第一章第一节　原子结构 第3课时　泡利原理、洪特规则、能量最低原理（共71张ppt）

(共71张PPT)
原子核外电子的排布规则 / 核外电子的表示方法 / 随堂演练　知识落实 / 课时对点练
泡利原理、洪特规则、能量最低原理
第一章
第3课时
核心素养
发展目标
1.能从原子微观层面理解原子的组成、结构等。能根据核外电子的三条规则熟知核外电子排布的表示方法。
2.能根据核外电子的表示方法，推导出对应的原子或离子。
内容索引
一、原子核外电子的排布规则
二、核外电子的表示方法
随堂演练　知识落实
课时对点练
原子核外电子的排布规则
一
1.泡利原理
在一个原子轨道里，最多只能容纳 个电子，它们的自旋 ，常用上下箭头(↑和↓)表示自旋相反的电子。
2
相反
2.电子排布的轨道表示式(电子排布图)
在轨道表示式中，用方框(也可用圆圈)表示原子轨道。O的轨道表示式如下：
O　
回答下列问题：
(1)简并轨道： 。
(2)电子对： 。
(3)单电子(或未成对电子)：____________________________________
。
能量相同的原子轨道
同一个原子轨道中，自旋方向相反的一对电子
一个原子轨道中若只有一个电子，则该电
子称为单电子
(4)自旋平行： 。
(5)在氧原子中，有 个电子对，有 个单电子。
(6)在氧原子中，有 种空间运动状态，有 种运动状态不同的电子。
箭头同向的单电子称为自旋平行
3
2
5
8
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。
简并轨道
较
低
较大
如24Cr的电子排布式为 ，为半充满状态，易错写为1s22s22p63s23p63d44s2。
1s22s22p63s23p63d54s1
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。
能量最低
核电荷数
电子数
电子状态
1.下列轨道表示式中哪个是氧的基态原子？为什么？
提示　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。
深度思考
2.为什么基态氦原子的电子排布式是1s2而不是1s12s1
提示　氦原子核外有2个电子，根据能量最低原理和泡利原理，基态氦原子的2个电子以自旋相反的形式填充在能量最低的1s轨道中，且1s轨道和2s轨道能量相差较大，所以基态氦原子不会出现2个电子单独分占1s、2s轨道的情况。
深度思考
3.为什么基态K和Ca的价层电子是4s1和4s2，而不是3d1和3d2。
提示　根据构造原理，3d能级的能量大于4s能级的能量，所以依据能量最低原理，电子填入能量低的能级可使整个原子的能量最低。
深度思考
4.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？
深度思考
①2p轨道上有3个电子的原子：
②2p轨道上有2个电子的原子：
④4s轨道上有2个电子的原子：
⑤3d轨道上有8个电子的原子：
提示　①②③⑤违背了洪特规则，当电子排布在同一能级的不同轨道时，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。
归纳总结
注意　书写轨道表示式时，常出现的错误及正确书写
应用体验
1.某原子核外电子排布为ns2np7，它违背了
A.泡利原理 B.能量最低原理
C.洪特规则 D.构造原理
p能级有三个轨道，由泡利原理可知，每个轨道最多容纳2个电子，故p能级最多容纳6个电子，不可能容纳7个，故违背泡利原理。
√
2.写出15P、25Mn的轨道表示式，并按要求填空。
15P：___________________________________________，有 个电子对，有 个单电子。
25Mn：_________________________________________________________
_____，有 种空间运动状态，有 个单电子，属于半充满状态。
6
3
15
5
3.下列原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是________(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_____。
①Ca2＋：1s22s22p63s23p6
②F－：1s22s23p6
③P：
④Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
⑤Mg2＋：1s22s22p6
⑥C：
①④⑤
②
③
⑥
根据核外电子排布规律知，②中错误在于电子排满2s轨道后应排2p轨道，而不是3p轨道，正确的应为1s22s22p6；③中没有遵循洪特规则——电子在同一能级的不同轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道并且自旋平行，正确的应为
；⑥违反泡利原理，正确的应为
。
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核外电子的表示方法
二
电子排 布式 含义 用数字在 符号 标明该能级上排布的 ，并按照能层从左到右的顺序排列的式子
意义 能直观反映出核外的能层、能级及各能级上的电子数
实例 K：1s22s22p63s23p64s1
简化电子排布式 含义 把内层电子达到 原子结构的部分以_________
表示
意义 避免书写电子排布式过于繁琐
实例 K：[Ar]4s1
能级
右上角
电子数
稀有气体
相应稀有
气体元素符号外加方括号
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：
原子轨道
电子
应用体验
1.下列化学用语的表达正确的是
B.氯原子的结构示意图：
C.Fe3＋的最外层电子排布式：3s23p63d5
D.基态铜原子的价层电子轨道表示式：
√
氯原子核外电子总数为17，则氯原子的结构示意图为 ，故B错误；
铁为26号元素，铁离子最外层电子数为13，根据构造原理可得Fe3＋的最外层电子排布式为3s23p63d5，故C正确；
Cu是29号元素，其原子核外有29个电子，基态原子价层电子排布式为3d104s1，图示中3d和4s能级电子数目不符，基态铜原子的价层电子轨道表示式为 ，故D错误。
2.下列表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是
A、B、C三个选项只是表达出氦原子核外有2个电子，而D项能详尽地描述出电子的运动状态。
C.1s2 D.
√
3.按要求完成下列填空：
(1)11Na的电子排布式为____________；
(2)20Ca的最外层电子排布式为____；
(3)35Br－的离子结构示意图为__________；
(4)8O的轨道表示式为______________________；
(5)9F的最外层轨道表示式为_________________。
1s22s22p63s1
4s2
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11Na的电子排布式：1s22s22p63s1；20Ca的电子排布式：1s22s22p63s23p64s2，其最外层电子排布式为4s2；35Br－的离子结构示意图为 ；8O的
电子排布式为1s22s22p4，其轨道表示式为 ；
9F的电子排布式为1s22s22p5，其最外层轨道表示式为 。
随堂演练　知识落实
1.下列原子的轨道表示式中，符合洪特规则的是
1
2
3
4
5
√
2.(2022·成都高二期中)下列有关化学用语正确的是
A.Cr原子的价层电子的轨道表示式：
B.KCl的电子式：
C.基态Fe3＋的电子排布式：1s22s22p63s23p63d5
D.F的原子结构示意图：
1
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3
4
5
√
Cr原子的价层电子排布式应为3d54s1，故A错误；
KCl是离子化合物，其电子式： ，故B错误；
基态Fe原子的电子排布式为[Ar]3d64s2，则基态Fe3＋的电子排布式：1s22s22p63s23p63d5，故C正确；
F的原子结构示意图： ，故D错误。
1
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5
3.下列关于硅原子的核外电子排布表示方法中，错误的是
A.1s22s22p63s23p2
B.[Ne]3s23p2
C.
D.
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√
A、B两项是电子排布式，C、D两项是轨道表示式，其中C项违背了洪特规则，故错误。
4.(2022·河南新乡高二期中)下列对电子排布式或轨道表示式书写的评价错误的是
1
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选项 电子排布式或轨道表示式 评价
A Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6 错误；违反能量最低原理
B O原子的轨道表示式： 错误；违反洪特规则
C K原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d1 错误：违反能量最低原理
D F原子的轨道表示式： 错误：违反泡利原理
√
Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6，正确，评价错误，故A错误；
电子应先充满同能级的轨道，题中O原子的轨道表示式违反了洪特规则，故B正确；
K原子的电子排布式：1s22s22p63s23p64s1，题中K原子的电子排布式违反能量最低原理，故C正确；
泡利原理：每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋状态相反的电子，D项违反泡利原理，故D正确。
1
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5.根据原子核外电子的排布情况，回答下列问题：
(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其元
素符号为____；其价层电子轨道表示式为_______________。
N
1
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5
A元素基态原子的轨道表示式由题意可写成： ，则该元素核外有7个电子，为氮元素，其元素符号为N。
(2)B元素的正三价离子的3d能级为半充满，B的元素符号为_____，其基态原子的电子排布式为_________________________________，其原子
结构示意图为_______。
Fe
1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)
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B元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成＋3价离子，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2，即26号Fe元素。
(3)C元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子且只有一个未成对电子，C的元素符号为_____，其基态原子的电子排布式为____________
_____________________。
Cu
1s22s22p63s2
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3p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
C元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1，故C为Cu。
(4)D元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋2，则n＝__；原子中能量最
高的是____电子，价电子轨道表示式为__________________。
2
2p
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课时对点练
题组一　核外电子排布式与轨道表示式
1.下列硼原子轨道表示式表示的状态中，能量最高的是
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原子核外电子排布中，如果电子所占的轨道能级越高，该原子能量越高，根据图知，电子排布能量较高的是2s、2p能级，则能量最高的是2p能级，有3个电子，C和A相比，C符合洪特规则能量较低，所以能量最高的是A。
2.下列基态原子或离子的核外电子排布式或轨道表示式错误的是
A.Na＋：1s22s22p63s1
B.F：1s22s22p5
C.N3－：
D.Ar：1s22s22p63s23p6
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√
基态Na＋的核外电子排布式应为1s22s22p6，A项错误。
3.当碳原子的核外电子排布由 转变为
时，下列说法正确的是
A.碳原子由基态变为激发态
B.碳原子由激发态变为基态
C.碳原子要向外界环境中释放不同的光
D.碳原子需要释放能量
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碳原子的核外电子排布式为1s22s22p2时，该原子处于基态，当核外电子排布式为1s22s12p3时，该原子处于激发态，所以由1s22s22p2转变为1s22s12p3的过程为由基态变为激发态，基态变为激发态的过程中需要吸收能量，该过程不会产生发射光谱，A正确。
4.下列说法或有关化学用语的表达错误的是
A.s轨道的电子云轮廓图呈球形，p轨道的电子云轮廓图呈哑铃形
B.24Cr的价层电子排布：3d54s1
C.电子排布式(23V)1s22s22p63s23p63d5违反了洪特规则
D. 违反了泡利原理
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s轨道的电子云轮廓图是球形对称的，在核外半径相同处任一方向上电子出现的概率相同，p轨道电子云轮廓图为哑铃形，故A正确；
Cr核外有24个电子，根据构造原理书写Cr的价层电子排布：3d54s1，故B正确；
电子排布式(23V)1s22s22p63s23p63d5中，由于4s轨道的能量小于3d，应该先排布4s轨道再排布3d轨道，正确的电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，违反的是能量最低原理，故C错误；
中1s轨道和2s轨道中容纳自旋平行的电子，违反了泡利原理，故D正确。
5.下列叙述错误的是
A.若硫原子的轨道表示式为
违反了泡利原理
B.若第25号Mn元素的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d7，则违
反了构造原理
C.氮原子的轨道表示式为 ，符合洪特规则和泡
利原理
D.泡利原理、洪特规则、构造原理都是核外电子排布满足能量最低的
条件
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若硫原子的轨道表示式为 ，3p轨道电子排布违反了洪特规则，故A错误；
第25号Mn元素的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，若写成1s22s22p63s23p63d7，则违反了能量最低原理，故B正确；
氮原子的轨道表示式为 ，符合洪特规则和泡利原理，故C正确；
泡利原理、洪特规则、构造原理都是核外电子排布满足能量最低的条件，故D正确。
题组二　核外电子排布规则的应用
6.下列微粒中，最外层未成对电子数最多的是
A.S B.As C.Mn D.Fe3＋
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√
各微粒的未成对电子数分别为S：2个，As：3个，Mn：5个，Fe3＋：5个，但Mn的最外层电子排布式为4s2，故D符合题意。
7.(2022·云南丽江高二期中)在前四周期元素中，基态原子有3个未成对电子的元素种数为
A.3 B.4 C.5 D.6
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√
在前四周期元素中，基态原子有3个未成对电子的元素分别为N、P、As、V、Co，共5种元素。
8.基态原子的4s能级中只有1个电子的元素共有
A.1种 B.2种 C.3种 D.8种
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√
基态原子4s能级中只有1个电子的元素有：K、Cr、Cu。
9.A原子的结构示意图为 ，则X、Y及该原子3d能级上的电子数不可能的组合是
A.18、8、0 B.20、8、0
C.25、13、5 D.30、18、10
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10.(2022·广州六中高二期中)某基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4，下列说法错误的是
A.该元素原子核外共有34个运动状态不同的电子
B.该元素原子的最高能层符号为N
C.该元素原子核外电子有18种空间运动状态
D.该元素原子价层电子排布式为3d104s24p4
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由基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4可知，该元素的原子序数为34，是位于元素周期表第四周期第ⅥA族的硒元素。由泡利原理可知，同一原子核外不可能有运动状态完全相同的电子，则硒原子的原子核外共有34个运动状态不同的电子，故A正确；
由电子排布式可知，硒原子的最高能层符号为N，故B正确；
由电子排布式可知，硒原子的核外电子占据1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p轨道，核外电子有18种空间运动状态，故C正确；
硒元素位于元素周期表第四周期第ⅥA族，价层电子排布式为4s24p4，故D错误。
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11.下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是
A.原子核外L能层的未成对电子数与M能层的未成对电子数相等的原子
B.原子核外M能层上仅有两个电子的X原子与原子核外N能层上仅有两
个电子的Y原子
C.2p能级只有1个空轨道的X原子和3p能级只有1个空轨道的Y原子
D.最外层都只有一个电子的X、Y原子
√
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A项，L能层(M能层)只有1个未成对电子的可能是Li或F(Na或Cl)，L能层(M能层)有2个未成对电子的可能是C或O(Si或S)，错误；
B项，X为Mg，Y可能为Ca、Sc、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Zn，错误；
C项，X原子为C( )，Y原子为Si( )，正确；
D项，最外层只有1个电子的原子如氢原子与碱金属元素原子，化学性质不相似，错误。
12.某元素基态原子的最外层电子数为2，价层电子数为5，并且该元素是同族中原子序数最小的元素，关于该元素的判断错误的是
A.该元素基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d34s2
B.该元素为V
C.该元素为第ⅡA族元素
D.该元素属于过渡元素
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该元素基态原子最外层电子数为2，而价层电子数为5，说明价层电子排布为(n－1)d3ns2，并且该元素是同族中原子序数最小的元素，则该元素价层电子排布为3d34s2，为V元素，位于第ⅤB族，属于过渡元素。
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13.下表列出了核电荷数为21～25的元素的最高正化合价，回答下列问题：
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元素名称 钪 钛 钒 铬 锰
元素符号 Sc Ti V Cr Mn
核电荷数 21 22 23 24 25
最高正化合价 ＋3 ＋4 ＋5 ＋6 ＋7
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(1)写出下列元素基态原子的核外电子排布式：
Sc________________________________；
Ti________________________________；
V________________________________；
Cr________________________________；
Mn_______________________________。
1s22s22p63s23p63d14s2(或[Ar]3d14s2)
1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)
1s22s22p63s23p63d34s2(或[Ar]3d34s2)
1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)
1s22s22p63s23p63d54s2(或[Ar]3d54s2)
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(2)对比上述五种元素原子的核外电子排布式与元素的最高正化合价，你发现的规律是_______________________________________________
___________________________________，出现这一现象的原因是__________________________________。
五种元素的最高正化合价等于各元素基态原子的最高能层s电子和次高能层d电子数目之和
能级交错使得d电子也参与了化学反应
14.有A、B、C、D四种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大，其中A元素原子核外仅有一个非空原子轨道，也是宇宙中最丰富的元素；B元素原子核外p电子数比s电子数少1；C为金属元素且原子核外p电子数和s电子数相等；D元素的原子核外所有p轨道为全充满或半充满状态。
(1)写出四种元素的元素符号：A_____，B_____，C_____，D_____。
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H
N
Mg
P
(2)写出C、D两种元素基态原子的轨道表示式：
C：_____________________________。
D：______________________________________________。
(3)B元素的单质的电子式为___________，其简单氢化物的电子式为
________。
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A是宇宙中最丰富的元素，且原子核外仅有一个非空原子轨道，则A为氢元素；
B元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p3，则B为氮元素；
C元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s2，则C为镁元素；
D元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3，则D为磷元素。
15.已知A原子中只含1个电子；B原子的3p轨道上得到1个电子后不容纳外来电子；C原子的2p轨道上有1个电子的自旋状态与其他电子的自旋状态相反；D原子的第三能层上有8个电子，第四能层上只有1个电子；E原子的价层电子排布式为3s23p6。
(1)按要求书写下列图式：
①B的原子结构示意图： ________。
②C原子的轨道表示式： ______________________。
③D原子的核外电子排布式： _________________________。
④B离子的电子式： __________。
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1s22s22p63s23p64s1(或[Ar]4s1)
(2)写出由A、B、C、D中的三种元素组成的化合物的化学式：_______
_____________________________________________(至少写出5种)。
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KOH、
KClO、KClO3、HClO、HClO3(其他合理答案也可)
由题意可知，A为H，B为Cl，C为O，D为K，E为Ar。
由H、Cl、O、K中的三种元素组成的化合物可以是酸，如HClO、HClO2、HClO3、HClO4；也可以是碱，如KOH；还可以是盐，如KClO、KClO2、KClO3、KClO4等。
(3)写出由上述元素组成的物质制得A单质的化学方程式：___________
________________________________________________________(至少
写出2个)。
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2H2↑＋O2↑、2K＋2H2O===2KOH＋H2↑(其他合理答案也可)
A的单质为H2，可以通过电解水、电解KOH溶液或K和水反应等方法来制取。
(4)写出E的元素符号：____，要证明太阳光中含有E元素，可采用的方法是_____________________。
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Ar
对太阳光进行光谱分析
对太阳光进行光谱分析，便可确定太阳光中所含元素的种类。
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第一章