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第2课时 基态原子的核外电子排布 原子轨道

1.知道原子的基态和激发态的含义。 2.初步知道原子核外电子的跃迁、吸收和

发射光谱，了解其简单应用。

3．了解电子云和原子轨道的含义。 4.知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理。 5.了解泡利原理和洪特规则。

基态与激发态、光谱[学生用书P4]

1．基态原子与激发态原子 2．原子光谱

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射光谱，总称原子光谱。

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。 1．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 B．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

D．电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱

解析：选C。同一原子处于激发态时能量较高，较不稳定，A、B不正确。电子从能量较低的基态跃迁到能量较高的激发态时，也会产生原子光谱，D不正确。

2．电子由3d能级跃迁至4p能级时，可通过光谱仪直接摄取( ) A．电子的运动轨迹图像 C．电子体积大小的图像

B．原子的吸收光谱 D．原子的发射光谱

解析：选B。能量E(3d)＜E(4p)，故电子由3d能级跃迁至4p能级时，要吸收能量，形成吸收光谱。

光谱与光谱分析

1．光谱形成的原因

不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光。 2．光谱的分类

发射光谱是暗色背景的明亮谱线，吸收光谱则是明亮背景的暗色谱线，两者谱线一一对应(见教材光谱图)。

3．光谱分析

不同元素的原子光谱都是特定的，光谱图就像“指纹辨人”一样，可以辨别形成光谱的元素。人们已用光谱分析方法发现了许多元素，如铯、铷、氦、镓、铟等元素。

下列说法中正确的是( )

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A．焰色反应是化学变化

B．基态碳原子的电子排布式是1s22s12p3

C．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

[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。

[答案] D

(1)例题B项中的电子排布式可能存在吗？若由基态变为此状态，需要吸收能量还是放出能量？

(2)任何元素的原子从基态到激发态都要吸收能量，从激发态到基态都要放出能量。为什么具有焰色反应现象的元素大多为金属而不是所有元素都有焰色反应？

答案：(1)可能存在。该状态表明2s能级的电子跃迁到3p能级，3p能级的能量高于2s，故属于电子吸收能量的类型。

(2)元素的原子从激发态到基态要放出能量，发出的电磁波的频率各不相同，只有在可见光范围的才会有焰色反应现象。

(1)光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。我们看到的许多可见光，如灯光、霓虹灯光、焰火等都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。

(2)焰色反应是电子跃迁的结果，故焰色反应是物理变化而不是化学变化。

基态和激发态

1．下列电子排布式是基态原子的电子排布式的是( ) A．1s12s1 C．1s22s22p63s2

B．1s22s12p1 D．1s12s12p63p1

解析：选C。根据构造原理，基态原子的核外电子的排布总是优先占据能量低的能级，填满后再逐一填充能量高的能级。低能量的能级没填满就填高能量的能级的原子处于激发态。A项，1s12s1为激发态；B项1s22s12p1为激发态；D项1s12s12p63p1为激发态；只有C项处于基态。

2．当镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，以下说法正确的是( ) A．镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量 B．镁原子由激发态转化成基态，这一过程中释放能量 C．转化后镁原子的性质更稳定

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D．转化后镁原子与硅原子电子层结构相同，化学性质相似

解析：选A。镁原子3s能级上的电子被激发到3p能级上，要吸收能量变为激发态原子，其性质比基态更不稳定，所以A项正确，B、C项错误；变成激发态后，Mg与Si电子层结构不同，化学性质也不相似，D项错误。

光谱现象与电子跃迁

3．(2019·宜昌一中检测)图中所发生的现象与电子的跃迁无关的是( )

解析：选D。燃放焰火、霓虹灯光、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。

4．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

解析：选A。在电流作用下，基态氖原子的电子吸收能量跃迁到较高能级，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迁到较低能量的激发态或基态时，将释放能量，从而产生红光，故A项正确。

电子云与原子轨道 核外电子排布规则[学生用书P5]

1．电子云及形状

(1)电子云是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。

2．原子轨道 (1)定义

量子力学把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)数目

ns能级各有1个轨道，np能级各有3个轨道，nd能级各有5个轨道，nf能级各有7个轨道。

3．核外电子排布规则 4．电子排布图

用方框表示原子轨道，用箭头表示电子。 如氮原子的电子排布图为

。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)同一原子中2p、3p、4p能级轨道数依次增多。( )

(2)在一个基态多电子原子中，可以有两个运动状态完全相同的电子存在。( )

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