2.1.2原子核外电子的排布 课件 -2025-2026学年高二上学期化学苏教版选择性必修2

第一节 原子核外电子的运动 课时2 原子核外电子的排布 第二章 原子结构与元素性质 1.从微观层面理解原子的组成及结构，了解核外电子的排布规则，培养宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。 2.能结合能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则书写和说明1～36号元素基态原子的核外电子排布式和轨道表示式，发展证据推理与模型认知的化学学科核心素养。 学习目标 洪特规则 一、原子核外电子的排布原理 原子核外电子的运动（也称原子核外电子的排布）遵循构造原理的三大内容 能量最低原理 泡利不相容原理 一、原子核外电子的排布原理 1、能量最低原理 原子核外电子先占据能量低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，这样使整个原子处于能量最低的状态（基态原子），从而满足能量最低原理。 能量升高 能量升高 科学家经过研究发现，电子是按顺序填充的，填满一个能级之后再填下一个能级，这种规律称为构造原理。 能级由能量低到高顺序 一、原子核外电子的排布原理 7 6 5 4 3 2 1 4f 1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s 2p 3p 4p 5p 6p 7p 6d 5d 4d 3d 5f 核 外 电 子 填 充 顺 序 图 一、原子核外电子的排布原理 存在着能级交错 （先排4s,再3d） 排入 顺序1s；2s 2p；3s 3p；4s 3d 4p；5s 4d 5p; 6s 4f 5d 6p；7s 5f 6d.6p 2 轨道能量高低：ns<(n-2)f<(n-1)d<np 存在着能级交错 存在着能级交错 能级交错是指层数大某轨道的能量反而低于层数少的某些轨道的现象。从第4电子层开始出现此现象。 如：E4s<E3d，E5s<E4d，E6s<E4f<E5d。 一、原子核外电子的排布原理 2 1 电子所排的轨道顺序： 1s；2s 2p；3s 3p；4s 3d 4p；5s 4d 5p; 6s 4f 5d 6p；7s 5f 6d 各轨道的能量高低顺序：ns<(n-2)f<(n-1)d<np 存在着能级交错 能级交错是指外层某轨道的能量反而低于层数少的某些轨道的现象。从第4电子层开始出现此现象。 如：E4s<E3d，E5s<E4d，E6s<E4f<E5d。 一、原子核外电子的排布原理 2、泡利不相容原理 每个原子轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子。 每一种运动状态的电子只有一个(用“↑↓”表示)。 01 2s2的电子排布图 因为s、p、d、f轨道的原子轨道数分别为1，3，5，7个， 所以s、p、d、f各原子轨道分别最多能容纳2，6，10，14个电子。 02 ——填多少 × ↑↑ 一、原子核外电子的排布原理 根据核外电子在能层中的排布规律，画出K的原子结构示意图。分析K中电子填入的能量最高的能级，并说明判断的依据。 能层 K L M N 最多电子数 2 8 18 32 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 填充电子数 2 2 6 2 6 1 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s +19 2 8 8 1 电子首先填入能量最低的1s能级，直至将该能级填满。 在1s、2s能级填满后，电子填入2p能级，2p能级填满…… 一、原子核外电子的排布原理 （2）电子排布式 是用核外电子分布的能级及各能级上的电子数来表示电子排布的式子。 n s x 电子层序数 能级符号 能级上填充的电子数 表示方法： 例：基态原子电子排布式 1s1  1s22s22p2  H C 3、原子核外电子排布的表示方法 （1）原子结构示意图 1s22s22p63s1 Na Na C 能量最低原理---遵循构造原理 1s2→2s2→2p6→3s2 →3p6 →4s2 →3d10 →4p6 … 1、电子排布式的书写格式： ①元素符号； ②轨道符号(带电子层数)； ③电子个数(右上角)。 一、原子核外电子的排布原理 1、在书写时电子层序数小的能级要写在左边，不能按填充顺序写。 2、充入电子时按构造原理，而书写时按电子层顺序！ Fe 能级交错 Fe原子序数为26，如何写基态原子电子排布式？ 4s2 3d6 1s2 2s22p6 3s23p6 电子排布式书写注意： 3、如不特别注明，表示基态原子的电子排布。 1s2→2s2→2p6→3s →3p →4s →3d →4p … 根据能量最低原理和每个能级最多能容纳的电子数，完成以下内容。 提示：电子数标右上角 2 6 2 10 6 K L M M N N 电子排布式的书写规范： ①写元素符号； ②*轨道符号(层数)由内向外列出； ③电子个数标在右上角。 基态原子的电子排布式 练习:写出下列元素原子的电子排布式: 15P： 19K： 23V： 35Br: 1s22s22p63s23p3 1s22s22p63s23p64s1 1s22s22p63s23p63d104s24p5 1s22s22p63s23p63d34s2 [Ar]3d104s24p5 [Ar]3d34s2 [Ar]4s1 [Ne]3s23p3 ②“原子实”简化排布：[上周期稀有气体] +剩余 为了避免书写过繁，可以把内层电子已达到稀有气体结构的部分写成“原子实”，以稀有气体的元素符号外加方括号表示,得到简化的电子排布式。（一般从第3周期元素开始） ＞18e- 先排4s再排3d ; ＞20e-排3d, ＞30e-排4p 12 ③、原子外围电子（价电子）排布式: 在化学反应中，一般是原子的外围电子发生变化，可判断化合价。 通常参与成键 8O：2s22p4 13Al：3s23p1 副族元素：外围电子=次外层d轨道的电子+最外层电子数 31-36：尾数是几，4p是几 21-30：尾数是几，3d是几 [Ne] [Ar] 3d10 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB ⅠB ⅡB VIII ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA ⅠA ⅡA 0族 （主族元素：外围价电子就是最外层电子）ns1-2/ns2 np1-5 扣去“原子实”后，剩余部分 （n-1)d1-10 ns1-2 主族元素中哪些元素的原子只有一个未成对电子？哪些元素的原子只有两个未成对电子？哪些元素的原子有三个未成对电子？ 主族序数 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 价层电子 排布 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 3、轨道表示式（电子排布图） 轨道表示式又称电子排布图,即将每一个原子轨道用一个方框表示,在方框内标明电子分布和自旋状态的式子，是表述电子排布的一种图式。 ↑↓ 1s 2s 2p 3s ↑↓ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 1s22s22p63s1 Na 方框表示原子轨道 能量相同的原子轨道的方框相连(简并轨道） 一个方框表示一个原子轨道， 每个箭头代表一个电子， 轨道下方要标明轨道类型。 成对电子 未成对电子 轨道表示式的书写格式： ①元素符号； ②画轨道框，(一轨一框，能量相同连一起)； 下方标明轨道类型 ③电子及自旋状态(↑、↓)。 泡利不相容原理 每个原子轨道上最多容纳两个自旋状态不同的电子。（用“↓↑”表示）。 2s2 √ × ——填多少 ↓↑ ↑↑ 洪特规则 原子核外电子在能量相同轨道上排布时，电子尽可能单独分占在不同的原子轨道上，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。 2p3 ↑↓ ↑ ↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑ × × √ ——怎么填 例:画出下列元素的轨道表示式: C： N： 8O 1s22s22p4 填入简并轨道先单独分占且自旋平行，再成对。 二炮 特独立 思考与讨论 （1） 下列轨道表示式中哪个是硼的基态原子？为什么？ A. B. （2）下列轨道表示式中哪个是氧的基态原子？为什么？ A. C. B. 违反了泡利原理✘ ✔ BC选项 违反了洪特规则 ✘ ✔ 5B 1s22s22p1 8O 1s22s22p4 一、原子核外电子的排布原理 3d 4s ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ 3d 4s ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 3d轨道 差一个e- 半满 写出 24Cr 轨道表示式 29Cu 24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 ↑↓ 1s 2s 2p 3s 3p ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 电子排布式 ↑↓ 1s 2s 2p 3s 3p ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 1s22s22p63s23p63d104s1 相对稳定的状态 全充满：p6、d10、f14 半充满:p3、d5、f7 全空:p0、d0、f0 洪特规则特例 光谱实验发现，能量相同的简并轨道在全满、半满和全空条件时，体系能量较低，原子较稳定。 “铬别铜学很特殊 五一、十一很满足” 3d简并轨道 半满√ 五、洪特规则 能量相同的原子轨道在全充满、半充满、 全空状态时， 体系的能量较低，原子较稳定。 特例 相对稳定的状态 半充满：p3、d5、f7 全充满：p6、d10、f14 全空： p0、d0、f0 4s 3d 4s 3d ↑ ↑ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 24Cr的价层电子排布图： 29Cu的价层电子排布图： 一、原子核外电子的排布原理 写出Fe2+、Fe3+的轨道表示式 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Fe ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Fe2+ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ 1s 2s 2p 3s 3p 3d ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Fe3+ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 1s 2s 2p 3s 3p 3d 阳离子是原子失去外围电子层轨道上的电子；阴离子是原子得到的电子填充在最外电子层的轨道上。 根据Fe原子与其相应离子的核外电子排布式，思考以下问题。 观察思考 26Fe：1s22s22p63s23p63d64s2 26Fe2+ ：[Ar]3d6 26Fe3+ ：[Ar]3d5 [Ar]3d5 [Ar]3d6 [Ar]3d64s2 原子失电子的顺序为： 先失去最外层，再内层 填充顺序与失去顺序是不同的。 失去e- 失去2e- 练习：请分别写出Cu、Cu+、Cu2+的电子排布式。 29Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1 Cu+ :[Ar]3d10 Cu2+ :[Ar]3d9 阳离子失去外围电子，阴离子补足8e- 先失4s,再3d 能量4s＜3d 稳定性：Fe3+ ＞Fe2+ Fe3+电子排布式为[Ar]3d5、3d轨道半充满，能量更低更稳定 稳定性：Cu+＞Cu2+ Cu+电子排布式为[Ar]3d10、3d轨道全充满，能量更低更稳定 理解应用 基态原子、简单离子的电子排布式 先写原子的电子排布式 →再考虑价层电子的电子得失的情况。 写出 氧原子、钠原子、氯原子、氧离子、钠离子、氯离子、硫离子的电子排布式。 1s22s22p4 1s22s22p63s1 1s22s22p63s23p5 核外电子排布书写的解决模型 分析目标 微粒种类 看清是什么电 子并注意区分 注意要求书写的是电子排布式还是轨道表示式（电子排布图） 规范书写 原子、 离子 最外层电子、价电子、 某能层电子等 遵循能量最低原理、泡利原理、洪特规则 注意：24Cr、29Cu、19K:4s1 下面来练习几道题吧，一定要细心哦！ 1. Fe³⁺的电子排布式：_________________________ 2. Fe²⁺的电子排布图：_________________________ 3. 铁原子原子结构示意图：_________________________ 4. 基态钴的价电子排布图：_________________________ 5. 基态Se原子的价电子轨道表示式：_________________________ 6. 基态铜的简化的电子排布式：_________________________ 7. 基态溴的简化的电子排布式：_________________________ 9. 基态Ca原子M能层电子排布式为_________________________ 10. 锌在反应中易失去2个电子，则基态Zn²⁺的价电子轨道表示式(电子排布图)为：_________________________ 3d5 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ 1s 2s 2p 3s 3p 3d ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ 3d 4s ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 4s 4p [Ar] 3d10 4s1 [Ar] 3d10 4s2 4p5 3s2 3p6 价电子排布式 过渡元素扣除[稀有] 3d10 4s1 价电子排布式 主族元素最外层 4s2 4p5 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 3d 原子核外电子排布遵循的原理和规则 原子核外电子排布的表示式 能量最低原理 泡利不相容原理 洪特规则 电子排布式、价电子排布式 轨道表示式（电子排布图) 原子结构示意图 特例：全满、半满、全空相对稳定 课堂小结 原子结构示意图 电子式 电子排布式 简化电子排布式 价电子排布式 电子排布图 价层电子排布图 以硫(S)为举例 S：1s22s22p63s23p4 [Ne]3s23p4 S：3s23p4 基态原子核外电子排布的表示方法 ——七图式 作业： 1.写出1-36号元素名称和符号（能背出） 2.写出原子核外电子排布的轨道能量顺序 3.写出下列微粒的电子排布式、原子实表示式（简化）及外围电子排布式。 H、N、Ne、S、Ca、Mn、Cl-、Fe3+ 二、原子光谱 基态 K L M N 基态氢原子： 处于能量最低状态的氢原子。 在通常情况下，原子核外电子的排布总是使整个原子处于能量最低的状态。 激发态 K L M N 能量 基态原子吸收能量，其中的电子会发生跃迁，由于电子跃迁，原子处于比基态能量高的状态，形成激发态原子。 不同原子的电子发生跃迁时可以吸收不同的光，用光谱仪可以摄取各种原子吸收光谱。 二、原子光谱 能量 K L M N 当电子从较高能量的状态跃迁至较低能量的状态，乃至基态时，会释放能量。 光 K L M N 光是电子跃迁释放能量的重要形式之一。 不同原子的电子发生跃迁时可以发射不同的光，用光谱仪可以摄取各种原子的发射光谱。 原子的发射光谱与吸收光谱 低能量轨道电子 吸收能量 高能量轨道电子 原子吸收光谱 低能量轨道电子 释放能量 原子发射光谱 二、原子光谱 各种原子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。 锂、氦、汞的吸收光谱 锂、氦、汞的发射光谱 原子光谱的应用 He 氦 不同元素的焰色试验 检验元素 烟火（发射） 发现新元素 焰色反应（电子跃迁）：物理变化 吸收光谱（亮面暗线） 发射光谱（暗面亮线） 1、 S轨道是 对称,所以S轨道有 个轨道；P轨道在空间有 个伸展方向,所以P轨道包括 个轨道；d轨道有 个轨道、f轨道有 个轨道。每一个原子轨道上只能有 个自旋状态不同核外电子。 球形 1 x、y、z 3 px、py、pz 3 5 7 2 当堂巩固 第 页 3、下列轨道含轨道数目为3的是 A.1s B.2p C.3p D.4d 4、3d轨道中最多容纳电子数为 A.2 B. 10 C.14 D.18 BC B 5、第三电子层含有的轨道数为 A.3 B.5 C.7 D.9 D 当堂巩固 2.下列各电子能层中，不包含 d 能级的是 （ ） A. N能层 B. M能层 C. L能层 D. K能层 CD n2 s p d 1+3+5 探·知识奥秘 二、原子核外电子的运动特征 电子层 原子轨 道类型 原子轨 道数目 可容纳的 电子数目 1 1s 2 2s，2p 3 3s，3p，3d 1+3+5 4 4s，4p，4d，4f 1+3+5+7 n — 1 2 4 8 9 18 16 32 n2 2n2 轨道类型数=电子层数n 轨道数=n2 可容纳e-数=2n2 ×2 典例解析 例1、下列对电子排布式或轨道表示式书写的评价正确的是(　　) C 一、原子核外电子的排布原理 鲍林近似能级图 一、原子核外电子的排布原理 根据核外电子在能层中的排布规律，画出Ar的原子结构示意图。 核外电子在能级中的排布顺序： 能层 K L M N 最多电子数 2 8 18 32 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 填充电子数 2 2 6 2 6 1s → 2s → 2p → 3s → 3p +18 2 8 8 电子首先填入能量最低的1s能级，直至将该能级填满。 在1s、2s能级填满后，电子填入2p能级，直至2p能级填满…… 一、原子核外电子的排布原理 “三步法”书写电子排布式 构造原理是书写基态原子电子排布式的依据。 第一步：按照构造原理写出电子填入能级的顺序E，1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s…… 第二步：根据各能级容纳的电子数填充电子。 第三步：去掉空能级，并按照能层顺序排列即可得到电子排布式。 12Mg 1s22s22p63s2 18Ar 1s22s22p63s23p6 19K 1s22s22p63s23p64s1 9F 1s22s22p63s2 一、原子核外电子的排布原理 为了避免电子排布式书写过繁，可以把内层电子已达到稀有气体结构的部分写成“原子实”，以稀有气体的元素符号外加方括号表示。 11Na 1s22s22p63s1 [Ne]3s1 19K 1s22s22p63s23p64s1 [Ar]4s1 26Fe [Ar]3d64s2 1s22s22p63s23p63d64s2 一、原子核外电子的排布原理 原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占在不同的原子轨道上，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低，这个规则称为洪特规则。 3、洪特规则 写出基态碳原子可能的轨道表示式 ② C 1s ↑↑ ↑↓ ↑↓ 2s 2p ① C 1s ↑↓ ↑↓ ↑↓ 2s 2p 2p ③ C ↑ 1s ↑ ↑↓ ↑↓ 2s 2p ④ C ↓ 1s ↑ ↑↓ ↑↓ 2s √ 一、原子核外电子的排布原理 写出以下基态原子可能的轨道表示式 ↑↓ 1s He ↑ 1s H ↓ 1s 或 ↑↑ 1s 错，违背了泡利不相容原理 Li 1s ↑↓ ↑ 2s Be 1s ↑↓ ↑↓ 2s B 1s ↑ ↑↓ ↑↓ 2s 2p 没有电子的轨道称为空轨道 空轨道不能省略 课堂小结 原子核外电子的排布原理 原子光谱 不良反应 能量最低原理 泡利不相容原理 洪特规则 原子核外电子排布的表示式 电子跃迁 原子光谱 41 随堂练习 1、写出下列基态原子或基态离子的电子排布式： (1)B：__________________________； V：________________________________； Ga：________________________________________； Ge：________________________________________。 (2)N3－：________________________； Ni2＋：____________________________； Cr3＋：____________________________； Mn2＋：___________________________。 1s22s22p1或[He]2s22p1 1s22s22p63s23p63d34s2或[Ar]3d34s2 1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1 1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2 1s22s22p6或[He]2s22p6 1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8 1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3 1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5 Lavf60.4.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 选项 电子排布式或轨道表示式 评价 A O原子的轨道表示式： 错误；违反泡利不相容原理 B N原子的轨道表示式： 错误；违反洪特规则 C Ca原子的电子排布式： 1s22s22p63s23p63d2 错误；违反能量最低原理 D Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6 错误；违反能量最低原理 $