第1章 第1节 第3课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修2（人教版2019 单选版）

第一章 原子结构与性质 第一节　原子结构 第3课时　泡利原理、洪特规则、 能量最低原理 栏目索引 基础落实 梳理必备知识 重难探究 提升关键能力 学以致用 发展科学素养 课程标准 核心素养目标 1.知道电子的运动状态(空间分布及能量)可通过原子轨道来描述。 2．认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则等。 1.宏观辨识与微观探析：能说明微观粒子的运动状态与宏观物体运动特点的差异。 2．证据推理与模型认知：能结合能量最低原理、泡利原理、洪特规则书写1～36号元素基态原子的核外电子排布式和轨道表示式，并说明含义，初步学会运用模型解决实际问题。 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 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。 (2)电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称________，常用上下箭头(↑和↓)表示自旋相反的电子。 2．泡利原理 1925年，泡利正式提出：在一个原子轨道里，最多只能容纳__个电子，它们的自旋____，这个原理被称为泡利原理(也称泡利不相容原理)。 自旋相反 相反 2 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 3．电子排布的轨道表示式 (1)轨道表示式 轨道表示式(又称电子排布图)是表述电子排布的一种图式。例如，基态氧原子的轨道表示式为__________。 (2)表示方法 ①在轨道表示式中，用方框(或圆圈)表示________，能量____的原子轨道(简并轨道)的方框相连； 原子轨道 相同 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R ②箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称______，“↑”或“↓”称______(或称__________)；箭头同向的单电子称________。 ③通常应在方框下方或上方标记____符号；有时画出的能级上下错落，以表达____高低不同。 电子对 单电子 未成对电子 自旋平行 能级 能量 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 二、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____分占，且自旋____，称为洪特规则。例如，基态氧原子的最外层轨道表示式为___________。 2．注意事项 (1)洪特规则不仅适用于基态____，也适用于基态____。 (2)洪特规则是针对电子填入________而言的，并不适用于电子填入能量不同的轨道。 单独 平行 原子 离子 简并轨道 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 三、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____的原子轨道，使整个原子的能量____，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________、______和________三个因素共同决定。 最低 最低 核电荷数 电子数 电子状态 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R (2)相邻能级能量相差很大时，电子填入______的能级即可使整个原子能量____(如所有主族元素的基态原子)。 (3)当相邻能级能量相差不太大时，有________电子占据能量____的能级可能反而降低了电子排斥能而使整个原子能量____(如所有副族元素的基态原子)。 能量低 最低 1～2个 稍高 最低 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R ◆拓展延伸 洪特规则的特例 (1)在简并轨道上电子排布处于全充满、半充满或全空状态时，原子具有较低的能量和较强的稳定性。 (2)相对稳定的状态如下： 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 例如，基态24Cr的电子排布式： [Ar]3d54s1，基态29Cu的电子排布式：[Ar]3d104s1。 (3)一般不考虑s轨道的半充满状态，s1是最不稳定状态。 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R × √ × × 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 探究一 泡利原理、洪特规则和能量最低原理 近年来，金(Au)催化吡咯( )母体的构建得到了快速发展，而其在烷基C—H活化串联反应中也扮演着重要角色。Au的Lewis酸性可实现不同炔物种的活化，而炔基叠氮化合物与Au组合可实现吡咯母体的构建。 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R [问题设计] (1)试分别写出基态碳、氮原子的轨道表示式。 提示： 。 (2)金(79Au)处于第六周期，与铜(29Cu)同族。试写出基态Au原子的价层电子轨道表示式，并判断其原子核外电子运动状态的种类。 提示： 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 基态原子(或离子)核外电子排布的三原则 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 【例1】 在一个基态多电子原子中，下列说法正确的是(　　　) A．电子的填充一定要遵循泡利原理和洪特规则 B．不可能有两个能量完全相同的电子 C．基态原子中M层上电子的能量不一定比L层上电子的能量高 D．如果某一基态原子2p能级上仅有2个电子，那么它们必然自旋相反 A 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 电子的填充一定要遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则，A正确；相同能层的同一能级电子能量相同，B错误；基态原子中M层上电子的能量一定比L层上电子的能量高，C错误；如果某一基态原子2p能级上仅有2个电子，那么它们应该自旋平行且占据不同的p轨道，D错误。 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R B 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 2．按要求完成填空： (1)基态O2－核外电子排布式：________________________； (2)基态Cl原子核外电子轨道表示式：________________； (3)基态Fe3＋核外M能层电子轨道表示式：____________________； (4)基态V原子价层电子轨道表示式：__________________。 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 探究二 核外电子的运动状态及能量高低的判断 钠离子电池是一种嵌脱式电池，充电时钠离子从正极脱嵌进入负极，放电时钠离子从负极进入正极，外电路中电子从负极进入正极，钠离子被还原成钠。 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R [问题设计] (1)试写出基态Na原子的核外电子轨道表示式，并判断其核外电子运动状态的种类和空间运动状态的种类。 提示： 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R (2)下列Li原子的轨道表示式所表示的状态中，能量最低的是________(填标号，下同)，能量最高的是________。 提示：D　C 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 1．判断电子运动状态的方法 (1)描述电子运动状态的“四要素”——能层、能级、原子轨道和自旋取向。 (2)在同一原子中，不可能存在运动状态完全相同的两个电子，故原子核外电子的运动状态种类＝核外电子总数。 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 2．根据轨道表示式判断原子的能量高低 (1)先判断原子是处于基态还是激发态，基态原子的能量低于激发态原子的能量。 (2)对于激发态原子，离核越远的轨道排布的电子越多，该原子具有的能量就越高。 (3)当原子中同一能级的不同原子轨道(简并轨道)排布相同数目电子时，该原子具有的能量相同。 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 【例2】 下列碳原子核外电子的轨道表示式所表示的状态中能量关系正确的是(　　　　　) D 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R A．①＝②＝③＝④ B．③>④>①>② C．④>③>①＝② D．②>①>④>③ 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： ③是基态碳原子，其能量最低；①、②、④都是激发态碳原子，其能量都高于③。①和②相比较，②中1s轨道未排布电子，其能量高于①；①和④相比较，①中2p轨道排布4个电子，④中2p轨道排布3个电子，故①的能量高于④，综上所述，能量由高到低的顺序是②＞①＞④＞③。 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 3．下列说法或化学用语的使用正确的是(　　　　　) A．构造原理呈现的能级交错源于光谱学实验 B．符号为M的能层最多容纳的电子数为32 C．基态碳原子的价层电子轨道表示式： D．24Cr的原子核外电子排布式：[Ar]3d44s2 A 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理，A正确；符号为M的能层序号为3，最多容纳的电子数为2×32＝18，B错误；基态碳原子的价电子为 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R D 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： A项表示基态Si原子，B项不符合洪特规则，C、D项均表示激发态原子，其中D项3d轨道排布2个电子，其能量更高，选D。 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 1．以下对核外电子运动状况的描述正确的是(　　　　　) A．同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道依次增多 B．电子云图中的一个小黑点表示一个自由运动的电子 C．基态Si原子中所有电子占有9个原子轨道 D．在同一能级上运动的电子，其运动状态不可能相同 D 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 同一原子中，2p、3p、4p能级的能量依次升高，但轨道数都为3，A不正确；电子云图中的小黑点的疏密只表示电子出现的机会多少，不表示电子，B不正确；基态Si原子的核外电子的轨道表示式为 ，所有电子占有8个原子轨道，C不正确；一个原子中，没有电子层、电子亚层、电子云伸展方向和自旋方向完全相同的两个电子存在，所以在同一能级上运动的电子，其运动状态不可能相同，D正确。 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 2．某同学将磷原子的核外电子排布式写成1s22s22p63s13p4，违反了(　　　　　) A．能量守恒定律 B．泡利原理 C．能量最低原理 D．洪特规则 C 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 由能量最低原理可知，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，则核外电子排布式1s22s22p63s13p4违反了能量最低原理，正确的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3。 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R A 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 4．下面是第二周期部分元素基态原子的核外电子轨道表示式，下列说法错误的是(　　　　　) D 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R A．每个原子轨道里最多只能容纳2个电子 B．电子排在同一能级时，总是优先单独占据一个轨道 C．每个能层所具有的能级数等于该能层的序数 D．N原子中有5种电子运动状态 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 由题给的四种元素原子的轨道表示式可知，在一个原子轨道里，最多能容纳2个电子，它们的自旋相反，符合泡利原理，A正确；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，符合洪特规则，B正确；任意能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数，C正确；原子核外电子运动的能层、能级、原子轨道都代表电子的运动状态，即使在一个原子轨道的2个电子，其自旋相反，故N原子中有7种电子运动状态，D错误。 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 5．四种常见元素的性质或结构信息如下表，试根据信息回答相关问题。 元素 A B 性质或 结构信息 基态原子有5个原子轨道填充有电子，有3个未成对电子 基态原子有16种不同运动状态的电子 元素 C D 性质或 结构信息 基态原子的价层电子排布为3d104sx，在化合物中只有一种常见化合价 基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有1个未成对电子 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R (1)A是____(填元素符号，下同)，其基态原子的电子排布式为____________。 (2)B是____，其基态原子的价层电子轨道表示式为____________。 (3)C是____，其基态原子核外存在____对自旋相反的电子。 (4)D是____，其基态原子核外有____种不同运动状态的电子。 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 答案：(1)N　1s22s22p3　 (3)Zn　15　(4)Cu　29 第一章 原子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 课时梯级训练（3） 谢谢观看！ $$