1.1.4泡利原理、洪特规则、能量最低原理（课件）-【大单元教学】高二化学同步备课系列（人教版2019选择性必修2）

第一章 原子结构与性质 第一节 原子结构 第4课时 泡利原理、洪特规则、 能量最低原理 1 学习目标 1. 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。 2. 理解能量最低原理、泡利原理和洪特规则，能书写1-36号元素的基态原子的轨道表示式，初步学会运用模型解决实际问题。 3. 能解释一些元素的基态原子的核外电子排布不遵循构造原理的原因。 2 新课导入 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d ...... 各能级轨道数 1 1 3 1 3 5 ...... 各能层轨道数 1 4 9 ...... 最多容纳电子数 2 8 18 ...... 知识回顾 两个电子容纳在同一个轨道里。为什么一个原子轨道中最多可容纳两个电子？同一轨道中的两个电子的状态是否完全相同呢？ 新课导入 资料卡片 钠原子光谱实验 只有1个最外层电子的钠原子光谱会在光谱里呈现双线 斯特恩-盖拉赫实验 只有1个最外层电子的银原子在外加电场里加速飞行通过一个不对称磁场时会分成两束 提出猜想 ：轨道中的单电子可能存在两种不同的运动状态 1925年，两个荷兰年轻人根据实验事实提出假设： 电子除了空间运动状态外，还存在一种运动状态叫自旋。 新课探究 任务1 电子自旋和泡利原理 1.电子自旋 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（ “↑”“↓” ）表示自旋相反的电子。 （1）概念 （2）两种取向及表示方法： 电子除空间运动状态外，还有一种状态叫自旋。 新课探究 任务1 电子自旋和泡利原理 1.电子自旋 （3）总结 ①自旋是微观粒子普遍存在的一种如电荷、质量一样的内在属性 ②电子的运动状态由能层、能级、原子轨道和自旋状态四个方面共同决定；电子能量与能层、能级有关，电子运动的空间范围与原子轨道有关 ③一个原子中不可能存在运动状态完全相同的2个电子 新课探究 任务1 电子自旋和泡利原理 2.泡利原理 在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们自旋相反。 泡利 能级 s p d f 原子轨道数 1 3 5 7 最多容纳电子数 2 6 10 14 新课探究 任务1 问题1：核外电子在原子轨道中的排布应该如何表示？ 电子自旋和泡利原理 原子的轨道表示式 例：基态Na原子的轨道表示式： 原子轨道 能级符号 “↑↓”代表自旋相反的电子对 简并轨道： 能量相同的原子轨道 单电子 （未成对电子） 新课探究 任务1 电子自旋和泡利原理 3.原子轨道表示式 ↑↓ 1s 2s 2p 3s ↑↓ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Na (1)概念 轨道表示式（又称电子排布图）是表述电子排布的一种图式 用方框（也可用圆圈）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（↑↓）表示一种自旋状态电子。 (2)表示方法 问题2：书写基态Li、Be、B 原子的轨道表示式和电子排布式 新课探究 任务1 电子排布式给出了基态原子核外电子在能层和能级中的排布 问题2：书写基态Li、Be、B 原子的轨道表示式和电子排布式 Li 1s22s1 Be 1s22s2 B 1s22s22p1 轨道表示式还给出了电子在原子轨道中的自旋状态。 核外电子在原子轨道中的排布规律Ⅱ——泡利原理 核外电子在原子轨道中的排布规律 新课探究 任务2 核外电子在原子轨道中的排布规律 问题3：书写基态C 原子的电子排布式和轨道表示式 C 1s22s22p2 ① C 1s ↑↓ ↑↓ ↑↓ 2s 2p 2p ③ C ↑ 1s ↑ ↑↓ ↑↓ 2s 2p ② C ↓ 1s ↑ ↑↓ ↑↓ 2s 问题4：哪一种轨道表示式正确表达了基态碳原子核外电子的排布呢？ 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 新课探究 任务2 核外电子在原子轨道中的排布规律 1925年，洪特根据多电子原子的原子光谱正式提出洪特规则： 核外电子在原子轨道中的排布规律Ⅱ——洪特规则 2p ③ C ↑ 1s ↑ ↑↓ ↑↓ 2s √ 2p3的轨道表示式为 新课探究 任务2 核外电子在原子轨道中的排布规律 问题5：根据所学知识，书写11～24号元素原子的轨道表示式。 ↑↓ 1s 2s 2p 3s ↑↓ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Na ↑↓ 1s 2s 2p 3s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Mg ↑↓ 1s 2s 2p 3s 3p ↑↓ ↑↓ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Al ↑↓ 1s 2s 2p 3s 3p ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Si ↑↓ 1s 2s 2p 3s 3p ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ P ↑↓ 1s 2s 2p 3s 3p ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ S ↑↓ 1s 2s 2p 3s 3p ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Cl ↑↓ 1s 2s 2p 3s 3p ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Ar ↑↓ 1s 2s 2p 3s 3p 4s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ K ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Ca ↑↓ 1s 2s 2p 3s 3p 4s 新课探究 任务2 核外电子在原子轨道中的排布规律 问题5：根据所学知识，书写21～24号元素原子的轨道表示式。 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑↓ Sc 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑↓ Ti 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑↓ V 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Cr ↑ ↑ ↑ ↑ 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ Cr ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 新课探究 任务2 核外电子在原子轨道中的排布规律 洪特规则特例 光谱实验发现，能量相同的简并轨道在全满、半满和全空条件时，体系能量较低，原子较稳定。 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ Cr ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 半充满 相对稳定的状态 全充满： p6、d10、f14 半充满：p3、d5、f7 全空： p0、d0、f0 课堂训练 1.写出 29Cu 电子排布式和价层电子轨道表示式 29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 2.下列轨道表示式中哪个是硼的基态原子？为什么？ A. B. 3.下列轨道表示式中哪个是氧的基态原子？为什么？ A C B A 根据泡利原理，在一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且它们的自旋相反。 A 根据洪特规则，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 新课探究 任务2 核外电子在原子轨道中的排布规律 核外电子在原子轨道中的排布规律Ⅲ——能量最低原理 (1)概念 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)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。 a.相邻能级能量相差很大时，电子填入能量较低的能级可使原子能量最低。如所有主族元素的基态原子。 b.当相邻能级能量差别不大时，有1-2个电子填入能量稍高的能级可能反而降低电子的排斥能，进而使原子整体能量最低。如所有副族元素的基态原子。 课堂训练 1s ↑ ↑↑ ↑↓ 2s 2p A 1s ↑ ↑↓ ↑↓ 2s 2p B 1s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 2s 2p C 1s ↑ ↑↓ ↑ ↑ ↑ 2s 2p D 1.以下原子不属于基态原子的是（ ） ACD 2.以下锂原子的轨道表示式表示的状态中，能量最高的是（ ），能量最低的是（ ） 1s ↑ ↑↓ 2s 2p A 1s ↑ ↑↓ 2s 2p B 1s ↑↓ ↑ 2s 2p C 1s ↑↓ ↑ 2s 2p D C D 课堂训练 3.轨道表示式可以表示原子或离子的核外电子排布。请写出Fe、 Fe2+、Fe3+的轨道表示式。 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Fe ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Fe2+ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Fe3+ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 1s 2s 2p 3s 3p 3d 1s 2s 2p 3s 3p 3d 课堂总结 核外电子的运动状态 核外电子的排布规律 核外电子排布表示方法 能量的量子化 能层 能级 原子轨道 电子自旋 原子结构示意图 构造原理 电子排布式 泡利原理 洪特规则 能量最低原理 轨道表示式 洪特规则特例 THANKS 演示完毕 感谢聆听 21 $$