第1章 第1节 第3课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理-【优学精讲】2024-2025学年高中化学选择性必修2教用Word(人教版)

第3课时　泡利原理、洪特规则、能量最低原理 【学习目标】　1.认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则，能写出1～36号元素基态原子的轨道表示式。　2.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、结论和证据之间的逻辑关系。 知识点一　基态原子核外电子排布的三大规则 1.电子自旋与泡利原理 （1）自旋：电子自旋在空间有____________和____________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。 （2）泡利原理（也称泡利不相容原理）：在一个原子轨道里，最多只能容纳____________个电子，它们的自旋____________。 2．电子排布的轨道表示式（电子排布图） 在轨道表示式中，用方框（也可用圆圈）表示原子轨道。例如，基态O原子的轨道表示式如下： （1）简并轨道：____________的原子轨道。 （2）电子对：在同一个原子轨道中，自旋方向______________的一对电子，用“____________”表示。 （3）单电子：一个原子轨道中，若只有一个电子，则该电子称为单电子，用“↑”或“↓”表示，又称____________。 （4）自旋平行：箭头____________的单电子。如基态O原子有________个自旋平行的2p电子。 （5）氧原子中，有______个电子对，有______个单电子，电子的运动状态有__________种，空间运动状态有__________种。 3．洪特规则 （1）含义：基态原子中，填入简并轨道的电子总是先 ____________，且自旋____________。 （2）特例：在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强的稳定性。 相对稳定的状态 如24Cr的电子排布式为______________________________，为半充满状态，易错写为1s22s22p63s23p63d44s2。 4．能量最低原理 （1）含义：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量____________的原子轨道，使整个原子的能量____________。 （2）决定因素：整个原子的能量由____________、____________和____________三个因素共同决定。 　（1）为什么基态氦原子的电子排布是1s2而不是1s12s1? （2）指出下列核外电子排布的书写分别违背了什么原则？ ①2p轨道上有3个电子的原子： ②基态P原子：1s22s22p63s23p3p ③4s轨道上有2个电子的原子： ④3d轨道上有8个电子的原子： 提示：（1）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，2s轨道的能量高于1s轨道，故应先填充满1s轨道，氦原子只有两个电子，电子排布为1s2时能量最低。 （2）①②④违背了洪特规则；③违背了泡利原理。 [答案自填] 顺时针　逆时针　2　相反　能量相同　相反　↑↓　未成对电子 同向　2　3　2　8　5　单独分占　平行　1s22s22p63s23p63d54s1　最低　最低 核电荷数　电子数　电子状态 1．下列轨道表示式能表示基态硫原子最外层结构的是（　　） 解析：选D。原子核外电子优先占据能量最低的轨道，然后依次进入能量高的轨道，这样使整个原子处于能量最低的状态。A中3s轨道没有排满就排3p轨道了，违背了能量最低原理；B、C违背了洪特规则，电子总是优先单独分占，且自旋平行。 2．某原子核外电子排布式为1s22s22p3。下列说法正确的是（　　） A．该原子的核外电子轨道表示式为 B．该原子核外有7种能量不同的电子 C．该原子核外最外层电子占据3个原子轨道 D．该原子核外最外层有5种运动状态不同的电子 解析：选D。该轨道表示式违背了洪特规则，正确的轨道表示式为 ，A项错误；该原子核外有3种能量不同的电子，分别为1s、2s、2p原子轨道上的电子，B项错误；该原子核外最外层电子数为5，占据2s、2p共4个原子轨道，C项错误；该原子核外最外层电子数为5，故最外层有5种运动状态不同的电子，D项正确。 3．（1）Mn元素与O元素中，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）基态镍原子的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Cu原子的价层电子轨道表示式为 ________________________________________________________________________。 答案：（1）Mn　（2）2　（3）2　（4）4 （5） 知识点二　核外电子排布的表示方法 原子（离子）结构示意图 含义 将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子 实例 电子排布式 含义 用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数 实例 K：1s22s22p63s23p64s1 简化电子排布式 含义 为了避免电子排布式书写过于烦琐，把内层电子达到稀有气体原子结构的部分以相应稀有气体元素符号外加方括号的形式表示 实例 K：[Ar]4s1 价层电子排布式 含义 主族元素的价层电子指最外层电子，副族元素的价层电子还包括次外层的d电子及倒数第三层的f电子 实例 Al：3s23p1；Zn：3d104s2 轨道表示式（又称电子排布图） 含义 每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子 实例 Al的最外层电子轨道表示式： 电子式 含义 化学中常在元素符号周围用“·”或“×”来表示元素原子的最外层电子，相应的式子叫做电子式 实例 1．下列描述碳原子结构的化学用语正确的是（　　） A．碳­12原子：C B．原子结构示意图： C．原子核外能量最高的电子云轮廓图呈哑铃形 D．基态原子的轨道表示式： 解析：选C。元素符号的左下角表示质子数，左上角表示质量数，故碳­12原子可表示为C，A错误；碳的原子结构示意图为，B错误；碳原子核外能量最高的电子在2p能级，电子云轮廓图呈哑铃形，C正确；根据核外电子排布规则可知，基态碳原子的轨道表示式为 ，D错误。 2．（2024·成都高二质检）下列有关化学用语正确的是（　　） A．基态Cr原子的价层电子的轨道表示式： B．KCl的电子式： C．基态Co2＋的电子排布式：1s22s22p63s23p63d7 D．F的原子结构示意图： 解析：选C。基态Cr原子的价层电子排布式为3d54s1，轨道表示式应为，故A错误；KCl是离子化合物，电子式应为，故B错误；基态Co原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2，基态Co2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d7，故C正确；F的原子结构示意图应为，故D错误。 3．（2024·玉溪高二月考）下列有关说法正确的是　（　　） A．基态钙原子的简化电子排布式：[Ar]3d2 B．用电子云轮廓图描述2py原子轨道的形状： C．基态O原子有8种空间运动状态不同的电子 D．基态氮原子核外电子排布的轨道表示式： 解析：选B。A.基态钙原子的简化电子排布式应为[Ar]4s2，故A错误；C.基态O原子有8种运动状态不同的电子，有5种空间运动状态不同的电子，故C错误；D.基态氮原子核外电子排布的轨道表示式应为 ，故D错误。 1．对基态碳原子核外两个未成对电子的描述，错误的是（　　） A．电子云轮廓图的形状相同 B．自旋平行 C．能量相同 D．在同一轨道 解析：选D。A.基态碳原子核外两个未成对电子是2p电子，电子云轮廓图的形状为哑铃形，故A正确；B.两个未成对电子符合洪特规则，自旋平行，故B正确；C.两个未成对电子在2p能级上，能量相同，故C正确；D.两个未成对电子符合洪特规则，优先单独占据一个轨道，因此两个电子在不同轨道，故D错误。 2．（2024·济南历城二中高二质检）某主族元素的原子，M层上有一个半充满的能级，这种原子的质子数（　　） A．只能是7　　　　　　　 B．只能是15 C．是11或15 D．是11或13 解析：选C。主族元素原子的M层中d能级上的电子为全充满或全空状态，故满足题给条件的原子的M层的电子排布为3s1或3s23p3，质子数为11或15。 3．基态原子中，在d轨道中电子排布成，而不排布成，直接的依据是（　　） A．能量最低原理 B．泡利原理 C．原子轨道能级图 D．洪特规则 解析：选D。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。 4．下列表示方法错误的是（　　） A．硫离子的电子式为 B．基态Br原子的简化电子排布式为　[Ar]3d104s14p6 C．基态B原子的轨道表示式为 D．Cu的原子结构示意图为 解析：选B。S原子得到2个电子变成S2－，电子式为，A正确；基态Br原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，简化电子排布式为[Ar]3d104s24p5，B错误；基态B原子的电子排布式为1s22s22p1，轨道表示式为，C正确；Cu原子核外有29个电子，原子结构示意图为，D正确。 5．根据核外电子的排布特点推断元素，并回答下列问题。 （1）A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，A的元素符号为________，价层电子轨道表示式为________________。 （2）B元素的正三价离子的3d能级为半充满状态，B的元素符号为________，基态原子的电子排布式为____________________，价层电子的轨道表示式为______________，原子结构示意图为________________。 （3）C元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子且只有一个未成对电子，C的元素符号为__________，基态原子的电子排布式为_______________________________________________________。 （4）D元素原子的最外层电子排布式为nsnnpn＋2，n＝__________，原子中能量最高的是________电子，核外电子轨道表示式为______________________。 解析：（1）A元素基态原子的轨道表示式为，该元素原子核外有7个电子，为N元素。（2）B元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成3d能级为半充满状态的＋3价离子，基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2，为26号铁元素。（3）C元素的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1，故C元素为Cu元素。（4）由题意可知，D元素原子的最外层电子排布式为2s22p4，n＝2。 答案：（1）N　 （2）Fe　1s22s22p63s23p63d64s2{或[Ar]3d64s2}　 （3）Cu　1s22s22p63s23p63d104s1{或[Ar]3d104s1} （4）2　2p　 学科网（北京）股份有限公司 $