第1章 第1节 第3课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理-【成才之路·学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2同步新课程学习指导(人教版)

009 第3课时泡利原理、洪特规则、能量最低原理 学习目标 1.能从原子微观层面理解原子的组成、结构。 2.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，能够根据三条 规则书写轨道表示式，熟知核外电子排布的表示方法。 学习任务一：泡利原理、洪特规则、能量最低原理 一必备知识 1.电子自旋与泡利原理 ①泡利原理：同一轨道中最 多容纳2个电子且自旋方 (1)电子自旋：自旋是微观粒子普遍存在的一种如同电荷、质量一样 向相反 的内在属性，电子自旋在空间有 和 两种取向， s轨道电子图示 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①：在一个原子轨道里，最多只能容纳 个电子， 它们的自旋 p其中1轨道电子图示 2.洪特规则② ②洪特规则：p轨道中增加 基态原子中，填入简并轨道的电子总是先 ,且自旋 到4电子后出现自旋相反 3.能量最低原理③ 的电子；d、f同理。 在构建基态原子时，电子将尽可能地占据 ,使整个 原子的能量最低。 二自学辨析 目能量最低原理 1.当电子排布在同一能级的不同轨道时，电子总是先占满1个轨道，然 1)能量最低原理结合能级 交错可以知道当仰排满时 后再占据其他原子轨道。 应该先排(n+1)s而不是 nd,例如基态K和Ca的价 2.原子核外电子排布为ns2np',它违背了能量最低原理。 电子式是4s和4s2,不是 3.基态P原子：1s22s22p3s23p23p 3d和3d2。 同理当d排满后先排 (n+1)p然后(n+2)s… 010 三课堂探究 2)能量最低原理遵循能量 典例1：(2025·赣州高二检测)下列叙述正确的是 最低状态如图： ①Li原子的电子排布式书写成1s3,违反了泡利原理②氧原子的 能量全充满(pd4) 最低半充满(pd) 电子排布式书写成1s22s23s23p2,违背了能量最低原理 ③硼原子的 状态全空(p°dP) 电子排布式书写可能是1s22s23s,则该原子一定不是基态硼原子 当3d有4个电子，由于 能量最低原理3d借4s轨 A.3项均正确 B.只有①正确 道一个电子确保3d与4s 轨道处于能量最低状态， C.只有②正确 D.只有③正确 例如铬和铁的价电子式为 3d4s'、3d4s2分析图如下： 要点归纳：基态原子核外电子排布规律 半满稳定 铬：34 基态原子核 能量最低原理 若违背其一，则原子能 洪特规则 全满稳定 外电子排布 洪特规则 量不处于最低状态，原 铁：34s 遵循 泡利原理 子不稳定 ④电子的运动状态和空间运 洪特规则特例：光谱实验发现，能量相同的简并轨道在全充满、半充 动状态 电子的运动状态由能层、能 满和全空条件时，体系能量较低，原子较稳定。相对稳定的状态有 级、原子轨道和自旋状态四 个方面共同决定；电子运动 全充满：p、d、f4,半充满：p、d5、,全空：p°、d°、。故有少数元素 状态与原子轨道空间形状、 大小和伸展方向有关，电子 的基态原子的电子排布对于构造原理有1个电子的偏差。如 的空间运动状态数等于电 子所占据的轨道数。例如 Cr:1s22s22p3s23p3d4s2 2P,轨道中的两个电子运 动状态不同，但空间运动状 Cr:1s22s22p3s23p3d4s 态相同。 电子运动状态种数=核外 Cu:1s22s22p3s23p3d4s2 电子个数 例：铁为26个 Cu:1s22s22p3s23p3d04s 相加 铁：1s22s2p3s3p3d4s 对点训练1：(2025·安徽高二期末)下列离子中外层d能级轨道达 35 相 2 空间运动状态种数=轨道 半充满状态的是 数例：铁为15个 A.Fe3+ B.K* C.Cu+ D.Br 011 学习任务二：电子排布的轨道表示式 一必备知识 1.轨道表示式0 ①书写轨道表示式的“五” 又称电子排布图，是表述电子排布的一种图式。 注意 2.在轨道表示式中，用方框（或圆圈）表示 ,能量相同的原子 1)一个方框表示一个原子 轨道，一个箭头表示一个 轨道（简并轨道）的方框相连，箭头表示一种自旋状态的电子， 电子。 “↑个↓”称 ,“个”或“↓”称单电子（或称未成对电子）。 3.表示方法 以铝原子为例，轨道表示式中各符号、数字的意义为 2)不同能级中的“口”要 →能层序数 能级← 没有电子的轨道称为空轨道〈 相互分开，同一能级中的 3s 3p “口”要相互连接。 3)整个轨道表示式中各能 →1个方框表示 单电子 级的排列顺序要与相应的 →箭头表示 (用“↑↓”表 电子排布式一致。 示 1s22p3s3p…能量遥增 二自学辨析 首泊口▣▣… 1s 2s 2p 1.基态氮原子的价电子轨道表示式为↑↑ 4)当“口”中有2个电子时， 2.在d轨道有四个电子时电子排布为↑↑↑↑ 它们的自旋状态必须相反。 3.基态碳原子中不存在单电子。 5)基态原子的电子排布遵 三课堂探究 循能量最低原理、泡利原 理和洪特规则。 典例2：(2025·河北省邢台高二月考)下列各项叙述错误的是 ( 1s 2s 2p 3s 3p A.若基态C原子核外的电子排布式为1s22s22p?,则违反了洪特 四四四四州个 规则 泡利原理 洪特规则 能量最低原理 B.原子的电子排布式由1s22s22p33s→1s22s22p4能释放特定能量产 3p 4s 3d 生发射光谱 NN四工 1s 2s 2p C.若基态B原子的轨道表示式为↑☐，则违反了泡利 不相容原理 D.基态Cr原子电子排布式为1s22s22p3s23p3d44s2 012 要点归纳：电子排布式、简化电子排布式与轨道表示式的比较 ②书写轨道表示式的易错 用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电 示例 含义 子数 个个个□ 电子排布式 能直观反映出核外的电子层、能级及各能级上的电 意义 违背能量最低原理 子数 实例 K:1s22s22p63s23p64s W 为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达 含义 到稀有气体原子结构的部分以相应稀有气体元素 简化电子排 团 符号外加方括号表示 违背泡利原理 布式 意义 避免书写电子排布式过于繁琐 实例 K:[Ar]4s' 每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个 含义 电子 轨道表示式② 意义 能直观反映出电子的排布情况及电子的自旋状态 个 1s 2s 2p 3s 3p 违背洪特规则 实例 :f可t四四I ☐ 对点训练2：(2025·河北保定高二期末)下列说法正确的是（ A.2s2表示2s能级有2个轨道 B.基态铬原子价层电子排布式为3d4s2 C.基态Br原子的电子排布式：[Ar]3d°4s24p3 3d 4s D.某基态原子的价层电子轨道表示式：↑↑个 ↑ 课堂素养评价 1.(2025·北京高二期末)下列轨道表示式能表示基态硫原子最外层结构的是 3s 3p 3s 3p A.个打↑ B.t↑ 3s 3p 3s 3p c.fft☐ D.▣tt 2.(2024·河北邯郸高二期末)下列各基态原子或离子的电子排布式正确的是 A.Si 1s22s22p3s23p B.Ca [Ar]3d2 C.Fe [Ar]3d4s2 D.02-1s22s22p 3.下列微粒中，最外层未成对电子数最多的是 () A.0 B.F C.Mn D.Fe3+ 013 4.(2024·河北高二期末)根据原子核外电子排布规则，回答下列问题： (1)基态N原子中，核外电子占据的最高能层的符号是 ,写出基态N原子的轨道表示 式： (2)写出基态4Cr原子的价电子排布式： (3)若将基态4Si的电子排布式写成1s22s22p3s33p,则它违背了 (4)某元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，该元素的元素符 号为 ,其价层电子轨道表示式为 (5)某元素被科学家称之为人体微量元素中的“防癌之王”，其原子的价层电子排布式为4s4p, 该元素的名称是 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[3] 第二节原子结构与元素的性质 第1课时原子结构与元素周期表 学习目标 1.知道原子核外电子排布呈现周期性变化是导致元素性质周期性变化的原因。 2.知道元素周期表中分区、周期和族及元素原子核外电子排布特征。 3.了解元素周期表的应用价值。 学习任务一：元素周期系构造原理和元素周期表 已必备知识 ①元素周期系与元素周期表 1.元素周期系和元素周期表0 元素周期系形成是原子核 (1)元素周期律 外电子排布呈周期性变化 的必然结果，并把元素周 元素的性质随元素原子的核电荷数递增发生周期性递变。 期以系列方式呈现的表格 叫做元素周期表。以门捷 (2)元素周期系与元素周期表 列夫元素周期表如下： 元素按其 递增排列的序列元素周期系→只有一种 决定个呈现 绘制 碱金属 出现稀 呈现 的表格一 元素周期表→若干种 有气体 标 原子序数 递增 标志着 新电子最外层电新电子 层开始 子数递增 层结束三、课堂探究 典例1：B根据构造原理，各能级填充的电子的能量由小到大 的顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s…,A项和D项正确 顺序应为E(4f)>E(5s)>E(3d)>E(4s);对于不同能层的 相同能级，能层序数越大，能量越高，其正确顺序为E(4s)> E(3s)>E(2s)>E(1s),C项错误；E(3d)>E(4s)>E(3p)> E(3s)符合构造原理，B项正确。 对点训练1：DN是7号元素，位于第二周期第VA族，原子的 电子排布式是1s22s22p,故A正确：Ar是18号元素，位于第 三周期0族，原子的电子排布式是1s22s22p3s23p,故B正 确；Na是11号元素，位于第三周期第IA族，原子的电子排 布式是1s22s22p3s,而Na是Na原子失去最外层一个电子 形成的，所以Na的电子排布式是1s22s22p,故C正确；C是 17号元素，位于第三周期第IA族，原子的电子排布式是 1s22s22p3s23p,而C1是C1原子得到一个电子形成的，所以 C的电子排布式为1s22s22p3s23p,故D不正确。 对点训练2：(1)1s22s22p3s23p[Ne]3s23p3s23p; 1s22s22p3s23p3d'4s2[Ar]3d4s23d4s2 (2)1s22s22p3s23p61s22s22p3s23p1s22s22p3s23p3d 学习任务二 一、必备知识 1.(1)概率(2)电子在某处出现的概率概率密度 (3)空间运动(4)空间运动状态 2.(1)一个空间运动状态 (2)1357球形哑铃形 二、自学辨析 1.×提示：电子云图中的点表示的不是电子。 2.V3.V 4.×提示：不同能层的同种能级的原子轨道形状相同，半径 不同。 5.×提示：s轨道没有伸展方向。 三、课堂探究 典例2：D电子云轮廓图与电子云图不是同一个概念，而是我 们常说的原子轨道图，A项错误；3p表示3p能级中容纳了两 个电子，B项错误；s能级的电子云轮廓图呈球形而不是圆形 C项错误；P能级的原子轨道图呈哑铃形，有P,P,P,3个伸 展方向，并且互相垂直，D项正确。 对点训练3：D电子在原子核外一定的空间内绕核运动，还有 自旋运动，不能准确测定位置和速度，A错误；p能级的能量 不一定比s能级的能量低，如2p的能量大于1s,B错误；2p、 2p,、2p.轨道相互垂直、能量相等，C错误；基态i原子电子排 布1s2s,最外层电子的电子云轮廓图的形状为球形，D 正确。 课堂素养评价 1.C基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p3s23p3d4s2,C项 错误。 2.A根据构造原理可知，原子核外电子填入能级的顺序为1s→ 2s-→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f-→5d→ 6p一7s一→5f…A项不符合客观事实。 3.Ans能级的电子云呈球形，故A正确；现在的技术无法测定 电子在原子核外的运动轨迹，原子轨道只是体现电子的运动 状态，故B错误；3d表示3d能级有3个电子，故C错误；M能 层中有s、P、d能级，有9个原子轨道，故D错误。 15 4.(1)①1s22s22p3s23p2②1s22s22p(2)Br(3)M3 (4)[Ar]3d4s24p2四VA 第3课时泡利原理、洪特规侧、能量最低原理 学习任务一 一、必备知识 1.（1)顺时针逆时针(2)2相反 2.单独分占平行 3.能量最低的原子轨道 二、自学辨析 1.×提示：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。 2.×提示：违背了泡利原理，每个轨道最多可容纳2个电子，卫 轨道最多容纳6个电子。 3.×提示：违背了洪特规则，当电子排布在同一能级的不同轨 道时，原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋 平行。 三、课堂探究 典例1：A1s轨道只能容纳2个电子，Li原子的电子排布式书 写成1s3,违反了泡利原理，故①正确；氧原子的电子排布式为 1s22s22p,写成1s22s23s23p2,违背了能量最低原理，故②正 确；基态硼原子电子排布式为1s22s22p,电子排布式为 1s22s23s的硼原子一定处于激发态，故③正确，故选A。 对点训练1：Ad能级上有5个轨道，最多容纳10个电子，半充 满状态时，d能级上有5个电子。Fe3+的电子排布式为 [Ar]3d,符合半满，A符合题意；K的电子排布式为 1s22s22p3s23p,d轨道全空，B不符合题意；Cu的电子排布 式为[Ar]3do,d轨道全满，C不符合题意；Br的电子排布式 为[Ar]3d4s24p,d轨道全满，D不符合题意。 学习任务二 一、必备知识 2.原子轨道电子对 3.1个轨道1个电子及其自旋状态2个自旋相反的电子 二、自学辨析 1.×提示：基态氮原子的价电子排布式为2s22p3,价电子轨道 2p 表示式为1tt1 2.V提示：遵循的是洪特规则 2s 3.× 提示：基态碳原子的轨道表示式为可口 2p ↑ ,存在2个单电子。 三、课堂探究 典例2：D根据洪特规则，填入简并轨道的电子总是先单独分 占且自旋平行，该电子排布式违反了洪特规则，故A正确；原 子的电子排布式由1s22s22p33s→1s22s22p4,电子由3s能级 跃迁入2p能级，释放能量，能产生发射光谱，故B正确；相同 轨道中两个电子的自旋方向应相反，该轨道表示式违反了泡 利不相容原理，故C正确：基态Cr原子电子排布式为 1s22s22p3s23p3f4s,故D错误。 8 对点训练2：Cs能级只有1个轨道，2s2表示2s能级容纳2个二、自学辨析 电子，A错误；Cr的原子序数为24，根据洪特规则，3d轨道半1.×提示：元素周期表是呈现元素周期系的表格。 满更稳定，Cr的电子排布式为1s22s22p3s23p3d4s,B错误；2.×提示：不一定，如零族元素。 br是35号元素，Br原子的电子排布式为[Ar]3d4s24p,C正3.× 提示：不一定，如零族元素。 确：根据构造原理，电子先填充能量较低的4s能级，故该基态4.× 提示：H的最外层电子排布式为1s,He的最外层电子排 3d 4s 布式为1s2,但它们均不是金属元素。 原子的价层电子轨道表示式为↑↑ .D 三、课堂探究 错误。 典例1：A该原子的价层电子排布为4d5s2,该元素基态原子 课堂素养评价 的电子排布式为1s22s22p3s23p3d4s24p4d5s2,该元素位 1.D基态硫原子最外层电子排布式为3s23p,根据泡利原理和 于元素周期表中第五周期第ⅢB族，所以该元素原子价层电 3s 3p 子数为3，故A正确，B错误；该元素是金属元素，故C错误；N 洪特规则，则其最外层结构为1↑↑。故选D。 能层的电子排布为4s24p4d,共有9个电子，故D错误。 对点训练1：D由题意推知，该元素的价层电子排布为4s2,故 2.CSi原子序数为14，为VA族元素，基态原子的电子排布式 为1s22s22p3s23p2,故A错误；Ca原子序数为20，为ⅡA族元 该元素位于第四周期第ⅡA族。 素，基态原子的电子排布式为[Ar]4s2,故B错误；Fe原子序 学习任务二 数为26，基态原子的电子排布式为[Ar]3d4s2,故C正确； 02的最外层有8个电子，基态02的电子排布式为 一、必备知识 1s22s22p,故D错误。 1.右上角左下角金属和非金属半类 3.D0的最外层电子排布式为2s22p,2p能级上有2个未成对2.能级符号(n-1)dns 电子；F的最外层电子排布式为2s22p,2p能级上有1个未成 二、自学辨析 对电子；M的最外层电子排布式为4s2,最外层未成对电子数1.V 为0；Fe3+的最外层电子排布式为3s23p3d,3d能级上有5个2.× 提示：氦的价电子为1s2。 未成对电子，D正确 3.× 提示：H在s区。 Is 2s 8 4.×提示：s区的H是非金属。 4.(1)L ↑↑ (2)3d4s(3)泡利原理 三、课堂探究 3d 典例2：C基态0原子价电子层有6个电子，所以其价电子排 4s 布式为2s22p,故A正确；基态S原子的最高能级为3p,其轨 (4)Cu (5)硒 道形状是哑铃形，故B正确；F原子核外电子数为9，每个电子 【解析】(1)基态N原子的核外电子排布式为1s22s22p3,电 都有其特定的运动状态，包括轨道和自旋状态，所以有9种运 Is 2s 动状态不同的电子，故C错误：分子R中有N、O、F、S四种元 子占据最高能层的符号是L,其轨道表示式为↑可↑可 素，都位于元素周期表p区，故D正确。 2p 对点训练2：C氧元素的原子序数为8，基态原子的价层电子排 1↑1(2)基态4C:原子的核外电子排布式为 布式是2s22ppp,故A错误；2p和3p轨道的形状均为哑铃 1s22s22p3s23p3d4s,价电子排布式：3d4s。(3)同一个原 形，但能量3p高于2p,故B错误；基态原子的价层电子排布为 子轨道中最多含有2个自旋相反的电子，若将基态4Si的电子 4s24p的元素的能层数为4，位于元素周期表第四周期第VA 排布式写成1s22s22p3s33p,则它违背了泡利原理。(4)由该 族，处于p区，故C正确；铬元素的原子序数为24，基态原子的 元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有1个未 价层电子排布式为3d4s,轨道表示式为 成对电子，可知其价层电子排布式为3d4s,所以该元素为 3d 4s 3d ↑1，故D错误。 Cu元素，其价层电子轨道表示式为↑↑↑↑↓↑课堂素养评价 1.C前四周期元素即1~36号元素，未成对电子数最多的元素 ↑ (5)原子的价层电子排布式为4s4p,则核外电子排布 外围电子排布为3d4s,共有6个未成对电子，该元素为铬. 式为1s22s22p3s23p3d4s24p,则该元素的原子序数为34， 位于元素周期表的第四周期第TB族，故C正确。 2.B铬为24号元素，基态铬原子的电子排布式为[Ar]3d4s, 名称是硒。 第二节 原子结构与元素的性质 A错误：原子结构示意图为(+8 26的原子为0，其电子排布 第1课时原子结构与元素周期表 式为1s22s22p,核外有2个未成对电子，B正确；氢元素位于s 区，C错误；同一原子中，2p、3p、4p能级都含有3个伸展方向 学习任务一 不同的轨道，D错误。 一、必备知识 3.C某+3价离子的电子排布式为1s22s2p3s23p3d,其原子 1.(2)原子核电荷数元素周期系 核外电子数为21+3=24，为Cr元素，其处于周期表中第四周 2.(1)2288881818181832323232 期第IB族，属于d区，故选C。 159