第1章 第2节 第1课时 基态原子的核外电子排布-【创新教程】2025-2026学年高中化学选择性必修2五维课堂同步Word教案（鲁科版2019）

第二节　原子结构与元素周期表 第1课时　基态原子的核外电子排布 课标要点 核心素养 1.认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则等 2.知道原子核外电子的能级高低顺序，了解原子核外电子排布的构造原理 3.知道1～36号元素基态原子核外电子的排布 证据推理与模型认知：结合原子核外电子排布规律及核外电子排布的原则，建立观点、证据和结论之间的逻辑关系 [知识梳理] [知识点一]　基态原子的核外电子排布规律　 1．基态原子的核外电子排布原则 原则 含义 能量最低原理 原子核外电子按轨道能量由　低　到　高　依次排列，使整个原子处于最低的能量状态 泡利不相容原理 一个原子轨道中最多只能容纳　两　个电子，并且这　两　个电子的自旋状态不同，用表示，或者说，一个原子中不存在　两个　完全相同的电子 洪特规则 对于基态原子，核外电子在能量相同的轨道上排布时，将尽可能分占　不同　的原子轨道并且自旋状态　相同　 2.电子排布式与轨道表示式 (1)电子排布式：在ns、np、nd等各能级符号的右上角用数字表示出该能级中的　电子数目　，如基态氧原子的电子排布式为　1s22s22p4　。 3．构造原理 基态原子的“外层电子”在原子轨道上的排布顺序是1s、　2s　、　2p　、3s、　3p　、　4s　、3d、　4p　、　5s　、　4d　、5p、6s……这一规律称为构造原理。 [易错提醒]　(1)按构造原理填充电子的顺序并不代表电子填充后在原子中各原子轨道的能级高低顺序。例如，对于ns和(n－1)d轨道都填有电子的原子，有许多情况下(n－1)d轨道的电子能量更低。 (2)电子填充时按构造原理进行，书写电子排布式时按电子层和能级顺序书写。 [知识点二]　19～36号元素基态原子的核外电子排布　 1．写出以下几种元素基态原子的电子排布式 (1)K：　1s22s22p63s23p64s1　。 (2)21Sc：　1s22s22p63s23p63d14s2　。 (3)24Cr：　1s22s22p63s23p63d54s1　。 (4)29Cu：　1s22s22p63s23p63d104s1　。 (5)26Fe：　1s22s22p63s23p63d64s2　。 2．Cr、Cu基态原子的电子排布违反构造原理的解释 能量相同的原子轨道在　全充满　(如d10)、　半充满　(如d5)和　全空　(如d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。 [自我评价] 1．[判一判](对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”) (1)基态氧原子的电子排布式为1s22s22p4。(√) (2)铝原子核外有1个未成对电子。(√) (3)原子的价电子决定了其物理性质和化学性质。(×) (4)基态氮原子电子排布式为 。(×) 2．[练一练] 写出下列原子或离子的电子排布式： (1)8O：　1s22s22p4　； (2)19K：　1s22s22p63s23p64s1　；可简写为　[Ar]4s1　； (3)17Cl：　1s22s22p63s23p5　；可简写为　[Ne]3s23p5　； (4)16S2－：　1s22s22p63s23p6　。 (5)30Zn：　1s22s22p63s23p63d104s2　或　[Ar]3d104s2　。 　　　　基态原子核外电子排布的规律 [情境素材] 1．构造原理 随着原子核电荷数的递增，原子核每增加一个质子，原子核外便增加一个电子，这个电子大多是按如图所示的能级顺序填充的，填满一个能级再填一个能级。 2．能层与能级中的能量关系 [思考探究] (1)决定电子能量高低的因素有哪些？ 提示：①能层：能级符号相同时，能层序数越大，电子能量越高；②能级：在同一能层的不同能级中，s、p、d、f能级的能量依次升高；③在多电子原子中会发生能级交错现象。 (2)上述顺序中各能级各轨道填充电子数是按照什么原理确定的？ 提示：泡利不相容原理。 (3)为什么原子核外最外层的电子不超过8个，次外层不超过18个？ 提示：由于E(nd)＞E[(n＋1)s]，当ns和np轨道电子排满时，多余的电子不是填入nd轨道，而是首先填入(n＋1)s轨道，因此最外层电子数不可能超过2＋6＝8。同理次外层由(n－1)s(n－1)p(n－1)d组成，所容纳的电子数不大于2＋6＋10＝18。 [核心突破] 1．泡利不相容原理 泡利不相容原理可以简单叙述：一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，并且这两个电子的自旋状态必须不同。 说明：a.在核外电子的排布中，排在同一轨道上的两个电子，自旋状态不同；而自旋状态相同的电子，必然处于不同的轨道上。可以这样理解：在同一原子中，没有运动状态完全相同的两个电子存在，原子核外有几个电子，就有几种运动状态。 b．根据泡利不相容原理我们可以推算出各电子层可以容纳的最多电子数。具体见下表： 电子层(n) K L M N … 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f … 原子轨道数 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7 … 1 4 9 16 电子数 2 8 18 32 … 2×12 2×22 2×32 2×42 … 在原子中，每个电子层最多可容纳2n2个电子，每个能级最多容纳的电子数是其所包含的原子轨道数的2倍。 2．洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同，这个规则称为洪特规则。通俗地说，洪特规则可以表述：电子总是先平行地分占能量相同的不同轨道(即同一能级上的轨道)。如碳原子的轨道 特别地，当同一能级上的电子排布为全充满(s2、p6、d10、f14)、半充满(s1、p3、d5、f7)和全空状态(p0、d0、f0)时，具有较低的能量和较大的稳定性，这称为洪特规则的特例。例如，铬(24Cr)的外围电子排布式是3d54s1(3d、4s能级均为半充满)而不是3d44s2，铜(29Cu)的外围电子排布式是3d104s1(3d全充满、4s半充满)而不是3d94s2等。 [归纳提升]　核外电子在原子轨道上排布要遵循三个原则，即能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。这三个原则并不是孤立的，而是相互联系、相互制约的。也就是说核外电子在原子轨道上排布要同时遵循这三个原则。其中能量最低原理可叙述为在不违反泡利不相容原理的前提下，核外电子在各个原子轨道上的排布方式应使整个原子体系的能量最低。 [典例示范] A．能量最低原理 B．泡利不相容原理 C．基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序 D．洪特规则 [解析]　D　[洪特规则表明，当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同。] [学以致用] 1．指出下列核外电子轨道表示式的书写分别违背了什么原则？ 答案：①②③⑤违背了洪特规则，当电子排布在同一能级的不同轨道时，原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同，④违背了泡利不相容原理，一个原子轨道最多只容纳两个电子，而且这两个电子的自旋状态不同。 2．下列原子或离子的电子排布式(或轨道表示式)正确的是　________　，违反能量最低原理的是________________________________________________________________________， 违反洪特规则的是　________　，违反泡利不相容原理的是　________　。 ①Ca2＋：1s22s22p63s23p6 ②F－：1s22s23p6 解析：根据核外电子排布规律，②中错误在于电子排完2s轨道后应排2p轨道而不是3p轨道，正确的应为1s22s22p6；③中没有遵循洪特规则——电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道并且自旋状态相同，正确的应为 ；④中忽略了能量相同的原子轨道在半充满状态时，体系的能量较低，原子较稳定，正确的应为1s22s22p63s23p63d54s1；⑦违反泡利不相容原理，正确的应为。 答案：①⑤⑥　②　③④　⑦ 　　　　核外电子排布的表示方法 [思考探究] (1)电子排布式和轨道表示式在描述核外电子运动状态方面有什么区别？ 提示：电子排布式能够表示出每一个能级上的电子排布情况，轨道表示式除了能够表示出在每一个能级上电子的排布情况，还能表示出电子在该能级上的原子轨道上的排布情况，因此比电子排布式更加具体形象。 (2)如何书写简单离子的电子排布式？ 提示：先写原子的电子排布式，然后再根据得失电子写出离子的电子排布式。例如：O2－的电子排布式，先写氧原子的电子排布式为1s22s22p4，再得2个电子得到O2－的电子排布式为1s22s22p6。Fe3＋的电子排布式，先写铁原子的电子排布式为[Ar]3d64s2，再失3个电子(由外层向内层)得到Fe3＋的电子排布式为[Ar]3d5。 [核心突破] 核外电子排布的表示方法 原子(离 子)结构 示意图 含义 将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子 实例 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，这就是电子排布式 实例 K：1s22s22p63s23p64s1 简化电 子排布式 含义 为了避免电子排布式书写过于烦琐，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 实例 K：[Ar]4s1 价电子 排布式 含义 主族元素的价电子指最外层电子，价电子排布式即最外层电子排布式 实例 Al：3s23p1 [典例示范] [典例2]　下列电子排布式或轨道表示式正确的是(　　) [思维建模] 解析核外电子排布题目需注意的几点： (1)注意观察电子排布是否符合构造原理。 (2)注意分析电子排布是否符合泡利原理和洪特规则。 (3)不要忽略Cu、Cr等少数原子“半充满”或“全充满”较稳定的特例。 [解析]　D　[2p能层有4个电子，应在3个不同的轨道，所以不符合洪特规则，故A错误；Ca为20号元素，其原子的核外有20个电子，其电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，故B错误；根据泡利不相容原理，每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子，所以1s和2s轨道上的两个电子自旋状态应该不同，故C错误；Br为35号元素，核外电子排布式为[Ar]3d104s24p5，Br得到1个电子形成Br－，所以Br－的电子排布式为[Ar]3d104s24p6，故D正确。] [学以致用] 3．下列各项叙述错误的是(　　) B．如果25号Mn元素的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d7，则违反了能量最低原理 D．泡利不相容原理、洪特规则、构造原理都是对核外电子排布满足能量最低的要求 解析：A　[所画的轨道表示式中3p能级，在等价轨道(相同电子层、电子亚层上的各个轨道)上排布的电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋状态相同，违背了洪特规则，故A错误；因为4s轨道能量比3d轨道能量还低，所以25号Mn元素的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d7违反了能量最低原理，应该为1s22s22p63s23p63d54s2，故B正确；氮原子的轨道表示式为，符合洪特规则和泡利不相容原理，故C正确；泡利不相容原理、洪特规则、构造原理都是对核外电子排布满足能量最低的要求，故D正确。] 4．下列关于钠元素的几种表达式错误的是(　　) A．Na＋的轨道表示式： B．Na＋的结构示意图： C．Na的电子排布式：1s22s22p63s1 D．Na的简化电子排布式：[Na]3s1 解析：D　[Na的简化电子排布式为[Ne]3s1，即上一周期的稀有气体(元素符号)＋该原子的价电子排布。] [易错提醒]　书写轨道表示式时的“五”注意 (1)一个方框表示一个原子轨道，一个箭头表示一个电子。 (2)不同能级中的□要相互分开，同一能级中的□要相互连接。 (3)整个轨道表示式中各能级的排列顺序要与相应的电子排布式一致。 (4)当□中有2个电子时，它们的自旋状态必须不同。 (5)洪特规则的特例：在能量相同的轨道(同一能级)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高的稳定性。如24Cr的价电子排布式为3d54s1(半充满)，易错写为3d44s2。 1．下列原子或离子的核外电子排布式，正确的是(　　) A．16S2－：1s22s22p63s23p4 B．21Sc：1s22s22p63s23p64s23d1 C．18Ar：1s22s22p63s23p6 D．9F：2s22p5 解析：C　[S2－的原子核外共有18个电子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，选项A是S原子的核外电子排布式，故A错误；书写电子排布式时，能层低的能级要写在左边，能层高的能级要写在右边，因此21Sc原子的核外电子排布式应为1s22s22p63s23p63d14s2，故B错误；选项D是F的最外层电子(价电子)排布式，不符合题意。] 2．下列电子排布式是基态原子的电子排布式的是(　　) ①Be：1s22s12p1　②O：1s22s22p4　③He：1s12s1　④Cl：1s22s22p63s23p5 A．①②　B．②③　　C．①③　　D．②④ 解析：D　[①Be：1s22s12p1是激发态，2s能量低于2p，故错误；②O：1s22s22p4符合能量最低原理，故正确；③He：1s12s1是激发态，1s能量低于2s，故错误；④Cl：1s22s22p63s23p5符合能量最低原理，故正确。] 3．下列各项中，前面的能级先填入电子的是(　　) ①3d和4s　②4p和5s　③5s和4d　④5p和4d A．①② B．②③ C．②④ D．③④ 解析：B　[原子中不同能级电子能量从小到大顺序是1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f…，排列电子时先排能量低的后排能量高的，①3d电子能量大于4s，所以先填入4s电子后填入3d电子，②4p电子能量小于5s，所以先填入4p电子后填入5s电子，③5s电子能量小于4d，所以先填入5s电子后填入4d电子，④5p电子能量大于4d，所以先填入4d电子后填入5p电子，故选B。] 4．下列离子中外层d轨道达半充满状态的是(　　) A．24Cr3＋ B．26Fe3＋ C．27Co3＋ D．29Cu＋ 解析：B　[24Cr电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，Cr3＋的价电子排布式为3d3，d轨道不是半充满状态，故A错误；Fe元素为26号元素，原子核外有26个电子，分四层排布，所以核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，Fe3＋的价电子排布式为3d5，d轨道达半充满状态，故B正确；Co元素为27号元素，原子核外有27个电子，分四层排布，所以核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2，Co3＋的价电子排布式为3d6，d轨道不是半充满状态，故C错误；Cu元素为29号元素，原子核外有29个电子，所以核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，Cu＋的价电子排布式为3d10，d轨道处于全充满状态，故D错误。] 5．某元素的激发态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p34s1，则该元素基态原子的电子排布式为　________　；元素符号为　________　；其最高价氧化物对应的水化物的化学式是　________　。写出周期表中24号元素的核外电子排布式　________　，这样排布的理由是　________　。 解析：元素的激发态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p34s1，则该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4；该原子核外电子数为16，核内质子数为16，是硫元素，元素符号为S；其最高价氧化物对应的水化物的化学式是H2SO4；24号元素的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，这样排布的理由是遵循了洪特规则(或能量最低原理)。 答案：1s22s22p63s23p4　S　H2SO4 1s22s22p63s23p63d54s1　洪特规则特例(或能量最低原理) [课堂小结] 学科网（北京）股份有限公司 $$