1.1 原子结构（第4课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理）课件-2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修2

第一章 原子结构与性质 第一节 原子结构 第4课时 泡利原理、洪特规则、 能量最低原理　 Swing Swing 2 1 本节重点 本节难点 原子核外电子的排布规则 核外电子的表示方法 《电子云》 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 单轨道容纳电子数 2 2 2 2 【新的问题】 (1)核外电子在原子轨道中按照什么规律排布？ (2)核外电子在原子轨道中的排布应该如何表示？ 钠原子光谱实验 只有1个最外层电子的钠原子光谱会在光谱里呈现双线 斯特恩-盖拉赫实验 只有1个最外层电子的银原子从原子炉蒸发形成原子束，通过非匀强磁场时分成两束 提出猜想 ：轨道中的单电子可能存在两种不同的运动状态 1925年，两个荷兰年轻人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。 教材P15的《资料卡片》 环节一：电子自旋与泡利原理 电子自旋 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（ “↑”“↓” ）表示自旋相反的电子。 (1)概念: (2)两种取向及表示方法： 电子除空间运动状态外，还有一种状态叫自旋。 1925年，泡利根据多电子原子的原子光谱正式提出泡利原理：基态原子中的同一个原子轨道内最多填充两个电子，且二者的自旋方向相反 排布规律一 泡利原理 沃尔夫冈·泡利 环节一：电子自旋与泡利原理 【问题1】核外电子在原子轨道中的排布应该如何表示？ 原子的轨道表示式 例：基态Na原子的轨道表示式： 原子轨道 “↑↓”代表自旋相反的电子对 单电子 （未成对电子） 环节二：轨道表示式（电子排布图） 电子排布式给出了基态原子核外电子在能层和能级中的排布 【问题2】书写基态Li、Be、B 原子的轨道表示式和电子排布式 轨道表示式还给出了电子在原子轨道中的自旋状态。 环节二：轨道表示式（电子排布图） Li 1s22s1 Be 1s22s2 B 1s22s22p1 Li 1s 2s Be 1s 2s B 1s 2s 2p 轨道表示式中各符号数字的意义： Al原子外层有 个电子对，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。 13 1 7 6 空间运动状态=轨道数目 电子运动状态=电子数目 环节二：轨道表示式（电子排布图） 【问题3】请写出基态C原子可能的轨道表示式。 C 1s 2s 2p C 1s 2s 2p C 1s 2s 2p C 1s 2s 2p 环节二：轨道表示式（电子排布图） 内容：基态原子中，填入 的电子总是先单独分占，且自旋平行 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_____的能量和 的稳定性。 简并轨道 较低 较大 全充满：p6、d10、f14 半充满：p3、d5、f7 全空：p0、d0、f0 体系能量较低，原子较稳定 排布规律二 洪特规则 弗里德里希·洪特 环节三：洪特规则 例如：24Cr的电子排布式为____________________，为半充满状态， 1s22s22p63s23p63d54s1 3d 4s ↑↓ Cr ↑ ↑ ↑ ↑ 只有一组全满的简并轨道 有两组半满 的简并轨道 易错写为1s22s22p63s23p63d44s2 ↑ Cr ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 3d 4s 体系能量较低，原子较稳定 体系能量高，原子不稳定 排布规律二 洪特规则 环节三：洪特规则 【问题4】根据所学知识，书写11～24号元素原子的轨道表示式。 ↑↓ 1s 2s 2p 3s ↑↓ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Na ↑↓ 1s 2s 2p 3s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Mg ↑↓ 1s 2s 2p 3s 3p ↑↓ ↑↓ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Al ↑↓ 1s 2s 2p 3s 3p ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Si ↑↓ 1s 2s 2p 3s 3p ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ P ↑↓ 1s 2s 2p 3s 3p ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ S ↑↓ 1s 2s 2p 3s 3p ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Cl ↑↓ 1s 2s 2p 3s 3p ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Ar ↑↓ 1s 2s 2p 3s 3p 4s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ K ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Ca ↑↓ 1s 2s 2p 3s 3p 4s 环节三：洪特规则 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑↓ Sc 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑↓ Ti 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑↓ V 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ Cr ↑ ↑ ↑ ↑ 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ Cr ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 【问题4】根据所学知识，书写11～24号元素原子的轨道表示式。 环节三：洪特规则 在构建基态原子时，电子将尽可能地占据 的原子轨道，使整个原子的能量最低 能量最低 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 整个原子的能量由 、 和 三个因素共同决定 核电荷数 电子数 电子状态 排布规律三 能量最低原理 内容 因素 能量最低原理的补充 环节四：能量最低原理 1s ↑ ↑↑ ↑↓ 2s 2p A 1s ↑ ↑↓ ↑↓ 2s 2p B 1s ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 2s 2p C 1s ↑ ↑↓ ↑ ↑ ↑ 2s 2p D 1.以下原子不属于基态原子的是（ ） ACD 2.以下锂原子的轨道表示式表示的状态中，能量最高的是（ ），能量最低的是（ ） 1s ↑ ↑↓ 2s 2p A 1s ↑ ↑↓ 2s 2p B 1s ↑↓ ↑ 2s 2p C 1s ↑↓ ↑ 2s 2p D C D 环节四：能量最低原理 环节五：核外电子排布规律 排布规律一：泡利原理 基态原子中的同一个原子轨道内最多填充2个电子，且二者的自旋方向相反 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 排布规律二：洪特规则 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大的稳定性。 排布规律三：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 为什么基态氮原子的轨道表示式是 而不是 ？ 为什么基态氦原子的电子排布是1s2而非1s12s1？ 为什么基态K和Ca的价电子排布式是4s1和4s2，而不是3d1和3d2？ 结合核外电子在原子轨道中的排布规律，思考并回答下列问题： 问题1 问题2 问题3 不满足能量最低原理 不满足构造原理 不满足洪特规则 环节五：核外电子排布规律 3.下列说法错误的是 ( ) A. ns电子的能量可能低于(n-1)p电子的能量 B. 6C的电子排布式为1s22s22px2,违反了洪特规则 C. 电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理 D. 电子排布式(22Ti) 1s22s22p63s23p10违反了泡利原理 A 环节五：核外电子排布规律 4.回答下列问题。 (1)17Cl的电子排布式：__________________________。 (2)17Cl的价电子排布式：_________________________。 (3)17Cl－的电子式：___________。 1s22s22p63s23p5 3s23p5 (4)17Cl的价电子轨道表示式：__________________。 (5)17Cl的原子结构示意图：________。 (6)第四周期中最外层只有1个电子的所有基态原子的简化电子排布式：______________________________。 [Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1 环节五：核外电子排布规律 表示方法 Fe Fe3+ 电子排布式 原子(或离子) 结构示意图 简化电子 排布式 价层电子 排布式 轨道表示式 （电子排布图） 1s22s22p63s23p63d64s2 1s22s22p63s23p63d5 [Ar]3d64s2 [Ar]3d5 3d64s2 3d5 环节五：核外电子排布规律 表示方法 Fe Fe3+ 价电子 轨道表示式 （价电子电子排布图） 电子空间运动状态 （原子轨道数） 15种 14种 电子运动状态 （电子总数） 26种 23种 电子能量状态 （能级数） 7种 6种 环节五：核外电子排布规律 表示方法 Fe Fe3+ 电子运动范围 （能层数） 4种 3种 两个不符合构造原理的特例 24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1 29Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1 环节五：核外电子排布规律 核外电子的运动状态 核外电子的排布规律 核外电子排布表示方法 能量的量子化 能层 能级 原子轨道 电子自旋 原子结构示意图 构造原理 电子排布式 泡利原理 洪特规则 能量最低原理 轨道表示式 洪特规则特例 Lavf58.20.100 $