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第八章 原子结构和元素周期律 思考题试答1．氢原子光谱为什么是线状光谱？谱线的波长与能级间的能量差有什么关系？答：根据Bohr 理论，氢原子在正常状态时，核外电子处于能量最低的基态，在该状态下运动的电子既不吸收能量，也不放出能量，电子的能量不会减少，因而不会落到原子核上，原子不会毁灭。
当氢原子从外界接受能量(如加热或真空放电)时，电子就会跃迁到能量较高的激发态。
而处于激发态的点子是不稳定的，它会自发地跃迁回能量较低的轨道，同时将能量以光的形式发射出来。
发射光的频率，决定于跃迁前后两种轨道能量之差。
由于轨道的能量是不连续的，所发射出的光的频率也是不连续的，因此得到的氢原子光谱是线状光谱。
氢原子线状光谱的谱线波长为：221211R n n σλ∞⎛⎞==−⎜⎟⎝⎠1 氢原子的能量为： 213.6eV n E n −=氢原子能级间的能量差为：212222211213.613.61113.6eV n n E E E n n n n −−⎛⎞Δ=−=−=−⎜⎟⎝⎠所以，氢原子线状光谱的谱线波长与能级间的能量差关系为： h E λΔ=2．如何理解电子的波动性？电子波与机械波有什么不同？答：电子的波动性：不能理解为“电子的前进路径是迂回曲折的”。
电子不能同时用位置和动量来准确描述其运动状态。
在确定的势能V 和对应的总能量E 下，电子在核外空间某处出现的概率可以用波函数来描述。
换言之，电子的波即为“概率波”，是一种“物质波”。
机械波：是周期性的振动在媒质内的传播。
“物质波”不需要介质。
机械波是以物质质点在平衡位置的波动的形式体现出能量的变化的，而物质波(包括光波)则是由相应物质以在某一区域出现的几率的形式展示能量波动区间的。
3．试区别下列概念：(1) 连续光谱与线状光谱 (2) 基态原子与激发态原子(3) 概率与概率密度 (4) 原子轨道与电子云答：(1) 连续光谱：在波长为400～760nm之间，通过分光棱镜后没有明显分界线的彩的带状光谱；线状光谱：由一些不连续的亮线组成的狭窄谱线。
第2课时原子的基态与激发态、电子云与原子轨道题组一基态、激发态及光谱1．(2018·成都高二下学期期末)生活中的下列现象与原子核外电子发生跃迁有关的是() A．钢铁长期使用后生锈B．节日里燃放的焰火五彩缤纷C．金属可以导电D．樟脑丸久置后消失【考点】原子的基态和激发态【题点】原子光谱及应用答案 B解析钢铁长期使用后生锈是因为铁失去电子被氧化，A项错误；节日里燃放的焰火五彩缤纷是因为原子核外电子发生了跃迁，B项正确；金属可以导电是因为自由电子在外加电场作用下发生了定向移动，C项错误；樟脑丸久置后消失是因为分子的运动，D项错误。
2．下列原子或离子核外电子排布不属于基态排布的是()A．N：1s22s22p3B．S2－：1s22s22p63s23p6C．Na：1s22s22p53s2D．Si：1s22s22p63s23p2【考点】原子的基态和激发态【题点】能量最低原理的应用答案 C解析基态原子的核外电子排布必须遵循能量最低和构造原理，基态钠原子的电子排布式应是1s22s22p63s1。
3．硅原子的电子排布式由1s22s22p63s23p2转变为1s22s22p63s13p3，下列有关该过程的说法正确的是()A．硅原子由基态转化为激发态，这一过程吸收能量B．硅原子由激发态转化为基态，这一过程释放能量C．硅原子处于激发态时的能量低于基态时的能量D．转化后硅原子与基态磷原子的电子层结构相同，化学性质相同【考点】原子的基态和激发态【题点】基态与激发态的判断与比较答案 A解析硅原子由基态转化为激发态，这一过程吸收能量，则其处于激发态时的能量高于基态时的能量，故A项正确，B、C项错误；转化后硅原子与基态磷原子的电子层结构不相同，因为基态磷原子的最外层排布式为3s23p3，化学性质也不相同，D项错误。
4．下列有关说法不正确的是()A．基态原子的核外电子排布遵循能量最低原理B．原子核外电子发生跃迁不一定吸收能量C．原子核外电子从基态跃迁到激发态时，只能跃迁到稍高的能级，如从2s只能跃迁到2p D．夜幕下的霓虹灯光、军事上使用的激光均与原子核外电子发生跃迁有关【考点】原子的基态和激发态【题点】基态与激发态的判断与比较答案 C解析基态原子是指处于最低能量的原子，A项正确；原子核外电子发生跃迁可以吸收能量，也可以放出能量，B项正确；电子跃迁可以跨能级跃迁，如从2s跃迁到3s、3d等，C项错误；霓虹灯光、激光都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关，D项正确。
第2课时原子的基态与激发态、电子云与原子轨道[学习目标定位] 1.知道原子的基态、激发态与光谱之间的关系。
2.了解核外电子运动、电子云轮廓图和核外电子运动的状态。
一能量最低原理和原子的基态与激发态1.原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。
(1)处于最低能量的原子叫做基态原子。
(2)当基态原子的电子吸收能量后，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激发态原子基态原子吸收能量释放能量，主要形式为光2.不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，若用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，则可确立某种元素的原子，这些光谱总称原子光谱。
(1)玻尔原子结构模型证明氢原子光谱为线状光谱。
(2)氢原子光谱为线状光谱，多电子原子光谱比较复杂。
3.可见光，如灯光、霓虹灯光、激光、焰火……都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。
[归纳总结](1)电子按照构造原理排布(即电子优先排布在能量最低的能级里，然后依次排布在能量逐渐升高的能级里)，会使整个原子的能量处于最低状态，此时为基态原子。
(2)不同元素的原子光谱都是特定的，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。
[活学活用]1.下列说法正确的是()A.自然界中的所有原子都处于基态B.同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量C.无论原子种类是否相同，基态原子的能量总是低于激发态原子的能量D.激发态原子的能量较高，极易失去电子，表现出较强的还原性答案B解析处于最低能量的原子叫做基态原子。
电子由较低能级向较高能级跃迁，叫激发。
激发态原子的能量只是比原来基态原子的能量高。
如果电子仅在内层激发，电子未获得足够的能量，不会失去。
2.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()A.电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量B.电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线C.氖原子获得电子后转变成发出红光的物质D.在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应答案A解析解答该题的关键是明确基态原子与激发态原子的相互转化及其转化过程中的能量变化及现象。
第2课时 原子的基态与激发态、电子云与原子轨道[目标定位] 1.知道原子的基态、激发态与光谱之间的关系。
2.了解核外电子运动、电子云轮廓图和核外电子运动的状态。
一、能量最低原理和原子的基态与激发态1．原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。
(1)处于最低能量的原子叫做基态原子。
(2)当基态原子的电子吸收能量后，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 吸收能量释放能量，主要形式为光激发态原子 2．不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，若用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，则可确立某种元素的原子，这些光谱总称原子光谱。
(1)玻尔原子结构模型证明氢原子光谱为线状光谱。
(2)氢原子光谱为线状光谱，多电子原子光谱比较复杂。
3．可见光，如灯光、霓虹灯光、激光、焰火……都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。
(1)基态原子电子按照构造原理排布(即电子优先排布在能量最低的能级里，然后依次排布在能量逐渐升高的能级里)，会使整个原子的能量处于最低状态，此时为基态原子。
(2)光谱分析不同元素的原子光谱都是特定的，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。
1．下列说法正确的是( )A ．自然界中的所有原子都处于基态B ．同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量C．无论原子种类是否相同，基态原子的能量总是低于激发态原子的能量D．激发态原子的能量较高，极易失去电子，表现出较强的还原性答案 B解析处于最低能量的原子叫做基态原子。
电子由较低能级向较高能级跃迁，叫激发。
激发态原子的能量只是比原来基态原子的能量高。
如果电子仅在内层激发，电子未获得足够的能量，不会失去。
2．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() A．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量B．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线C．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质D．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应答案 A解析解答该题的关键是明确基态原子与激发态原子的相互转化及其转化过程中的能量变化及现象。
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程目标核心素养建构1.了解能量最低原理，知道基态与激发态，知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁产生原子光谱。
2.了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道，掌握泡利原理和洪特规则。
核外电子⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧运动状态⎩⎪⎨⎪⎧基态激发态光谱电子云原子轨道排布规则⎩⎪⎨⎪⎧泡利原理洪特规则洪特规则特例[知识梳理]一、基态与激发态、光谱1.能量最低原理原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。
2.基态原子与激发态原子（1）基态原子：处于最低能量的原子。
（2）激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁到较高能级，变成激发态原子。
（3）基态、激发态相互转化的能量变化3.光谱与光谱分析（1）光谱形成原因不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光。
（2）光谱分类（3）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。
【自主思考】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？答案这与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。
二、电子云与原子轨道1.电子云用小黑点来描述电子在原子核外空间出现的概率密度分布图，被形象地称为电子云。
2.电子云轮廓图为了表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间状态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P＝90%的空间圈出来，即为电子云轮廓图。
3.原子轨道（1）定义：电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。
（2）形状①s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。
②p电子的原子轨道呈哑铃形，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能级符号n s n p n d n f轨道数目 1 3 5 74.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2个电子，且自旋状态相反。
电子自旋有顺时针和逆时针两种状态。
第一章原子结构与性质第一节原子结构1.1.2构造原理与电子排布式电子云与原子轨道【教材分析】本节从介绍原子的诞生，原子结构的发现历程入手，首先介绍能层、能级的概念，在原子的基态与激发态概念的基础上介绍电子的跃迁和光谱分析；然后给出构造原理并根据构造原理书写原子的核外电子排布；根据电子云与原子轨道等概念，进一步介绍核外电子的运动状态，并介绍了泡利原理、洪特规则、能量最低原理。
本节内容比较抽象，教学过程中应注意培养学生的空间想象能力、分析推理能力及抽象概括能力。
【课程目标】课程目标学科素养1.了解原子核外电子排布的构造原理。
2.能应用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。
3.了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道1．宏观辨识与微观探析：通过认识原子结构及核外电子排布，知道原子核外电子的能层、能级及电子排布规律2.证据推理与模型认知：结合原子模型的演变过程，掌握原子核外电子排布的构造原理【教学重难点】教学重点：构造原理与电子排布式电子云与原子轨道教学难点：电子排布式原子轨道【教学过程】[复习回顾]上节课，我们研究了原子核外电子的排布，核外电子分层排布，同一能层有不同的能级，同时研究基态与激发态、原子光谱，这节课研究以原子光谱事实为依据的构造原理。
[思考交流］（1）核外电子在能级中依据什么规律排布？（2）核外电子在能级中的排布又可以如何表示？[学生活动一］请画出1～18号元素的原子结构示意图。
结合已有的能级知识，分析核外电子在能级中的排布规律。
[学生活动二］根据核外电子在能层中的排布规律，画出K的原子结构示意图。
分析K中电子填入的能量最高的能级，并说明判断的依据。
[归纳小结］电子在能级中的排布规律--能级交错核外电子在能级中的排布顺序：3p→4s→3d随核电荷数增大，电子并不总是填满一个能层后再填入下一个能层，这种现象称为能级交错。
K、Ca的光谱学实验均表明，二者最外层填充的电子均在4s能级。
原子结构知识：原子的激发态和基态的区别原子是物质的基本单位，也是组成所有物质的基本构建块。
原子由原子核和电子组成，其中电子绕着原子核旋转。
原子有两种状态：基态和激发态。
本文将探讨原子的这两种状态的区别。
首先，我们来谈谈基态。
基态是指原子中所有电子都在它们最低能量的轨道上。
这种状态是最稳定的状态。
一个原子的基态状态可以通过在低压气体中观察原子发射光谱来确定。
当电子吸收一些能量时，它可以从基态进入激发态。
那么，什么是激发态呢？激发态是指原子中至少有一个电子不在它们最低能量的轨道上。
当电子从低能级轨道到高能级轨道时，原子处于激发态。
当电子从高能级轨道到低能级轨道发生跃迁时，原子会释放能量，并回到基态。
电子在轨道之间发生跃迁时，会吸收或释放光子能量。
这些光子被吸收或释放的能量可以通过原子的光谱来测量。
原子的光谱可以确定哪些能量级别可以被电子占据，以及电子从一个水平跃迁到另一个水平会涉及哪些能级。
激发态和基态的区别在于能级。
在激发态中，电子运动的能量比在基态中高。
在基态中，所有电子都在它们最低能量的轨道上。
相比之下，在激发态中，至少有一个电子不在它们最低能量的轨道上，所以它的能量更高。
激发态和基态的区别也可以通过原子的反应和化学行为来表现出来。
当一个原子处于激发态时，它比基态更容易与其它原子或分子相互作用，因为它的能量更高。
例如，激发的氢原子容易与氧分子反应生成水。
对于原子的应用，基态和激发态都有不同的应用。
例如，在荧光灯中，电流通过气体中的气体原子时，会将不少原子的电子处于激发态。
当这些电子从高能量轨道回到低能量轨道时，它们释放能量并发出光。
因此，荧光灯中的光是由激发态到基态的跃迁产生的。
在激光技术中，电子在高能级轨道和基态之间快速跃迁并且放出能量。
这种能量会被聚焦并通过光子释放。
因此，激光技术可以用于医学、研究和其他的应用中。
总而言之，原子的基态和激发态有不同的能量状态，这个状态影响了原子所表现的化学和物理特性。
第2课时原子的基态与激发态、电子云与原子轨道[对点训练]题组一基态、激发态及光谱1.图中所发生的现象与电子的跃迁无关的是()【考点】原子的基态与激发态、光谱【题点】电子跃迁与光谱答案 D解析燃放烟火、霓虹灯、燃烧蜡烛等获得的光能都是电子跃迁时能量以光的形式释放出来导致的，而平面镜成像则是光线反射的结果。
2.以下电子排布式表示基态原子电子排布的是()A.1s22s22p63s13p3B.1s22s22p63s23p63d104s14p1C.1s22s22p63s23p63d24s1D.1s22s22p63s23p63d104s24p1【考点】原子的基态与激发态、光谱【题点】原子的基态与激发态的判断与比较答案 D解析基态核外电子排布应该是1s22s22p63s23p2，A错误；基态核外电子排布应该是1s22s22p63s23p63d104s2，B错误；基态核外电子排布应该是1s22s22p63s23p63d14s2，C错误；1s22s22p63s23p63d104s24p1符合原子核外电子排布规律，D正确。
3.某基态原子的第五电子层上只有2个电子，则该原子的第四电子层的电子数可能为()A.32B.0～8C.13D.19【考点】原子的基态与激发态、光谱【题点】原子的基态与激发态的含义答案 C解析某基态原子的第五电子层上只有2个电子，根据构造原理可知，其4s和4p能级一定是充满的，而4d能级上的电子数可以是0、1、2、5、10，所以该原子的第四电子层的电子数可能为8、9、10、13或18。
4.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是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【考点】原子的基态与激发态、光谱【题点】原子的基态与激发态、光谱的综合答案 D解析基态碳原子的电子排布式为1s22s22p2，B项不正确；焰色反应中观察到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，焰色反应是物理变化，A、C 项不正确。
