1.1.2 电子云与原子轨道、泡利原理、洪特规则、能量最低原理-2023-2024学年高二化学必备【考点·题型】讲与练（人教版2019选择性必修2）

1.1.2电子云与原子轨道、泡利原理、洪特规则、能量最低原理 学 习 目 标 1.了解电子云轮廓图和核外电子运动的状态。 2.能从原子的微观层面理解原子的组成、结构等，能根据核外电子的排布规则熟知核外电子排布的表示方法，并能根据电子排布的轨道表示式、结构示意图等推导出对应的原子或离子。考点梳理 一、电子云与原子轨道 1．概率密度 1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行。 量子力学指出，一定空间运动状态的电子在核外空间各处都可能出现，但出现的概率不同，可用概率密度(ρ)表示，即ρ＝(P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积)。 2．电子云 (1)定义：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。由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称为电子云。 (2)含义：用单位体积内小点的疏密程度表示电子在原子核外出现的概率大小，小点越密，表示概率密度越大。 (3)电子云轮廓图 为了表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间运动状态有一个形象化的简便描述。把电子在原子核外空间出现概率P＝90%的空间圈出来，即电子云轮廓图。 3．原子轨道 (1)概念：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)形状 ①s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 ②p电子的原子轨道呈哑铃形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 (3)各能级所含有的原子轨道数目 能级符号 ns np nd nf 轨道数目 1 3 5 7 原子轨道与能层序数的关系 (1)不同能层的相同能级的原子轨道形状相同，只是半径不同。能层序数n越大，原子轨道的半径越大。如： (2)s能级只有1个原子轨道。p能级有3个原子轨道，它们互相垂直，分别以px、py、pz表示。在同一能层中px、py、pz的能量相同。 (3)在同一能层，原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道数目＝n2。 二、原子核外电子的排布规则 1．电子自旋与泡利原理 (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，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。 2．电子排布的轨道表示式(电子排布图) (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，箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称电子对，“↑”或“↓”称单电子(或称未成对电子)。 (2)表示方法：以铝原子为例，轨道表示式中各符号、数字的意义为 注意：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。 名词解释： (1)简并轨道：能量相同的原子轨道。 (2)电子对：同一个原子轨道中，自旋方向相反的一对电子。 (3)单电子(或未成对电子)：一个原子轨道中若只有一个电子，则该电子称为单电子。 (4)自旋平行：箭头同向的单电子称为自旋平行。 3．洪特规则 (1)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。 (2)特例 在简并轨道上的电子排布处于全充满、半充满和全空状态时，具有较低的能量和较大的稳定性。 相对稳定的状态 如24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，为半充满状态，易错写为1s22s22p63s23p63d44s2。 4．能量最低原理 (1)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。 (2)因素：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。 注意　书写轨道表示式时，常出现的错误及正确书写 二、核外电子的表示方法　　　　　　　　 电子排 布式 含义 用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，并按照能层从左到右的顺序排列的式子 意义 能直观反映出核外的能层、能级及各能级上的电子数 实例 K：1s22s22p63s23p64s1 简化电子排布式 含义 把内层电子达到稀有气体原子结构的部分以相应稀有气体元素符号外加方括号表示 意义 避免书写电子排布式过于繁琐 实例 K：[Ar]4s1 轨道表示式(电子排布图) 含义 每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子 意义 能直观反映出电子的排布情况及电子的自旋状态 实例 Al： 即学即练 一、单选题 1.下列描述中正确的是(