高中化学选择性必修二 1.1.3 泡利原理、洪特规则、能量最低原理(解析版)同步备课系列

第1章  原子结构与性质

1.1.3 泡利原理、洪特规则、能量最低原理

一．选择题（共10小题）

1．下列各项叙述错误的是（       ）

A．如果硫原子核外电子排布图为，则违反了泡利原理

B．如果25号Mn元素的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d7，则违反了构造原理

C．氮原子的核外电子排布图为，符合洪特规则和泡利原理

D．泡利原理、洪特规则、构造原理都是对核外电子排布满足能量最低的要求

【答案】A

【解析】

A、 如果硫原子核外电子排布图为，则违反了洪特规则，故A错误；

B、25号Mn元素的基态电子排布式为1s22s2p63s23p63d54s2，如果25号Mn元素的基态电子排布式为1s22s2p63s23p63d7，则违反了构造原理，故B正确；

C、 氮原子的核外电子排布图为，符合洪特规则和泡利原理，故C正确；

D、 泡利原理、洪特规则、构造原理都是对核外电子排布满足能量最低的要求，故D正确。

故选A。

2．若将基态的电子排布式写成，它违背了（    ）

A．能量守恒原理 B．泡利原理 C．能量最低原理 D．洪特规则

【答案】D

【解析】若基态的电子排布式为，则2p能级的电子排布出错，2p能级的两电子应各自占据一个轨道，违背了洪特规则，

故选D。

3．基态原子的核外电子排布的原则不包括(         )

A．能量守恒原理 B．能量最低原理

C．泡利原理 D．洪特规则

【答案】A

【解析】

基态原子的核外电子排布的原则为能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。

能量最低原理：原子核外电子先占有能量低的轨道，然后依次进入能量高的轨道；泡利不相容原理：每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋状态相反的电子；洪特规则：洪特规则是在等价轨道（相同电子层、电子亚层上的各个轨道）上排布的电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同；所以基态原子的核外电子排布的原则不包括能量守恒原理。

故选A。

4．在d轨道中电子排布成，而不能排布成，其最直接的根据是（      ）

A．能量最低原理 B．泡利原理 C．原子轨道构造原理 D．洪特规则

【答案】B

【解析】当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同，称为洪特规则，根据图片知，4个电子占据不同的轨道且自旋方向相同，所以其根据是洪特规则，

故选B。

5．基态原子的核外电子排布的原则不包括(　　)

A．能量最低原理    B．能量守恒原理

C．泡利原理    D．洪特规则

【答案】B

【解析】

基态原子的核外电子排布必须遵守三个原则，泡利不相容原理、能量最低原则和洪特规则，能量守恒原理与此无关。

故选B

6.“各能级最多容纳的电子数，是该能级原子轨道数的二倍”，支撑这一结论的理论是(　　)

A．构造原理    B．泡利原理    C．洪特规则    D．能量最低原理

【答案】B

【解析】各能级最多容纳的电子数，是该能级原子轨道数的二倍，支撑这一结论的理论是泡利原理，

故选B。

7．若将N的电子排布式写成1s2s22px22py1)，它违背了（     ）

A．能量守恒原理 B．泡利原理 C．能量最低原理 D．洪特规则

【答案】D

【解析】

N的2p能级有三个能级相同的轨道：2px、2py、2pz，而N有3个2p电子，电子排布应该遵循洪特规则，电子在能级相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道且自旋方向相同，由此正确的排布式应为：1s2s22px12py12pz1，故选D。

8．3d 能级上最多只能排布 10 个电子依据的原则是（      ）

A．泡利不相容原理

B．洪特规则

C．能量最低原则和洪特规则

D．能量最低原则和泡利不相容原理

【答案】A

【详解】

3d 能级上最多只能排布 10 个电子依据的原则泡利不相容原理，

故选：A。

9．下列由电子排布式所得的结论错误的是（      ）

【答案】B

【解析】

A、电子排布式为：，此处，，就是2p能级的3个简并轨道，两个电子排入2p能级，它们将分别占据2个简并轨道且自旋平行，而不是自旋相反地挤入其中一个轨道，所以A项电子排布是违反洪特规则的，故A正确；

B.电子排布式为：，排布符合构造原理，符合三个原理，故B错误；

C.电子排布式为：，3p轨道最多容纳6个电子，不可能出现的情况，所以C项电子排布式违反泡利原理，故C正确；

D.电子排布式为：，虽然3d轨道为半充满结构，但3p上只有2个电子，没有充满，所以D项电子排布式违反能量较低原理，故D正确，

故选B。

二．填空题（共3小题）

11．下列基态原子或离子的电子排布式(图)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______.

①：

②：

③P：

④Cr：

⑤Fe：

⑥：

⑦O：

【答案】①⑤⑥    ②    ③④    ⑦   

【解析】

①Ca的电子排布式为：1s22s22p63s23p64s2，失去4s能级上的2个电子变成具有稀有气体电子层结构的Ca2+：1s22s22p63s23p6，离子的电子排布式书写正确；

②②离子的电子排布违反了能量最低原理，能量：2p＜3p，F-核外电子排布应表示为：1s22s22p6；

③P的3p能级上的3个电子没有独占1个轨道，违反了洪特规则，正确的电子排布图为：

④Cr的价电子构型应为：3d54s1，3d轨道半充满状态更稳定，此为洪特规则特例，所以④违反了洪特规则；

⑤Fe原子序数为26，电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2，书写正确；

⑥Mg的电子排布式为：1s22s22p63s2，失去3s能级上的2个电子变成具有稀有气体电子层结构的Mg2+：1s22s22p6，离子的电子排布式书写正确；

⑦O电子排布图2p能级的1个轨道上的一对电子自旋方向相同，违反了泡利原理，应表示为：；

总之，基态原子或离子的电子排布式(图)正确的是①⑤⑥，违反能量最低原理的是②，违反洪特规则的是③④，违反泡利原理的是⑦。答案为：①⑤⑥；②；③④；⑦。

12．（1）以下列出的是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况。试判断,违反了泡利原理的是___,违反了洪特规则的是___。

（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___。

【答案】  ②  ③⑤  1s22s22p63s23p4  H2SO4

【解析】（1）泡利原理为：在原子中不能容纳运动状态完全相同的电子。所以在②的中间轨道上有两个自旋方向相同的电子，其运动状态完全相同，违反了泡利原理。洪特规则为：在相同能量的原子轨道上，电子的排布将尽可能占据不同的轨道，而且自旋方向相同。所以③中5个电子应该以自旋方向相同的方式分别占据5个轨道，⑤中前四个单电子应该自旋方向相同，都违反了洪特规则。

（2）某元素的激发态（不稳定状态）原子的电子排布式为1s22s22p63s13p33d2，该元素原子核外有16个电子，为S元素，根据构造原理书写其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4；其最高价氧化物对应水化物是硫酸，化学式为H2SO4。

13．在原子结构理论中，有四个原理，分别是①构造原理，②泡利原理，③洪特规则，④能量最低原理。在以下的现象中主要决定的因素是（填序号，各只填一项）

（1）各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍_____________；

（2）碳原子的核外电子排布基态时是1s22s22p2而不是1s22s12p3___________；

（3）最外层电子数不会超过8个，次外层电子数不会超过18个_____________；

（4）铬（24Cr）的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1而不是1s22s22p63s23p63d44s2________；

（5）磷原子的基态原子结构中，有3个未成对的单电子____________。

【答案】②    ④    ①    ③    ③   

【解析】

构造原理决定了原子、分子和离子中电子在各能级的排布；

泡利原理原理是说每个轨道（例如1s轨道，2p轨道中的px）最多只能容纳两个自旋相反的电子；

洪特规则是在等价轨道（相同电子层、电子亚层上的各个轨道）上排布的电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同；

能量最低原理是核外电子排布时，尽先占据能量最低的轨道；

【详解】

（1）各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍，符合②泡利原理；

（2）碳原子的核外电子排布基态时是1s22s22p2而不是1s22s12p3，符合④能量最低原理；

（3）最外层电子数不会超过8个，次外层电子数不会超过18个，符合①构造原理；

（4）铬（24Cr）的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1而不是1s22s22p63s23p63d44s2，符合③洪特规则；

（5）磷原子的基态原子结构中，有3个未成对的单电子，符合③洪特规则。