1.1.4泡利洪特能量最低原理 课件-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

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 能级 s p d f 最多可容纳电子数 2 6 10 14 原子轨道数 1 3 5 7 每个轨道容纳电子数 2 2 2 2 总结：每个原子轨道最多只能容纳 个电子 2 思考：每个能层的最多所能容纳的电子数？ = 1×2 = 3×2 = 5×2 = 7×2 为什么每个轨道最多能容纳2个电子？这两个电子的状态是否完全相同？ 课前回顾 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 自旋是微观粒子的内在属性，如同它的电荷、质量一样。 一、电子自旋 电子自旋在空间有________________两种取向， 简称_________。 用上下箭头“↑”“↓”表示 自旋相反 顺时针和逆时针 箭头：自旋状态电子 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/ 3 问题：核外电子在原子轨道中的排布应该如何表示呢？ 核外电子在 s能级的 原子轨道中如何排布应该呢？ 在一个原子轨道里，最多只能容纳_____个电子，它们的自旋________，也称泡利不相容原理。 填多少 2 相反 二、泡利原理 每一种运动状态的电子只有一个。 （也称泡利不相容原理） 泡利原理 轨道表示式（电子排布图）表示 氢的基态原子的原子轨道表示式 H 原子轨道 能级符号 H 三、轨道表示式（电子排布图） 1、轨道表示式（电子排布图）：是表述电子排布的一种图示。 2、表示方法： 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“↑ ↓”或“↑ ”“↓”。 试写出基态原子的原子轨道表示式 H 1s1 He 1s2 B 1s2 2s22p1 C 1s2 2s22p2 N 1s2 2s22p3 1s 1s ✔ ✘ 问题：核外电子在 p能级的原子 轨道中如何排布应该呢？ 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。 2p3的电子排布图 × × √ 请写出2p3、3d5的轨道表示式 四、洪特规则 (能量相同的原子轨道) （自旋方向相同） 2p 3d 箭头同向的单电子 当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同 ✔ 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。 违反了泡利原理 违反了洪特规则 【思考】以上错误类型违背的是泡利原理还是洪特规则？ 【思考･讨论】P16 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。 ✔ 5B 1s22s22p1 8O 1s22s22p4 【练习】请写出氧的基态原子的电子排布图 ↑ ↑ 1s ↑ ↑ 2s ↑ ↑ ↑ ↑ 2p O： 自旋平行 箭头同向的单电子 三、轨道表示式（电子排布图） O电子排布式：1s22s22p4 电子对 单电子(未成对电子) 能级符号 方框/圆圈：表示原子轨道 氧原子外层有 对电子对，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。 8 5 2 3 空间运动状态 = 轨道数总和（空轨道除外） 运动状态 = 电子数 核外电子的空间运动状态数=占有的原子轨道数；核外电子的运动状态数=电子总数；两者区别在于是否区分电子的自旋状态 ↑↓ 1s 2s 2p 3s 3p ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Al ↑ Al 原子中: 有6对电子对，有1个单电子。 Al 的轨道表示式（电子排布图）： 表示电子在原子轨道中的分布以及自旋状态 Al 的电子排布式：1s22s22p63s23p1 表示原子核外电子在能层和能级中的分布 三、轨道表示式（电子排布图） 简并轨道的空轨道(没有电子)也要画出来。全空的轨道不用画出来 同一个原子轨道 电子对 自旋方向相反的一对电子，“↑ ↓”称电子对 单电子 只有一个电子，“↑”或“↓”称单电子（未成对电子） 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 2px、2py、2pz 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/ 9 ↑↓ 1s 2s 2p 3s 3p ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Al ↑ 有 种空间运动状态，有 种运动状态不同的电子。 空间运动状态 = 轨道数总和（空轨道除外） 运动状态 = 电子数 7 13 三、轨道表示式（电子排布图） 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 未填电子的全空的轨道不用画出来，填了电子的简并轨道空轨道需要画出来 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/ 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。 相对稳定的状态 半充满：p3、d5、f7 全充满：p6、d10、f14 全空： p0、d0、f0 补充：洪特规则特例 洪特规则特例* 光谱实验发现 有两组半满的简并轨道 只有一组全满的简并轨道 有一组全满、一组半满的简并轨道 只有一组全满的简并轨道 试写出Fe3+和Cl-的轨道表示式。 Fe3+ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 1s 2s 2p 3s 3p 3d [Ar]3d5 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洪特规则针对电子填入简并轨道而言的，不适用于能量不同的轨道。 补充：离子的轨道表示式 Fe：1s22s22p63s23p63d64s2 [Ar]3d64s2 (1)原子失去电子 ①主族元素只失去最外层电子。 ②过渡元素的原子先失去最外层电子，可能还会失去次外层电子。 Fe2+：1s22s22p63s23p63d6 [Ar]3d6 Fe: 试写出Fe3+和Cl-的轨道表示式。 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 1s 2s 2p 3s 3p Cl-：1s22s22p63s23p6 [Ne]3s23p6 补充：离子的轨道表示式 Cl: Cl：1s22s22p63s23p5 [Ne]3s23p5 (2)原子得到电子时：一般总是填充在最外能层未填满的能级上。 Fe3+ ：1s22s22p63s23p63d5 [Ar]3d5 Cu：1s22s22p63s23p63d104s1 Fe：1s22s22p63s23p63d64s2 [Ar]3d64s2 写出 Fe2+ 和Fe3+ 、Cu+和Cu2+ 的电子排布式，轨道表示式 分析为什么Fe3+更稳定，Fe2+性质活泼？ Fe2+：1s22s22p63s23p63d6 [Ar]3d6 Fe3+处于半充满，较稳定 Fe2+： 作业 Cu2+ ：1s22s22p63s23p63d9 Cu+ ：1s22s22p63s23p63d10 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ 1s 2s 2p 3s 3p 3d Fe3+ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 1s 2s 2p 3s 3p 3d Cu：1s22s22p63s23p63d104s1 Cu+和Cu2+ 的电子排布式，轨道表示式 作业 Cu2+ ：1s22s22p63s23p63d9 Cu+ ：1s22s22p63s23p63d10 Cu+ 未填电子的全空的4s轨道的不用写出来，填了电子的简并轨道空轨道需要画出来 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。 基态原子：处于能量最低状态的原子 能级的能量高低顺序：如构造原理 1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p 五、能量最低原理 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。 下列氮原子的轨道表示式中，能量最高的是(　　) D 大本13页第2题 习题 洪特规则特例(洪特规则的补充) 原子的电子排布遵循构造原理，能使整个原子的能量处于最低状态 在一个原子轨道最多只能容纳2个电子，且它们的自旋状态相反。 当电子排布在同一能级的不同轨道，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋方向相同。 规则3：能量最低原理 规则1：泡利原理 规则2：洪特规则 怎么填 填多少 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。 总结： 基态原子核外电子的排布遵循的规则 下列对某些基态原子的核外电子排布评价正确的是(　　) B 大本13页第1题 习题 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 价层电子排布 电子排布的轨道表示式 (电子排布图) 价层电子的轨道表示式 以硫(S)为例 1s22s22p63s23p4 [Ne]3s23p4 3s23p4 基态原子核外电子排布的表示方法 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 习题 下列有关原子核外电子排布的说法错误的是(　　) A、22Ti 的电子排布式写成1s22s22p63s23p10，违反了能量最低原理 B、基态 24Cr 的电子排布式写成1s22s22p63s23p63d54s1，是正确的 C、O的电子轨道表示式写成 ，违反了泡利不相容原理 D、Si的价层电子轨道表示式写成，违反了洪特规则 小本128页第10题 A 习题 　　　　　 A B 　　　　　 C D A.氧原子核外电子排布图:——正确 B.碳原子的电子排布式:1s22s12p3——违背能量最低原理 C.硫原子的3p电子排布图: ——违背洪特规则 D.基态铬原子核外电子排布式:1s22s22p63s23p63d44s2——正确 $