第1章 第1节 第3课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理（Word教参）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中化学选择性必修2（人教版2019）

第3课时　泡利原理、洪特规则、能量最低原理 课程标准 核心素养目标 认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则等。 基于原子结构的模型认知，结合核外电子排布“三大规律”，写出1～36号元素基态原子的核外电子排布式和轨道表示式，初步学会运用模型解决实际问题。(证据推理与模型认知) [对应学生用书P11] 知识点一 电子自旋与泡利原理 1．电子的自旋 (1)自旋是微观粒子普遍存在的一种如同电荷、质量一样的内在属性，自旋是决定电子运动状态的因素之一。 (2)电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反，常用上下箭头(↑和↓)表示自旋相反的电子。 2．泡利原理 在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反，这个原理被称为泡利原理(也称泡利不相容原理)。 3．电子排布的轨道表示式 (2)表示方法 ①在轨道表示式中，用方框(或圆圈)表示原子轨道，能量相同的原子轨道(简并轨道)的方框相连； ②箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称电子对，“↑”或“↓”称单电子(或未成对电子)；箭头同向的单电子称自旋平行。 ③通常应在方框下方或上方标记能级符号；有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同。 知识点二 洪特规则和能量最低原理 1．洪特规则 (1)具体内容 基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行，称为洪特规则。 (2)注意事项 ①洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。 ②洪特规则是针对电子填入简并轨道而言的，并不适用于电子填入能量不同的轨道。 2．能量最低原理 (1)具体内容 在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低，这就是能量最低原理。 (2)决定整个原子能量的因素 ①整个原子的能量由核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定。 ②相邻能级能量相差很大时，电子填入能量低的能级即可使整个原子能量最低(如所有主族元素的基态原子)。 ③相邻能级能量相差不太大时，有1～2个电子占据能量稍高的能级可能反而降低了电子排斥能而使整个原子能量最低(如所有副族元素的基态原子)。 核外电子运动状态和排布规律 [对应学生用书P12] 探究　核外电子排布的三条规则 ►情境探究 2021年10月19日，中国科学院发布“嫦娥”五号月球科研样品最新研究成果，科研人员对月球样品玄武岩中50余颗富铀矿物—斜锆石(含ZrO2、SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2等)、钙钛锆石(CaZrTi2O7)进行分析，确定月球直到20亿年前仍存在岩浆活动。 [问题设计] 1．基态Al原子核外有________种不同运动状态的电子；基态Si原子核外电子的空间运动状态有________种。 提示：13　8 2．40Zr与22Ti同族，其基态原子价层电子排布式为4d25s2，试写出基态Zr原子的价层电子轨道表示式。 提示： ►归纳拓展 基态原子(或离子)核外电子排布的三规则 ►对点训练 1．(2022·天津部分区高二联考)下列说法错误的是(　　) A．ns电子的能量不一定高于(n－1)p电子的能量 B．6C的电子排布式1s22s22p违反了洪特规则 C．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理 D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理 A　解析：各能级能量的大小顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s……，则ns电子的能量一定高于(n－1)p电子的能量，A错误；6C的2p能级有3个能量相同的原子轨道，最后2个电子排布在两个不同的2p轨道上，且自旋平行，故违反了洪特规则，B正确；根据能级能量高低顺序可知E(4s)＜E(3d)，21Sc的最后3个电子应先排满4s能级，再排3d能级，正确应为1s22s22p63s23p63d14s2，故违反了能量最低原理，C正确；22Ti的3p能级共有3个轨道，最多可以排布6个电子，若排10个电子，则违反了泡利原理，正确应为1s22s22p63s23p63d24s2，D正确。 [对应学生用书P13] 本课时学习重点是泡利原理和洪特规则，难点是轨道表示式，主要促进“证据推理与模型认知”化学学科核心素养的发展。 ►情境素材 2021年10月美国西北大学等机构研制出了由硼和氢原子构成的氢化硼烯，这种二维材料仅两个原子厚度，却比钢更坚固，有望给太阳能电池和量子计算等带来革命性变化。下图为双层硼烯的原子结构，图中所有原子都是硼，部分硼原子参与了层与层之间的键合。 试写出基态B原子的轨道表示式，并判断其中的电子对数和单电子数。 提示： ►典例剖析 (原创题)铁触媒是普遍使用的以铁为主体的多成分催化剂，通常还含有Al2O3、K2O、CaO、MgO、Cr2O3等氧