2024-2025學年高二化學選擇性必修2（魯教版）教學課件 第1章 第2節(jié) 第1課時 基態(tài)原子的核外電子排布

1.了解基態(tài)原子的核外電子在原子軌道上的排布規(guī)律。2.能結合能量最低原理、泡利不相容原理、洪特規(guī)則書寫1~36號元素原子的核外電子排布式和軌道表示式。第二節(jié)原子結構與元素周期表學習目標第1課時基態(tài)原子的核外電子排布一基態(tài)原子的核外電子排布規(guī)律1.能量最低原理（1）能量最低原理：電子總是先占有能量低的軌道，然后依次進入能量較高的軌道，使整個原子的能量處于最低狀態(tài)。（2）基態(tài)原子在原子軌道上的排布順序基態(tài)原子按能量順序1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s……即按ns、（n-2）f、（n-1）d、np順序排布。（3）能量高低①多電子原子中，離核越近的電子層上電子具有的能量越低。②在同一電子層上，能級越高，電子能量越高，ns<np<nd<nf。③不同電子層上，能級符號相同的電子的能量隨著電子層數(shù)遞增而增大，例如，1s<2s<3s、2p<3p<4p。

電子層（n）KLMN…能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f…原子軌道數(shù)1131351357

14916…電子數(shù)281832…2×122×222×322×42…2.泡利不相容原理在一個原子軌道中，最多只能容納2個電子，并且這兩個電子的自旋狀態(tài)相反。如2s軌道上的電子排布為，不能表示為

。說明：（1）在核外電子的排布中，排在同一軌道上的兩個電子，自旋狀態(tài)不同；而自旋狀態(tài)相同的電子，必然處于不同的軌道上?？梢赃@樣理解：在同一原子中，沒有運動狀態(tài)完全相同的兩個電子存在，原子核外有幾個電子，就有幾種運動狀態(tài)。（2）根據(jù)泡利不相容原理我們可以推算出各電子層可以容納的最多電子數(shù)。具體見下表：在原子中，每個電子層最多可容納2n2個電子，每個能級最多容納的電子數(shù)為其所包含的原子軌道數(shù)的2倍。3.洪特規(guī)則對于基態(tài)原子，電子在能量相同的軌道上排布時，應盡可能分占不同軌道并且自旋方向相同。如2p3的電子排布為

，不能表示為

或

。洪特規(guī)則特例：當能量相同的原子軌道在全滿（p6、d10、f14）、半滿（p3、d5、f7）和全空（p0、d0、f0）狀態(tài)時，體系的能量最低。如：24Cr的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1；29Cu的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1。例1［2020·山東聊城高二期末］下列氧原子軌道表示式表示的狀態(tài)中，能量最高的是（）A. B.C. D.解析：原子核外電子排布中，電子所占的軌道能級越高，該原子能量越高，軌道能量：1s<2s<2p<3s。答案：D例2［2020·山東煙臺高二期末］以下是一些同學書寫的某些原子的2p能級或3d能級中的電子排布情況，其中違反了洪特規(guī)則的是（）A. B.C.

D.解析：A、D項，同一軌道上電子自旋狀態(tài)相同，違反了泡利不相容原理；B項，符合洪特規(guī)則；C項，同一能級中同時存在空軌道和成對電子，不符合洪特規(guī)則。答案：C表示方法舉例（以硅原子為例）電子排布式1s22s22p63s23p2簡化電子排布式[Ne]3s23p2軌道表示式（電子排布圖）注意空軌道不能省略價（外圍）電子排布式3s23p2二原子核外電子排布的表示方法1.基態(tài)原子核外電子排布的表示方法2.基態(tài)原子的核外電子排布式的書寫（1）簡單原子的電子排布式的書寫按照基態(tài)原子核外電子排布順序?qū)㈦娮右来翁畛涞侥芰恐饾u升高的能級中。如：6C：1s22s22p2；17Cl：1s22s22p63s23p5。（2）復雜原子的電子排布式的書寫先按能量最低原理從低到高排列，然后將同一層的電子移到一起。如26Fe：先按能量從低到高排列為1s22s22p63s23p64s23d6，然后將同一層的排到一起，即該原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2。（3）特殊原子的電子排布式如24Cr：先按能量從低到高排列為1s22s22p63s23p64s23d4，因3d5較3d4穩(wěn)定，因此需要將4s2的一個電子調(diào)整到3d能級，得1s22s22p63s23p64s13d5（3d5、4s1均為半充滿，穩(wěn)定）。再將同一層的排到一起，即該原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1。29Cu：先按能量從低到高排列為1s22s22p63s23p64s23d9，因3d10比3d9更穩(wěn)定，因此需要將4s2的一個電子調(diào)整到3d能級，得1s22s22p63s23p64s13d10（3d10為全充滿，4s1為半充滿，穩(wěn)定）。再將同一層的排到一起，即該原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1。（4）簡化電子排布式的書寫為避免電子排布式書寫繁瑣，可把內(nèi)層電子排布達到稀有氣體結構的部分用相應稀有氣體的元素符號外加“[

]”表示。如S：[Ne]3s23p4，Ca：[Ar]4s2，F(xiàn)e：[Ar]3d64s2，Ge：[Ar]3d104s24p2。（5）簡單離子電子排布式的書寫先寫原子的電子排布式，然后再得失電子。例如：O2-的電子排布式，先寫O原子的電子排布式1s22s22p4，再得2個電子得到O2-的電子排布式為1s22s22p6。Fe3+的電子排布式，先寫Fe原子的電子排布式[Ar]3d64s2，再失去3個電子（由外層向里層失去電子）得到Fe3+電子排布式為[Ar]3d5，而不能先失去3個電子，再按軌道能量順序?qū)懗蒣Ar]3d34s2。3.價電子排布式（1）價電子（外圍電子）最外能級組中那些有可能參與化學反應的電子，稱為價電子。（2）價電子排布式①主族元素原子最外層電子為價電子，價電子排布式即最外層電子排布式。主族元素原子的價電子排布式為ns1～2或ns2np1～5。如鈣的價電子排布式為4s2，溴的價電子排布式為4s24p5。②過渡元素原子次外層電子常常參與成鍵，其價電子包括d能級（鑭系、錒系除外）上的電子，價電子排布式為（n-1）d1～10ns1～2（鈀為4d10）。如鉻的價電子排布式為3d54s1，銅的價電子排布式為3d104s1。例3［2020·天津河北區(qū)高二期末］下列屬于基態(tài)原子電子排布式的是（）A.1s12s1

B.1s22s12p1C.1s22s22p63p1

D.1s22s22p63s2解析：A、B、C項基態(tài)原子的電子排布式應分別為1s2、1s22s2、1s22s22p63s1。答案：D例4按要求寫出電子排布式、原子結構示意圖或軌道表示式。（1）基態(tài)Ni原子的電子排布式：

。（2）基態(tài)Cu+的電子排布式：

。（3）基態(tài)P原子的價電子排布式：

。（4）Fe原子結構示意圖：

。（5）35Cl的軌道表示式

。解析：（1）Ni的原子序數(shù)為28，根據(jù)核外電子填充順序和能量最低原理、泡利不相容原理可知基態(tài)Ni原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2。（2）基態(tài)Cu原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，失去1個電子所得Cu+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。（3）P原子最外層為第3層，且有5個電子，所以其價電子排布式為3s23p3。（4）Fe原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，原子結構示意圖為。（5）Cl的電子排布式為1s22s22p63s23p5，軌道表示式為。答案：（1）1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2（2）1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10

（3）3s23p3（4）

（5）

例5按要求填空。（1）下列微?；鶓B(tài)的電子排布中未成對電子數(shù)最多的是

（填字母序號）。a.N3-

b.Fe3+

c.Cu

d.Cr

e.C（2）與銅同周期的所有元素的基態(tài)原子中，未成對電子數(shù)與銅原子相同的元素有

種。（3）基態(tài)鉻原子的價電子排布式是

，這樣排布使整個體系能量降低，原因是

。（4）基態(tài)砷原子的價電子排布式為

，其原子核外有

個電子層，

個能級，其原子軌道達到全充滿狀態(tài)的個數(shù)是

，其同周期元素基態(tài)原子與砷原子未成對電子數(shù)相同的元素還有

種。（5）短周期元素中，原子基態(tài)時具有1個未成對電子的元素共有

種。（6）某元素基態(tài)原子的最外層電子排布式為nsnnpn+1，則電子排布式中n=

，該元素基態(tài)原子中能量最高的能級是

，其電子云在空間中有

方向，呈

形。解析：（1）N3-、Fe3+、Cu、Cr、C的基態(tài)原子或離子的價電子排布式分別為2s22p6、3d5、3d104s1、3d54s1、2s22p2，未成對電子數(shù)分別為0、5、1、6、2，基態(tài)Cr原子的未成對電子數(shù)最多。（2）銅元素基態(tài)原子的價電子排布式為3d104s1，有1個未成對電子，Cu位于第4周期，第4周期元素基態(tài)原子未成對電子數(shù)為1的原子，價電子排布式為4s1、3d14s2、3d104s1、4s24p1、4s24p5，故除Cu外還有4種。（3）鉻的原子序數(shù)為24，鉻原子的價電子排布式為3d54s1，根據(jù)是3d和4s軌道上的電子均為半充滿結構時，原子能量最低。（4）砷的原子序數(shù)為33，基態(tài)砷原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3，價電子排布式為4s24p3，共有8個能級，原子軌道達到全充滿狀態(tài)的個數(shù)為15。基態(tài)砷原子核外有3個未成對電子，第4周期元素基態(tài)原子未成對電子數(shù)為3的價電子排布式為3d34s2、3d74s2、4s24p3，除砷外，還有2種元素。（5）短周期元素中，原子基態(tài)時具有1個未成對電子，其價電子排布應為ns1、ns2np1、ns2np5。在1到18號元素中，有H（1s1）、Li（1s22s1）、B（1s22s22p1）、F（1s22s22p5）、Na（1s22s22p63s1）、Al（1s22s22p63s23p1）、Cl（1s22s