1.2 多电子原子核外电子的排布（教学课件）化学沪科版选择性必修2

该高中化学课件聚焦多电子原子核外电子的排布，核心涵盖基态原子的排布规则（构造原理、能量最低原理等）及表示方法（电子排布式等）。以施特恩-格拉赫实验现象设问导入，通过电子自旋假说衔接微观结构，结合构造原理示意图、能级交错实例及典型元素排布分析，构建递进式学习支架。 其亮点在于以光谱学事实支撑理论，通过构造原理模型、轨道表示式等培养科学思维，设置铝原子电子状态分析等探究问题渗透科学探究。如Cr、Cu的半满/全满特例解析，强化“结构决定性质”的化学观念。学生能深化微观认知，教师可依托实例提升教学效率。

第1章 原子结构与性质 1.2　 多电子原子核外电子的排布 沪科版选择性必修2 知识导航 核外电子排布的表示方法 2 基态原子核外电子的排布规则 1 知识导航 明·学习目标 1.认识原子核外电子排布规则。 2.会书写1～ 36号元素基态原子的核外电子排布式和轨道表示式。 3.知道洪特规则的应用。 引·新课导入 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。 引·新课导入 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。 01 基态原子核外电子的排布规则 探·知识奥秘 基态原子核外电子的排布规则 认识构造原理 构造原理示意图 Q P O N M L K 1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s 2p 3p 4p 5p 6p 7p 3d 4d 5d 6d 4f 5f 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。 每一行对应一个能层 每个圆圈对应一个能级 各圆圈间连接线的方向表示随核电荷数递增而增加的电子填入能级的顺序 探·知识奥秘 基态原子核外电子的排布规则 1s—2s—2p—3s—3p—4s—3d—4p—5s—4d—5p—6s—4f—5d—6p—7s—5f—6d 得 到 核 外 电 子 的 填 充 顺 序 构造原理中排布顺序的实质——各能级的能量高低顺序。按照这个顺序填充电子就得到一个基态原子的电子排布式。 构造原理示意图 探·知识奥秘 基态原子核外电子的排布规则 能级交错 电子按3p→4s→3d的顺序而不是按3p→3d→4s的顺序填充 源于光谱学事实 能级交错开始的元素K： 3p 4s 3d 能量：4s＜3d 探·知识奥秘 基态原子核外电子的排布规则 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。 探·知识奥秘 基态原子核外电子的排布规则 所有主族元素的基态原子 所有副族元素的基态原子 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 探·知识奥秘 基态原子核外电子的排布规则 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 探·知识奥秘 基态原子核外电子的排布规则 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 探·知识奥秘 基态原子核外电子的排布规则 3.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。 ↑↓ ↑↑ ↑↓ ↑↓ ↑ × 探·知识奥秘 基态原子核外电子的排布规则 1s2 2s22p63s23p1 例如Al 电子排布式 电子排布图 4.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 不标电子数 【思考】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。 探·知识奥秘 基态原子核外电子的排布规则 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。 ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 探·知识奥秘 基态原子核外电子的排布规则 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 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。 微点拨 1．人类对核外电子运动的认知不断进步。下列说法正确的是 A．电子在线性轨道上绕核运行 B．p能级的能量一定比s能级的能量低 C．2px、2py、2pz轨道相互平行、能量相等 D．基态Li原子最外层电子的电子云轮廓图的形状为球形 析·典型范例 D 2．下列说法正确的是 A．基态Cr原子的价层电子：3d54s1，违反能量最低原理 B．基态C原子的电子排布式：1s22s22px12pz1，违反能量最低原理 C．基态C原子的价层电子排布图：    ，违反泡利原理 D．基态Fe3+的3d电子排布图：   ，违反洪特规则 析·典型范例 C 02 核外电子排布的表示方法 探·知识奥秘 核外电子排布的表示方法 结合已有的基态原子电子排布式，完成下列填空。 原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式 K L M N O 17 氯 Cl 18 氩 Ar 19 钾 K 20 钙 Ca 21 钪 Sc 22 钛 Ti 部分元素基态原子的电子排布式 4s1 4s2 4s2 1s2 2s22p6 3s23p5 1s2 2s22p6 3s23p6 1s2 2s22p6 3s23p6 1s2 2s22p6 3s23p6 1s2 2s22p6 3s23p6 1s2 2s22p6 3s23p6 3d2 4s2 能级交错现象 3d1 填充顺序： 构造原理 书写顺序： 能层序数从低到高 21 探·知识奥秘 核外电子排布的表示方法 结合已有的基态原子电子排布式，完成下列填空。 原子序数 元素名称 元素符号 电子排布式 K L M N O 23 钒 V 24 铬 Cr 25 锰 Mn 26 铁 Fe 27 钴 Co 28 镍 Ni 29 铜 Cu 30 锌 Zn 1s2 2s22p6 3s23p6 3d3 4s2 1s2 2s22p6 3s23p6 3d5 4s1 1s2 2s22p6 3s23p6 3d5 4s2 1s2 2s22p6 3s23p6 3d6 4s2 1s2 2s22p6 3s23p6 3d7 4s2 1s2 2s22p6 3s23p6 3d8 4s2 1s2 2s22p6 3s23p6 3d10 4s1 1s2 2s22p6 3s23p6 3d10 4s2 半充满 全充满为两个能量相对较低的稳定状态，不符合构造理论。是基于光谱学事实的 构造原理是被理想化的 部分元素基态原子的电子排布式 1~36号元素只有24 Cr和29Cu有半充满/全满情况 22 探·知识奥秘 核外电子排布的表示方法 步骤一：先按构造原理从低到高排列 电子排布式的书写步骤 步骤二：考虑半满和全满状态，比如24号Cr和29号Cu 步骤三：书写时将同一能层的排在一起 23 探·知识奥秘 核外电子排布的表示方法 【思考】按构造原理写出稀有气体氦、氖、氩、氪、氙、氡和氮的基态原子的最外层电子排布；除氦外它们的通式是什么？ 1s2 1s22s22p6 1s22s22p63s23p6 1s22s22p63s23p63d104s24p6 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6 2 氦 He 10 氖 Ne 18 氩 Ar 36 氪 Kr 54 氙 Xe 86 氡 Rn 通式 ns2np6 24 探·知识奥秘 核外电子排布的表示方法 【思考】电子排布式可简化，如钠的电子排布式可简化为[Ne]3s1（简化电子排布式）。 试问：上式方括号里的符号的意义是什么？请仿照钠原子的简化电子排布式，写出第8号元素氧、第14号元素硅和第29号元素铜的简化电子排布式。 该元素的上一周期的稀有气体元素符号 8 O [He]2s22p4 14 Si [Ne] 3s23p2 29 Cu [Ar] 3d104s1 11 Na 1s22s22p63s1 10 Ne 1s22s22p6 [Ne]3s1 电子排布式 简化电子排布式 上周期稀有气体 25 探·知识奥秘 核外电子排布的表示方法 【思考】为突出化合价与电子排布的关系，将在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层（简称价层）。 例如，Fe的简化电子排布式为[Ar]3d64s2，价层电子排布为3d64s2 。 通常，元素周期表只给出价层电子排布。请从书末的元素周期表中找出Na、Al、Cl、Mn、Br的价层电子排布。 通常，元素周期表只给出价层电子排布 Na 3s1 ，Al 3s23p1 ，Cl 3s23p5 ， Mn 3d54s2、Br 4s24p5 26 探·知识奥秘 核外电子排布的表示方法 【思考】为突出化合价与电子排布的关系，将在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层（简称价层）。 Na 3s1 ，Al 3s23p1 ，Cl 3s23p5 ， Mn 3d54s2、Br 4s24p5 次外层 价层电子排布式 （1）主族元素原子最外层电子为价电子，价层电子排布式即最外层电子排布式。通式为 。 （2）副族元素次外层电子常常参与成键，其价电子层包括d能级（镧系和锕系除外）上的电子，通式为 ， 。 ns1~2或ns2np1~5 (n-1)d1~10ns1~2 但46号钯除外，钯为4d10 27 探·知识奥秘 核外电子排布的表示方法 微点拨 28 探·知识奥秘 核外电子排布的表示方法 29 析·典型范例 C 1. 写出下列基态原子的核外电子排布式、简化电子排布式和价层电子排布。 (1)F：_____________________________； (2)S：_________________________________； (3)K：_______________________________； (4)Sc：______________________________________。 1s22s22p5　[He]2s22p5　2s22p5 1s22s22p63s23p4　[Ne]3s23p4　3s23p4 1s22s22p63s23p64s1　[Ar]4s1　4s1 1s22s22p63s23p63d14s2　[Ar]3d14s2　3d14s2 2.请写出K＋、S2－、Cu2＋的电子排布式。 K＋：1s22s22p63s23p6 S2－：1s22s22p63s23p6 Cu2＋：1s22s22p63s23p63d9 析·典型范例 3.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 1.2 多电子原子核外电子的排布 基态原子核外电子的排布规则 核外电子排布的表示方法 能量最低原理 泡利不相容原理 电子排布式 轨道表示式 理·核心要点 洪特规则 1．下列原子或离子核外电子排布不属于基态排布的是 A．Na：1s22s22p53s2 B．S2－：1s22s22p63s23p6 C．N：1s22s22p3 D．Si：1s22s22p63s23p2 练·技能实战 A 2．下列说法错误的是 A．根据构造原理，原子核外电子填充顺序为1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p… B．1s22s12p1是激发态原子的电子排布式 C．基态溴原子的简化电子排布式是[Ar]3d104s24p5 D．Mg原子的电子排布式为1s22s22p63s2 练·技能实战 A 练·技能实战 3.下列化学用语表达正确的是 A．氮原子的L层电子轨道表示式： B．Fe2+的价层电子排布式：3d54s1 C．K+的结构示意图： D．HClO的电子式： A 练·技能实战 4.第四周期元素形成的化合物在生产生活中有着重要的用途。 （1）镍铬钢抗腐蚀性能强，基态铬原子(Cr)的价层电子轨道排布式为 ____ ，镍元素(Ni)在周期表中位于____区。 （2）“玉兔二号”月球车是通过砷化镓(GaAs)太阳能电池提供能量进行工作的。基态砷原子(As)的电子占据最高能级的电子云轮廓图为____形。基态镓原子(Ga)的核外有____种运动状态的电子。 （3）从电子排布的角度解释基态Fe3+比基态Fe2+稳定的原因____。 （1） d区 （2）哑铃 31 （3）Fe3+的价电子排布为3d5，Fe2+的价电子排布为3d6，前者为半充满状态，更稳定 感谢 您的聆听 THANKS 沪科版选择性必修2 核外电子排布的五种表示方法 表示方法 含义 举例 原子或离子结构示意图 表示核外电子分层排布和核内质子数 Na： Na＋： 电子式 表示原子最外层电子数目 :eq \o(Cl,\s\up6(··),\s\do6(··))· 核外电子排布式 表示每个能级上排布的电子数 S：1s22s22p63s23p4 或[Ne]3s23p4 S2－：1s22s22p63s23p6 电子排布图(轨道表示式) 表示每个原子轨道中电子的运动状态 价电子排布式或排布图 表示价电子的排布 $