高二化学（人教版）选择性必修第2册 第一章 第一节 第四课时 泡利原理 洪特规则 能量最低原理-教学课件、教案、学案、作业

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第4课时 泡利原理、洪特规则、能量最低原理人教版（2019） 选择性必修2第一章 原子结构与性质第一节 原子结构提出问题：为什么每个轨道最多能容纳两个电子呢？同一轨道中的两个电子的状态是否完全相同呢？钠原子光谱实验斯特恩-盖拉赫实验提出猜想 ：轨道中的单电子可能存在两种不同的运动状态1925年：“电子自旋”概念的提出只有1个最外层电子的碱金属原子光谱会在光谱里呈现双线只有1个最外层电子的银原子在外加电场里加速飞行通过一个不对称磁场时会分成两束电子自旋一. 泡利原理 电子除空间运动状态外，还有一种状态叫自旋。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。在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们自旋相反。自旋是微观粒子普遍存在的一种如电荷、质量一样的内在属性电子的运动状态由能层、能级、原子轨道和自旋状态四个方面共同决定；电子能量与能层、能级有关，电子运动的空间范围与原子轨道有关一个原子中不可能存在运动状态完全相同的2个电子 核外电子在原子轨道中的排布规律I——泡利原理一. 泡利原理核外电子在原子轨道中的排布应该如何表示？轨道表示式（又称电子排布图）如基态Al原子轨道表示式：Al 1s22s22p63s23p1基态Al原子的电子排布式：Al 1s22s22p63s23p1 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，而轨道表示式还给出了电子在原子轨道中的自旋状态。基态Al原子的电子排布式：一. 泡利原理请写出Li、Be、B 的轨道表示式LiBeB1s2s↑↑↓1s2s2p1s2s↑↓↑↓↑↓↑↓↑请写出基态碳原子可能的轨道表示式C↑↓1s2s↑↓①C↑↓1s2s↑↓↑↑②C↑↓1s2s↑↓↑③C↑↓1s2s↑↓↑④↑↓2p2p2p2p↑↓思考：哪一种轨道表示式正确表达了基态碳原子核外电子的排布呢？×二. 洪特规则核外电子在原子轨道中的排布规律Ⅱ——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1925年，洪特根据多电子原子的原子光谱正式提出洪特规则：C↑↓1s2s↑↓①C↑↓1s2s↑↓↑↑②C↑↓1s2s↑↓↑③C↑↓1s2s↑↓↑④↑↓2p2p2p2p↑↓√课堂练习请写出7-24号元素原子的轨道表示式N↑↓1s2s2p↑↓↑↑↑O↑↓1s2s↑↓↑↑2pF↑↓1s2s↑↓↑2p↑↓↑↓↑↓Ne↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p↑↓Na↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p↑↓↑3sMg↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p↑↓3s↑↓请写出7-24号元素原子的轨道表示式Al↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p↑↓3s↑↓3p↑Si↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p↑↓3s↑↓3p↑P↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p↑↓3s↑↓3p↑↑↑↑S↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p↑↓3s↑↓3p↑↑请写出7-24号元素原子的轨道表示式↑↓Cl↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p↑↓3s↑↓3p↑↑↓↑↓Ar↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p↑↓3s↑↓3p↑↓↑↓↑↓课堂练习请写出7-24号元素原子的轨道表示式K↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p↑↓3s↑↓3p↑↓↑↓↑↓4s↑Ca↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p↑↓3s↑↓3p↑↓↑↓↑↓4s↑↓课堂练习请写出7-24号元素原子的轨道表示式Sc↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p↑↓3s↑↓3p↑↓↑↓↑↓4s↑↓3d↑Ti↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p↑↓3s↑↓3p↑↓↑↓↑↓4s↑↓3d↑↑V↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p↑↓3s↑↓3p↑↓↑↓↑↓4s↑↓3d↑↑↑课堂练习Cr↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p↑↓3s↑↓3p↑↓↑↓↑↓4s↑↓3d↑↑↑请写出7-24号元素原子的轨道表示式↑Cr↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p↑↓3s↑↓3p↑↓↑↓↑↓4s3d↑↑↑↑↑↑思考：哪一种轨道表示式正确表达了基态铬原子核外电子的排布呢？核外电子在原子轨道中的排布规律洪特规则特例：简并轨道全充满、半充满或全空状态是能量较低的稳定状态。4s↑↓3d↑↑↑↑4s3d↑↑↑↑↑↑CrCr只有一组全满的简并轨道有两组半满的简并轨道二. 洪特规则√请写出29Cu的价层电子的轨道表示式29Cu的价层电子的排布式 3d104s14s3d↑Cu↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓核外电子在原子轨道中的排布规律Ⅲ——能量最低原理 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，使原子的整体能量最低。补充说明： 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三. 能量最低原理核外电子在原子轨道中的排布规律Ⅲ——能量最低原理① 相邻能级能量相差很大时，电子填入能量较低的能级可使原子能量最低。如所有主族元素的基态原子。三. 能量最低原理② 当相邻能级能量差别不大时，有1-2个电子填入能量稍高的能级可能反而降低电子的排斥能，进而使原子整体能量最低。如所有副族元素的基态原子。三. 能量最低原理 虽然以上四种元素的基态原子价层电子排布既不遵守构造原理，也不能用洪特规则特例来解释。但根据客观事实，以上排布是符合能量最低原理的。核外电子在原子轨道中的排布规律① 泡利原理 (填多少) ② 洪特规则、洪特规则特例 (怎么填) ③ 能量最低原理（1）为什么基态氦原子的电子排布是1s2而不是1s12s1（2）为什么基态氮原子的轨道表示式是 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？不满足能量最低原理不满足洪特规则不满足构造原理原子核外电子的运动状态和排布规律核外电子的运动状态核外电子的排布规律核外电子排布表示方法能量的量子化能层能级原子轨道电子自旋原子结构示意图构造原理电子排布式泡利原理洪特规则能量最低原理轨道表示式洪特规则特例课堂练习1．在d轨道中电子排布成 ，而不排布成 ，其直接根据是（ ）A．能量最低原理 B．泡利不相容原理C．原子轨道能级图 D．洪特规则 课堂练习2. 以下原子属于基态原子的是（ ）3.下列有关锂原子轨道表示式表示的状态中，能量最低的是(　　)，能量最高的是（ ）课堂练习A. B.C. D.↑1s2s2p↑↓1s2s2p↑↓↑↑1s2s2p↑↓↑↓1s2s2p↑4.下列电子排布式或轨道表示式正确的是(　　)A．C的轨道表示式： B．Ca的电子排布式：1s22s22p63s23p63d2C．N的轨道表示式： D．Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p65. 轨道表示式可以表示原子或离子的核外电子排布。请根据基态Fe的轨道表示式，写出Fe2+、Fe3+的轨道表示式。Fe↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p↑↓3s↑↓3p↑↓↑↓↑↓4s3d↑↑↑↑↑↓↑↓Fe2+ : Fe3+ : 答案：1. D 2. C 3. D ; C 4. D Fe2+↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p↑↓3s↑↓3p↑↓↑↓↑↓3d↑↑↑↑↑↓Fe3+↑↓↑↓↑↓↑↓1s2s2p↑↓3s↑↓3p↑↓↑↓↑↓3d↑↑↑↑↑5.