1.1.3 电子云与原子轨道 泡利原理 洪特规则 课件-2025-2026学年高二化学人教版选择性必修2

该高中化学课件聚焦电子云、原子轨道及泡利原理、洪特规则等核外电子排布规律，课堂导入通过波尔模型与现代电子云模型对比，结合宏观微观物体运动区别的问题与表格，搭建旧知到新知的学习支架，引导学生理解微观粒子运动特征。 其亮点在于微观概念可视化（视频观察电子云轮廓、绘制轨道图）和实验驱动探究（钠原子光谱实验引出电子自旋），通过思考讨论、典例剖析（如1 - 18号元素轨道表示式）及系统归纳（七图式、未成对电子关系表），培养科学思维与探究能力，帮助学生构建结构化知识，也为教师提供丰富教学素材与分层练习资源。

新人教版 化学 选必2 第一章 原子结构与性质 第一节 原子结构 第3讲 电子云与原子轨道 泡利原理 洪特规则 1.通过原子核外电子运动的形象化表达，了解电子云和原子轨道的概念 2.通过对核外电子排布规律的探究，认识泡利原理、洪特规则、能量最低原理等 3.能书写1-36号元素基态原子的轨道表示式 教学目标 1913波尔氢原子模型 1926现代电子云模型 每天认识一个“天才”人物——波尔 新课导入 Q：可以用哪些方法准确描述乒乓球的运动轨迹？那根据波尔模型核外电子的运动我们还能用同样的方法准确描述吗？为什么？ 宏观物体 电子 质量 很大 速度 可测 空间 可测 轨迹 可描述 （画图或函数描述） 很小 很快(接近光速) 极小 不可准确描述 宏观物体与微观物体（电子）运动的区别 新课导入 一、电子云与原子轨道 1.电子云 (1) 概念 处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的看起来像一片云雾，因而被形象地称为电子云。 氢原子1s电子的概率密度分布图 独立的小黑点没有意义，小黑点的密度才有意义，小黑点的密度大小表示电子出现概率的大小 一定空间运动状态的电子和宏观物体运动规律不同，在核外空间各处都可能出现，但出现的概率不同，只能用统计规律来描述。 概率密度 ρ = P：电子在某处出现的概率 V：该处的体积 小点越密，表明概率密度越大。 ★注意：电子云图不是运动轨迹 一、电子云与原子轨道 2.电子云轮廓图 电子云图难绘制 将出现概率90%的空间圈出来 电子云轮廓图 目的：表示电子云轮廓的形状，对核外电子空间运动状态进行一个形象化的简便描述。 Q1：注意观察视频中各种电子云轮廓的形状，尝试在草稿本上绘制1s、2s、3s、4s，并观察它们的异同。 思考讨论 一、电子云与原子轨道 2.电子云轮廓图 不同能级s电子的电子云轮廓图形状 (1)s电子的电子云轮廓图 ①任一能层的s电子的电子云形状相同，均为球形 ②同一原子的能层越高，s电子云半径越大。 ③空间伸展方向只有一个 规律 电子能量越高，电子在离核更远的区域出现的概率越大， 电子云越来越向更大的空间扩展 原因 一、电子云与原子轨道 2.电子云轮廓图 (2)p电子的电子云轮廓图 ①p电子的电子云形状则为哑铃形 ②每个p能级有三种空间伸展方向，分为相对于x、y、z轴对称，即3个相互垂直的原子轨道，分别以px、py、pz表示。 ③在同一能层同一能级中px、py、pz的能量相同。 ④能层越高，p电子云半径越大。 规律 一、电子云与原子轨道 2.电子云轮廓图 (3)d、f电子的电子云轮廓图 每个d能级有5个不同伸展方向的电子云，形状——花瓣形（梅花形） 每个f 能级有7个不同伸展方向的电子云 一、电子云与原子轨道 3.原子轨道 (1)概念 (2)表示方法 量子力学把电子在原子核外的一种空间运动状态称为一个原子轨道，各能级的一个伸展方向的电子云轮廓图即表示一个原子轨道。 常用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨道的形状和取向 每个原子轨道最多容纳2个电子 每个原子轨道中每种运动状态的电子最多2个 一、电子云与原子轨道 3.原子轨道 (3)原子轨道形状 ① s电子的原子轨道只有1个，呈球形，能层序数越↑，原子轨道的半径↑。 ② p电子的原子轨道有3个，呈哑铃形(纺锤型)，能层序数↑，原子轨道的半径↑。 Q1：s、 p、d能级的原子轨道依次为1、3、5个，那么f能级中的原子轨道数量是多少呢？能填充多少个电子呢？原子轨道数目和能层序数有什么关系呢？ 能层符号 K L M N ... 能级符号 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f ... 能级数目 ... 原子轨道数 能级 ... 能层 ... 最多可容纳电子数 能级 ... 能层 ... 运动状态数目 1 2 3 4 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7 1 4 9 16 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 8 18 32 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 ① 每层能级数=能层序数 ② ns,np,nd,nf...—1,3,5,7... ③ 每层轨道数=n2 ④每层电子数=2n2 ⑤ 运动状态数=电子总数 空间运动状态数目=轨道数 思考讨论 1.正误判断 1. 电子与行星相似在固定轨道上运动。 4. 电子云是笼罩在原子核外的云雾状物质。 2. 2p、3p、4p能级的轨道数依次增多。 3. 2px、2py、2pz轨道相互垂直，能量相等。 × × √ × 典例剖析 2.下列说法中，正确的是 A．1s电子云轮廓图呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动 B．电子云轮廓图中的小黑点密度大，说明该原子核外空间电子数目多 C．ns能级的原子轨道的电子云轮廓图如图所示 D．3d6表示3d能级有6个原子轨道 C 典例剖析 不同能层的能级、原子轨道 能层 能级 原子轨道数 原子轨道符号 电子云轮廓图 形状 取向 K 1s 1 1s 球形 L 2s 1 2s 球形 2p 3 2px、2py、2pz 哑铃形 相互垂直 M 3s 1 3s 球形 3p 3 3px、3py、3pz 哑铃形 相互垂直 3d 5 ……① …… …… N 4s 1 4s 球形 4p 3 4px、4py、4pz 哑铃形 相互垂直 ①d轨道和f轨道各有其名称、形状和取向，高中阶段不做要求。 为什么每个原子轨道最多只能容纳2个电子呢？ 归纳总结 更多模版：亮亮图文旗舰店https://liangliangtuwen.tmall.com 16 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 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。 拓展延伸 二、泡利原理 1.电子自旋 (1) 概念 电子除空间运动状态外，还有一种状态叫做自旋。 ①微观粒子普遍存在的如同电荷、质量一样的内在属性 (2) 两种取向及表示方法 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。 ②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 ③一个原子中不可能存在运动状态完全相同的2个电子 二、泡利原理 洪特规则 能量最低原理 2.泡利原理 (1)内容 在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反，这个原理被称为泡利原理（也称泡利不相容原理）。 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 各能层所含有原子轨道数目 ： 各能层最多容纳电子数目 : n2 2n2 二、泡利原理 洪特规则 能量最低原理 2.泡利原理 (1)内容 在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反，这个原理被称为泡利原理（也称泡利不相容原理）。 在轨道表示式中用方框或圆圈表示 (2)适用范围 ①每个原子轨道最多容纳2个电子 ②同一原子轨道中的两个电子自旋相反 思考：写出氧原子的电子排布式，思考2p能级上的电子在3个轨道上是如何分布的？有几种可能性？ 二、泡利原理 洪特规则 能量最低原理 2.洪特规则 (1) 简并轨道 能量相同的原子轨道。 如：2p能级上的3个原子轨道 (2) 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 2p3的电子排布为 不能为 2p4的电子排布为 2p 不能为 2p ↑↓ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ②洪特规则适用于电子填入简并轨道，并不适用于电子填入能量不同的轨道 ①洪特规则适用于基态原子、基态离子 (3) 适用范围 Q：如何将电子自旋状态表示出来？ 二、泡利原理 洪特规则 能量最低原理 3.电子排布的轨道表示式 (1) 概念 是表述核外电子在原子轨道中排布情况的一种图式 (2) 实例 如氢原子、氧原子的基态原子的轨道表示式分别为 又称“电子排布图” ↑ 1s H O 2s 2p 1s ↑ ↑↓ ↑ ↑↓ ↑↓ 电子对 单电子（未成对电子） 二、泡利原理 洪特规则 能量最低原理 (3)书写注意事项 ①用□或○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 ②不同能级中的□或○要相互分开，同一能级中的□或○要相互连接 ③通常应在方框下方或上方标记能级符号 ④有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同 ⑤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，箭头同向，自旋平行，箭头相反，自旋相反。 ⑥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 Q1：请根据基态碳原子的电子排布式写出可能的轨道表示式，并判断哪一个符合泡利原理、洪特规则 ② C 1s ↑↑ ↑↓ ↑↓ 2s 2p ① C 1s ↑↓ ↑↓ ↑↓ 2s 2p 2p ③ C ↑ 1s ↑ ↑↓ ↑↓ 2s 2p ④ C ↓ 1s ↑ ↑↓ ↑↓ 2s √ 6 C 1s22s22p2 思考讨论 二、泡利原理 洪特规则 能量最低原理 (4)轨道表示式中各符号数字的意义 铝原子核外共有 个 电子对，有 个单电子。 电子有 种空间运动 状态，有 种运动状态 不同的电子。 13 1 7 6 空间运动状态=轨道数目 电子运动状态=电子数目 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，而轨道表示式还给出了电子在原子轨道中的自旋状态。 例1.下列轨道表示式中哪个是硼的基态原子?为什么? 例2.下列轨道表示式中哪个是氧的基态原子?为什么? ✔ 违背了泡利原理✘ ✔ BC选项 违背了洪特规则✘ 例3.判断下列基态原子的轨道表示式是否正确 (1) B 1s 2s 2p × 典例剖析 例4.写出1-18元素基态原子轨道表示式和价电子轨道表示式 典例剖析 （1）有1个未成对电子： （2）有2个未成对电子： （3）有3个未成对电子： （4）有4个未成对电子： （5）有5个未成对电子： （6）有6个未成对电子： 1-36号元素中，原子核外未成对电子数与价电子排布之间的关系 ns1、ns2np1、ns2np5、3d14s2、3d104s1 ns2np2、ns2np4、3d24s2、3d84s2 ⅠA族(ns1：H、Li、Na、K)； ⅢA族(ns2np1：B、Al、Ga)；ⅦA族(ns2np5：F、Cl、Br)；副族：Sc、Cu。 ⅣA族(ns2np2：C、Si、Ge)； ⅥA族(ns2np4：O、S、Se)；副族：Ti、Ni、 ⅤA族(ns2np3：N、P、As)，V、Co。 Fe Mn Cr ns2np3、3d34s2、3d74s2 3d64s2 3d54s2 3d54s1 归纳总结 Q2：请根据根据Cr、Cu的电子排布式，画出它们的价电子排布图 3d 4s ↑↓ Cr ↑ ↑ ↑ ↑ 3d 4s ↑ Cr ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 半充满状态 √ 3d 4s ↑↓ ↑↓ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Cu 全充满状态 √ 3d 4s ↑↓ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Cu 能量最低： 相对稳定的状态 全充满：p6、d10、f14 半充满:p3、d5、f7 全空:p0、d0、f0 思考讨论 二、泡利原理 洪特规则 能量最低原理 4.能量最低原理 (1) 内容 在构建基态原子时，电子将尽可能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。 只有一组全满的 简并轨道 有两组半满的 简并轨道 体系能量较低 原子较稳定 体系能量高 原子不稳定 3d 4s ↑↓ Cr ↑ ↑ ↑ ↑ 3d 4s ↑ Cr ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 二、泡利原理 洪特规则 能量最低原理 (2) 原子能量大小影响因素 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。 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。 总之，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。 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 能级的能量高低顺序如构造原理所示(对于1～36号元素来说，应重点掌握和记忆“1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p”这一顺序)。 典例剖析 26Fe ↑↓ 4s ↑↓ ↑ ↑ 3d ↑ ↑ 例2.写出铁原子、亚铁离子、铁离子的价电子轨道表示式。 Fe3+ Fe2+ ↑↓ ↑ ↑ 3d ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 3d ↑ ↑ 3d6 3d5 电子的填入顺序与失去顺序并非完全相反。 典例剖析 例3. 下列叙述正确的是(　　) A.[Ar]3d64s2是基态铁原子的电子排布 B.铬原子的电子排布式:1s22s22p63s23p64s13d5 C.铜原子的外围电子排布式是3d94s2 D.氮原子的电子排布图是 A　　　 典例剖析 表示方法 原子结构示意图 电子式 电子排布式 简化电子排布式 价电子排布式 (轨道表达式)电子排布图 价电子排布图 以硫(S)为举例 S：1s22s22p63s23p4 [Ne]3s23p4 S：3s23p4 【总结】基态原子核外电子排布的表示方法——七图式 S： 归纳总结 原子(离子)结构示意图 意义 实例   电子排布式 意义 实例 Al：1s22s22p63s23p1 简化 电子排布式 意义 实例 Al：[Ne] 3s23p1 专题：原子核外电子排布的表示方法 将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子 用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数 为了避免电子排布式书写过于繁琐,把内层电子达到稀有气体结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示 归纳总结 价电子 排布式 意义 实例 Al：3s23p1；Cu：3d104s1 轨道表示式 (电子排布图) 意义 实例 Al 专题：原子核外电子排布的表示方法 主族元素的价层电子指最外层电子，价层电子排布式即外围电子排布式，副族元素还包括次外层的d电子及次次外层的f电子 每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子 归纳总结 实验事实 核外电子的 运动状态 核外电子的 填充规律 表征方法 线状原 子光谱 能量 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 分层排布 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 轨道表示式 理论模型 直观化 证据推理 解释 模型认知 课堂总结 1. 下列说法正确的是 (　　) A．“电子云”表示电子像云一样分布在原子核周围 B．原子轨道即为电子的运动轨迹 C．s轨道形状为圆形，p轨道是“8”字形 D．2s轨道与1s轨道都是球形，但2s轨道的球形更大 D 课堂练习 2.玻尔理论、量子力学理论都是对核外电子运动的描述方法，根据对它们的理解，下列叙述中正确的是 A．因为s轨道的形状是球形的，所以s电子做的是圆周运动 B．3px、3py、3pz的轨道相互垂直，能量相同 C．各原子能级之间的能量差不一致，这是量子力学中原子光谱分析的理论基础 D．同一能层的p轨道电子能量不一定高于s轨道电子能量 BC 课堂练习 3.如图甲是氢原子的1s电子云图(即概率密度分布图)，图乙、丙分别表示s、p能级的电子云轮廓图。下列有关说法正确的是 A．电子云图(即概率密度分布图)就是原子轨道图 B．3p2表示3p能级中有两个原子轨道 C．由图乙可知，s能级的电子云轮廓图呈圆 形，有无数条对称轴 D．由图丙可知，p能级的原子轨道图呈哑铃 形，且有3个伸展方向 D 课堂练习 4.下列关于硅原子的核外电子排布表示方法中,错误的是(　　) A.1s22s22p63s23p2 B.[Ne]3s23p2 C. D. C 课堂练习 5.下列有关核外电子排布的式子不正确的是 ( ) A. 24Cr的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1 B. K的简化电子排布式：[Ar]4s1 C. N原子的电子排布图： D. S原子的电子排布图: D 课堂练习 6.下列说法错误的是 ( ) A. ns电子的能量可能低于(n-1)p电子的能量 B. 6C的电子排布式为1s22s22px2,违反了洪特规则 C. 电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理 D. 电子排布式(22Ti) 1s22s22p63s23p10违反了泡利原理 A 课堂练习 7.(1)17Cl的电子排布式：_________________。 (2)17Cl的价电子排布式：__________。 (3)17Cl-的电子式：___________。 (4)17Cl的价电子轨道表示式：__________________。 (5)17Cl的原子结构示意图：________。 (6)第四周期中最外层只有1个电子的所有基态原子的简化电子排布式：______________________________。 1s22s22p63s23p5 3s23p5 [Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1 课堂练习 新人教版 化学 选必2 第一章 原子结构与性质 谢谢观看 Lavf58.46.101 Lavf58.20.100 $