高中化学选择性必修二 1.1.3 泡利原理、洪特规则、能量最低原理学案下学期（解析版）

第一章　原子结构与性质

第一节   原子结构

1.1.3 泡利原理、洪特规则、能量最低原理

认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则等。

教学重点：

1、掌握泡利原理、洪特规则和能量最低原理

2、掌握1～36号元素的原子核外电子排布图

教学难点：

1～36号元素的原子核外电子排布图

[复习回顾]

1、量子力学告诉我们：ns能级各有    个轨道，np能级各有     个轨道，nd能级各有     个轨道，nf能级各有     个轨道。

2、每个能级最多可容纳的电子数: ns、np、nd、nf……分别最多可容纳的电子数                 。

[学生学习]

1、   泡利原理

(1)自旋：电子自旋有顺时针和逆时针两种状态，常用        表示自旋状态相反的电子。

(2)泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳    个电子，而且它们的自旋状态      。

2、电子排布的轨道表示式

(1)电子排布的轨道表示式的定义

(2)H、O的基态原子的轨道表示式

(3)电子排布的轨道表示式的书写方法

(4)概念辨析：简并轨道、单电子、电子对、自旋平行、自旋相反

3、洪特规则

(1) 洪特规则内容

当电子排布在同一能级(能量相同)的不同轨道时，总是优先           占据一个轨道，而且自旋方向      。

如：2p3的电子排布为              ，不能表示为                  或                     。

(2) 洪特规则特例

当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。

[思考与讨论]

(1)    下列轨道表示式中哪个是硼的基态原子？为什么？

A.                                     B.

(2)下列轨道表示式中哪个是氧的基态原子？为什么？

A．                   B.           C.

4、能量最低原理

能量最低原理：在构建          时，电子尽可能地先占有                 ，然后进入能量高的轨道，使整个原子的能量处于         

[思考与讨论]

(1)    为什么基态氦原子的电子排布式时1s2而不是1s12s1？

(2)    为什么基态氮原子的轨道表达式是 ，而不是？

(3)    为什么基态K和Ca的价电子是4s1和4s2，而不是3d1和3d2？

[易错误区]

1.忽视能量最低原理

如B：错写成

2.忽略泡利原理

如C：错写成

3.忽略洪特规则

如N：错写成或

[答案]

[复习回顾]

1、1  3    5     7   

2、2x1、2x3、2x5、2x7……

[学生学习]

1、上下箭头（↑和↓）    2     相反

2、(1)电子排布的轨道表示式（电子排布图）：表示电子排布的一种图式。

(2)H                                   O

(3) ①用□或○代表一个原子轨道，能量相同的原子轨道（简并轨道）的方框相连

②       不同能级中的□或○要相互分开，同一能级中的□或○要相互连接

③       整个电子排布图中各能级的排列顺序要与相应的电子排布式一致

④       通常在方框下方或者上方标记能级符号

⑤       箭头表示一种自旋状态的电子，一个箭头表示一个电子，↓↑”称电子对 ，“↓”或“↑”表示单电子，箭头同向，自旋平行，箭头相反，自旋相反

⑥       电子排布式给出了基态原子核外电子在能层和能级中的排布，而电子排布图还给出了电  子在原子轨道中的自旋状态

(4)简并轨道：能量相同的原子轨道

单电子：“↓”或“↑”

电子对：↓↑

自旋平行：箭头同向

自旋相反：箭头相反

3、(1)单独    相同   

[思考与讨论]

A  A

4、基态原子     能量低的轨道       最低状态

[思考与讨论]

遵循能量最低原理

依据洪特规则

遵循能量最低原理

1.下列有关多电子原子的叙述中正确的是(　　)

A． 在一个多电子原子中，不可能有两个运动状态完全相同的电子

B． 在一个多电子原子中，不可能有两个能量相同的电子

C． 在一个多电子原子中，N层上的电子能量肯定比M层上的电子能量高

D． 某个多电子原子的3p能级上仅有两个电子，它们的自旋状态必须相反

【答案】A

【解析】填充在同一个能级的同一个轨道中的电子，能量相同，故B错误；根据构造原理，3d轨道上电子的能量比4s轨道上的要高，故C错误；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，而且自旋方向相同，故D错误。

2.下列表达方式正确的是（　　）

A． Na＋的电子排布图：

B． 硫离子的核外电子排布式：1s22s22p63s23p4

C． 碘化铵的电子式：

D． H2O的电子式：

【答案】D

【解析】A项违反泡利原理；B项硫离子的核外电子排布式应为1s22s22p63s23p6；C项碘化铵的电子式应为；只有D项正确。

3.某原子核外电子排布式为1s22s22p3，下列说法正确的是(　　)

A． 该原子的核外电子排布图为

B． 该原子核外有3种能量不同的电子

C． 该原子核外最外层电子占据3个原子轨道

D． 该原子核外最外层上有3种运动状态不同的电子

【答案】B

【解析】该电子排布图违反洪特规则，正确的电子排布图为，A项错误；该原子核外有3种能量不同的电子，分别为1s、2s、2p原子轨道上的电子，B项正确；该原子核外最外层电子数为5，占据2s、2p原子轨道，共4个原子轨道，C项错误；该原子核外最外层电子数为5，则最外层上有5种运动状态不同的电子，D项错误。

4.下列化学用语的表达正确的是(　　)

A． 原子核内有10个中子的氧原子：O

B． 氯原子的结构示意图：

C． Fe3＋的最外层电子排布式：3s23p63d5

D． 基态铜原子的价电子排布图：

【答案】C

【解析】原子核内有10个中子的氧原子应表示为O，A错误；氯原子的结构示意图为，B错误；Fe的原子序数是26，故Fe3＋的最外层电子排布式为3s23p63d5，C正确；铜的原子序数是29，基态铜原子的价电子排布符合洪特规则的特例，价电子排布图为

，D错误。

5.下列叙述正确的是(　　)

A． [Ar]3d64s2是基态原子的电子排布式

B． 铬原子的电子排布式是1s22s22p63s23p64s13d5

C． 铜原子的价电子排布式是3d94s2

D． 氮原子的电子排布图是

【答案】A

【解析】B. 铬原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1，错误；C． 铜原子的价电子排布式是3d104s1，错误；D.违反洪特规则。

6.下列有关化学用语的表述正确的是(　　)

A． 次氯酸的电子式：

B． 基态铜原子的外围电子排布图：

C． Se的简化电子排布式：[Ar]3d104s24p4

D． F－的结构示意图：

【答案】C

【解析】次氯酸的电子式为，A项错误；书写基态铜原子的外围电子排布图时，根据洪特规则的特例应为，B项错误；F－的最外层有8个电子，D项错误。

7.下列有关原子的最外能层的电子排布图正确的是(　　)

A． 铍原子：                               B． 碳原子：

C． 氯原子：                 D． 铝原子：

【答案】C

【解析】A项，铍原子的最外能层的电子排布图为，错误；B项，2p能级上的电子排布违反洪特规则，错误；C项氯原子的最外能层的电子排布图为，正确；D项，根据能量最低原理，3s轨道的能量低于3p轨道，则电子先排满3s轨道，才能排3p轨道，所以该电子排布违背了能量最低原理，错误。

8.下列原子的价层电子排布图正确的是(　　)

A．                     B．

C．                    D．

【答案】C

【解析】A的2p轨道应各排布一个电子且自旋状态相同，B的2s轨道中两个电子的自旋状态应相反，D的2s轨道中应排满两个电子后再排2p轨道。

9.下列基态原子的电子排布式中，其未成对电子数最多的是(　　)

A． 1s22s22p63s23p63d64s2                   B． 1s22s22p63s23p64s1

C． 1s22s22p63s23p63d54s1                   D． 1s22s22p63s23p63d104s1

【答案】C

【解析】根据s、p、d能级原子轨道数目及洪特规则可知，A、B、C、D项原子的未成对电子数分别为4、1、6、1，C项正确。

10.在核电荷数为26的元素Fe的原子核外3d、4s轨道内，下列电子排布图正确的是(　　)

A．         B．

C．        D．

【答案】C

【解析】核电荷数为26的Fe基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,3d能级有5个轨道，只有1个轨道排满两个电子，且自旋方向相反，其他4个轨道各排1个电子，4s轨道排满2个电子，且自旋方向相反，即C项正确。