1.1.3 电子云与原子轨道+泡利原理+洪特规则 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

该高中化学课件聚焦原子结构与性质，核心讲解电子云、原子轨道及泡利原理、洪特规则、能量最低原理，通过玻尔模型局限性引入量子力学，对比宏观与微观粒子运动差异，搭建从经典力学到量子力学的认知支架，衔接原子结构示意图到电子排布式的学习。 其亮点是以钠原子光谱、银原子磁场偏转等实验事实为证据，结合思考讨论（如碳原子轨道表示式辨析）和典例剖析（铬、铜洪特规则特例），培养科学思维中的证据推理与模型认知，归纳“七图式”整合电子排布表示方法。既助学生建立微观结构的化学观念，又为教师提供探究式教学路径，提升教学效率。

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 能量最低原理 学习目标 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号元素基态原子的电子排布式、轨道表示式。 新知讲解：核外电子的运动状态 1926年玻尔原子模型被量子力学推翻。 经典力学：适用于宏观物体 量子力学：适用于微观粒子 宏观物体与微观粒子运动的不同 新知讲解：核外电子的运动状态 量子力学指出，一定空间运动状态的电子并不在玻尔假定的线性轨道上运行，而在核外空间各处都可能出现，但出现的概率不同，可以算出它们的概率密度(ρ)分布。 新知讲解：核外电子的运动状态 新知讲解：核外电子的运动状态 新知讲解：核外电子的运动状态 图中的小黑点是什么呢？是电子留下的足迹，或者说，是电子曾在这个位置上出现过。小黑点越密，表明电子在这个位置出现的概率越大，即概率密度越大。由于电子的概率密度分布看起来像一团云雾因而被形象的称作电子云。 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。 新知讲解：核外电子的运动状态 一、电子云与原子轨道 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)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。 一、电子云与原子轨道 (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 电子云轮廓 注意观察视频中各种电子云轮廓的形状。 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个空间运动状态称为一个原子轨道。 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。 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↑。 新知讲解 阅读教材14页和15页的资料卡片 思考问题：每个轨道中为什么只有两个电子呢？多一个可行吗？ 拓展延伸 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。 新知讲解：电子自旋和泡利原理 1、电子自旋的取向：顺时针和逆时针两种取向（简称自旋相反) 2、符号表示：↑和↓表示自旋相反的电子 ①微观粒子普遍存在的如同电荷、质量一样的内在属性 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 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）。 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） 原子轨道 简并轨道 在写出电子排布式的基础上，尝试书写6一8号元素的基态原子的轨道表示式，出现分歧可以小组讨论。 思考讨论 二、泡利原理 洪特规则 能量最低原理 2.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。 洪特规则适用于电子填入简并轨道。不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。 完成教材第16页的思考与交流。 并尝试书写13一22号元素的基态原子的轨道表示式 思考讨论 （1）.下列轨道表示式中哪个是硼的基态原子?为什么? （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✘ ✔ 完成教材第16页的思考与交流。 并尝试书写13一22号元素的基态原子的轨道表示式 思考讨论 典例剖析 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 × 二、泡利原理 洪特规则 能量最低原理 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。 24号铬原子的轨道表达式有两种书写方式，哪一种是符合实际情况的呢？ 新知讲解 洪特规则特例 光谱实验发现，简并轨道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。 请写出29Cu的价层电子轨道表示式 新知讲解 洪特规则特例 新知讲解 能量最低原理 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。 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，电子填入能量低的能级即可使整个原子能量最低（如所有主族元素的基态原子) 而当相邻能级能量相差不太大时，有1~2个电子占据能量稍高的能级可能反而降低了电子排斥能而使整个原子能量最低（如所有副族元素的基态原子)。 典例剖析 26Fe ↑↓ 4s ↑↓ ↑ ↑ 3d ↑ ↑ 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 基态原子失去电子转化为简单阳离子时，失去电子顺序是由外到内，先失去离核远的电子 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 归纳总结 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 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 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 课堂总结 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 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.46.101 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $