1.1.3 核外层电子运动状态及排布规则-【核心素养新教学】2025-2026学年高二化学同步优质教学课件（人教版选择性必修2）

第一章 化学反应的热效应 第一章 原子结构与性质 第一节 原子结构 本节重点 电子的运动状态（空间分布及能量）。会书写和说明 1-36号元素基态原子的核外电子排布式和轨道表示式。 第3课时 核外电子运动状态及排布规则 宏观物体的运动轨迹 核外电子的运动 宏观物体 电子 质量 很大 速度 较慢 空间 大 轨迹 可描述 （画图或函数描述） 很小 很快(接近光速) 极小 不可确定 问题探究 【思考交流】 如何表示核外电子的运动状态？ 资料在线 研究了氢原子的光谱后，根据量子力学的观点，大胆突破传统思想的束缚，提出了新的原子结构模型 (1)原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动，这些轨道称为原子轨道。核外电子在 原子轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。 (2)不同的原子轨道具有不同的能量，原子轨道的能量变化是不连续的。 (3)原子核外电子可以在能量不同的轨道上发生跃迁。 丹麦科学家 玻尔 1913年，波尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行 1926年，玻尔建立的线性轨道模型被量子力学推翻。 核外电子的运动特点 玻尔模型 电子云模型 2.氢原子的1s电子在原子核外出现的概率密度分布图 小点不是电子本身，小点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述。 小点越密，表明概率密度越大。 1.概率密度 含义：用P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积，则 称为概率密度，用ρ表示 由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云 主题1:电子云与原子轨道 1.电子云 电子云轮廓图的绘制过程 x y z 球形轮廓图 主题1:电子云与原子轨道 3.电子云 电子云是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 分布的形象化描述。不代表电子的运动轨迹。 (1)含义： (2)电子云轮廓图 是指量子力学描述电子在原子核外空间运动的主要区域。 一般是将出现概率约为90%的空间圈出来，制作电子云的轮廓图，即原子轨道。 ①s电子的电子云轮廓 同一原子的s电子的电子云轮廓图 相似点：任一能层的s电子的电子云轮廓图都是一个球形。 递变性：同一原子的能层越高，s电子云半径越大。 由于电子能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展。 （只有1种空间运动状态） 球形 主题1:电子云与原子轨道 4. 电子云轮廓图的特点和规律 ②p电子的电子云轮廓 相似点：p电子云的形状是哑铃状的，同一能层中px、py、pz的能量相同 递变性：能层序数越大，p电子云半径越大 哑铃形 （有3种不同的空间运动状态) (x、y、z分别是p电子云在直角坐标系里的取向) 1.电子云 主题1:电子云与原子轨道 d电子云轮廓图是花瓣形或双哑铃形。 有5种空间伸展方向。 f 电子云轮廓图有7种空间伸展方向。 1.电子云 主题1:电子云与原子轨道 2.原子轨道 1、概念 量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。 几个空间运动状态=几个原子轨道 2、轨道数 ns原子轨道1个 nd原子轨道有5个 np原子轨道有3个 nf 原子轨道有7个 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。 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。 主题1:电子云与原子轨道 说明:①不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同. ②p能级有三个原子轨道，相互垂直，分别以 px、 py、 pz表示. 在同一能层中， px、py、 pz的能量相同(EnPx=EnPy=EnPz ) 。 能量相同的轨道称为简并轨道 ③轨道数与电子云的伸展方向数相等。 1 3 5 7 2.原子轨道 主题1:电子云与原子轨道 主题1:电子云与原子轨道 各电子层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数 电子层 原子轨道类型 原子轨道数目 可容纳的电子数 1 1s 1 2 2 2s、2p 4 8 3 3s、3p、3d 9 18 4 4s、4p、4d、4f 16 32 n — n2 2n2 课堂检测 1．正误判断 (1)从空间角度看，2s轨道比1s轨道大，其空间包含了1s轨道___________ 。 (2)同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多__________。 (3)p能级的能量一定比s能级的能量高___________。 (4)2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等___________。 (5)2px、2py、2pz轨道相互垂直，能量相等___________。 正确 错误 错误 错误 正确 课堂检测 2．下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是 A．s、p、d能级所含原子轨道数分别为1，3，5 B．s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动 C．p能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层的增加，p能级原子轨道数也增多 D．原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云 A 课堂检测 3.第N能层所含能级数、原子轨道数和最多容纳电子数分别为（ ） A．3、32、2× 32 B．4、42、2× 32 C．5、42、5× 32 D．4、42、2× 42 D 4．基态钾原子中，其占据的最高能层的符号是___________；基态钾离子占据的最高能级共有___________个原子轨道，其形状是___________。 N 3 哑铃形 基态钾原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p64s1， 基态钾离子的电子排布式是1s22s22p63s23p6 1924年斯通纳(E. Stoner)采用了元素特征X射线量子数的标记方法，对玻尔的壳层填充电子的方式重新排列。 在斯通纳工作基础上，1925年泡利(W. Pauli)发现了泡利不相容原理，在斯通纳三个量子数基础上引入了表述电子固有属性的第四个量子数，而且预言了第四量子数只有两个值。 问题： 每个原子轨道中最多可容纳两个电子，那么这两个电子的运动状态有什么差异吗？ 1.电子自旋与泡利原理 叶绿素铜钠盐 1925年，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。 1.电子自旋 主题2:核外电子排布规则 自旋是微观粒子的内在属性，如同它的电荷、质量一样。 电子自旋有顺时针和逆时针两种状态，常用上下箭头（↑和↓）表示自旋状态相反的电子。 PPT模板：www.1ppt.com/moban/ PPT素材：www.1ppt.com/sucai/ PPT背景：www.1ppt.com/beijing/ PPT图表：www.1ppt.com/tubiao/ PPT下载：www.1ppt.com/xiazai/ PPT教程： www.1ppt.com/powerpoint/ 资料下载：www.1ppt.com/ziliao/ 个人简历：www.1ppt.com/jianli/ 试卷下载：www.1ppt.com/shiti/ 教案下载：www.1ppt.com/jiaoan/ 手抄报：www.1ppt.com/shouchaobao/ PPT课件：www.1ppt.com/kejian/ 语文课件：www.1ppt.com/kejian/yuwen/ 数学课件：www.1ppt.com/kejian/shuxue/ 英语课件：www.1ppt.com/kejian/yingyu/ 美术课件：www.1ppt.com/kejian/meishu/ 科学课件：www.1ppt.com/kejian/kexue/ 物理课件：www.1ppt.com/kejian/wuli/ 化学课件：www.1ppt.com/kejian/huaxue/ 生物课件：www.1ppt.com/kejian/shengwu/ 地理课件：www.1ppt.com/kejian/dili/ 历史课件：www.1ppt.com/kejian/lishi/ 17 叶绿素铜钠盐 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（也称泡利不相容原理）。 2.泡利原理 如：He 1s2 1s 1s ✔ 问题： 核外电子在原子轨道中的排布应该如何表示呢？ 1.电子自旋与泡利原理 主题2:核外电子排布规则 ✘ 每一种运动状态的电子只有一个。 因为s、p、d、f轨道的原子轨道数分别为1，3，5，7个，所以s、p、d、f各原子轨道分别最多能容纳2，6，10，14个电子。 PPT模板：www.1ppt.com/moban/ PPT素材：www.1ppt.com/sucai/ PPT背景：www.1ppt.com/beijing/ PPT图表：www.1ppt.com/tubiao/ PPT下载：www.1ppt.com/xiazai/ PPT教程： www.1ppt.com/powerpoint/ 资料下载：www.1ppt.com/ziliao/ 个人简历：www.1ppt.com/jianli/ 试卷下载：www.1ppt.com/shiti/ 教案下载：www.1ppt.com/jiaoan/ 手抄报：www.1ppt.com/shouchaobao/ PPT课件：www.1ppt.com/kejian/ 语文课件：www.1ppt.com/kejian/yuwen/ 数学课件：www.1ppt.com/kejian/shuxue/ 英语课件：www.1ppt.com/kejian/yingyu/ 美术课件：www.1ppt.com/kejian/meishu/ 科学课件：www.1ppt.com/kejian/kexue/ 物理课件：www.1ppt.com/kejian/wuli/ 化学课件：www.1ppt.com/kejian/huaxue/ 生物课件：www.1ppt.com/kejian/shengwu/ 地理课件：www.1ppt.com/kejian/dili/ 历史课件：www.1ppt.com/kejian/lishi/ 18 2.轨道表示式 （电子排布图）：是表述电子排布的一种图示。 主题2:核外电子排布规则 1、用方框(或圆圈)表示原子轨道，能量相同的原子轨道(简并轨道)的方框相连。 2、各轨道按照离核由近到远，从左到右依次排列，且在方框的下方用能级符号表示轨道所属能级。 3、用箭头表示处于特定自旋方向的电子。 H 1s1 O 1s22s22p4 H 原子轨道 能级符号 简并轨道：能量相同的原子轨道 自旋平行 箭头同向的单电子称自旋平行。 PPT模板：www.1ppt.com/moban/ PPT素材：www.1ppt.com/sucai/ PPT背景：www.1ppt.com/beijing/ PPT图表：www.1ppt.com/tubiao/ PPT下载：www.1ppt.com/xiazai/ PPT教程： www.1ppt.com/powerpoint/ 资料下载：www.1ppt.com/ziliao/ 个人简历：www.1ppt.com/jianli/ 试卷下载：www.1ppt.com/shiti/ 教案下载：www.1ppt.com/jiaoan/ 手抄报：www.1ppt.com/shouchaobao/ PPT课件：www.1ppt.com/kejian/ 语文课件：www.1ppt.com/kejian/yuwen/ 数学课件：www.1ppt.com/kejian/shuxue/ 英语课件：www.1ppt.com/kejian/yingyu/ 美术课件：www.1ppt.com/kejian/meishu/ 科学课件：www.1ppt.com/kejian/kexue/ 物理课件：www.1ppt.com/kejian/wuli/ 化学课件：www.1ppt.com/kejian/huaxue/ 生物课件：www.1ppt.com/kejian/shengwu/ 地理课件：www.1ppt.com/kejian/dili/ 历史课件：www.1ppt.com/kejian/lishi/ 19 叶绿素铜钠盐 ↑↓ 1s 2s 2p 3s 3p ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Al ↑ 同一个原子轨道 电子对 自旋方向相反的一对电子 单电子 只有一个电子 自旋平行 箭头同向的单电子称为自旋平行 简并轨道 能量相同的原子轨道 Al 原子中: 有6对电子对，有1个单电子。 主题2:核外电子排布规则 2.轨道表示式 电子对 单电子(未成对电子) 没有电子的轨道称为空轨道 PPT模板：www.1ppt.com/moban/ PPT素材：www.1ppt.com/sucai/ PPT背景：www.1ppt.com/beijing/ PPT图表：www.1ppt.com/tubiao/ PPT下载：www.1ppt.com/xiazai/ PPT教程： 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数学课件：www.1ppt.com/kejian/shuxue/ 英语课件：www.1ppt.com/kejian/yingyu/ 美术课件：www.1ppt.com/kejian/meishu/ 科学课件：www.1ppt.com/kejian/kexue/ 物理课件：www.1ppt.com/kejian/wuli/ 化学课件：www.1ppt.com/kejian/huaxue/ 生物课件：www.1ppt.com/kejian/shengwu/ 地理课件：www.1ppt.com/kejian/dili/ 历史课件：www.1ppt.com/kejian/lishi/ 主题2:核外电子排布规则 【思考与讨论】 请写出基态碳原子可能的轨道表示式。 ① C 1s ↑↓ ↑↓ ↑↓ 2s 2p 2p ③ C ↑ 1s ↑ ↑↓ ↑↓ 2s ② C 1s ↑↑ ↑↓ ↑↓ 2s 2p 2p ④ C ↓ 1s ↑ ↑↓ ↑↓ 2s ✔ 这是为啥？ PPT模板：www.1ppt.com/moban/ PPT素材：www.1ppt.com/sucai/ PPT背景：www.1ppt.com/beijing/ PPT图表：www.1ppt.com/tubiao/ PPT下载：www.1ppt.com/xiazai/ PPT教程： www.1ppt.com/powerpoint/ 资料下载：www.1ppt.com/ziliao/ 个人简历：www.1ppt.com/jianli/ 试卷下载：www.1ppt.com/shiti/ 教案下载：www.1ppt.com/jiaoan/ 手抄报：www.1ppt.com/shouchaobao/ PPT课件：www.1ppt.com/kejian/ 语文课件：www.1ppt.com/kejian/yuwen/ 数学课件：www.1ppt.com/kejian/shuxue/ 英语课件：www.1ppt.com/kejian/yingyu/ 美术课件：www.1ppt.com/kejian/meishu/ 科学课件：www.1ppt.com/kejian/kexue/ 物理课件：www.1ppt.com/kejian/wuli/ 化学课件：www.1ppt.com/kejian/huaxue/ 生物课件：www.1ppt.com/kejian/shengwu/ 地理课件：www.1ppt.com/kejian/dili/ 历史课件：www.1ppt.com/kejian/lishi/ 3.洪特规则及其特例 叶绿素铜钠盐 1.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。 (能量相同的原子轨道) （自旋方向相同） 洪特 F.Hund, 1896—1997 2p 3d 请写出2p3、3d5的轨道表示式 1925年，洪特提出洪特规则： 主题2:核外电子排布规则 PPT模板：www.1ppt.com/moban/ PPT素材：www.1ppt.com/sucai/ PPT背景：www.1ppt.com/beijing/ PPT图表：www.1ppt.com/tubiao/ PPT下载：www.1ppt.com/xiazai/ PPT教程： www.1ppt.com/powerpoint/ 资料下载：www.1ppt.com/ziliao/ 个人简历：www.1ppt.com/jianli/ 试卷下载：www.1ppt.com/shiti/ 教案下载：www.1ppt.com/jiaoan/ 手抄报：www.1ppt.com/shouchaobao/ PPT课件：www.1ppt.com/kejian/ 语文课件：www.1ppt.com/kejian/yuwen/ 数学课件：www.1ppt.com/kejian/shuxue/ 英语课件：www.1ppt.com/kejian/yingyu/ 美术课件：www.1ppt.com/kejian/meishu/ 科学课件：www.1ppt.com/kejian/kexue/ 物理课件：www.1ppt.com/kejian/wuli/ 化学课件：www.1ppt.com/kejian/huaxue/ 生物课件：www.1ppt.com/kejian/shengwu/ 地理课件：www.1ppt.com/kejian/dili/ 历史课件：www.1ppt.com/kejian/lishi/ 23 洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。 试写出Fe3+和Cl-的轨道表示式。 Fe3+ Cl- ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 1s 2s 2p 3s 3p 3d [Ar]3d5 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 1s 2s 2p 3s 3p [Ne]3s23p6 课堂检测 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。 ✔ ✔ 【思考】以上错误类型违背的是泡利原理还是洪特规则？ 违反了泡利原理 根据泡利原理，在一个原子轨道里，最多只能容纳两个电子，它们自旋相反。 违反了洪特规则 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。 主题2:核外电子排布规则 叶绿素铜钠盐 洪特规则特例* 光谱实验发现 24Cr ↑↓ 4s ↑ ↑ ↑ 3d ↑ 在简并轨道上的电子排布处于全满、半充满、全空状态，具有较低的能量和较大的稳定性。 只有一组全满的简并轨道 4s 3d ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 有两组半满的简并轨道 29Cu ↑↓ 4s ↑↓ ↑↓ ↑↓ 3d ↑↓ ↑ 只有一组全满的简并轨道 4s 3d ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 有一组全满、一组半满的简并轨道 主题2:核外电子排布规则 3.洪特规则及其特例 PPT模板：www.1ppt.com/moban/ PPT素材：www.1ppt.com/sucai/ PPT背景：www.1ppt.com/beijing/ PPT图表：www.1ppt.com/tubiao/ PPT下载：www.1ppt.com/xiazai/ PPT教程： www.1ppt.com/powerpoint/ 资料下载：www.1ppt.com/ziliao/ 个人简历：www.1ppt.com/jianli/ 试卷下载：www.1ppt.com/shiti/ 教案下载：www.1ppt.com/jiaoan/ 手抄报：www.1ppt.com/shouchaobao/ PPT课件：www.1ppt.com/kejian/ 语文课件：www.1ppt.com/kejian/yuwen/ 数学课件：www.1ppt.com/kejian/shuxue/ 英语课件：www.1ppt.com/kejian/yingyu/ 美术课件：www.1ppt.com/kejian/meishu/ 科学课件：www.1ppt.com/kejian/kexue/ 物理课件：www.1ppt.com/kejian/wuli/ 化学课件：www.1ppt.com/kejian/huaxue/ 生物课件：www.1ppt.com/kejian/shengwu/ 地理课件：www.1ppt.com/kejian/dili/ 历史课件：www.1ppt.com/kejian/lishi/ 26 课堂检测 4.某基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4，下列说法错误的是(　　) A．该元素原子核外共有34个运动状态不同的电子 B．该元素原子的最高能层符号为N C．该元素原子核外电子有18种空间运动状态 D．该元素原子价层电子排布式为3d104s24p4 运动状态=电子数 空间运动状态=轨道数之和 D ①电子的运动状态 能层 能级 原子轨道 自旋状态 ②一个原子中不可能存在运动状态完全相同的两个电子 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。 实际上，整个原子的能量是由核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定。 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排斥能，进而使原子整体能量最低。例如，所有副族元素的基态原子。 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。 主题2:核外电子排布规则 思考判断 (1) Al: 1s2 2s22p6 3s13p2 (2) Cl: 1s2 2s22p6 3s23p5 (3) S: 1s2 2s22p6 3s33p3 (4) K: 1s2 2s22p6 3s23p63d1 (5) Ne: 1s2 2s22p6 判断下列原子的电子排布式是否正确；如不正确，说明它违反了什么原理？ 能量最低原理 正确 泡利不相容原理 能量最低原理 正确 1.按要求完成下列填空： (1)11Na的电子排布式为____________； (2)20Ca的价层电子排布式为____； (3)35Br－的离子结构示意图为__________； (4)8O的轨道表示式为__________________________； (5)9F的价层轨道表示式为____________________。 1s22s22p63s1 4s2 课堂检测 2.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_____。 ①Ca2＋：1s22s22p63s23p6 ②F－：1s22s23p6 ③P： ④Fe：1s22s22p63s23p63d64s2 ⑤Mg2＋：1s22s22p6 ⑥C： ①④⑤ ② ③ ⑥ 课堂小结 能量最低原则 泡利不相容原理 洪特规则 全满、半满、全空相对稳定 原子结构示意图 电子排布式、价电子排布式 电子排布图 原子核外电子排布遵循的原理和规则 原子核外电子排布的表示式 Thank you for watching $