第一章 第一节 第3课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理-【金版新学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2同步课堂高效讲义教师用书word（人教版，双选）

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排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则。　2.能结合能量最低原理、泡利原理、洪特规则书写1～36号元素基态原子的核外电子排布式和轨道表示式，并说明含义。 任务一　核外电子排布规律 基态原子的核外电子排布规律应遵循 1.电子自旋与泡利原理 (1)电子自旋：自旋是电子的内在属性，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。 (2)泡利原理：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，这个原理称为泡利原理。 2.洪特规则 (1)内容：基态原子中，填入简并轨道(能量相同的原子轨道)的电子总是先单独分占不同轨道，且自旋平行，称为洪特规则。 (2)特例：有少数元素基态原子的电子排布对于构造原理有1个电子的偏差，因为能量相同的原子轨道在全充满(如p6和d10)、半充满(如p3和d5)和全空(如p0和d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。如 3.能量最低原理 (1)内容：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。 (2)影响原子能量的因素：整个原子的能量由核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定。 [交流研讨]　指出下列核外电子排布的轨道表示式的书写分别违背了什么原则？ (1)2p轨道上有3个电子的原子： (2)2p轨道上有2个电子的原子： (3)基态P原子：1s22s22p63s233 (4)4s轨道上有2个电子的原子： (5)3d轨道上有8个电子的原子： 提示：(1)(2)(3)(5)违背了洪特规则，当电子排布在同一能级的不同轨道上时，原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋平行； (4)违背了泡利原理，一个原子轨道最多只能容纳2个电子，而且这2个电子的自旋相反。 1.正误判断 (1)当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相反。 提示：×，当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，且自旋方向相同。 (2)1个原子轨道里最多容纳2个电子，且自旋方向相同。 提示：×，根据泡利原理，1个原子轨道里最多容纳2个电子，且自旋方向相反。 (3)如果硫原子核外电子排布图为，则违反了泡利原理。 提示：×，如果硫原子核外电子排布图为，则违反了洪特规则。 (4)如果25号Mn元素的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d7，则违反了能量最低原理。 提示：√。 学生用书⬇第8页 (5)氮原子的核外电子排布图为，符合洪特规则和泡利原理。 提示：√。 2.根据原子核外电子排布规律，回答下列问题： (1)写出基态S原子的核外电子排布式：　　　　　　　　　；写出基态24Cr原子的价层电子排布式：　　　　　　。 (2)画出基态N原子的核外电子排布图：　　　　　　　　　　　。 (3)若将基态14Si的电子排布式写成1s22s22p63s33p1，则它违背了　　　　　　　　　。 (4)Fe3＋比Fe2＋的稳定性　　　　　　　　(填“强”或“弱”)，从结构上分析原因是　　　　　　　 　　　　　　　。 答案：(1)1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4　3d54s1 (2) (3)泡利原理　(4)强　Fe3＋的价层电子排布式为3d5，3d能级处于半满状态，故更稳定 解析：(1)基态S原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4；24Cr的价层电子排布式为3d54s1。 (2)N位于元素周期表第二周期第ⅤA族，根据泡利原理和洪特规则，其核外电子排布图为。 (3)s能级上只有一个原子轨道，每个原子轨道最多容纳2个电子，而题目所给的电子排布式中的3s能级上有3个电子，违背了泡利原理。 (4)Fe2＋的价层电子排布式为3d6，Fe3＋的价层电子排布式为3d5，3d能级处于半满状态时比较稳定，因此Fe3＋比Fe2＋稳定。 任务二　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，这就是电子排布式 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繁琐，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，价层电子排布式即最外层电子排布式 实例 Al：3s23p1 轨道表示式(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： 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 [交流研讨]　1.已知钛的原子序数是22，则基态钛原子的轨道表示式如何表示？ 提示： 2.画出基态Ti2＋价层电子的轨道表示式。 提示： 3.轨道表示式比电子排布式在描述核外电子运动状态方面有哪些优点？ 提示：电子排布式仅能够表示出每一个能级上的电子排布情况，而轨道表示式除了能够表示出在每一个能级上电子的排布情况，还能表示出电子在该能级的原子轨道上的排布情况，因此比电子排布式更加具体形象。 1.正误判断 (1)原子核内有10个中子的氧原子:。 提示：×，原子核内有10个中子的氧原子的质量数为10＋8＝18，应该表示为。 (2)氯原子的结构示意图：。 提示：×，氯原子核外电子总数为17，则氯原子的结构示意图为。 (3)Fe3＋的最外层电子排布式：3s23p63d5。 提示：√。 (4)基态铜原子的价层电子轨道表示式：。 提示：×，Cu是29号元素，其原子核外有29个电子，基态原子价层电子排布式为3d104s1，图示中3d和4s能级电子数目不符，基态铜原子的价层电子轨道表示式为。 学生用书⬇第9页 2.下列有关电子排布式、原子结构示意图以及电子排布图正确的是(　　) A.Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s2 B.As的价电子排布图： C.Fe的原子结构示意图： D.Mn2＋的价电子排布图： 答案：D 题后总结 解答本类试题应注意以下几点 1.注意观察电子排布是否符合构造原理。 2.注意分析电子排布是否符合泡利原理和洪特规则。 3.不要忽略Cu、Cr等少数原子“半充满”或“全充满”较稳定的特例。 4.过渡元素的原子结构示意图不能仅仅依靠初中所学知识解决，应该先写出电子排布式，再据此画出原子结构示意图。 1.下列化学用语的表达正确的是(　　) A.锰原子的价层电子排布式：3d54s2 B.氯原子的结构示意图： C.氮原子的最外层电子的轨道表示式： D.基态铜原子的价层电子的轨道表示式： 答案：A 解析：Mn为25号元素，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，所以Mn的价层电子排布为3d54s2，A项正确；氯原子是17号元素，核外有17个电子，最外层电子数为7，B项错误；氮原子的价层电子排布为2s22p3，轨道表示式为，C项错误；Cu元素为29号元素，其价层电子排布为3d104s1，轨道表示式为，D项错误。 2.下列有关电子排布式或轨道表示式的结论错误的是(　　) 选项 电子排布式或轨道表示式 结论 A 1s22s2222 违背洪特规则 B 1s22s22p63s23p63d2 书写正确 C 违背泡利原理 D 1s22s22p63s23p63d54s1 书写正确 答案：B 解析：当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，且自旋方向相同，2p能级上的电子排布违背了洪特规则，A项不符合题意；根据构造原理，电子应先填充4s能级，再填充3d能级，违背了构造原理，B项符合题意；当电子排布在同一轨道上时，每个轨道最多容纳2个电子，且自旋方向相反，原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道且自旋状态相同，C项不符合题意；原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道且自旋状态相同，全空、全满或半满时能量最低，则电子排布式1s22s22p63s23p63d54s1符合能量最低原理，书写正确，D项不符合题意。 3.气态中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化，吸收能量最多的是(　　) A.1s22s22p63s23p2→1s22s22p63s23p1 B.1s22s22p63s23p3→1s22s22p63s23p2 C.1s22s22p63s23p4→1s22s22p63s23p3 D.1s22s22p63s23p63d104s24p1→1s22s22p63s23p63d104s2 答案：B 解析：A、B、C、D依次为Si、P、S、Ga；Si、P、S为同一周期相邻元素，P原子的3p轨道为半充满，电子能量较低，P的I1较大，即第一电离能：P＞S＞Si，因Ga与Ge同周期，第一电离能：Ga＜Ge，而Si与Ge同主族，第一电离能：Si＞Ge，故第一电离能：P＞S＞Si＞Ga，故B正确。 4.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 ③S： ④Fe：1s22s22p63s23p63d64s2 ⑤Mg2＋：1s22s22p6 ⑥O： 答案：①④⑤　②　③　⑥ 解析：根据核外电子排布规律，②中错误在于电子排完2s轨道后应排2p轨道而不是3p轨道，正确的应为1s22s22p6；③中没有遵循洪特规则——电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道并且自旋平行，正确的应为；⑥违反了泡利原理，正确的应为 学科网（北京）股份有限公司 $