1.1.3 泡利原理、洪特规则、能量最低原理-【精讲课】2024-2025学年高二化学同步教学优质课件（人教版2019选择性必修2）

第3课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 第一章 第一节 原子结构 四川省双流棠湖中学 海棠化学备课组 核心素养学习目标 1.通过阅读教材，认识基态原子中核外电子的排布遵循泡利原理、洪特规则和能量最低原理。 2.通过学习三条核外电子排布的规律，能够正确书写轨道表达式。 创设情境 为什么只有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？ 施特恩-格拉赫实验，1922年德国物理学家奥托·施特恩和沃尔特·格拉赫使用了一束银原子作为粒子源（ 1个最外层电子），让它们通过一个不对称磁场，然后在屏幕上观察到银原子的分布。 创设情境 为什么只有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？ 1925年，荷兰的乌伦贝克和哥德斯密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。 任务一：认识认识电子自旋与泡利原理 【阅读思考】结合教材p14，认识电子自旋与泡利原理(泡利不相容原理)。 1.电子自旋——微观粒子普遍存在的一种内在属性 有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反，常用“↑和↓”表示。 注意：能层、能级、原子轨道和自旋状态四个方面共同决定电子的运动状态。 一个原子中不可能存在运动状态完全相同的2个电子。 空间运动状态 原子轨道 空间状态数=原子轨道数 运动状态 能层、能级、原子轨道和自旋状态 运动状态数=电子数 一、分类概述 任务一：认识构造原理与电子排布式 【阅读思考】结合教材p14，认识电子自旋与泡利原理(泡利不相容原理) 。 2.泡利原理 在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反。又称作泡利不相容原理。 填多少 如2s轨道上的电子排布为 ， 不能表示为 任务一：认识构造原理与电子排布式 【阅读思考】结合教材p15，认识电子排布的轨道表达式及其表示方法 。 1.轨道表示式（又称电子排布图） 用一个○或□表示一个原子轨道 能量相同的原子轨道(简并轨道)的方框相连 “↑↓”称电子对，“↑”或“↓”称单电子 箭头同向的单电子称自旋平行。 ↑↓ ↑↑ ↑↓ ↑↓ ↑ × 1s2 2s22p63s23p1 例如Al 电子排布式 电子排布图 2.表示方法 1s 2s 2p 3s 3p ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 一个原子轨道 能层序数、能级符号 （方框下方或者上方） 空轨道 单电子 （未成对电子） 简并轨道 任务一：认识构造原理与电子排布式 【阅读思考】结合教材p15，认识电子排布的轨道表达式及其表示方法 。 不标电子数 【提出问题】铝原子中电子对、单电子、空间运动状态、运动状态数目分别是多少？ 6个电子对，1个单电子；7种空间运动状态，13种电子运动状态。 有时画出的能级上下错落， 以表达能量高低不同。 ： S ： · · Cl ： ： ： · ↑↓ 3s ↑↓ ↑ ↑ ↑↓ 3s ↑↓ ↑↓ ↑ 3p 任务一：认识构造原理与电子排布式 【补充说明】电子排布的轨道表达式其他画法 3p 任务二：认识洪特规则 【阅读思考】结合教材p15-16，认识洪特规则 。 1.洪特规则 基态原子中，填入简并轨道（同一能级的不同轨道）的电子总是先单独分占，且自旋平行。 注意：它不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。 怎么填 洪特规则的适用范围：针对电子填人简并轨道而言的，并不适用于电子填入能量不同的轨道 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 24Cr 电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1 2.特例 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ★全充满、全空、半充满状态时，具有较低的能量和较强的稳定性。 ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 任务二：认识洪特规则 【思考交流】教材p16思考与讨论。 （1）选A，因为B违反泡利原理：在同一原子轨道中的电子自旋相反 （2）选A，因为B、C违反洪特规则：填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行 任务三：认识能量最低原理 【阅读思考】结合教材p16，认识能量最低原理。 (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。电子填入后使整个原子能量达到最低的轨道不一定属于能量最低的能级。 (2)本质： 整个原子的能量最低。 (3)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。 所有主族元素的基态原子 所有副族元素的基态原子 任务三：认识能量最低原理 【阅读思考】结合教材p16，认识能量最低原理。 相邻能级能量相差很大 电子填入能量较低的能级即可使原子能量最低 相邻能级能量差别不太大 有1~2个电子占据能量稍高的能级可能反而降低了电子的排斥能而使整个原子能量最低 铁原子的电子排布图 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ 洪特规则 泡利原理 能量最低原理 1s 2s 2p 3p 3d 3s 4s 任务三：认识能量最低原理 【归纳总结】基态原子的核外电子排布遵循泡利不相容原理、洪特规则和能量最低原理。 提示　氦原子核外有2个电子，根据能量最低原理和泡利原理，基态氦原子的2个电子以自旋相反的形式填充在能量最低的1s轨道中，且1s轨道和2s轨道能量相差较大，所以基态氦原子不会出现2个电子单独分占1s、2s轨道的情况。 1.为什么基态氦原子的电子排布是1s2而不是1s12s1? 任务三：认识能量最低原理 【思考讨论】教材p16思考与讨论 任务三：认识能量最低原理 【思考讨论】教材p16思考与讨论 2.为什么基态氮原子的轨道表示式是 ，而不是 提示　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。 ？ 提示　根据构造原理，3d能级的能量大于4s能级的能量，所以依据能量最低原理，电子填入能量低的能级可使整个原子的能量最低。 3.为什么基态K和Ca的价层电子排布是4s1和4s2，而不是3d1和3d2? 任务二：认识电子云与原子轨道 【评价训练】 1.判断正误 (1)O原子的2s轨道和2p轨道是简并轨道 (2)3p2表示3p能级的轨道中有两个自旋相反的电子 (3)基态原子的核外电子填充在5个能级中的元素有6种 (4)基态原子中4s能级只填充1个电子的元素有3种 × √ × √ 任务二：认识电子云与原子轨道 【评价训练】 2.下列原子或离子的电子排布式表示方法中，正确的是_________(填序号，下同)，违反能量最低原理的是　 　；违反洪特规则的是　 ；违反泡利原理的是　　。  ①Ca2+：1s22s22p63s23p6 ②F-：1s22s23p6 ③P： ④Cr：1s22s22p63s23p63d44s2 ⑤Fe：1s22s22p63s23p63d64s2 ⑥Mg2+：1s22s22p6 ⑦C： ①⑤⑥ ②④ ③ ⑦ 归纳总结 注意　书写轨道表示式时，常出现的错误及正确书写 本课结束 今日作业 第一章 第一节 第3课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 $$