高中化学第1章　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。2.能根据核外电子的排布规则熟知核外电子排布的表示方法。一、原子核外电子的排布规则1.电子自旋与泡利原理(1)电子自旋自旋是微观粒子普遍存在的一种如同电荷、质量一样的内在属性，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。注意能层、能级、原子轨道和自旋状态四个方面共同决定电子的运动状态。电子能量与能层、能级有关，电子运动的空间范围与原子轨道有关，所以一个原子中不可能存在运动状态完全相同的2个电子。(2)泡利原理在一个原子轨道里，最多只容纳个电子，它们的自旋。

2.电子排布的轨道表示式(1)轨道表示式用方框(或圆圈)表示原子轨道，能量相同的原子轨道(简并轨道)的方框相连，箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称电子对，“↑”或“↓”称单电子(或称未成对电子)。(2)表示方法以铝原子为例，轨道表示式中各符号、数字的意义如下所示：由轨道表示式可知：在铝原子中，有个电子对，个单电子，有种空间运动状态，种电子运动状态。

3.洪特规则(1)内容：基态原子中，填入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，具有的能量和的稳定性。

相对稳定的状态全充满如24Cr的电子排布式为，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、和三个因素共同决定。

1.下列轨道表示式中哪个是氧的基态原子？为什么？A.B.C.2.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？①2p轨道上有3个电子的原子：②2p轨道上有2个电子的原子：③基态P原子：1s22s22p63s23px2④4s轨道上有2个电子的原子：⑤3d轨道上有8个电子的原子：注意书写轨道表示式时，常出现的错误及正确书写1.下列轨道表示式能表示基态硫原子最外层结构的是()A.B.C.D.2.(1)下列是一些原子的2p能级和3d能级电子排布的情况。试判断，违背了泡利原理的是(填序号，下同)，违背了洪特规则的是。

①②③④⑤⑥(2)某元素的激发态(不稳定状态)原子的电子排布式为1s22s22p63s13p33d2，则该元素基态原子的电子排布式为；其最高价氧化物对应水化物的化学式是。

(3)现有下列多电子原子的原子轨道：①2s②3d③3s④4p⑤3p轨道能量由低到高排列的顺序是(填序号)。

3.(1)Mn元素与O元素中，基态原子核外未成对电子数较多的是。

(2)基态Ge原子有个未成对电子。

(3)镍元素基态原子的3d能级上的未成对电子数为。

(4)基态Fe原子有个未成对电子。

(5)基态K原子中，核外电子占据的最高能层的符号是，占据该能层电子的电子云轮廓图的形状为___________________________________。

(6)基态Cu原子的价层电子轨道表示式为___________________________________。

二、核外电子的表示方法原子(或离子)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图示形式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，并按照能层从左到右的顺序排列的式子实例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轨道表示式(电子排布图)含义每个方框代表一个________，每个箭头代表一个________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：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，相应的式子叫电子式实例1.(2023·黄山高二月考)下列有关原子核外电子排布的说法正确的是()A.电子排布式为［Ar］3d44s2的中性原子是基态原子B.1s22s12px02pyC.不符合泡利原理，是不存在的排布D.原子结构示意图为的原子，核外电子云有3种不同形状2.(2023·广州高二检测)下列化学用语的表示正确的是()A.O2和O3互为同位素B.甲基的电子式为C.基态Fe2+价层电子排布式为3d5D.基态碳原子价层电子轨道表示式为3.按要求完成下列填空：(1)11Na的电子排布式为___________________________；(2)20Ca的最外层电子排布为___________________________；(3)35Br-的离子结构示意图为___________________________；(4)8O的轨道表示式为___________________________；(5)9F的最外层电子轨道表示式为___________________________。

4.如图是s能级和p能级的原子轨道图。回答下列问题：(1)s电子的原子轨道呈形，每个s能级有个原子轨道；p电子的原子轨道呈形，每个p能级有个原子轨道。

(2)元素Y的原子最外层电子排布式为nsn-1npn+1，Y的元素符号为，原子的核外电子排布式为。

(3)下列轨道表示式中，能正确表示某元素的原子处于最低能量状态的是(填字母)。答案精析一、1.(2)2相反2.(2)617133.(1)简并轨道(2)较低较强1s22s22p63s23p63d54s14.(1)能量最低(2)核电荷数电子数电子状态深度思考1.A根据洪特规则，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。2.①②③⑤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。应用体验1.D［原子核外电子优先占据能量最低的轨道，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，A中3s轨道没有排满就排3p轨道了，违背了能量最低原理；B、C违背了洪特规则，电子总是优先单独分占，且自旋平行。］2.(1)③②④⑥(2)1s22s22p63s23p4H2SO4(3)①③⑤②④解析(1)同一轨道中不应有自旋状态相同的电子，③违背了泡利原理；②中单电子自旋状态应相同，④中5个电子应分占5个轨道，⑥中单电子自旋状态应相同，所以②④⑥违背了洪特规则。(2)3s、3p能级的能量小于3d，激发态为1s22s22p63s13p33d2，则基态应为1s22s22p63s23p4。此原子核外电子数为16，其质子数也为16，该元素为硫元素，其最高价氧化物对应水化物的化学式是H2SO4。3.(1)Mn(2)2(3)2(4)4(5)N球形(6)二、原子轨道电子应用体验1.C［电子排布式为［Ar］3d44s2的中性原子是激发态原子，基态中性原子的电子排布式应为［Ar］3d54s1，故A错误；1s22s12px02py12pz1违反了构造原理，是激发态原子的电子排布，故B错误；2s轨道有两个自旋平行的电子，该排布不符合泡利原理，是不存在的排布，故C正确；原子结构示意图为的原子的电子排布式为1s22s22p52.B［二者是由相同元素形成的不同单质，互为同素异形体，A项不符合题意；基态Fe2+的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d6，其价层电子排布为3d6，C项不符合题意；根据洪特规则，2p能级上的电子应当分别排布在两个不同的轨道中，且自旋平行，D项不符合题意。］3.(1)1s22s22p63s1(2)4s2(3)(4)(5)4.(1)球1哑铃3(2)S1s22s22p63s23p4(3)D解析(1)s电子的原子轨道呈球形，每个s能级有1个原子轨道；p电子的原子轨道呈哑铃形，每个p能级有