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 学案（含答案）
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| 名称 | 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 学案（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 874.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-11-30 19:29:11 | ||
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文档简介
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。
一、原子核外电子的排布规则
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．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)：________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(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。
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
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？
2．为什么基态氦原子的电子排布式是1s2而不是1s12s1
3．为什么基态K和Ca的价层电子是4s1和4s2，而不是3d1和3d2。
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？
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：1s22s22p63s23p3p
④4s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．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
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。
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：
二、核外电子的表示方法
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
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：
1．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．基态铜原子的价层电子轨道表示式：
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.He B.
C．1s2
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____________________________________________________。
1．下列原子的轨道表示式中，符合洪特规则的是( )
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：
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.
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( )
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
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______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(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____________。
(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________________________。
(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__________________________。
第3课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理
一、
1．2 相反
2．(1)能量相同的原子轨道 (2)同一个原子轨道中，自旋方向相反的一对电子 (3)一个原子轨道中若只有一个电子，则该电子称为单电子 (4)箭头同向的单电子称为自旋平行 (5)3 2 (6)5 8
3．(1)简并轨道 (2)较低 较大 1s22s22p63s23p63d54s1
4．(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．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。
3．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。
4．①②③⑤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。
应用体验
1．A [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. 6 3
15 5
3．①④⑤ ② ③ ⑥
解析 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 。
二、
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 原子轨道 电子
应用体验
1．C [原子核内有10个中子的氧原子的质量数为10＋8＝18，应该表示为O，故A错误；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．D
3．(1)1s22s22p63s1 (2)4s2 (3)
(4)
(5)
随堂演练 知识落实
1．C 2.C 3.C
4．A [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。]
5．(1)N
(2)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)
(3)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
(4) 2 2p
解析 (1)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元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1，故C为Cu。
[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。
一、原子核外电子的排布规则
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．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)：________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(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。
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
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？
2．为什么基态氦原子的电子排布式是1s2而不是1s12s1
3．为什么基态K和Ca的价层电子是4s1和4s2，而不是3d1和3d2。
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？
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：1s22s22p63s23p3p
④4s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．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
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。
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：
二、核外电子的表示方法
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
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：
1．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．基态铜原子的价层电子轨道表示式：
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.He B.
C．1s2
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____________________________________________________。
1．下列原子的轨道表示式中，符合洪特规则的是( )
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：
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.
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( )
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
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______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(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____________。
(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________________________。
(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__________________________。
第3课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理
一、
1．2 相反
2．(1)能量相同的原子轨道 (2)同一个原子轨道中，自旋方向相反的一对电子 (3)一个原子轨道中若只有一个电子，则该电子称为单电子 (4)箭头同向的单电子称为自旋平行 (5)3 2 (6)5 8
3．(1)简并轨道 (2)较低 较大 1s22s22p63s23p63d54s1
4．(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．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。
3．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。
4．①②③⑤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。
应用体验
1．A [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. 6 3
15 5
3．①④⑤ ② ③ ⑥
解析 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 。
二、
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 原子轨道 电子
应用体验
1．C [原子核内有10个中子的氧原子的质量数为10＋8＝18，应该表示为O，故A错误；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．D
3．(1)1s22s22p63s1 (2)4s2 (3)
(4)
(5)
随堂演练 知识落实
1．C 2.C 3.C
4．A [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。]
5．(1)N
(2)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)
(3)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
(4) 2 2p
解析 (1)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元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1，故C为Cu。