高中 化学 选择性必修2 第一章 原子结构与性质《第一节 第3课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理》教学设计.docx

第3课时泡利原理、洪特规则、能量最低原理

[课程标准]1.认识基态原子中核外电子排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则。2.能结合能量最低原理、泡利原理、洪特规则书写1～36号元素基态原子的核外电子排布式和轨道表示式，并说明含义。

任务一核外电子的排布规则

问题1：某同学写出碳原子的基态轨道表示式为2p，是否正确？若不正确，违背了什么原则？

问题2：写出基态碳原子的轨道表示式并据此判断基态碳原子核外有多少种运动状态的电子？有多少种空间运动状态的电子？有几个未成对电子？与碳同周期的元素中未成对电子数最多的是哪种？

问题3：查阅元素周期表可知，基态Cr原子的价层电子排布式为3d54s1，而不是3d44s2，为什么？

问题4：试写出基态铜原子的核外电子排布式和价层电子排布图。

提示：问题1：不正确；违背了泡利原理和洪特规则。

问题2：6；4；2；N。

问题3：能量相同的原子轨道在全充满、半充满、全空时，体系能量较低。

问题4：[Ar]3d104s1，。

1．电子自旋与泡利原理

(1)电子自旋：自旋是电子的内在属性，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。

(2)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，这个原理称为泡利原理。

2．洪特规则

(1)内容：基态原子中，填入简并轨道(能量相同的原子轨道)的电子总是先单独分占，且自旋平行，称为洪特规则。

(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eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(全充满：p6、d10、f14,全空：p0、d0、f0,半充满：p3、d5、f7))

如：Cr的电子排布式为[Ar]3d54s1，而不是[Ar]3d44s2。

3．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)影响原子能量的因素：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．正误判断，错误的说明原因。

(1)当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相反。

答案：错误，当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，且自旋方向相同。

(2)1个原子轨道里最多容纳2个电子，且自旋方向相同。

答案：错误，根据泡利原理，1个原子轨道里最多容纳2个电子，且自旋方向相反。

(3)如果硫原子核外电子排布图为，则违反了泡利原理。

答案：错误，如果硫原子核外电子排布图为，则违反了洪特规则。

(4)如果25号Mn元素的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d7，则违反了能量最低原理。

答案：正确。

(5)氮原子的核外电子排布图为，符合洪特规则和泡利原理。

答案：正确。

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________。

(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)。

答案：(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。

任务二原子核外电子排布的表示

原子核外电子排布的多种表达方式：

按要求完成下列填空：

问题1：11Na的电子排布式为________________________________________________________________________；

问题2：20Ca的最外层电子排布式为________________________________________________________________________；

问题3：35Br－的离子结构示意图为___________________________________________________