1.1.4泡利原理、洪特规则课件-2025-2026学年人教版高二上学期化学选择性必修2

该高中化学课件聚焦原子结构中的泡利原理、洪特规则及电子排布规律，通过钠原子光谱实验、斯特恩-盖拉赫实验导入电子自旋概念，衔接能层能级知识，构建从微观结构到电子排布规则的学习支架。 其亮点在于以实验探究为基础引出核心概念，结合Cr、Cu等特例及轨道表示式分析培养科学思维，通过思考讨论和分层练习巩固知识。既帮助学生深化微观结构认知，也为教师提供系统教学案例，提升教学效率。

第四课时 泡利原理、洪特规则 第一节 原子结构 第一章 原子结构与性质 能层 能级 原子 轨道数 原子轨道符号 原子轨道的形状和取向 形状 取向 K 1s L 2s 2p M 3s 3p 3d N 4s 4p 4d 4f 表1-2 不同能层的能级、原子轨道 1357 1 1 3 1 3 5 1s 2s 2px、2py、2pz 3s 3px、3py、3pz 4s 4px、4py、4pz ······ ······ ······ ······ ······ ······ ······ ······ ······ ······ 球形 哑铃形 相互垂直 球形 球形 哑铃形 ······ 球形 哑铃形 相互垂直 相互垂直 ······ ······ ······ ······ 能层：n 能级个数：n 轨道个数：n2 电子数：2n2 这2个电子容纳在同一个轨道里，也就意味着，它们的空间运动状态是相同的。为什么一个轨道允许容纳2个电子呢？ 3 资料卡片-电子自旋 钠原子光谱实验 斯特恩-盖拉赫实验 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：提出“电子自旋”的概念 只有1个最外层电子的碱金属原子 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 1925年，两个年轻的荷兰科学家乌伦贝克(当时25岁)和哥德斯密特(当时23岁)根据实验事实提出:电子除空间运动状态外，还有一种状态叫做自旋。后来，人们认识到，自旋是微观粒子普遍存在的一种如同电荷、质量一样的内在属性 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(↑和↓)表示自旋相反的电子 第二幅图 地球自转进行比较，类似于 5 1.内容（也称泡利不相容原理） 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。 一、泡利原理 例1：写出基态O原子的电子排布式 1s2 2s2 2p4 通过电子排布式，我们能得到哪些信息？ 能看出p能级的轨道数目及每个轨道的电子数吗？ 6 2.轨道表示式 (又称电子排布图)： 是表述电子排布的一种图式，如氢和氧的基态原子的轨道表示式如下: 通常应在方框下方或上方标记 能级符号,不要标记电子数 原子轨道 O 1s 2s 2p 能层 能级 轨道中电子数 电子对 单电子(未成对电子) 简并轨道：能量相同的原子轨道(同一能级的不同轨道) H 1s 注意是轨道表示式而不是轨道表达式，自旋状态而不是自旋方向，以前错误的叫法 新版教材有些地方能级符号在方框上方，有些地方在下方。愚以为最好统一，在此课件中的H、O电子排布图能级符号改成了在上方。 7 例2：写出基态He、Li、B原子的轨道表示式 ↑↓ 1s He: ↑↓ ↑ 1s 2s Li: ↑↓ ↑↓ ↑ 1s 2s 2p B: 在B原子中，电子有 种空间运动状态，有 种运动状态不同的电子 3 5 注：①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 ②电子的空间运动状态（范围）与原子轨道有关 例3：写出基态C原子的轨道表示式 空间运动状态等于轨道数，让学生回顾原子轨道的量子力学定义即可。 8 二、洪特规则 1925年，洪特在诠释复杂原子光谱时，得出了判断基态原子光谱项三条经验规则，后人归并简化成一条：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，称为洪特规则。 C 1s 2s 2p C 1s 2s 2p C 1s 2s 2p C 1s 2s 2p 哪一个是基态碳原子正确的轨道表示式？ 1、内容 注意：新教材中有简并轨道，注意下次使用时把本页修改一下 9 1s22s22p63s23p63d44s2 例4：写出基态24Cr、 29Cu的电子排布式、价电子排布式、价电子排布图 Cr 构造原理 周期表 Cu 1s22s22p63s23p63d94s2 3d44s2 3d94s2 3d54s1 3d104s1 3d 4s ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 构造原理 周期表 3d 4s 当能量相同的原子轨道在 (p6、d10、f14)、 (p3、d5、f7)和 (p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低， 如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。 全满 半满 全空 注意： ①洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。 ②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。 2. 特例 例3：写出24Cr、 29Cu的电子排布式、价电子排布式、价电子排布图 Cr 构造原理 周期表 Cu 3d44s2 3d94s2 3d54s1 3d104s1 3d 4s ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 构造原理 周期表 3d 4s ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 3d 4s ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 3d 4s 有一组半充满的简并轨道 体系能量较低，原子较稳定 有一组全充满的简并轨道 体系能量较低，原子较稳定 多电子原子在基态时核外电子优先占据能量最低的轨道。 －－自然界的普适规律 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)。 核电荷数 电子数 电子状态 共同决定 整个原子的能量 所有电子排布规则都需要满足能量最低原理 三、能量最低原理 此部分内容没多大的意义，简单说一下即可。把能量最低的概念打上，其余删除。更详细的看教材。 13 1.请写出下列基态粒子的简化电子排布式和价层电子的轨道表示式: (1)Ti (2)Fe 价层电子的轨道中各有几个未成对电子？ 练习 判断上述原子中的单电子数目 16 2. 下列电子排布式或轨道表示式正确的是（ ） A. C的轨道表示式： B. Ca的电子排布式：1s22s22p63s23p63d2 C. N的轨道表示式： D. Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6 D 3．(1)砷的元素符号为____，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)元素Ni的名称为____，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层电子轨道表示式为_____________。 (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 4 本节课到此结束 $