人教版选修3 第1章 第1节 第2课时 能量最低原理　泡利原理　洪特规则 课件（52张）.pptVIP

第一章 原子结构与性质 第一节原子结构 第2课时能量最低原理泡利原理洪特规则 新课情境呈现 霓虹灯为什么能够发出五颜六色的光霓虹灯之所以能够发出五颜六色的光 其原因与氢原子光谱形成的原因基本相同 对霓虹灯而言 灯管中装载的气体不同 在高电压的激发下发出的光的颜色就不同 例如 氖灯的灯管中充入的气体是氖气 通电后在电场作用下 放电管里的氖原子中的电子吸收能量后跃迁到能量较高的轨道 但处在能量较高轨道上的电子会很快地以光的形式辐射能量而跃迁回能量较低的轨道 所发出的光的波长恰好位于可见光区域中的红色波段 所以我们看到的是红色光 类似地 在通电后氩气发蓝色光 氦气发粉红色光 水银蒸气发蓝色光 等等 课前新知预习 一 基态与激发态 光谱1 能量最低原理现代物质结构理论证实 原子中的电子排布遵循 能使整个原子的能量处于 状态 简称能量最低原理 2 基态原子与激发态原子 构造原理 最低 3 光谱与光谱分析 1 原子光谱 不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光 可以用光谱仪摄取各种元素的电子 光谱或 光谱 总称原子光谱 2 光谱分析 现代化学中 常利用原子光谱上的 来鉴定元素 称为光谱分析 吸收 发射 特征谱线 二 电子云与原子轨道1 电子云 1 概念 电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的 分布的形象化描述 小黑点越密 表示概率密度 由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾 因而被形象地称为 概率密度 越大 电子云 球 哑铃 2 原子轨道 1 原子轨道 通常把电子云轮廓图中电子出现的概率约为 的空间圈出来 这种电子云轮廓图称为原子轨道 每一个原子轨道表示电子在原子核外的 空间运动状态 2 能级与原子轨道数目关系 90 一个 1 3 5 7 三 核外电子排布1 泡利原理在一个原子轨道里最多只能容纳 个电子 而且自旋状态 用 表示 2 洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时 总是优先 一个轨道 而且自旋状态 如氮原子 氟原子的电子排布图 2 相反 单独占据 相同 3 电子排布图 用方框表示原子轨道 用不同方向的箭头表示自旋状态不同的电子的式子 如氧原子的电子排布图是 预习自我检测 2 下列有关电子云的叙述中 正确的是 a 电子云形象地表示了电子在核外某处单位体积内出现的概率b 电子云直观地表示了核外电子的数目c 1s电子云界面图是一个球面 表示在这个球面以外 电子出现的概率为零d 电子云是电子绕核运动形成了一团带负电荷的云雾解析 为了形象地表示电子在原子核外空间的分布状况 人们常用小黑点的疏密程度来表示电子在原子核外出现概率的大小 点密集的地方 表示电子出现的概率大 点稀疏的地方 表示电子出现的概率小 这就是电子云 1s电子云界面以外 电子出现的概率不为零 只是出现的概率很小 a 3 2018 福建华安模拟 若15p原子的电子排布式写成1s22s22p63s23p3p 它违背了 a 能量守恒原理b 洪特规则c 能量最低原理d 泡利不相容原理解析 p原子3p能级上有3个轨道 3p能级上有3个电子 3个电子应该排在3个不同的轨道上 且自旋方向相同 若将p原子的电子排布式写成1s22s22p63s23p3p 它违背了洪特规则 故选b b 解析 a和b两项都是电子排布式 c和d两项都是电子排布图 其中c项违背了洪特规则 c 解析 a项 吸收光能 形成吸收光谱 b项 由激发态 基态 释放光能 形成发射光谱 c项 形成吸收光谱 d项 2px与2py能量相同 不属于电子跃迁 b 6 在1s 2px 2py 2pz轨道中 具有球对称性的是 a 1sb 2pxc 2pyd 2pz解析 1s轨道和2p轨道的图像分别为 由图像可看出 呈球对称性的为1s原子轨道 a 课堂探究研析 1 能量最低原理 原子核外电子总是优先占有能量低的轨道 然后依次进入能量高的轨道 这样使整个原子处于能量最低的状态 这个原则是比较抽象的 如果我们打个这样的比方就可以理解了 也易于记忆了 把地球比作原子核 把能力高的大雁 老鹰等鸟比作能量高的电子 把能力低的麻雀 小燕子等鸟比作能量低的电子 能力高的鸟常在离地面较高的天空飞翔 能力低的鸟常在离地面很低的地方活动 知识点一核外电子排布遵循的规律 下列原子或离子的电子排布的表示方法中 正确的是 违反了能量最低原理的是 违反洪特规则的是 变式训练1 在2p能级上最多只能排布6个电子 其依据的规律是 a 能量最低原理b 泡利原理c 洪特规则d 能量最低原理和泡利原理解析 a中能量最低原理主要是电子排布先后顺序 洪特规则指的是排布相同能级电子时尽量占据不同轨道 且自旋方向相同 只有b选项泡利原理说明一个轨道上最多容纳2个电子且自旋方向相反 2p能级有3个轨道 故最多可容纳6个电子 b 1 电子排布式 1 定义 用核外电子分布的原子轨道 能级 及各原子轨道 能级 上的电子数来表示电子排布的式子 如1s22s22p4 1s22s22p63s23p63d64s2分别是o fe原子的电子排布式 以铝原子为例 电子排布式中各符号 数字的意义为 知识点二描述核外电子排布的化学用语 2 简化的电子排布式电子排布式中的内层电子排布可用相应的稀有气体的元素符号加方括号来表示 以简化电子排布式 以稀有气体的元素符号外加方括号表示的部分称为 原子实 如钙的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2 其简化的电子排布式可以表示为 ar 4s2 3 外围电子排布式在原子的核外电子排布式中 省去 原子实 后剩下的部分称为外围电子排布式 也叫价电子排布 如氯 铜原子的电子排布式分别为1s22s22p63s23p5 1s22s22p63s23p63d104s1 用 原子实 的形式分别表示为 ne 3s23p5 ar 3d104s1 其外围电子排布式分别为3s23p5 3d104s1 提示 虽然电子排布是遵循构造原理的 但书写时应按照电子层的顺序排列 如铁原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2 而不宜写作1s22s22p63s23p64s23d6 主族元素的最外层电子就是外围电子 又称价电子 过渡元素的外围电子一般包括最外层的s电子和次外层的d电子 有的还包括倒数第三层的f电子 元素周期表中呈现的电子排布是各元素原子的外围电子排布 2 电子排布图以铝原子为例 电子排布图中各符号 数字的意义为 3 原子结构示意图原子结构示意图是表示原子的核电荷数和核外电子在原子核外各电子层排布的图示 4 电子式在化学反应中 一般是原子的最外层电子数目发生变化 为了简便起见 化学中常在元素符号周围用小黑点 或小叉 来表示元素原子的最外层电子 相应的式子叫做电子式 如钠原子的电子式为 na 或 na 1 a为 写出元素符号 下同 电子排布式是 2 b为 简化电子排布式是 3 c为 价电子排布式是 si 1s22s22p63s23p2 na ne 3s1 p 3s23p3 4 d为 电子排布图是 5 e为 原子结构示意图是 解析 由题意可知 a为si b为na c为p 则d为n e为fe 这五种元素电子排布式分别为a 1s22s22p63s23p2 b 1s22s22p63s1 c 1s22s22p63s23p3 d 1s22s22p3 e 1s22s22p63s23p63d64s2 由电子排布式可写出答案 n fe 变式训练2 m r x y为原子序数依次增大的短周期主族元素 z是一种过渡元素 m基态原子l层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍 r是同周期元素中最活泼的金属元素 x和m形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物 z的基态原子4s和3d轨道半充满 请回答下列问题 1 写出m r的价电子排布式 m r 2 写出x y的价电子排布图 x y 3 写出z的核外电子排布式 z的核外未成对电子数为 2s22p4 3s1 ar 3d54s1 6 解析 根据题目给出的m r和x的信息确定 m是氧元素 r是钠元素 x是硫元素 根据m r x y为原子序数依次增大的短周期主族元素确定y是氯元素 根据z的基态原子4s和3d轨道半充满 则z元素原子的核外有24个电子 它是铬元素 名师培优 易混概念的比较1 电子层 次外层 最外层 最内层 内层在推断题中经常出现与层数有关的概念 理解这些概念是正确做推断题的关键 为了研究方便 人们形象地把原子核外电子的运动看成分层运动 在原子结构示意图中 按能量高低将核外电子分为不同的能层 并用符号k l m n o p q 表示相应的层 统称为电子层 一个原子在基态时 电子所占据的电子层数等于该元素在周期表中所处的周期数 倒数第一层 称为最外层 从外向内 倒数第二层称为次外层 最内层就是第一层 k层 3 价电子 最外层电子 外围电子价电子指原子参加化学反应时形成化合价的电子 最外层电子指能量最高的电子层上的电子 对于主族元素 最外层电子数等于价电子数 对于副族元素 部分能量高的次外层电子参与成键 即次外层部分电子与最外层电子统称为外围电子 即价电子 例如 铝原子的简化电子排布式为 ne 3s23p1 最外层电子数和价电子数都是3 4 能层 能级 轨道电子层即为能层 同一能层中按能量高低分为不同的能级 如s p d 同一能级中若有多个轨道 其能量相同 例如 镍 ni 原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2 其中1 2 3 4称为能层 2s 2p表明第2能层上有2个能级 即镍原子核外电子排布有4个能层 7个能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 轨道 s p d f所含轨道数分别为1 3 5 7 如1s 2s 3s 4s能级的能量不同 但是轨道数相同 电子进入能级的顺序是 按能量高低排序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 即时训练 1 若某基态原子的价电子排布为4d15s2 则下列说法正确的是 a 该元素基态原子中共有3个电子b 该元素原子核外有5个电子层c 该元素原子最外层共有3个电子d 该元素原子m能层共有8个电子解析 根据核外电子排布规律 该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2 由此可见 该元素原子中共有39个电子 分5个电子层 其中m能层上有18个电子 最外层上有2个电子 b 点评 电子排布式的书写和正误判断 1 注意每一个能级电子分布 特别注意当电子数不能够填满所有原子轨道时 注意分布形式 2 基态原子和激发态原子电子排布的不同 即抓住每一个能级的每一个原子轨道最多填充两个自旋状态相反的电子 而对于同一能级电子应该尽量分布于不同原子轨道 解析 a项表示碳原子的轨道表示式 正确 b项不符合洪特规则 c项 正确的cr原子的价电子排布式为3d54s1 fe2 是铁原子失去最外层2个电子形成的 其电子排布式是1s22s22p63s23p63d6 a 学科核心素养 玻尔与爱因斯坦的争论玻尔的原子结构模型是成功和缺陷并存 对这一点 玻尔自己也有清醒的认识 在1922年获得诺贝尔物理学奖时 他还在颁奖仪式上谦逊而坦率地指出 原子理论还处于非常初级的阶段 还有很多根本性的问题尚待解决 正是基于其惯有的明智和对科学的追求 玻尔于1921年在哥本哈根大学建立了理论物理研究所 这个研究所吸引了众多优秀科学家如海森伯 泡利 狄拉克等前来进行工作 并且很快成为至今仍被人们赞颂的 以玻尔为首的 哥本哈根学派 哥本哈根学派提出了粒子波的统计解释 测不准原理和互补原理 这个学派所建立的量子世界的突出特点是将连续轨迹代之以不连续的量子跃迁 以概率决定论取代严格决定论 突现量子现象的整体性以及伴随而来的主客体分界的模糊性 但由此也引起了许多争论 其中 发生在爱因斯坦与玻尔之