高中化学优质教案 能量最低原理基态和激发态光谱 教学设计[选修]

第3课时能量最低原理、基态与激发态、光谱
一、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。

二、基态与激发态
1.基态：处于最低能量的原子叫做基态原子。

例如：Na原子的基态其实就是电子排布为1s22s22p63s1的状态。

2.激发态：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。

例如：如果Na原子的基态的某一能级吸收了能量，就会发生跃迁到更高能量的能级，如Na基态中的2p能级吸收了能量，那么其中的一个电子就有可能跃迁到3s能级，最终形成激发态的1s22s22p53s2
3.基态、激发态相互间转化的能量变化
吸收能量
激发态原子
释放能量，主要形式为光
三、原子光谱
1.定义：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。

2.分类：发射光谱、吸收光谱
锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的吸收光谱特征：发生光谱为暗背景，亮线，线装连续不断
吸收光谱为亮背景，亮线，线装连续不断
注意：烟色反应的原理就是原子从基态变为激发态，再从激发态变成基态时的电子跃迁造成的能量以可见光形式释放的过程，所以是一个物理变化。

3.光谱应用：①光谱分析，利用原子光谱的特征谱线来鉴定元素。

.②解释霓虹灯发光，烟火发光等生活现象。

课题能层与能级、基态与激发态原子光谱（第1课时）课型新课学情分析在初中化学和高中化学必修第二册学习中，学生仅仅了解到了一些有关原子结构和核外电子排布的认识，本章是在学生已有知识和经验基础上，让学生进一步了解核外电子的运动状态，从能量的角度看的核外电子排布，从能级的角度进一步认识元素週期律表结构。

瑜伽去强调把眼睛过程思路与方法更加为写出来，尤其是现代化雪局一起技术手段对物质结构研究所做的重要推动这样让学生更好的认识物质结构研究的过程思路和方法体会物质结构理论的模型特点与本质形成宏观市委宏观性只腿短微观结构的观念，形成从事物的内在本质预测表现性的思想，形成从事物的相关联系统总结规律。

教材分析本节内容的编排，前言部分核心突出的是建构模型的过程，让学生体验建构模型的过程，同时让学生体会到科学的发展可能会发现有模型的局限性，然后在依据新的证据建立新的模型。

然后介绍能层和能级、不同能层和能级中电子能量的差异，及能层最多容纳电子数。

第二部分，讲述了原子的两种状态---基态原子、激发态原子及原子光谱。

学生学生虽然已经知道原子的是由原子核和核外电子构成，但是这决定他们对元素周期表和性质的认识层次不可能触及本质，因此，本节内容首先深入认识原子原子结构模型，再学习原子结构的量子力学模型，为进一步学习元素週期律的本质打下基础。

本节内容主要促进发展证据，推理和魔仙认知科学态度，以社会主义的化学学科核心素养。

设计理念教学目标1、素能目标（1）通过查阅资料，了解有关原子结构模型的历史发展过程，初步认识元的结构的量子力学模型，知道电子运动的能量状态具有量子化的特征，电子可以处于不同的能层和能级，在一定一定条件下会发生激发跃迁。

（2）通过对原子光谱的实验事实进行思考、类比思辨和推理，体会建构思维模型在人类认识原子结构过程的重要作用，能论证证据与模型建立、认知及其发展之间的关系，（3）通过发现证据、提出假说、构建模型的循环过程，展示人类对微观结构的认识过程认识到，科学理论是不断发展的感受。

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学业要求素养对接1.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。

2.知道电子的运动状态(空间分布及能量)，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、泡利不相容原理、洪特规则书写1～36号元素基态原子的轨道表示式，并说明含义。

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与宏观物体运动特点的差异。

[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基态原子吸收能量释放能量主要形式为光激发态原子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】1.为什么原子的核外电子排布要遵循能量最低原理呢？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。

构造原理、能量最低原理和光谱主讲：黄冈中学高级教师　熊全告一、构造原理与电子排布式 思考：如果原子的核外电子完全按能层次序排布，钾原子的电子排布应是2、8、9，但实际上式2、8、8、1，为什么？1、构造原理 （1）构造原理：原子中能级的能量由低到高的顺序，即电子填充的能级顺序。

1s　2s　2p　3s 3p　4s 3d　4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s…… （2）能级交错现象：能层序数大的能级反而比能层小的能级能量低。

如E(4s)＜E(3d)、E(5s)＜E(4d)、E(6s)＜E(5d)、E(6s)＜E(4f) 、E(5p)＜E(4f)等。

由构造原理可总结能级交错规律：E ns＜E(n-2)f(n≥6)＜E(n-1)d(n≥4)＜E np(n≥2) 由能级交错规律可总结电子填入能级的顺序： ns(n≥1)→(n-2)f(n≥6)→(n-1)d(n≥4)→np(n≥2) 思考：构造原理中能级顺序的实质是各能级的能量高低顺序。

构造原理中能级顺序是如何得出的呢？ ①不同能层的能量高低顺序：K＜L＜M＜N＜O＜P＜Q。

②相同能层的不同能级的能量高低顺序：ns<np<nd<nf。

③英文字母相同的不同能级的能量高低顺序：1s<2s<3s<4s；2p<3p<4p；3d<4d<5d。

④不同能层不同能级可由下面的公式得出（能级交错规律）：ns < (n-2)f < (n-1)d < np (n为能层序数)。

结合上面四点，可得出构造原理中能级顺序： ns(n≥1)→(n-2)f(n≥6)→(n-1)d(n≥4)→np(n≥2)。

2、电子排布式（1）电子排布式的书写 如：Na : 1s22s22p63s1 S:1s22s22p63s23p4 K : 1s22s22p63s23p64s1 注：电子排布式中能级符号右上角的数字是该能级上排布的电子数。

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【例1】气态中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化，吸收能量最多的是( )A.1s22s22p63s23p2→1s22s22p63s23p1B.1s22s22p63s23p3→1s22s22p63s23p2C.1s22s22p63s23p4→1s22s22p63s23p3D.1s22s22p63s23p63d104s24p2→1s22s22p63s23p63d104s24p1解析：气态中性基态原子失去电子时要吸收能量，吸收能量的多少既与基态原子的电子排布有关，又与生成的离子的电子排布有关，D选项中的原子有四个电子层，A、B、C选项中的原子都有3个电子层，有四个电子层的原子较容易失去电子，失去一个电子时吸收能量最少；A、B、C选项中的原子分别为Si、P、S，都具有3p轨道，其中P原子基态时3p轨道处于半充满状态，较稳定，较难失去电子，失去一个电子时吸收能量最多。

答案：B【迁移训练1—1】当硅原子由1s22s22p63s23p2→1s22s22p63s13p3时，以下认识正确的是( ) A．硅原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量B．硅原子由基态转化成激发态，这一过程中释放能量C．转化后位于p能级上有两个电子处于同一轨道，且自旋方向相反D．转化后硅原子与磷原子电子层结构相同，化学性质相似解析：由电子排布式可以看出，硅原子是由基态转化成激发态，该过程要吸收能量，A 正确而B错；转化后P能级上的三个电子分别处于三个轨道，且自旋方向相同，C错；由于硅原子和磷原子核电荷数不同，化学性质肯定不同，D错。

答案：A【迁移训练1—2】判断下列有关碳原子的轨道表示式中能量最低的是( )解析：根据洪特规则，原子核外电子在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。

A中2p轨道上两个电子挤在同一个轨道上，B、C中两个轨道上电子的自旋方向相反，均与洪特规则相违背。

第2课时原子的基态与激发态、电子云与原子轨道[核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析：通过微观上对核外电子排布规律的分析，理解基态与激发态的含义与关系，能辨识光谱与电子跃迁之间的关系。

2.证据推理与模型认知：通过原子轨道和电子云模型的学习，全面了解核外电子运动状态的描述方法。

一、能量最低原理、原子的基态与激发态、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。

3．光谱(1)光谱的成因及分类(2)光谱分析：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。

关于电子跃迁的注意事项(1)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；反之，将吸收能量。

光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。

(2)电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移)，而原子得失电子时发生的是化学变化。

(3)一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。

例1(2018·银川市育才中学月考)下列电子排布式是基态原子的电子排布式的是( ) ①Be：1s22s12p1②O：1s22s22p4③He：1s12s1④Cl：1s22s22p63s23p5A．①②B．②③C．①③D．②④【考点】原子的基态与激发态【题点】能量最低原理及应用答案 D解析①Be：1s22s12p1是激发态，2s能量低于2p，故错误；②O：1s22s22p4符合能量最低原理，故正确；③He：1s12s1是激发态，1s能量低于2s，故错误；④Cl：1s22s22p63s23p5符合能量最低原理，故正确。

例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【考点】原子的基态与激发态【题点】原子光谱及其应用答案 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。

第一章原子结构与性质第一节原子结构第2课时原子的基态与激发态、电子云与原子轨道【学习目标】1．基态、激发态、光谱。

2．电子云与原子轨道。

【学习重点】1．根据构造原理写出1-36号元素原子的电子排布式。

2．核外电子的运动状态，电子云与原子轨道教学难点：电子云与原子轨道。

【教学过程】一、能量最低原理、基态与激发态、光谱1.能量最低原理内容：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。

2.基态与激发态基态原子：处于最低能量的原子。

(稳定)激发态原子：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。

(不稳定)[跟进练习] 根据下列电子排布，处于激发态的原子是( )A.1s22s22p1B.1s22s22p63s23p4C.1s22s12p1D.1s22s22p43.原子光谱:不同元素的原子的核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同频率的光，可以用光谱仪摄取。

各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。

光谱与光谱分析(1)光谱形成原因不同元素的原子发生________时会吸收或释放不同的光。

(2)光谱分类根据光是被吸收或释放，可将光谱分为_____________和______________，总称______________。

发射光谱特征:暗背景, 亮线, 线状不连续吸收光谱;特征:亮背景, 暗线, 线状不连续二、电子云与原子轨道思考: 宏观物体与微观物体（电子）的运动有什么区别?宏观物体的运动特征：•可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速度；•可以描画它们的运动轨迹。

微观物体的运动特征：1.电子的质量很小，只有9.11×10-31千克；2.核外电子的运动范围很小（相对于宏观物体而言）；3.电子的运动速度很大；（一）电子云1.电子云内容：处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。

P：表示电子在某处出现的概率V：表示该处的体积P/V：概率密度，用ρ表示。

高中化学选修3全册教案新课标（人教版)高中化学选修3 全部教学案第一章原子结构与性质教材分析：一、本章教学目标1。

了解原子结构的构造原理,知道原子核外电子的能级分布,能用电子排布式表示常见元素(１~36号)原子核外电子的排布....文档交流仅供参考...2.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。

３.了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道.4.认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值。

５。

能说出元素电离能、电负性的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质。

6．从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法,在抽象思维、理论分析的过程中逐步形成科学的价值观。

...文档交流仅供参考...本章知识分析:本章是在学生已有原子结构知识的基础上，进一步深入地研究原子的结构，从构造原理和能量最低原理介绍了原子的核外电子排布以及原子光谱等,并图文并茂地描述了电子云和原子轨道；在原子结构知识的基础上，介绍了元素周期系、元素周期表及元素周期律.总之,本章按照课程标准要求比较系统而深入地介绍了原子结构与元素的性质，为后续章节内容的学习奠定基础.尽管本章内容比较抽象，是学习难点，但作为本书的第一章，教科书从内容和形式上都比较注意激发和保持学生的学习兴趣，重视培养学生的科学素养，有利于增强学生学习化学的兴趣。

...文档交流仅供参考...通过本章的学习,学生能够比较系统地掌握原子结构的知识，在原子水平上认识物质构成的规律,并能运用原子结构知识解释一些化学现象。

...文档交流仅供参考...注意本章不能挖得很深，属于略微展开。

相关知识回顾（必修２)1.原子序数:含义：（1）原子序数与构成原子的粒子间的关系：原子序数= ＝＝= .（3）原子组成的表示方法...文档交流仅供参考...ａ。

原子符号: A z X A ｚb. 原子结构示意图:c.电子式：d.符号 表示的意义: AB Ｃ D Ｅ （４）特殊结构微粒汇总：...文档交流 仅供参考...无电子微粒 无中子微粒２ｅ—微粒 ８e －微粒 10e —微粒 １8e －微粒 2. 元素周期表：（１）编排原则：把电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排成横行叫周期;再把不同横行中最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序有上到下排成纵行，叫族。