高中化学人教版（2019）选择性必修2 第一章 第一节原子结构 第3课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理

第3课时　泡利原理、洪特规则、能量最低原理 [核心素养发展目标]　 1.能从原子微观层面理解原子的组成、结构等。能根据核外电子的三条规则熟知核外电子排布的表示方法。 2.能根据核外电子的表示方法，推导出对应的原子或离子。 一、原子核外电子的排布规则 1．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，常用上下箭头(↑和↓)表示自旋相反的电子。 2．电子排布的轨道表示式(电子排布图) 8O的轨道表示式如下： 根据上面回答下列问题： (1)简并轨道：能量相同的原子轨道。 (2)电子对：同一个原子轨道中，自旋方向相反的一对电子。 (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。 (4)自旋平行：箭头同向的单电子称为自旋平行。 (5)在氧原子中，有3对电子对，有2个单电子。 (6)在氧原子中，有5种空间运动状态，有8种运动状态不同的电子。 3．洪特规则 (1)内容：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。 (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大的稳定性。 相对稳定的状态 如24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，为半充满状态，易错写为1s22s22p63s23p63d44s2。 4．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)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。 1．为什么基态K和Ca的价电子是4s1和4s2，而不是3d1和3d2。 提示　根据构造原理，3d能量大于4s能量，所以依据能量最低原理，电子填入能量低的能级可使整个原子的能量最低。 2．下列有关碳原子的轨道表示式中，能量最低的是(　　) A. B. C. D. 答案　D 解析　根据洪特规则，原子的核外电子在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。A中2p轨道上两个电子挤在同一个轨道上，B、C中两个轨道上电子的自旋状态相反，均与洪特规则相违背，只有D中的排布符合洪特规则，能量最低。 3．写出15P、25Mn的轨道表示式，并按要求填空。 15P：，有6对电子对，有3个单电子。 25Mn：，有15种空间运动状态，有5个单电子，属于半充满。 4．下列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 ③P： ④Fe：1s22s22p63s23p63d64s2 ⑤Mg2＋：1s22s22p6 ⑥C： 答案　①④⑤　②　③　⑥ 解析　根据核外电子排布规律知②中错误在于电子排满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———电子在同一能级的不同轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道并且自旋状态相同，正确的应为；⑥违反泡利原理，正确的应为。 注意：书写轨道表示式时，常出现的错误及正确书写 二、核外电子的表示方法 电子排布式与轨道表示式的比较 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 意义 能直观反映出核外的电子层、能级及各能级上的电子数 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 意义 避免书写电子排布式过于繁琐 实例 K：[Ar]4s1 轨道表示式 含义 每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子 意义 能直观反映出电子的排布情况及电子的自旋状态 实例 Al： 1．以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是(　　) A. B. C．1s2 D. 答案　D 2．按要求填空。 (1)17Cl的电子排布式：_____。 ... ...