1.1.2電子云與原子軌道泡利原理洪特規(guī)則能量最低原理高二化學(xué)必備講與練（人教版2019選擇性必修2）（原卷版）

1.1.2電子云與原子軌道、泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解電子云輪廓圖和核外電子運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。2.能從原子的微觀層面理解原子的組成、結(jié)構(gòu)等，能根據(jù)核外電子的排布規(guī)則熟知核外電子排布的表示方法，并能根據(jù)電子排布的軌道表示式、結(jié)構(gòu)示意圖等推導(dǎo)出對(duì)應(yīng)的原子或離子?？键c(diǎn)梳理考點(diǎn)梳理一、電子云與原子軌道1．概率密度1913年，玻爾提出氫原子模型，電子在線性軌道上繞核運(yùn)行。量子力學(xué)指出，一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在核外空間各處都可能出現(xiàn)，但出現(xiàn)的概率不同，可用概率密度(ρ)表示，即ρ＝eq\f(P,V)(P表示電子在某處出現(xiàn)的概率，V表示該處的體積)。2．電子云(1)定義：處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述。由于核外電子的概率密度分布看起來像一片云霧，因而被形象地稱為電子云。(2)含義：用單位體積內(nèi)小點(diǎn)的疏密程度表示電子在原子核外出現(xiàn)的概率大小，小點(diǎn)越密，表示概率密度越大。(3)電子云輪廓圖為了表示電子云輪廓的形狀，對(duì)核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有一個(gè)形象化的簡(jiǎn)便描述。把電子在原子核外空間出現(xiàn)概率P＝90%的空間圈出來，即電子云輪廓圖。3．原子軌道(1)概念：量子力學(xué)把電子在原子核外的一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱為一個(gè)原子軌道。(2)形狀①s電子的原子軌道呈球形，能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大。②p電子的原子軌道呈啞鈴形，能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大。(3)各能級(jí)所含有的原子軌道數(shù)目能級(jí)符號(hào)nsnpndnf軌道數(shù)目1357原子軌道與能層序數(shù)的關(guān)系(1)不同能層的相同能級(jí)的原子軌道形狀相同，只是半徑不同。能層序數(shù)n越大，原子軌道的半徑越大。如：(2)s能級(jí)只有1個(gè)原子軌道。p能級(jí)有3個(gè)原子軌道，它們互相垂直，分別以px、py、pz表示。在同一能層中px、py、pz的能量相同。(3)在同一能層，原子軌道數(shù)與能層序數(shù)(n)的關(guān)系：原子軌道數(shù)目＝n2。二、原子核外電子的排布規(guī)則1．電子自旋與泡利原理(1)自旋是微觀粒子普遍存在的一種如同電荷、質(zhì)量一樣的內(nèi)在屬性，電子自旋在空間有順時(shí)針和逆時(shí)針兩種取向，簡(jiǎn)稱自旋相反，常用上下箭頭(↑和↓)表示自旋相反的電子。(2)泡利原理：在一個(gè)原子軌道里，最多只能容納2個(gè)電子，它們的自旋相反。2．電子排布的軌道表示式(電子排布圖)(1)在軌道表示式中，用方框(或圓圈)表示原子軌道，能量相同的原子軌道(簡(jiǎn)并軌道)的方框相連，箭頭表示一種自旋狀態(tài)的電子，“↑↓”稱電子對(duì)，“↑”或“↓”稱單電子(或稱未成對(duì)電子)。(2)表示方法：以鋁原子為例，軌道表示式中各符號(hào)、數(shù)字的意義為注意：通常應(yīng)在方框下方或上方標(biāo)記能級(jí)符號(hào)，有時(shí)畫出的能級(jí)上下錯(cuò)落，以表達(dá)能量高低不同。名詞解釋：(1)簡(jiǎn)并軌道：能量相同的原子軌道。(2)電子對(duì)：同一個(gè)原子軌道中，自旋方向相反的一對(duì)電子。(3)單電子(或未成對(duì)電子)：一個(gè)原子軌道中若只有一個(gè)電子，則該電子稱為單電子。(4)自旋平行：箭頭同向的單電子稱為自旋平行。3．洪特規(guī)則(1)內(nèi)容：基態(tài)原子中，填入簡(jiǎn)并軌道的電子總是先單獨(dú)分占，且自旋平行。(2)特例在簡(jiǎn)并軌道上的電子排布處于全充滿、半充滿和全空狀態(tài)時(shí)，具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性。相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(全充滿：p6、d10、f14,全空：p0、d0、f0,半充滿：p3、d5、f7))如24Cr的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1，為半充滿狀態(tài)，易錯(cuò)寫為1s22s22p63s23p63d44s2。4．能量最低原理(1)內(nèi)容：在構(gòu)建基態(tài)原子時(shí)，電子將盡可能地占據(jù)能量最低的原子軌道，使整個(gè)原子的能量最低。(2)因素：整個(gè)原子的能量由核電荷數(shù)、電子數(shù)和電子狀態(tài)三個(gè)因素共同決定。注意書寫軌道表示式時(shí)，常出現(xiàn)的錯(cuò)誤及正確書寫二、核外電子的表示方法電子排布式含義用數(shù)字在能級(jí)符號(hào)右上角標(biāo)明該能級(jí)上排布的電子數(shù)，并按照能層從左到右的順序排列的式子意義能直觀反映出核外的能層、能級(jí)及各能級(jí)上的電子數(shù)實(shí)例K：1s22s22p63s23p64s1簡(jiǎn)化電子排布式含義把內(nèi)層電子達(dá)到稀有氣體原子結(jié)構(gòu)的部分以相應(yīng)稀有氣體元素符號(hào)外加方括號(hào)表示意義避免書寫電子排布式過于繁瑣實(shí)例K：[Ar]4s1軌道表示式(電子排布圖)含義每個(gè)方框代表一個(gè)原子軌道，每個(gè)箭頭代表一個(gè)電子意義能直觀反映出電子的排布情況及電子的自旋狀態(tài)實(shí)例Al：即學(xué)即練即學(xué)即練一、單選題1.下列描述中正確的是(

)A.氮原子的價(jià)電子排布圖：

B.價(jià)電子排布為4s24p3的元素位于第四周期ⅤA族，是p區(qū)元素

C.2p和3p軌道形狀均為啞鈴形，能量也相等2.下列有關(guān)原子核外電子排布的說法，正確的是(

)A.電子排布為[Ar]3d44s2的中性原子是基態(tài)原子

B.1s22s123.下列說法正確的是A.CH4分子的球棍模型為

B.鈹原子最外層的電子云圖為

C.基態(tài)Fe原子的價(jià)電子軌道表示式為

D.，該軌道表示式違背了泡利不相容原理4.下列說法正確的是A.某激發(fā)態(tài)碳原子的電子排布圖：

B.在元素周期表中，非金屬元素都在p區(qū)

C.原子由激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)化成基態(tài)時(shí)獲得的光譜為發(fā)射光譜

D.在第三能層中自旋狀態(tài)相同的電子最多有4個(gè)5.下列化學(xué)用語表達(dá)正確的是(

)A.F原子的核外電子排布式：

B.O2?的電子排布圖：

C.基態(tài)Cu原子的價(jià)層電子排布式：3d104s1

二、填空題6.(1)元素Cu基態(tài)原子的核外電子排布式為____________。(2)基態(tài)氧原子的電子排布式為______________。(3)基態(tài)Si原子中，電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為________，該能層具有的原子軌道數(shù)為________、電子數(shù)為________。(4)Ni(5)Br原子序數(shù)為________，其核外M層電子的排布式為________。7.判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。

(1)p能級(jí)的能量一定比s能級(jí)的能量高。

(2)同一原子中，2p、3p、4p能級(jí)的軌道數(shù)依次增多。

(3)2p和3p軌道形狀均為啞鈴形，能量也相等。

(4)2s能級(jí)和2p能級(jí)所具有的原子軌道數(shù)目之比為1：3。

(5)Fe的基態(tài)原子的電子排布式為1s2(6)1～36號(hào)元素中，基態(tài)原子未成對(duì)電子數(shù)最多的是Cr。

(7)基態(tài)原子電子能量的高低順序?yàn)镋(1s)<E(2s)<E(2px(8)電子排布式(22Ti)1s分層訓(xùn)練分層訓(xùn)練夯實(shí)基礎(chǔ)一、單選題1.下列說法中正確的是(

)A.3d3表示3d能級(jí)有3個(gè)軌道

B.np能級(jí)全滿時(shí)的電子排布圖為：

C.核外電子運(yùn)動(dòng)的概率密度分布圖(電子云)就是原子軌道

D.電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可從能層、能級(jí)、軌道32.我國對(duì)銅的認(rèn)識(shí)年代久遠(yuǎn)，下列關(guān)于銅的幾種表述正確的是A.基態(tài)Cu原子的電子排布式：[Ar]4s1 B.基態(tài)Cu原子的最高能層符號(hào)為N

C.基態(tài)Cu原子的價(jià)電子排布圖為 D.基態(tài)Cu3.下列有關(guān)化學(xué)用語表達(dá)正確的是(

)A.CS2的空間填充模型：

B.鈹原子最外層原子軌道的電子云圖：

C.Na2S的電子式：Na:4.下列說法正確的是(

)A.CH4分子的球棍模型為

B.鈹原子最外層的電子云輪廓圖為

C.基態(tài)Fe原子的價(jià)電子軌道表示式為

D.，該軌道表示式違背了泡利不相容原理二、簡(jiǎn)答題5.(1)硫的基態(tài)原子核外有_____個(gè)未成對(duì)電子，溴的基態(tài)原子價(jià)層電子排布圖為_________(2)基態(tài)鐵原子有________個(gè)未成對(duì)電子，請(qǐng)利用電子排布的相關(guān)知識(shí)解釋三價(jià)鐵比二價(jià)鐵穩(wěn)定的原因_________________________________________________________(3)寫出基態(tài)銅原子的M能層的電子排布式__________，銅元素同周期的元素中，與銅原子最外層電子數(shù)相等的元素還有___________________(4)鋁原子核外電子云有________種不同的伸展方向，有________種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子。6.(1)以下列出的是一些原子的2p能級(jí)和3d能級(jí)中電子排布的情況。試判斷，違反了泡利原理的是______，違反了洪特規(guī)則的是________。

①

②

③

④

⑤

(2)某元素的激發(fā)態(tài)(不穩(wěn)定狀態(tài))原子的電子排布式為1s22s22p63s13p33d2，則該元素基態(tài)原子的電子排布式為_________；其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的化學(xué)式是____________。

(3)用符號(hào)“>”“<”或“=”表示下列各項(xiàng)關(guān)系。

①第一電離能：Na________Mg，Mg________Ca。

②電負(fù)性：O________F，F(xiàn)________Cl。

③能量高低：ns三、推斷題7.現(xiàn)有六種元素，其中A、B、C、D為短周期主族元素，E、F為第四周期元素，它們的原子序數(shù)依次增大。

A元素原子的核外p電子數(shù)比s電子數(shù)少3B元素形成的物質(zhì)種類繁多，其形成的一種固體單質(zhì)工業(yè)上常用作切割工具C元素基態(tài)原子p軌道有3個(gè)未成對(duì)電子D原子核外所有p軌道全滿或半滿E在該周期中未成對(duì)電子數(shù)最多F能形成紅色(或磚紅色)和黑色的兩種氧化物根據(jù)上述信息，推斷(1)畫出A基態(tài)原子的核外電子排布圖____________________。(2)C基態(tài)原子的核外電子排布圖，該同學(xué)所畫的電子排布圖違背了____________________________________。(3)D基態(tài)原子中能量最高的電子，其電子云在空間有____________個(gè)方向，原子軌道呈____________形。(4)寫出C原子的電子排布式____________；寫出E原子的電子簡(jiǎn)化排布式____________。(5)請(qǐng)寫出F元素價(jià)電子排布式________________________。能力提升單選題1.下列描述原子結(jié)構(gòu)的化學(xué)用語正確的是(

)A.S原子的結(jié)構(gòu)示意圖：

B.基態(tài)Mn原子的價(jià)電子排布圖：

C.O原子核外能量最高的電子云的形狀：

D.基態(tài)Cr原子的電子排布式：1s222.下列說法或有關(guān)化學(xué)用語的表達(dá)正確的是(

)A.1s電子云呈球形，表示電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)

B.鈉原子由1s22s22p63.1817年，瑞典的貝采利烏斯從硫酸廠的鉛室底部的紅色粉狀物質(zhì)中制得硒。硒是氧族元素，下列關(guān)于硒的基態(tài)原子說法正確的有

(

)

①位于周期表p區(qū)；

②電子占據(jù)17個(gè)原子軌道；

③有34種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子；

④占據(jù)8個(gè)能級(jí)；

⑤電子占據(jù)的最高能層符號(hào)是4p；

⑥價(jià)電子為3d10A.3項(xiàng) B.4項(xiàng) C.5項(xiàng) D.6項(xiàng)4.下列化學(xué)用語正確的是(

)A.?29Cu的價(jià)電子排布式為：4s1

B.鉀(K)原子基態(tài)的原子結(jié)構(gòu)示意圖為：

C.食鹽的分子式為：NaCl5.下列有關(guān)原子核外電子排布的說法，正確的是

(

)A.電子排布為[Ar]3d44s2的中性原子是基態(tài)原子

B.1s22s12p6.下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.氯原子的價(jià)電子能級(jí)排布圖為

B.第四周期元素中基態(tài)原子未成對(duì)電子有一個(gè)單電子的元素種數(shù)為5

C.光氣COCl2和甲醛HCHO分子中：鍵角∠H?C?H>∠Cl?C?Cl

D.某元素基態(tài)原子4s軌道上有2個(gè)電子，則該基態(tài)原子價(jià)電子排布一定是7.下列化學(xué)用語表示正確的是A.基態(tài)氮原子價(jià)電子的軌道表示式為

B.NaCl的電子式為

C.px電子云輪廓圖為

D.2?丁烯的反式結(jié)構(gòu)為培優(yōu)專練一、單選題1.下列說法中正確的是(

)A.2p2表示2p能級(jí)有兩個(gè)軌道

B.在CS2分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比是2︰1

C.電子僅在激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)才會(huì)產(chǎn)生原子光譜

2.化學(xué)科學(xué)需要借助化學(xué)專用語言來描述，下列化學(xué)用語的書寫正確的是(

)A.基態(tài)Mg原子的核外電子排布圖：

B.過氧化氫的電子式：

C.As原子的簡(jiǎn)化電子排布式：Ar4s24p3

3.某基態(tài)原子的價(jià)層電子的軌道表示式為，下列關(guān)于該原子的說法正確的是A.s電子的電子云輪廓圖是圓形 B.有5種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子

C.最外層有4個(gè)電子 D.有2種能量不同的電子4.下列基態(tài)原子的外圍電子排布式中，正確的是(

)A.3d94s2 B.3d5.下列關(guān)于核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的說法錯(cuò)誤的是(

)A.核外電子是分層運(yùn)動(dòng)的

B.只有能層、能級(jí)、電子云的空間伸展方向以及電子的自旋狀態(tài)都確定時(shí)，電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)才能被確定

C.只有能層、能級(jí)