1.1 原子结构 第3课时（导学案）化学人教版选择性必修2

1.1 原子结构 第3课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 一、知识目标 1. 了解核外电子排布的规律——泡利原理、洪特规则、能量最低原理。 1. 能根据核外电子排布规律写出 1 - 36 号元素的电子排布式和电子排布图。 1. 掌握轨道表示式的概念、表示方法及书写规则。 1. 理解洪特规则的特例。 二、核心素养目标 1. 宏观辨识与微观探析：从微观角度理解电子的自旋、轨道等概念，以及核外电子排布规律对原子结构和性质的影响。 1. 证据推理与模型认知：通过对光谱实验等证据的分析，建立核外电子排布的模型，理解泡利原理、洪特规则和能量最低原理。 1. 科学探究与创新意识：通过对电子排布规律的探究，培养科学思维和创新能力。 一、学习重点 1. 泡利原理、洪特规则、能量最低原理的内容及应用。 1. 1 - 36 号元素电子排布式和电子排布图的书写。 二、学习难点 1. 洪特规则特例的理解。 1. 根据核外电子排布规律判断电子排布式和轨道表示式的正误。 1、 泡利原理 1. 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，这个原理被称为泡利原理(也称泡利不相容原理)。 2. 轨道表示式(又称电子排布图)是表述电子排布的一种图式，如氢和氧的基态原子的轨道表示式如下： 2、 洪特规则 1. 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，称为洪特规则。 2. 洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。 注意事项：洪特规则是针对电子填入简并轨道而言的并不适用于电子填入能量不同的轨道。 3、 能量最低原理 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。 【总结】基态原子的核外电子排布遵循泡利原理、洪特规则和能量最低原理。 一、课堂导入 【展示钠原子光谱图】观察钠原子光谱图，钠原子最外层只有一个电子，但其原子光谱却出现双线，发挥你的想象力，猜测为什么会出现这种现象？ 答案：在 1925 年，科学家乌伦贝克和哥德斯密根据实验事实提出假设，电子除了我们之前了解的空间运动状态外，还存在一种运动状态叫自旋。就好像地球除了绕着太阳公转（类比电子的空间运动），自身还在自转（类比电子的自旋）一样。 【提出疑问引发思考】电子自旋的假设对我们理解原子结构有什么意义？ 答案：电子自旋的假设为我们深入学习核外电子排布规律奠定了基础，引出了泡利原理、洪特规则和能量最低原理等重要内容，帮助我们更准确地理解原子结构和性质。 二、泡利原理 活动一：泡利原理的引入 问题思考：电子除了我们熟悉的空间运动状态，新提出的自旋状态有什么特点呢？ 答案：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。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。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，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。而且一个原子中不可能存在运动状态完全相同的 2 个电子。 对应训练 1.下列关于电子自旋的说法正确的是（ ） A. 电子自旋只有顺时针一种取向 B. 电子自旋与电子的空间运动状态无关 C. 电子自旋是微观粒子的内在属性 D. 一个原子中可以存在运动状态完全相同的 2 个电子 2. 决定电子运动状态的因素不包括（ ） A. 能层 B. 能级 C. 电子云的形状 D. 自旋状态 活动二：泡利原理的内容及轨道表示式 问题思考：泡利原理的具体内容是什么呢？ 答案：1925 年，泡利提出泡利原理，即在一个原子轨道里，最多只能容纳 2 个电子，它们的自旋方向相反。 问题思考：轨道表示式的概念和表示方法是什么？ 答案：轨道表示式（又称电子排布图）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。 归纳总结：总结轨道表示式的注意事项。 1. 用□或〇代表一个原子轨道，能量相同的原子轨道（简并轨道）的方框相连。不同能级中的□要相互分开。 2. 整个电子排布图中各能级的排列顺序要与相应的电子排布式一致。 3. 箭头表示一种自旋状态的电子，一个箭头表示一个电子，“↓↑”称电子对，“↑”或“↓”表示单电子（或称未成对电子），箭头同向的单子对，电子称自旋平行。 4. 通常在方框下方或上方标记能级符号。 5. 电子的空间运动状态指的是原子轨道；电子的运动状态指的是电子数。 对应训练 1.根据泡利原理，在 2p 能级中最多可容纳的电子数为（ ） A. 2 B. 3 C. 4 D. 6 活动三：泡利原理的应用 问题思考：如何运用泡利原理和轨道表示式的知识来解决实际问题呢？ 答案：对于写出轨道表示式的题目，要按照电子排布的规律和轨道表示式的书写要求逐步完成。对于判断正误的题目，根据泡利原理和轨道表示式的特点来分析每个选项。如基态碳原子的轨道表示式，要保证电子的排布符合泡利原理，即一个原子轨道里最多容纳 2 个自旋相反的电子。 对应训练 1.已知某元素原子的电子排布式为，写出该元素原子的轨道表示式。 三、洪特规则 活动一：洪特规则的引入与内容 问题思考：洪特规则的具体内容是什么呢？ 答案：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，这就是洪特规则。 问题思考：洪特规则有哪些注意事项？ 答案： 1. 洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。 2. 洪特规则是针对电子填入简并轨道而言的，并不适用于电子填入能量不同的轨道。 3. 洪特规则特例（光谱实验发现）：有少数元素的基态原子、的电子排布对于构造原理有 1 个电子的偏差。因为能量相同的原子轨道在全充满、半充满、全空状态时，体系的能量较低，原子较稳定。 对应训练 1.下列基态原子核外电子排布违反了洪特规则的是 A． B． C． D． 2.根据洪特规则特例，基态原子的电子排布式为（ ） A. B. C. D. 活动二：洪特规则的应用 问题思考：如何运用洪特规则来判断电子排布的正误和书写电子排布式呢？ 答案：对于判断电子排布违背原则的题目，要依据洪特规则的内容，看电子是否先单独分占简并轨道且自旋平行。 对应训练 1.下列关于电子排布的说法正确的是（ ） A. 某原子的轨道上有 4 个电子，其排布一定违背洪特规则 B. 基态原子中电子填入简并轨道时，先成对再分占也可能符合洪特规则 C. 洪特规则特例只适用于基态原子，不适用于基态离子 D. 洪特规则是针对电子填入简并轨道而言的 四、能量最低原理 活动一：能量最低原理的引入与概念 问题思考：能量最低原理的概念是什么呢？ 答案：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。当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；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。 对应训练 1.下列说法符合能量最低原理的是（ ） A. 电子总是优先占据能量最高的原子轨道 B. 基态原子中电子填充轨道时不考虑能量因素 C. 电子填充轨道时会使整个原子的能量尽可能低 D. 相邻能级能量相差不大时，电子一定填入能量较低的能级 2.下列元素的基态原子电子排布不遵循能量最低原理的是（ ） A. B. C. D. 活动二：核外电子排布规律的总结与综合应用 问题思考：核外电子排布的三个规律（泡利原理、洪特规则、能量最低原理）之间有怎样的关系呢？ 答案：核外电子在原子轨道上排布要同时考虑这三个原则，但并不一定每条都符合。这三个原则并不是孤立的，而是相互联系、相互制约的。符合上述规律的原子处于基态，不符合上述规律的原子处于激发态。 对应训练 1.下列原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是________(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____。 ①：②： ③：（轨道表示式） ④： ⑤： ⑥：（轨道表示式） 2.电子排布是研究原子结构与性质的重要基础和关键环节，下列有关电子排布的表述正确的是（ ） A. 可表示基态氧原子的电子排布轨道表示式 B. 此图错误，违背了洪特规则 C. 表示基态氮原子的价电子排布式 D. 表示处于激发态的硼原子的电子排布轨道表示式 1. 原子核外电子排布规律中有“各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的二倍”，支撑这一结论的理论是（ ） A. 泡利不相容原理 B. 能量最低原理 C. 构造原理 D. 洪特规则 2. 下列氮原子的轨道表示式中，能量最低的是 A． B． C． D． 3. 在多电子原子中，决定轨道能量的因素是（ ） ①能层 ②能级 ③电子云的伸展方向 ④电子自旋状态 A. ①② B. ①④ C. ②③ D. ③④ 4．以下对某些基态原子的核外电子排布评价正确的是 A．氧原子核外电子排布图：——正确 B．碳原子的电子排布式：——违背能量最低原理 C．硫原子的3p电子排布图：——违背洪特规则 D．基态铬原子核外电子排布式：——正确 一、泡利原理 1. 电子自旋 （1）定义：电子除空间运动状态外，还有一种状态叫做自旋。 （2）两种取向及表示方法：简称自旋相反，常用上电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，下箭头(“↑”“↓”)表示自旋相反的电子。 （3）注意事项： 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能层、能级、原子轨道电子的运动状和自旋状态四个方面共同决定电子的运动状态，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。 1. 泡利原理内容 在一个原子轨道里，最多只能容纳 2 个电子，它们的自旋方向相反。 1. 轨道表示式 （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。 （2）表示方法：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。 （3） 示例： 二、洪特规则 1. 规则内容 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，称为洪特规则。 1. 注意事项 （1） 洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。 （2） 洪特规则是针对电子填入管并轨道而言的,并不适用于电:子埴入能量不同的轨道。 （3）洪特规则特例（光谱实验发现）有少数元素的基态原子Cr、Cu的电子排布对于构造原理有1个电子的偏差。因为能量相同的原子轨道在全充满、半充满、 全空状态时，体系的能量较低，原子较稳定。 三、能量最低原理 1. 原理内容 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，这就是能量最低原理。 1. 不同能级情况 （1） 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态原子能量最低。如所有主族元素的基态原子； （2） 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而使原子整体能量最低。如所有副族元素的基态原子。 四、核外电子排布规律 1. 三原则关系 （1）核外电子在原子轨道上排布要同时考虑这三个原则。(并不一定每条都符合) （2）这三个原则并不是孤立的而是相互联系、相互制约的。 （3）符合上述规律的原子处于基态，不符合上述规律的原子处于激发态。 1．下列说法不正确的是 A．通过原子光谱可进行元素鉴定 B．基态氮原子的电子的空间运动状态有5种 C．基态硫原子的电子运动状态有16种 D．Mg原子的轨道表示式：违背了洪特规则 2．下列化学用语正确的是 A．丙烷分子的比例模型： B．基态C原子价电子排布图： C．Na的最高能级的电子云轮廓图： D．Cl-结构示意图： 3．下列化学用语正确的是 A．原子的结构示意图： B．氦-3的原子符号： C．丙烯的结构简式： D．基态C原子的价电子排布图： 4．下列叙述正确的是 A．基态碳原子的核外电子排布图：，该图违背了泡利原理 B．原子的电子排布式由1s22s22p33s1→1s22s22p4能释放特定能量产生发射光谱 C．该图为H原子的电子云图，由图可见H原子核外靠近核运动的电子多 D．基态F原子核外电子的空间运动状态有9种 5．下列基态原子核外电子排布违反了洪特规则的是 A． B． C． D． 6．电子排布是研究原子结构与性质的重要基础和关键环节，下列有关电子排布的表述正确的是 A．可表示基态氧原子的电子排布轨道表示式 B．此图错误，违背了洪特规则 C．表示基态氮原子的价电子排布式 D．表示处于激发态的硼原子的电子排布轨道表示式 7．下列氮原子的轨道表示式中，能量最低的是 A． B． C． D． 8．以下对某些基态原子的核外电子排布评价正确的是 A．氧原子核外电子排布图：——正确 B．碳原子的电子排布式：——违背能量最低原理 C．硫原子的3p电子排布图：——违背洪特规则 D．基态铬原子核外电子排布式：——正确 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 1.1 原子结构 第3课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 一、知识目标 1. 了解核外电子排布的规律——泡利原理、洪特规则、能量最低原理。 1. 能根据核外电子排布规律写出 1 - 36 号元素的电子排布式和电子排布图。 1. 掌握轨道表示式的概念、表示方法及书写规则。 1. 理解洪特规则的特例。 二、核心素养目标 1. 宏观辨识与微观探析：从微观角度理解电子的自旋、轨道等概念，以及核外电子排布规律对原子结构和性质的影响。 1. 证据推理与模型认知：通过对光谱实验等证据的分析，建立核外电子排布的模型，理解泡利原理、洪特规则和能量最低原理。 1. 科学探究与创新意识：通过对电子排布规律的探究，培养科学思维和创新能力。 一、学习重点 1. 泡利原理、洪特规则、能量最低原理的内容及应用。 1. 1 - 36 号元素电子排布式和电子排布图的书写。 二、学习难点 1. 洪特规则特例的理解。 1. 根据核外电子排布规律判断电子排布式和轨道表示式的正误。 1、 泡利原理 1. 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，这个原理被称为泡利原理(也称泡利不相容原理)。 2. 轨道表示式(又称电子排布图)是表述电子排布的一种图式，如氢和氧的基态原子的轨道表示式如下： 2、 洪特规则 1. 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，称为洪特规则。 2. 洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。 注意事项：洪特规则是针对电子填入简并轨道而言的并不适用于电子填入能量不同的轨道。 3、 能量最低原理 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。 【总结】基态原子的核外电子排布遵循泡利原理、洪特规则和能量最低原理。 一、课堂导入 【展示钠原子光谱图】观察钠原子光谱图，钠原子最外层只有一个电子，但其原子光谱却出现双线，发挥你的想象力，猜测为什么会出现这种现象？ 答案：在 1925 年，科学家乌伦贝克和哥德斯密根据实验事实提出假设，电子除了我们之前了解的空间运动状态外，还存在一种运动状态叫自旋。就好像地球除了绕着太阳公转（类比电子的空间运动），自身还在自转（类比电子的自旋）一样。 【提出疑问引发思考】电子自旋的假设对我们理解原子结构有什么意义？ 答案：电子自旋的假设为我们深入学习核外电子排布规律奠定了基础，引出了泡利原理、洪特规则和能量最低原理等重要内容，帮助我们更准确地理解原子结构和性质。 二、泡利原理 活动一：泡利原理的引入 问题思考：电子除了我们熟悉的空间运动状态，新提出的自旋状态有什么特点呢？ 答案：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。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。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，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。而且一个原子中不可能存在运动状态完全相同的 2 个电子。 对应训练 1.下列关于电子自旋的说法正确的是（ ） A. 电子自旋只有顺时针一种取向 B. 电子自旋与电子的空间运动状态无关 C. 电子自旋是微观粒子的内在属性 D. 一个原子中可以存在运动状态完全相同的 2 个电子 答案：C 解析：电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，A 选项错误；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，所以电子自旋与电子的空间运动状态有关，B 选项错误；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，C 选项正确；一个原子中不可能存在运动状态完全相同的 2 个电子，D 选项错误。 2. 决定电子运动状态的因素不包括（ ） A. 能层 B. 能级 C. 电子云的形状 D. 自旋状态 答案：C 解析：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，电子云的形状包含在能级等概念中，不是单独决定电子运动状态的因素，所以答案选 C。 活动二：泡利原理的内容及轨道表示式 问题思考：泡利原理的具体内容是什么呢？ 答案：1925 年，泡利提出泡利原理，即在一个原子轨道里，最多只能容纳 2 个电子，它们的自旋方向相反。 问题思考：轨道表示式的概念和表示方法是什么？ 答案：轨道表示式（又称电子排布图）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。 归纳总结：总结轨道表示式的注意事项。 1. 用□或〇代表一个原子轨道，能量相同的原子轨道（简并轨道）的方框相连。不同能级中的□要相互分开。 2. 整个电子排布图中各能级的排列顺序要与相应的电子排布式一致。 3. 箭头表示一种自旋状态的电子，一个箭头表示一个电子，“↓↑”称电子对，“↑”或“↓”表示单电子（或称未成对电子），箭头同向的单子对，电子称自旋平行。 4. 通常在方框下方或上方标记能级符号。 5. 电子的空间运动状态指的是原子轨道；电子的运动状态指的是电子数。 对应训练 1.根据泡利原理，在 2p 能级中最多可容纳的电子数为（ ） A. 2 B. 3 C. 4 D. 6 答案：D 解析：2p 能级有 3 个原子轨道，根据泡利原理，一个原子轨道最多容纳 2 个电子，所以 2p 能级最多可容纳个电子，答案选 D。 活动三：泡利原理的应用 问题思考：如何运用泡利原理和轨道表示式的知识来解决实际问题呢？ 答案：对于写出轨道表示式的题目，要按照电子排布的规律和轨道表示式的书写要求逐步完成。对于判断正误的题目，根据泡利原理和轨道表示式的特点来分析每个选项。如基态碳原子的轨道表示式，要保证电子的排布符合泡利原理，即一个原子轨道里最多容纳 2 个自旋相反的电子。 对应训练 1.已知某元素原子的电子排布式为，写出该元素原子的轨道表示式。 答案：略（根据电子排布式和轨道表示式的书写规则，逐步写出各能级的轨道表示，注意泡利原理的应用） 解析：先根据电子排布式确定各能级的电子数，再按照轨道表示式的书写要求，用方框表示原子轨道，箭头表示电子及其自旋状态，能量相同的原子轨道方框相连，依次写出、、、、、、能级的轨道表示。 三、洪特规则 活动一：洪特规则的引入与内容 问题思考：洪特规则的具体内容是什么呢？ 答案：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，这就是洪特规则。 问题思考：洪特规则有哪些注意事项？ 答案： 1. 洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。 2. 洪特规则是针对电子填入简并轨道而言的，并不适用于电子填入能量不同的轨道。 3. 洪特规则特例（光谱实验发现）：有少数元素的基态原子、的电子排布对于构造原理有 1 个电子的偏差。因为能量相同的原子轨道在全充满、半充满、全空状态时，体系的能量较低，原子较稳定。 对应训练 1.下列基态原子核外电子排布违反了洪特规则的是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】 A．中，两个2p轨道中的成单电子，自旋方向相反，违反了洪特规则，A符合题意； B．中，3d亚层的5个轨道全部排满2个电子，且2个电子的自旋方向相反，符合洪特规则，B不符合题意； C．，2p亚层有3个轨道，只有两个轨道填充电子，且自旋方向相同，符合洪特规则，C不符合题意； D．中，2s轨道未排满2个电子，电子就排布到2p轨道，违反能量最低原理，但没有违反洪特规则，D不符合题意； 故选A。 2.根据洪特规则特例，基态原子的电子排布式为（ ） A. B. C. D. 答案：B 解析：根据洪特规则特例，原子的电子排布为了使能量相同的原子轨道达到半充满状态，体系能量较低，原子较稳定，其电子排布式为，所以答案选 B。 活动二：洪特规则的应用 问题思考：如何运用洪特规则来判断电子排布的正误和书写电子排布式呢？ 答案：对于判断电子排布违背原则的题目，要依据洪特规则的内容，看电子是否先单独分占简并轨道且自旋平行。 对应训练 1.下列关于电子排布的说法正确的是（ ） A. 某原子的轨道上有 4 个电子，其排布一定违背洪特规则 B. 基态原子中电子填入简并轨道时，先成对再分占也可能符合洪特规则 C. 洪特规则特例只适用于基态原子，不适用于基态离子 D. 洪特规则是针对电子填入简并轨道而言的 答案：D 解析：A 选项，轨道有 3 个原子轨道，4 个电子的排布不一定违背洪特规则，只要满足一个原子轨道最多容纳 2 个自旋相反的电子即可；B 选项，基态原子中电子填入简并轨道时，应先单独分占且自旋平行，而不是先成对再分占，违背洪特规则；C 选项，洪特规则特例不仅适用于基态原子，也适用于基态离子；D 选项，洪特规则是针对电子填入简并轨道而言的，表述正确，所以答案选 D。 四、能量最低原理 活动一：能量最低原理的引入与概念 问题思考：能量最低原理的概念是什么呢？ 答案：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。当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；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。 对应训练 1.下列说法符合能量最低原理的是（ ） A. 电子总是优先占据能量最高的原子轨道 B. 基态原子中电子填充轨道时不考虑能量因素 C. 电子填充轨道时会使整个原子的能量尽可能低 D. 相邻能级能量相差不大时，电子一定填入能量较低的能级 答案：C 解析：A 选项与能量最低原理相悖，电子应优先占据能量最低的原子轨道；B 选项，基态原子中电子填充轨道时要考虑能量因素，遵循能量最低原理；C 选项符合能量最低原理的概念；D 选项，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使原子整体能量最低，所以不一定填入能量较低的能级，答案选 C。 2.下列元素的基态原子电子排布不遵循能量最低原理的是（ ） A. B. C. D. 答案：C 解析：、、等主族元素的基态原子电子排布遵循能量最低原理，电子优先填入能量较低的能级。而原子的电子排布是洪特规则特例的体现，有 1 个电子的偏差，不完全遵循常规的能量最低原理中电子依次填充低能级的方式，所以答案选 C。 活动二：核外电子排布规律的总结与综合应用 问题思考：核外电子排布的三个规律（泡利原理、洪特规则、能量最低原理）之间有怎样的关系呢？ 答案：核外电子在原子轨道上排布要同时考虑这三个原则，但并不一定每条都符合。这三个原则并不是孤立的，而是相互联系、相互制约的。符合上述规律的原子处于基态，不符合上述规律的原子处于激发态。 对应训练 1.下列原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是________(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____。 ①：②： ③：（轨道表示式） ④： ⑤： ⑥：（轨道表示式） 答案：①④⑤；②③；⑥；无 解析：①的电子排布式符合电子排布规律；②的电子排布式中能级的电子填充不符合能量最低原理，应优先填充、、三个轨道；③的轨道表示式不符合能量最低原理；④的电子排布式正确；⑤的电子排布式正确；⑥的轨道表示式违背洪特规则，电子应先单独分占简并轨道且自旋平行。所以正确的是①④⑤，违反能量最低原理的是②③，违反洪特规则的是⑥，没有违反泡利原理的。 2.电子排布是研究原子结构与性质的重要基础和关键环节，下列有关电子排布的表述正确的是（ ） A. 可表示基态氧原子的电子排布轨道表示式 B. 此图错误，违背了洪特规则 C. 表示基态氮原子的价电子排布式 D. 表示处于激发态的硼原子的电子排布轨道表示式 答案：B 详解： A. 根据洪特规则：在相同能量的轨道上，电子在排布的时候优先进入空轨道，每个轨道中的单电子自旋方向相同，所以基态氧原子的电子排布轨道表示式为，故 A 错误； B. 根据洪特规则：在相同能量的轨道上，电子在排布的时候优先进入空轨道，每个轨道中的单电子自旋相同相同，则违背了洪特规则，故 B 正确； C. 基态氮原子的价电子排布式应为，故 C 错误； D. 激发态的 B 原子的电子应跃迁到轨道或更高能级，的三个轨道能量相同，不是激发态，故 D 错误； 故答案为 B。 1. 原子核外电子排布规律中有“各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的二倍”，支撑这一结论的理论是（ ） A. 泡利不相容原理 B. 能量最低原理 C. 构造原理 D. 洪特规则 【答案】A 【解析】泡利不相容原理是指在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋方向相反。这就决定了各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的二倍，A选项正确；能量最低原理是指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，B选项错误；构造原理是用来确定原子轨道能量高低顺序的，C选项错误；洪特规则是指基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行，D选项错误。 2. 下列氮原子的轨道表示式中，能量最低的是 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】根据能量最低原理，电子优先占据能量低的轨道；泡利原理指每个原子轨道最多容纳两个自旋相反的电子；洪特规则是基态原子中，同一能级的轨道上电子优先分占不同轨道且自旋平行。 A．2s轨道中有1个电子，2p轨道中有4个电子，违反了能量最低原理中的电子优先占据能量低的轨道，能量不是最低，故A不符合题意； B．电子排布符合能量最低原理、泡利原理和洪特规则，能量最低，故B符合题意； C．1s和2s轨道中各有1个电子，2p轨道中有5个电子，违反了能量最低原理中的电子优先占据能量低的轨道，能量不是最低，故C不符合题意； D．1s轨道中有1个电子，2p轨道中有4个电子，违反了能量最低原理中的电子优先占据能量低的轨道，且违反了洪特规则中的同一能级的轨道上电子优先分占不同轨道且自旋平行，能量不是最低，故D不符合题意； 故选B。 3. 在多电子原子中，决定轨道能量的因素是（ ） ①能层 ②能级 ③电子云的伸展方向 ④电子自旋状态 A. ①② B. ①④ C. ②③ D. ③④ 【答案】A 【解析】在多电子原子中，能层和能级决定轨道能量。能层越高，轨道能量越高；同一能层中，能级不同，能量也不同，如E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)。电子云的伸展方向和电子自旋状态不影响轨道能量，③④错误。所以决定轨道能量的因素是能层和能级，①②正确，答案选A。 4．以下对某些基态原子的核外电子排布评价正确的是 A．氧原子核外电子排布图：——正确 B．碳原子的电子排布式：——违背能量最低原理 C．硫原子的3p电子排布图：——违背洪特规则 D．基态铬原子核外电子排布式：——正确 【答案】B 【解析】 A．电子分布到简并轨道时，优先以自旋平行的方式分别占据不同的轨道，违背了洪特规则，A错误； B．2p电子比2s电子能量量高，应该先排满2s轨道再排2p轨道，——违背能量最低原理，B正确； C．一个原子轨道里最多只能容纳两个电子，且这两个电子的自旋方向必须相反，违背泡利原理，C错误； D．基态铬原子核外电子排布式：，D错误； 故选B。 一、泡利原理 1. 电子自旋 （1）定义：电子除空间运动状态外，还有一种状态叫做自旋。 （2）两种取向及表示方法：简称自旋相反，常用上电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，下箭头(“↑”“↓”)表示自旋相反的电子。 （3）注意事项： 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能层、能级、原子轨道电子的运动状和自旋状态四个方面共同决定电子的运动状态，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。 1. 泡利原理内容 在一个原子轨道里，最多只能容纳 2 个电子，它们的自旋方向相反。 1. 轨道表示式 （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。 （2）表示方法：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。 （3） 示例： 二、洪特规则 1. 规则内容 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，称为洪特规则。 1. 注意事项 （1） 洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。 （2） 洪特规则是针对电子填入管并轨道而言的,并不适用于电:子埴入能量不同的轨道。 （3）洪特规则特例（光谱实验发现）有少数元素的基态原子Cr、Cu的电子排布对于构造原理有1个电子的偏差。因为能量相同的原子轨道在全充满、半充满、 全空状态时，体系的能量较低，原子较稳定。 三、能量最低原理 1. 原理内容 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，这就是能量最低原理。 1. 不同能级情况 （1） 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态原子能量最低。如所有主族元素的基态原子； （2） 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而使原子整体能量最低。如所有副族元素的基态原子。 四、核外电子排布规律 1. 三原则关系 （1）核外电子在原子轨道上排布要同时考虑这三个原则。(并不一定每条都符合) （2）这三个原则并不是孤立的而是相互联系、相互制约的。 （3）符合上述规律的原子处于基态，不符合上述规律的原子处于激发态。 1．下列说法不正确的是 A．通过原子光谱可进行元素鉴定 B．基态氮原子的电子的空间运动状态有5种 C．基态硫原子的电子运动状态有16种 D．Mg原子的轨道表示式：违背了洪特规则 【答案】D 【详解】A．不同元素原子的吸收光谱或发射光谱不同，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，A正确； B．氮原子核外电子排布式为1s22s22p3，空间运动状态有1+1+3=5种，B正确； C．基态硫原子核外电子有16个，有16种空间运动状态的电子，C正确； D．同一轨道内的两个电子自旋方向应该相反，所以违反了泡利原理，D错误； 故选D。 2．下列化学用语正确的是 A．丙烷分子的比例模型： B．基态C原子价电子排布图： C．Na的最高能级的电子云轮廓图： D．Cl-结构示意图： 【答案】C 【详解】A．该模型为丙烷的球棍模型，不是比例模型，A错误； B．基态C原子价电子排布图为：，B错误； C．Na的最高能级为3s，s能级为球形，C正确； D．Cl-的核电荷数为17，结构示意图：，D错误； 故选C。 3．下列化学用语正确的是 A．原子的结构示意图： B．氦-3的原子符号： C．丙烯的结构简式： D．基态C原子的价电子排布图： 【答案】A 【详解】A．的电子排布式为，因此有4层，每层的电子数分别为2、8、14、2，A正确； B．氦是2号元素，左下角为原子序数，故氦-3的原子符号：，B错误； C．双键不能省略，丙烯的结构简式为，C错误； D．基态C，原子的价电子排布图为，D错误。 故选A。 4．下列叙述正确的是 A．基态碳原子的核外电子排布图：，该图违背了泡利原理 B．原子的电子排布式由1s22s22p33s1→1s22s22p4能释放特定能量产生发射光谱 C．该图为H原子的电子云图，由图可见H原子核外靠近核运动的电子多 D．基态F原子核外电子的空间运动状态有9种 【答案】B 【详解】 A．基态碳原子的2p能级上仅有2个电子，这2个电子分别占据不同的轨道，且自旋方向相同，即应该为，违背了洪特规则，A错误； B．1s22s22p33s1为能量高的激发态，1s22s22p4为能量低的基态，由激发态到基态释放特定能量产生发射光谱，B正确； C．电子云图中黑点的密集程度表示电子出现在该区域的概率大小，不表示电子多少，C错误； D．基态F原子的核外电子排布式为：1s22s22p5，占据5个原子轨道，故其核外电子的空间运动状态有5种，D错误； 故答案为：B。 5．下列基态原子核外电子排布违反了洪特规则的是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】 A．中，两个2p轨道中的成单电子，自旋方向相反，违反了洪特规则，A符合题意； B．中，3d亚层的5个轨道全部排满2个电子，且2个电子的自旋方向相反，符合洪特规则，B不符合题意； C．，2p亚层有3个轨道，只有两个轨道填充电子，且自旋方向相同，符合洪特规则，C不符合题意； D．中，2s轨道未排满2个电子，电子就排布到2p轨道，违反能量最低原理，但没有违反洪特规则，D不符合题意； 故选A。 6．电子排布是研究原子结构与性质的重要基础和关键环节，下列有关电子排布的表述正确的是 A．可表示基态氧原子的电子排布轨道表示式 B．此图错误，违背了洪特规则 C．表示基态氮原子的价电子排布式 D．表示处于激发态的硼原子的电子排布轨道表示式 【答案】B 【详解】 A．根据洪特规则：在相同能量的轨道上，电子在排布的时候优先进入空轨道，每个轨道中的单电子自旋方向相同，所以基态氧原子的电子排布轨道表示式为，故A错误； B．根据洪特规则：在相同能量的轨道上，电子在排布的时候优先进入空轨道，每个轨道中的单电子自旋相同相同，则违背了洪特规则，故B正确； C．基态氮原子的价电子排布式应为2s22p3，故C错误； D．激发态的B原子的2p电子应跃迁到3s轨道或更高能级，2p的三个轨道能量相同，不是激发态，故D错误； 故答案为B。 7．下列氮原子的轨道表示式中，能量最低的是 A． B． C． D． 【答案】B 【分析】根据能量最低原理，电子优先占据能量低的轨道；泡利原理指每个原子轨道最多容纳两个自旋相反的电子；洪特规则是基态原子中，同一能级的轨道上电子优先分占不同轨道且自旋平行。 【详解】A．2s轨道中有1个电子，2p轨道中有4个电子，违反了能量最低原理中的电子优先占据能量低的轨道，能量不是最低，故A不符合题意； B．电子排布符合能量最低原理、泡利原理和洪特规则，能量最低，故B符合题意； C．1s和2s轨道中各有1个电子，2p轨道中有5个电子，违反了能量最低原理中的电子优先占据能量低的轨道，能量不是最低，故C不符合题意； D．1s轨道中有1个电子，2p轨道中有4个电子，违反了能量最低原理中的电子优先占据能量低的轨道，且违反了洪特规则中的同一能级的轨道上电子优先分占不同轨道且自旋平行，能量不是最低，故D不符合题意； 故选B。 8．以下对某些基态原子的核外电子排布评价正确的是 A．氧原子核外电子排布图：——正确 B．碳原子的电子排布式：——违背能量最低原理 C．硫原子的3p电子排布图：——违背洪特规则 D．基态铬原子核外电子排布式：——正确 【答案】B 【详解】 A．电子分布到简并轨道时，优先以自旋平行的方式分别占据不同的轨道，违背了洪特规则，A错误； B．2p电子比2s电子能量量高，应该先排满2s轨道再排2p轨道，——违背能量最低原理，B正确； C．一个原子轨道里最多只能容纳两个电子，且这两个电子的自旋方向必须相反，违背泡利原理，C错误； D．基态铬原子核外电子排布式：，D错误； 故选B。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $