2025年高二化學選擇性必修2（人教版）同步課件 第一章 第一節(jié) 第3課時 泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理

泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理第3課時第一章第一節(jié)<<<

核心素養(yǎng)

發(fā)展目標1.能從原子微觀層面理解原子的組成、結構。2.能根據核外電子的排布規(guī)則熟知核外電子排布的表示方法。

內容索引一、原子核外電子的排布規(guī)則二、核外電子的表示方法課時對點練原子核外電子的排布規(guī)則><一1.電子自旋與泡利原理(1)電子自旋自旋是微觀粒子普遍存在的一種如同電荷、質量一樣的內在屬性，電子自旋在空間有順時針和逆時針兩種取向，簡稱自旋相反，常用上下箭頭(↑和↓)表示自旋相反的電子。注意能層、能級、原子軌道和自旋狀態(tài)四個方面共同決定電子的運動狀態(tài)。電子能量與能層、能級有關，電子運動的空間范圍與原子軌道有關，所以一個原子中不可能存在運動狀態(tài)完全相同的2個電子。一、原子核外電子的排布規(guī)則(2)泡利原理在一個原子軌道里，最多只容納

個電子，它們的自旋

。2.電子排布的軌道表示式(1)軌道表示式用方框(或圓圈)表示原子軌道，能量相同的原子軌道(簡并軌道)的方框相連，箭頭表示一種自旋狀態(tài)的電子，“↑↓”稱電子對，“↑”或“↓”稱單電子(或稱未成對電子)。相反2(2)表示方法以鋁原子為例，軌道表示式中各符號、數字的意義如圖所示：由軌道表示式可知：在鋁原子中，有

個電子對，___個單電子，有

種空間運動狀態(tài)，

種電子運動狀態(tài)。617133.洪特規(guī)則(1)內容：基態(tài)原子中，填入

的電子總是先單獨分占，且自旋平行。(2)特例在簡并軌道上的電子排布處于全充滿、半充滿和全空狀態(tài)時，具有______的能量和

的穩(wěn)定性。簡并軌道較低較強相對穩(wěn)定的狀態(tài)全充滿：p6、d10、f

14全空：p0、d0、f

0半充滿：p3、d5、f

7如24Cr的電子排布式為

，為半充滿狀態(tài)，易錯寫為1s22s22p63s23p63d44s2。1s22s22p63s23p63d54s14.能量最低原理(1)內容：在構建基態(tài)原子時，電子將盡可能地占據

的原子軌道，使整個原子的能量最低。(2)因素：整個原子的能量由

、

和

三個因素共同決定。能量最低核電荷數電子數電子狀態(tài)

1.下列軌道表示式中哪個是氧的基態(tài)原子？為什么？深度思考A.

B.C.提示A根據洪特規(guī)則，基態(tài)原子中，填入簡并軌道的電子總是先單獨分占，且自旋平行。

深度思考

提示①②③⑤違背了洪特規(guī)則，當電子排布在同一能級的不同軌道上時，原子中的電子總是優(yōu)先單獨占據一個軌道，且自旋平行；④違背了泡利原理，一個原子軌道最多只能容納2個電子，而且這2個電子的自旋相反。深度思考

歸納總結注意書寫軌道表示式時，常出現的錯誤及正確書寫

應用體驗1.下列軌道表示式能表示基態(tài)硫原子最外層結構的是A.

B.

C.

D.

√

應用體驗原子核外電子優(yōu)先占據能量最低的軌道，然后依次進入能量高的軌道，這樣使整個原子處于能量最低的狀態(tài)，A中3s軌道沒有排滿就排3p軌道了，違背了能量最低原理；B、C違背了洪特規(guī)則，電子總是優(yōu)先單獨分占，且自旋平行。

應用體驗2.(1)下列是一些原子的2p能級和3d能級電子排布的情況。試判斷，違背了泡利原理的是

(填序號，下同)，違背了洪特規(guī)則的是

。①

②

③

④

⑤

⑥

③②④⑥

應用體驗同一軌道中不應有自旋狀態(tài)相同的電子，③違背了泡利原理；②中單電子自旋狀態(tài)應相同，④中5個電子應分占5個軌道，⑥中單電子自旋狀態(tài)應相同，所以②④⑥違背了洪特規(guī)則。

應用體驗(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

；其最高價氧化物對應水化物的化學式是

。

1s22s22p63s23p4H2SO43s、3p能級的能量小于3d，激發(fā)態(tài)為1s22s22p63s13p33d2，則基態(tài)應為1s22s22p63s23p4。此原子核外電子數為16，其質子數也為16，該元素為硫元素，其最高價氧化物對應水化物的化學式是H2SO4。

應用體驗(3)現有下列多電子原子的原子軌道：①2s

②3d

③3s

④4p

⑤3p軌道能量由低到高排列的順序是

(填序號)。

①③⑤②④

應用體驗3.(1)Mn元素與O元素中，基態(tài)原子核外未成對電子數較多的是

。(2)基態(tài)Ge原子有

個未成對電子。

(3)鎳元素基態(tài)原子的3d能級上的未成對電子數為

。

(4)基態(tài)Fe原子有

個未成對電子。

(5)基態(tài)K原子中，核外電子占據的最高能層的符號是

，占據該能層電子的電子云輪廓圖的形狀為

。

(6)基態(tài)Cu原子的價層電子軌道表示式為

。

Mn224N球形返回核外電子的表示方法><二二、核外電子的表示方法原子(或離子)結構示意圖含義將每個能層上的電子總數表示在原子核外的圖示形式實例

電子排布式含義用數字在能級符號右上角標明該能級上排布的電子數，并按照能層從左到右的順序排列的式子實例K：1s22s22p63s23p64s1簡化電子排布式含義為了避免電子排布式書寫過于繁瑣，把內層電子達到稀有氣體原子結構的部分以相應稀有氣體元素符號外加方括號表示實例K：[Ar]4s1軌道表示式(電子排布圖)含義每個方框代表一個

，每個箭頭代表一個_____意義能直觀反映出電子的排布情況及電子的自旋狀態(tài)實例Al：

原子軌道電子電子式含義化學中常在元素符號周圍用“·”或“×”來表示元素原子的最外層電子，相應的式子叫電子式實例

應用體驗

√

應用體驗

應用體驗2.(2023·廣州高二檢測)下列化學用語的表示正確的是A.O2和O3互為同位素B.甲基的電子式為C.基態(tài)Fe2+價層電子排布式為3d5D.基態(tài)碳原子價層電子軌道表示式為√

應用體驗二者是由相同元素形成的不同單質，互為同素異形體，A項不符合題意；基態(tài)Fe2+的核外電子排布為1s22s22p63s23p63d6，其價層電子排布為3d6，C項不符合題意；根據洪特規(guī)則，2p能級上的電子應當分別排布在兩個不同的軌道中，且自旋平行，D項不符合題意。

應用體驗3.按要求完成下列填空：(1)11Na的電子排布式為

；

(2)20Ca的最外層電子排布為

；

(3)35Br-的離子結構示意圖為

；

1s22s22p63s14s2

應用體驗(4)8O的軌道表示式為

；

(5)9F的最外層電子軌道表示式為

。

應用體驗4.如圖是s能級和p能級的原子軌道圖?；卮鹣铝袉栴}：(1)s電子的原子軌道呈

形，每個s能級有

個原子軌道；p電子的原子軌道呈

形，每個p能級有

個原子軌道。球1啞鈴3

應用體驗s電子的原子軌道呈球形，每個s能級有1個原子軌道；p電子的原子軌道呈啞鈴形，每個p能級有3個原子軌道，分別以px、py、pz表示，它們相互垂直。

應用體驗(2)元素Y的原子最外層電子排布式為nsn-1npn+1，Y的元素符號為

，原子的核外電子排布式為

。S1s22s22p63s23p4

應用體驗元素Y的原子最外層電子排布式為nsn-1npn+1，則n-1=2，n=3，則Y元素的原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p4，Y是硫元素。

應用體驗(3)下列軌道表示式中，能正確表示某元素的原子處于最低能量狀態(tài)的是

(填字母)。

D

應用體驗若元素的原子處于最低能量狀態(tài)，則其核外電子排布符合能量最低原理、泡利原理和洪特規(guī)則。A、B項違背洪特規(guī)則，C項表示元素的原子處于激發(fā)態(tài)，違背能量最低原理。返回課時對點練題組一核外電子排布式與軌道表示式1.某原子核外電子排布式為1s22s22p3

。下列說法正確的是A.該原子的核外電子軌道表示式為B.該原子核外有4種能量不同的電子C.該原子核外最外層電子占據3個原子軌道D.該原子核外最外層有5種運動狀態(tài)不同的電子√123456789101112131415123456789101112131415該軌道表示式違背了洪特規(guī)則，正確的軌道表示式應為

，A項錯誤；該原子核外有3種能量不同的電子，分別為1s、2s、2p原子軌道上的電子，B項錯誤；該原子核外最外層電子數為5，占據2s、2p共4個原子軌道，C項錯誤；該原子核外最外層電子數為5，故最外層有5種運動狀態(tài)不同的電子，D項正確。2.(2023·綿陽期末)下列N原子軌道表示式表示的狀態(tài)中，能量最高的是123456789101112131415A.

B.

C.

D.

√原子核外電子排布中，電子所占的軌道能量越高，該原子的能量就越高，對于N原子，軌道的能量2p>2s>1s，因此2p軌道的電子越多，能量越高，故選D。3.(2023·重慶一中高二期中)鈦(Ti)是一種機械強度大、容易加工的耐高溫金屬，常用于制造合金。下列有關22Ti的化學用語中錯誤的是A.原子結構示意圖：B.簡化電子排布式：[Ar]3d24s2C.軌道表示式：D.電子排布式：1s22s22p63s23p63d24s2√123456789101112131415Ti的核電荷數為22，核外電子數也為22，共分布在四個電子層上，其原子結構示意圖為

，A正確；根據構造原理，Ti的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2，簡化電子排布式為[Ar]3d24s2，B、D正確；根據洪特規(guī)則可知，基態(tài)原子中填入簡并軌道的電子總是先單獨分占，且自旋平行，3d軌道電子自旋方向錯誤，C錯誤。1234567891011121314154.下列基態(tài)原子價層電子的軌道表示式正確的是A.O：B.Fe：C.Si：D.Cr：√123456789101112131415根據洪特規(guī)則可知，填入簡并軌道的電子應先單獨分占，且自旋平行，正確的基態(tài)O原子價層電子軌道表示式為

，A錯誤；基態(tài)Fe原子價層電子排布為3d64s2，軌道表示式為

，B正確；根據泡利原理可知，基態(tài)Si原子價層電子軌道表示式的3s能級中電子應該自旋相反，正確的為

，C錯誤；123456789101112131415原子軌道處于半充滿狀態(tài)時，體系的能量較低，正確的基態(tài)Cr原子價層電子排布為3d54s1，而不是3d44s2，軌道表示式為

，D錯誤。123456789101112131415題組二核外電子排布規(guī)則的應用5.下列微粒中，最外層未成對電子數最多的是A.SB.AsC.MnD.Fe3+√123456789101112131415各微粒的未成對電子數分別為S：2個，As：3個，Mn：5個，Fe3+：5個，但Mn的最外層電子排布式為4s2。6.下列電子排布式或軌道表示式正確的是A.基態(tài)C的軌道表示式：B.基態(tài)Ca的電子排布：1s22s22p63s23p63d2C.基態(tài)O的軌道表示式：D.基態(tài)Br的電子排布式：[Ar]3d104s24p5√123456789101112131415123456789101112131415A項中基態(tài)C的軌道表示式違背洪特規(guī)則；B項中基態(tài)Ca的電子排布式違背能量最低原理；C項中基態(tài)O的軌道表示式違背泡利原理。7.若某元素原子處于能量最低狀態(tài)時，價層電子排布為4d15s2，下列說法正確的是A.該元素原子處于能量最低狀態(tài)時，原子中共有3個未成對電子B.該元素原子核外共有5個電子層C.該元素原子的M層共有8個電子D.該元素原子最外層有3個電子√123456789101112131415123456789101112131415由題意知，該元素原子的價層電子排布為4d15s2，則其基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2。A項，該元素原子處于能量最低狀態(tài)時，原子中只有4d1中的1個未成對電子，錯誤；B項，由核外電子排布式可知該元素原子有5個電子層，正確；C項，M層共有18個電子，錯誤；D項，原子最外層有2個電子，錯誤。8.(2023·遼寧鞍山高二聯考)下列對電子排布式或軌道表示式書寫的評價正確的是123456789101112131415選項電子排布式或軌道表示式評價A基態(tài)O原子的軌道表示式：錯誤；違反泡利原理B基態(tài)N原子的軌道表示式：錯誤；違反洪特規(guī)則C基態(tài)K原子的電子排布式：1s22s22p63s23p63d1錯誤；違反能量最低原理D基態(tài)Cu原子的電子排布式：[Ar]3d94s2正確；符合構造原理√123456789101112131415基態(tài)原子中，填入簡并軌道的電子總是先單獨分占，且自旋平行，選項給出的軌道表示式違反了洪特規(guī)則，A不符合題意；同一原子軌道中的兩個電子自旋相反，選項給出的軌道表示式違反了泡利原理，B不符合題意；基態(tài)K原子的電子排布式為1s22s22p63s23p64s1，選項給出的電子排布式錯誤，違反能量最低原理，C符合題意；基態(tài)Cu原子的電子排布式為[Ar]3d104s1，不符合構造原理，是洪特規(guī)則的特例，D不符合題意。9.(2024·杭州高二調研)在多電子原子中，決定軌道能量的因素是①能層②能級③電子云的伸展方向④電子自旋狀態(tài)A.①②

B.①④

C.②③

D.③④√123456789101112131415多電子原子中，在電子填充原子軌道時，形狀相同的原子軌道，能層序數越大，軌道的能量越高，如E(1s)<E(2s)<E(3s)<E(4s)；相同能層不同能級的原子軌道能量高低：E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)……；同一能級的原子軌道具有相同的能量，如E(npx)=E(npy)=E(npz)，因此軌道的能量是由能層和能級決定的，與電子云的伸展方向、電子自旋狀態(tài)無關，A正確。12345678910111213141510.某基態(tài)原子的核外電子排布式為[Ar]3d104s24p4，下列說法錯誤的是A.該元素原子核外共有34個運動狀態(tài)不同的電子B.該元素原子的最高能層符號為NC.該元素原子核外電子有18種空間運動狀態(tài)D.該元素原子價層電子排布為3d104s24p4√123456789101112131415123456789101112131415由基態(tài)原子的核外電子排布式為[Ar]3d104s24p4可知，該元素的原子序數為34，是位于元素周期表第四周期第ⅥA族的硒元素。由泡利原理可知，同一原子核外不可能有運動狀態(tài)完全相同的電子，則硒原子的原子核外共有34個運動狀態(tài)不同的電子，故A正確；由電子排布式可知，硒原子的最高能層符號為N，故B正確；由電子排布式可知，硒原子的核外電子占據1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p軌道，核外電子有18種空間運動狀態(tài)，故C正確；硒元素的價層電子排布為4s24p4，故D錯誤。11.具有如下電子層結構的原子，其相應元素一定屬于同一主族的是A.3p軌道上有2個未成對電子的原子和4p軌道上有2個未成對電子的原子B.3p軌道上只有1個空軌道的原子和4p軌道上只有1個空軌道的原子C.最外層電子排布為1s2的原子和最外層電子排布為2s22p6的原子D.最外層電子排布為1s2的原子和最外層電子排布為2s2的原子√123456789101112131415p軌道有3個原子軌道，最多可以容納6個電子，根據泡利原理和洪特規(guī)則，當p軌道上有2個電子或4個電子時，p軌道上均有2個未成對電子，所以可能是第ⅣA族元素，也可能是第ⅥA族元素，故A錯誤；p軌道上有1個空軌道，說明另外2個軌道各容納了1個電子，加上s軌道上的2個電子，最外層是4個電子，屬于第ⅣA族元素，故B正確；最外層電子排布為1s2和2s22p6的原子，二者都是稀有氣體元素，但不屬于主族元素，故C錯誤；123456789101112131415最外層電子排布為1s2的原子為He，位于0族，而最外層電子排布為2s2的原子是Be，屬于第ⅡA族元素，故D錯誤。123456789101112131415

√123456789101112131415123456789101112131415

123456789101112131415√

12345678910111213141514.按要求完成下列各題。(1)Fe成為陽離子時首先失去

軌道電子，Sm的價層電子排布為4f66s2，Sm3+的價層電子排布為

。

1234567891011121314154s4f

5基態(tài)Fe原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，Fe失去電子生成陽離子時電子從外到內依次失去，所以成為陽離子時首先失去4s軌道電子；Sm的價層電子排布為4f66s2，該原子失去電子生成陽離子時應該先失去6s軌道電子，后失去4f軌道電子，Sm3+的價層電子排布為4f5。(2)基態(tài)Cu2+核外電子排布式為

。

1234567891011121314151s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9)Cu原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，4s與3d能級各失去1個電子形成Cu2+，基態(tài)Cu2+核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9。(3)下列Li原子軌道表示式表示的狀態(tài)中，能量最低和最高的分別為

、

(填字母)。

123456789101112131415DCA.

B.

C.

D.

123456789101112131415電子處于基態(tài)時能量最低，處于激發(fā)態(tài)時能量較高，D選項為基態(tài)Li原子核外電子軌道表示式，故能量最低，A、B、C均為激發(fā)態(tài)，C中有2個電子處于2p能級上，能量最高。15.已知A原子中只含1個電子；B原子的3p軌道上得到1個電子后不容納外來電子；C原子的2p軌道上有1個電子的自旋方向與其他電子的自旋方向相反；D原子的第三能層上有8個電子，第四能層上只有1個電子；E原子的價層電子排布為3s23p6。(1)按要求書寫下列圖示：①B的