1.1.5泡利原理、洪特规则、能量最低原理 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泡利原理、洪特规则、能量最低原理，系统讲解电子自旋、轨道表示式及1-36号元素核外电子排布规律。通过原子光谱、能层能级等旧知引出轨道电子排布问题，搭建新旧知识衔接的学习支架。 其亮点在于以问题链驱动探究，结合洪特规则特例（如Cr、Cu）及高考真题实例，培养学生科学思维中的证据推理与模型建构能力。通过大量轨道表示式书写练习和电子排布特殊性总结，帮助学生深化微观认知，教师可直接用于课堂教学提升效率。

组织建设 第一节　原子结构 第5课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 第一章 原子结构与性质 学习目标： 1.认识基态原子中核外电子排布遵循能量最低原理，泡利原理和洪特规则 2.能写出1-36号元素原子的轨道表示式。 3.结合原子核外电子排布规律及核外电子排布的原则建立观点、结论和证据之间的联系。 提出问题 问题 ①轨道内电子又是怎样排布的呢？ ②从分析中我们知道每个原子单轨道中最多可容纳几个电子？ 那么这些电子的运动状态完全相同吗？ ③电子进入多轨道能级时排布的顺序是什么？ 能量 量子化 原子光谱 能层 能级 原子结构示意图 电子排布式 原子轨道 能级 s p d f 原子轨道数 1 3 5 7 最多容纳电子数 一.电子自旋和泡利原理 1.电子自旋 ①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： 电子的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. 2.泡利原理---在一个原子轨道里,最多只能容纳2个电子,且它们的自旋相反。 这个原理被称为泡利原理（也称泡利不相容原理）。 如：2s2的电子排布图为 ,不能表示为 。 ③自旋是微观粒子普遍存在的一种的内在属性。 思考：一个轨道怎样填充电子，填充几个电子，自旋方向如何呢？ ②电子的运动状态由 四个方面共同决定； 思考：钠原子核外电子有 种不同空间运动状态； 钠原子核外电子有 种运动状态不同的电子。 钠原子核外电子有 种能量不同的电子; ③电子能量与 有关。 能层、能级、原子轨道和自旋状态 能层、能级 注意： ①一个原子中不可能存在运动状态完全相同的2个电子 二.电子排布的轨道表示式（电子排布图） He的电子排布的轨道表示式 F的电子排布的轨道表示式 2.表示规则：①方框(也可用圆圈)表示原子轨道 ②能量相同的原子轨道写在一起，称为 简并轨道 ③方框箭头表示一种自旋状态的电子。 “↑↓”称电子对，“↑”或“↓”称单电子（或未成对电子）。 箭头同向的单电子称自旋平行。 ④在方框下方或上方标记能级符号。 1.表述电子排布的又一种表示 1s 2s 2p [大胆试一试] 写出基态N原子的电子排布图。 三.洪特规则 简并轨道怎么填 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。 2.洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子 3.思考 (1)简并轨道：_________________________________。 (2)电子对：_____________________________________。 (3)单电子： 。 能量相同的原子轨道　 同一个原子轨道中，自旋相反的一对电子　 一个原子轨道中若只有一个电子，则该电子称为单电子　 (4)在氧原子中，有____对电子对，有____个单电子。 (5)在氧原子中，有____种空间运动状态，有___种运动状态不同的电子，有 种能量不同的电子。 3　 2 5　 8 3　 【练习】1、写出的O、P轨道表示式 写出Fe、Cu、Cr的价电子排布图 相对稳定的状态 全充满：p6、d10、f14 半充满: p3、d5、 f7 全 空: p0、 d0、 f0 洪特规则特例：能量相同的简并轨道，全满、半满、全空条件时，体系能量较低，原子较稳定。 前36号元素中， 全 空 的 有：Be（2s2 ） Mg（3s2 ） Ca（ 4s2） 半充满的有：N(2s22p3 ) P(3s23p3 ) Cr(3d54s1 ) Mn(3d54s2 ) As(4s24p3) 全充满的有：Ne(2s22p6 ) Ar(3s23p6) Cu(3d104s1 ) Zn(3d104s2) Kr(4s24p6） 2p0 3p0 3d0 ↑↓ Li Be B ↑↓ 1s 2s ↑↓ ↑ ↑↓ ↑↓ 1s 2s ↑ 2p 1s 2s N O ↑↓ ↑↓ 1s 2s ↑ ↑ ↑ 2p ↑↓ ↑↓ 1s 2s ↑ ↑ ↑ ↓ 2p ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↑↓ 1s 2s 2p ↑↓ ↑↓ 1s 2s 2p ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ ↑↓ 写出下列元素原子的电子排布图（即轨道表示式） F Ne 请写出基态碳原子可能的轨道表示式。 ② C 1s ↑↑ ↑↓ ↑↓ 2s 2p ① C 1s ↑↓ ↑↓ ↑↓ 2s 2p 2p ③ C ↑ 1s ↑ ↑↓ ↑↓ 2s 2p ④ C ↓ 1s ↑ ↑↓ ↑↓ 2s 哪个正确呢？ 【思考与讨论】 10 4.能量最低原理 a、电子排布遵循构造原理使整个原子的能量处于最低状态 b、电子排布遵循洪特规则 c、电子排布遵循泡利原理 d、电子排布遵循多轨道能级全空、半满和全空是稳定状态 Cu 4s 3d 4s 3d Cr 练习检测 不满足洪特规则 不满足能量最低原理 不满足构造原理 1.下列基态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： ④Cr：1s22s22p63s23p63d44s2 ⑤Fe：1s22s22p63s23p63d64s2 ⑥Mg2＋：1s22s22p6　 ⑦C： ①⑤⑥　 ②④　 ③⑦　 ⑦ 练习检测 2.下列电子排布图能表示某原子的最低能量状态的是 D 3．价电子排布式为3s23p3的原子，其核外电子占有的轨道数为( ) A．4　　 　　B．7　　 　　C．8　 　　　D．9 D 4.磷酸铁锂(LiFePO4)电极材料用于各种锂离子电池。说法错误的是（ ） A．Li位于周期表ⅠA B．基态Fe2+的价层电子排布式为3d6 C．基态P原子的未成对电子数为5 D．基态O原子核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图为哑铃形 C 5.(1)与铬同周期的所有元素的基态原子中最外层电子数与铬原子相同的元素有________(填元素符号)。 (2)基态Fe3＋的M层电子排布式为_________，基态铝原子核外自旋平行的电子最多有_____个，与铝同族的第四周期元素原子的价电子排布式为_______，基态磷原子的核外电子空间运动状态共有_____种，其价电子排布式为________。 (3)基态Ge原子有____个未成对电子。 K、Cu 3s23p63d5 7 4s24p1 15 3s23p3 2 6.F元素的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn＋2，则n＝____；基态原子中能量最高的是____电子，核外电子的轨道表示式为_______________________。 2 2p 7．(2018)下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为______、______(填标号)。 8．(2019)Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3＋价层电子排布式为________。 9．(2016)镍元素基态原子的电子排布式为______________________________，3d能级上的未成对电子数为_____。 10．(2017)基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是____________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为________。 4s 4f5 2 N 球形 11、写出符合下列条件的1~36号元素的元素符号：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： 。 H、Li、Na、K、B、Al、Ga、F、Cl、Br、Sc、Cu C、Si、Ge、O、S、Se、Ti、Ni N、P、As、V、Co Fe Mn Cr 12. A、B、C、D、E、F均为36号以前的元素，请完成下列空白。 (1)A元素基态原子的最外层有2个未成对电子，次外层有2个电子， 其元素符号为 。 (2)B元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1，其元素符号为 。 (3)C元素三价阳离子的3d轨道为半充满，其元素符号为 ，其基态原子的电子排布式 。 C或O N Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 (4)D元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，D的元素符号为 ， 其基态原子的价电子轨道表示式为 。 (5)E、F元素的基态原子都只有一个未成对电子，它们相互作用形成的离子的电子层结构相同，且离子最高能级的电子对数等于其最高能层 的电子层数。E、F的元素符号为 。 Cu ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 3d ↑ 4s Cl 和 K 或 H和Li 13.(1)写出砷的元素符号　　　　,原子中所有电子占据　　　　　个能级,共占有　　　　个轨道,核外共有　　　　个不同运动状态的电子。  (2)写出元素Ni的名称　　　　,该元素在周期表的位置为第　　　　周期,第　　　　族。  (3)第四周期基态原子中未成对电子数最多的元素是　　　　,该元素基态原子的价电子轨道表示式为　　　　　　　　。  (4)第三电子层上有　　　　个能级,作为内层最多可容纳　　　　个电子,作为最外层时,最多可含有　　　　个未成对电子。  As 8 18 33 镍 四 Ⅷ 铬(或Cr)　 3 18 3 14.(1)以下列出的是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况。试判断,哪些违反了泡利原理?　　,哪些违反了洪特规则?　　。  ③ ②④⑥　　 (2)某元素的激发态(不稳定状态)原子的电子排布式为1s22s22p63s13p33d2,则该元素基态原子的电子排布式为　 　　　　　　;其最高价氧化物对应水化物的化学式是　　　　。  (3)将下列多电子原子的原子轨道按轨道能量由低到高顺序排列 。 ①2s ②3d ③4s ④3s ⑤4p ⑥3p  1s22s22p63s23p4　 H2SO4 ①④⑥③②⑤ 15.(1)元素Mn与O中,基态原子核外未成对电子数较多的是　　。  (2)基态Ge原子有　　个未成对电子。  (3)镍元素基态原子的3d能级上的未成对电子数为　　。  (4)基态Fe原子有　　个未成对电子。  (5)基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是　　,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为　　　 。  (6)Cu的价层电子排布图为　　　　　　　　　　。  Mn 2 2 4 N 球形 规律总结 1~36号元素中原子核外电子排布的特殊性。 (1)最外层只有一个未成对电子的元素: ①第ⅠA族(ns1:H、Li、Na、K), ②第ⅢA族(ns2np1:B、Al、Ga), ③第ⅦA族(ns2np5:F、Cl、Br), ④Cr(3d54s1)和Cu(3d104s1)。 (2)最外层有2个未成对电子的元素: ①第ⅣA族(ns2np2:C、Si、Ge), ②第ⅥA族(ns2np4:O、S、Se)。 (3)最外层有3个未成对电子的元素: 第ⅤA族(ns2np3:N、P、As)。 (4)3d能级半充满的元素:Cr3d54s1;Mn3d54s2。 $