p2解析解析基态原子的核外电子排布必须遵循构造原理,基态钠原子的电子排布式应基态原子的核外电子排布必须遵循构造原理,基态钠原子的电子排布式应是是1s22s22p63s1。答案答案C原子或离子核外电子排布属于基态排布应满足构造原理,注意满足半满、全满、全原子或离子核外电子排布属于基态排布应满足构造原理,注意满足半满、全满、全空稳定状态,洪特规则、泡利原理。空稳定状态,洪特规则、泡利原理。【变式训练】【变式训练】1.下列关于同一原子中的基态和激发态说法中,正确的是
16、下列关于同一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基态时的能量比激发态时高B.激发态时比较稳定激发态时比较稳定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电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱解析解析激发态时能量较高,较不稳定,激发态时能量较高,较不稳定,A、B不正确。电子从较低能量的基态跃不正确。电子从较低能量的基态跃迁到较高能量的激发态时,也会产生原子光谱,迁到较高能量的激发态时,也会产生原子光谱,D不正确。不正确。答案答案C2.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
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