能量最低原理泡利原理洪特规则

1、成才之路成才之路 化学化学路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 选修选修 原子结构与性质原子结构与性质第一章第一章第一节原子结构第一节原子结构 第一章第一章第第2课时能量最低原理泡利原理课时能量最低原理泡利原理洪特规则洪特规则自主探究自主探究 新知预习新知预习2预习自测预习自测 初试牛刀初试牛刀3课堂探究课堂探究 疑难解惑疑难解惑4课堂达标课堂达标 夯实基础夯实基础5视点拓展视点拓展 专家博客专家博客6课课 时时 作作 业业7情境呈现情境呈现 激趣入题激趣入题1情境呈现情境呈现 激趣入题激趣入题霓虹灯为什么能够发出五颜六色的光霓虹灯为什么能够发出五颜六色的光霓

2、虹灯之所以能够发出五颜六色的光，其原因与氢原子光霓虹灯之所以能够发出五颜六色的光，其原因与氢原子光谱形成的原因基本相同。对霓虹灯而言，灯管中装载的气体不谱形成的原因基本相同。对霓虹灯而言，灯管中装载的气体不同，在高电压的激发下发出的光的颜色就不同。例如，氖灯的同，在高电压的激发下发出的光的颜色就不同。例如，氖灯的灯管中充入的气体是氖气，通电后在电场作用下，放电管里的灯管中充入的气体是氖气，通电后在电场作用下，放电管里的氖原子中的电子吸收能量后跃迁到能量较高的轨道，但处在能氖原子中的电子吸收能量后跃迁到能量较高的轨道，但处在能量较高轨道上的电子会很快地以光的形式辐射能量而跃迁回能量较高轨道上的电

3、子会很快地以光的形式辐射能量而跃迁回能量较低的轨道，所发出的光的波长恰好位于可见光区域中的红量较低的轨道，所发出的光的波长恰好位于可见光区域中的红色波段，所以我们看到的是红色光。类似地，在通电后氩气发色波段，所以我们看到的是红色光。类似地，在通电后氩气发蓝色光，氦气发粉红色光，水银蒸气发蓝色光，等等。蓝色光，氦气发粉红色光，水银蒸气发蓝色光，等等。自主探究自主探究 新知预习新知预习一、基态与激发态、光谱一、基态与激发态、光谱1能量最低原理能量最低原理现代物质结构理论证实，原子中的电子排布遵循现代物质结构理论证实，原子中的电子排布遵循_能使整个原子的能量处于能使整个原子的能量处于_状态，简称能量

4、最低原理。状态，简称能量最低原理。2基态原子与激发态原子基态原子与激发态原子构造原理构造原理 最低最低 最低能量最低能量 吸收吸收 释放释放 能量能量较高较高 3光谱与光谱分析光谱与光谱分析(1)原子光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不原子光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子_光谱或光谱或_光谱，总称原子光谱。光谱，总称原子光谱。(2)光谱分析：现代化学中，常利用原子光谱上的光谱分析：现代化学中，常利用原子光谱上的_来鉴定元素，称为光谱分析。来鉴定元素，称为光谱分析。吸收吸收 发射发射 特征谱线特征谱线

5、 二、电子云与原子轨道二、电子云与原子轨道1电子云电子云(1)概念：电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核概念：电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的外空间的_分布的形象化描述。小黑点越密，表示概分布的形象化描述。小黑点越密，表示概率密度率密度_。由于核外电子的概率密度分布看起来像一片。由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称为云雾，因而被形象地称为_。概率密度概率密度 越大越大 电子云电子云 (2)电子云的形状：电子云的形状：s电子云呈电子云呈_形形p电子云呈电子云呈_形形球球 哑铃哑铃 2原子轨道原子轨道(1)原子轨道：通常把电子云轮廓图中电子出现的概率约

6、为原子轨道：通常把电子云轮廓图中电子出现的概率约为_的空间圈出来，这种电子云轮廓图称为原子轨道。每的空间圈出来，这种电子云轮廓图称为原子轨道。每一个原子轨道表示电子在原子核外的一个原子轨道表示电子在原子核外的_空间运动状态。空间运动状态。(2)能级与原子轨道数目关系能级与原子轨道数目关系能级符号能级符号nsnpndnf轨道数目轨道数目90% 一个一个 1 3 5 7 2 相反相反 “” 单独占据单独占据 相同相同 3电子排布图：用方框表示原子轨道，用不同方向的箭电子排布图：用方框表示原子轨道，用不同方向的箭头表示自旋状态不同的电子的式子。头表示自旋状态不同的电子的式子。如氮原子的电子排布图是如

7、氮原子的电子排布图是_。预习自测预习自测 初试牛刀初试牛刀答案：答案：(1)(2)(3)(4)(5)答案：答案：B解析：解析：处于最低能量的原子称为基态原子。电子由较低能处于最低能量的原子称为基态原子。电子由较低能级向较高能级跃迁，叫激发。激发态原子的能量只是比原来基级向较高能级跃迁，叫激发。激发态原子的能量只是比原来基态原子的能量高。如果电子仅在内层激发，电子未获得足够的态原子的能量高。如果电子仅在内层激发，电子未获得足够的能量，不会失去。能量，不会失去。答案：答案：C解析：解析：根据构造原理写出来的原子处于基态。当基态原子根据构造原理写出来的原子处于基态。当基态原子的电子吸收能量后，电子会

8、跃迁到较高能级，变成激发态原的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。子。A项，电子从项，电子从2s能级跃迁到能级跃迁到2p能级，属于激发态；能级，属于激发态；B项属项属于基态；于基态；C项，电子从项，电子从3s能级跃迁能级跃迁3d能级，属于激发态，能级，属于激发态，D项，电子从项，电子从3s能级跃迁到能级跃迁到3p能级，属于激发态。能级，属于激发态。答案：答案：C解析：解析：A和和B两项都是电子排布式，两项都是电子排布式，C和和D两项都是电子排两项都是电子排布图，其中布图，其中C项违背了洪特规则。项违背了洪特规则。答案：答案：D解析：解析：电子云是对电子运动的形象化描述，它仅表

9、示电子电子云是对电子运动的形象化描述，它仅表示电子在某一区域内出现的概率，并非原子核真被电子云雾所包围，在某一区域内出现的概率，并非原子核真被电子云雾所包围，故选项故选项A错误；原子轨道是电子出现的概率约为错误；原子轨道是电子出现的概率约为90%的空间轮的空间轮廓，它表明电子在这一区域内出现的机会大，在此区域外出现廓，它表明电子在这一区域内出现的机会大，在此区域外出现的机会少，故选项的机会少，故选项B错误；无论能层序数错误；无论能层序数n怎样变化，每个怎样变化，每个p能能级都是级都是3个原子轨道且相互垂直，故选项个原子轨道且相互垂直，故选项C错误；由于按错误；由于按1p、2p、3p的顺序，电子

10、的能量依次增大，电子在离核更远的区的顺序，电子的能量依次增大，电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展、原域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展、原子轨道的平均半径逐渐增大。子轨道的平均半径逐渐增大。解析：解析：ns能级各有能级各有1个轨道，个轨道，np能级各有能级各有3个轨道，个轨道，s电子电子的原子轨道都是球形的，的原子轨道都是球形的，p电子的原子轨道都是哑铃形的，每电子的原子轨道都是哑铃形的，每个个p能级有能级有3个原子轨道，它们相互垂直，分别以个原子轨道，它们相互垂直，分别以px、py、pz表表示。示。课堂探究课堂探究 疑难解惑疑难解惑1.能量最

11、低原理：原子核外电子总是优先占有能量低的轨能量最低原理：原子核外电子总是优先占有能量低的轨道，然后依次进入能量高的轨道，这样使整个原子处于能量最道，然后依次进入能量高的轨道，这样使整个原子处于能量最低的状态。低的状态。这个原则是比较抽象的，如果我们打个这样的比方就可以这个原则是比较抽象的，如果我们打个这样的比方就可以理解了，也易于记忆了。把地球比作原子核，把能力高的大理解了，也易于记忆了。把地球比作原子核，把能力高的大雁、老鹰等鸟比作能量高的电子，把能力低的麻雀、小燕子等雁、老鹰等鸟比作能量高的电子，把能力低的麻雀、小燕子等鸟比作能量低的电子。能力高的鸟常在离地面较高的天空飞鸟比作能量低的电子

12、。能力高的鸟常在离地面较高的天空飞翔，能力低的鸟常在离地面很低的地方活动。翔，能力低的鸟常在离地面很低的地方活动。核外电子排布遵循的规律核外电子排布遵循的规律 解析：解析：据洪特规则，电子在能量相同的各个轨道上排布时据洪特规则，电子在能量相同的各个轨道上排布时尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，故尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，故(1)选选B，(4)选选A；据能量最低原理，核外电子先占有能量低的轨道，再占；据能量最低原理，核外电子先占有能量低的轨道，再占有能量高的轨道，有能量高的轨道，(2)中由于中由于s轨道能量低于轨道能量低于p轨道，故选轨道，故选A；(3)中中A：d5为半充

13、满状态，为相对稳定的状态，为半充满状态，为相对稳定的状态，B不是，所以选不是，所以选A。答案：答案：(1)B(2)A(3)A(4)A1.电子排布式电子排布式(1)定义：用核外电子分布的原子轨道定义：用核外电子分布的原子轨道(能级能级)及各原子轨道及各原子轨道(能级能级)上的电子数来表示电子排布的式子。如上的电子数来表示电子排布的式子。如1s22s22p4、1s22s22p63s23p63d64s2分别是分别是O、Fe原子的电子排布式。原子的电子排布式。以铝原子为例，电子排布式中各符号、数字的意义为：以铝原子为例，电子排布式中各符号、数字的意义为：描述核外电子排布的化学用语描述核外电子排布的化学

14、用语 (2)简化的电子排布式简化的电子排布式电子排布式中的内层电子排布可用相应的稀有气体的元素电子排布式中的内层电子排布可用相应的稀有气体的元素符号加方括号来表示，以简化电子排布式。以稀有气体的元素符号加方括号来表示，以简化电子排布式。以稀有气体的元素符号外加方括号表示的部分称为符号外加方括号表示的部分称为“原子实原子实”。如钙的电子排布。如钙的电子排布式为式为1s22s22p63s23p64s2，其简化的电子排布式可以表示为，其简化的电子排布式可以表示为Ar4s2。(3)外围电子排布式外围电子排布式在原子的核外电子排布式中，省去在原子的核外电子排布式中，省去“原子实原子实”后剩下的部后剩下的

15、部分称为外围电子排布式，也叫价电子排布。如氯、铜原子的电分称为外围电子排布式，也叫价电子排布。如氯、铜原子的电子排布式分别为子排布式分别为1s22s22p63s23p5、1s22s22p63s23p63d104s1，用，用“原子实原子实”的形式分别表示为的形式分别表示为Ne3s23p5、Ar3d104s1，其外围，其外围电子排布式分别为电子排布式分别为3s23p5、3d104s1。提示：提示：虽然电子排布是遵循构造原理的，但书写时应按虽然电子排布是遵循构造原理的，但书写时应按照 电 子 层 的 顺 序 排 列 。 如 铁 原 子 的 电 子 排 布 式 是照 电 子 层 的 顺 序 排 列 。

16、 如 铁 原 子 的 电 子 排 布 式 是1s22s22p63s23p63d64s2，而不宜写作，而不宜写作1s22s22p63s23p64s23d6。主族元素的最外层电子就是外围电子，又称价电子。过主族元素的最外层电子就是外围电子，又称价电子。过渡元素的外围电子一般包括最外层的渡元素的外围电子一般包括最外层的s电子和次外层的电子和次外层的d电子，电子，有的还包括倒数第三层的有的还包括倒数第三层的f电子。电子。元素周期表中呈现的电子排布是各元素原子的外围电子元素周期表中呈现的电子排布是各元素原子的外围电子排布。排布。电子排布式和电子排布图反映的是基态原子即处于最低能电子排布式和电子排布图反映

17、的是基态原子即处于最低能量状态的原子的电子排布情况。它们相互关联，可以非常方便量状态的原子的电子排布情况。它们相互关联，可以非常方便地相互转换。地相互转换。3原子结构示意图原子结构示意图原子结构示意图是表示原子的核电荷数和核外电子在原子原子结构示意图是表示原子的核电荷数和核外电子在原子核外各电子层排布的图示。核外各电子层排布的图示。4电子式电子式 在化学反应中，一般是原子的最外层电子数目发生变化。在化学反应中，一般是原子的最外层电子数目发生变化。为了简便起见，化学中常在元素符号周围用小黑点为了简便起见，化学中常在元素符号周围用小黑点“”或小叉或小叉“”来表示元素原子的最外层电子，相应的式子叫做

18、电子来表示元素原子的最外层电子，相应的式子叫做电子式。如钠原子的电子式为式。如钠原子的电子式为Na(或或Na)。(1)A为为_(写出元素符号，下同写出元素符号，下同)，电子排布式是，电子排布式是_。(2)B为为_，简化电子排布式是，简化电子排布式是_。(3)C为为_，价电子排布式是，价电子排布式是_。(4)D为为_，电子排布图是，电子排布图是_。(5)E为为_，原子结构示意图是，原子结构示意图是_。解析：解析：由题意可知，由题意可知，A为为Si，B为为Na，C为为P，则，则D为为N，E为为Fe。这五种元素电子排布式分别为。这五种元素电子排布式分别为A1s22s22p63s23p2，B：1s22

19、s22p63s1，C.1s22s22p63s23p3，D.1s22s22p3，E.1s22s22p63s23p63d64s2。由电子排布式可写出答。由电子排布式可写出答案。案。解析：解析：Br是是35号元素，位于第四周期第号元素，位于第四周期第A族，核外电子族，核外电子排布式为排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，其简化电子排布式为，其简化电子排布式为Ar3d104s24p5。名师培优名师培优易混概念的比较易混概念的比较1电子层、次外层、最外层、最内层、内层电子层、次外层、最外层、最内层、内层在推断题中经常出现与层数有关的概念，理解这些概念是在推断题中经常出现与层数有关的

20、概念，理解这些概念是正确做推断题的关键。为了研究方便，人们形象地把原子核外正确做推断题的关键。为了研究方便，人们形象地把原子核外电子的运动看成分层运动，在原子结构示意图中，按能量高低电子的运动看成分层运动，在原子结构示意图中，按能量高低将核外电子分为不同的能层，并用符号将核外电子分为不同的能层，并用符号K、L、M、N、O、P、Q表示相应的层，统称为电子层。一个原子在基态表示相应的层，统称为电子层。一个原子在基态时，电子所占据的电子层数等于该元素在周期表中所处的周期时，电子所占据的电子层数等于该元素在周期表中所处的周期数。数。2基态、激发态基态、激发态处于最低能量的原子叫基态原子。基态原子的核外

21、电子排处于最低能量的原子叫基态原子。基态原子的核外电子排布遵循泡利原理、洪特规则、能量最低原理。当基态原子吸收布遵循泡利原理、洪特规则、能量最低原理。当基态原子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。3价电子、最外层电子、外围电子价电子、最外层电子、外围电子价电子指原子参加化学反应时形成化合价的电子；最外层价电子指原子参加化学反应时形成化合价的电子；最外层电子指能量最高的电子层上的电子，对于主族元素，最外层电电子指能量最高的电子层上的电子，对于主族元素，最外层电子数等于价电子数；对于副族元素，部分能量高的次外层电子子数等于价电子数；对于副

22、族元素，部分能量高的次外层电子参与成键，即次外层部分电子与最外层电子统称为外围电子，参与成键，即次外层部分电子与最外层电子统称为外围电子，即价电子。例如，铝原子的简化电子排布式为即价电子。例如，铝原子的简化电子排布式为Ne3s23p1，最，最外层电子数和价电子数都是外层电子数和价电子数都是3。4能层、能级、轨道能层、能级、轨道电子层即为能层，同一能层中按能量高低分为不同的能级电子层即为能层，同一能层中按能量高低分为不同的能级(如如s、p、d)，同一能级中若有多个轨道，其能量相同。例，同一能级中若有多个轨道，其能量相同。例如，镍如，镍(Ni)原子的电子排布式为原子的电子排布式为1s22s22p6

23、3s23p63d84s2，其中，其中1、2、3、4称为能层，称为能层，2s、2p表明第表明第2能层上有能层上有2个能级，即镍原个能级，即镍原子核外电子排布有子核外电子排布有4个能层，个能层，7个能级个能级(1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s)。轨道：。轨道：s、p、d、f所含轨道数分别为所含轨道数分别为1、3、5、7，如，如1s、2s、3s、4s能级的能量不同，但是轨道数相同。电子进入能级的能量不同，但是轨道数相同。电子进入能级的顺序是能级的顺序是(按能量高低排序按能量高低排序)1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s、5f、6d答案

24、：答案：A解析：解析：B项违背了项违背了3d能级半充满时为稳定状态，能级半充满时为稳定状态，C项违背项违背了了3d能级全充满时为稳定状态，能级全充满时为稳定状态，D项违背了能量最低原理。故项违背了能量最低原理。故选选A。解析：解析：A项表示碳原子的轨道表示式，正确；项表示碳原子的轨道表示式，正确；B项不符合项不符合洪特规则；洪特规则；C项，正确的项，正确的Cr原子的价电子排布式为原子的价电子排布式为3d54s1；Fe2是铁原子失去最外层是铁原子失去最外层2个电子形成的，其电子排布式是个电子形成的，其电子排布式是1s22s22p63s23p63d6。课堂达标课堂达标 夯实基础夯实基础答案：答案：

25、D解析：解析：电子云是处于一定空间运动状态电子云是处于一定空间运动状态(即原子轨道即原子轨道)的电的电子在原子核外空间的概率分布的形象化描述，所以子在原子核外空间的概率分布的形象化描述，所以正确，正确，错误；错误；s、p轨道的电子云分别为球形和哑铃形，轨道的电子云分别为球形和哑铃形，错误而错误而正确；电子云伸展方向不同的正确；电子云伸展方向不同的3个个p轨道、轨道、5个个d轨道、轨道、7个个f轨道的能量是彼此相同，轨道的能量是彼此相同，正确。正确。答案：答案：A解析：解析：霓虹灯之所以能发光，是因为电子吸收能量后跃迁霓虹灯之所以能发光，是因为电子吸收能量后跃迁到能量较高的轨道，能量较高轨道上的

26、电子会很快以光的形式到能量较高的轨道，能量较高轨道上的电子会很快以光的形式辐射能量而跃迁回能量较低的轨道。辐射能量而跃迁回能量较低的轨道。答案：答案：C解析：解析：不同能级的原子轨道形状可以相同，如不同能级的原子轨道形状可以相同，如1s、2s能级能级的原子轨道都是球形，只是半径不同，的原子轨道都是球形，只是半径不同，A错。现在的技术无法错。现在的技术无法测定电子在原子核外的运动轨迹，原子轨道只是体现电子的运测定电子在原子核外的运动轨迹，原子轨道只是体现电子的运动状态，动状态，B、D错。任何能层的错。任何能层的p能级都有能级都有3个个p轨道，轨道，C正确。正确。答案：答案：C解析：解析：根据洪特

27、规则可知，能量相同的原子轨道在全充根据洪特规则可知，能量相同的原子轨道在全充满、半满时，体系能量较低，原子较稳定。满、半满时，体系能量较低，原子较稳定。解析：解析：p轨道有轨道有3个原子轨道，最多可以容纳个原子轨道，最多可以容纳6个电子，根个电子，根据电子排布的泡利不相容原理和洪特规则，当据电子排布的泡利不相容原理和洪特规则，当p轨道上有轨道上有2个电个电子或子或4个电子时，个电子时，p轨道上有轨道上有2个未成对电子，所以可能是个未成对电子，所以可能是A族元素，也可能是族元素，也可能是A族元素，故族元素，故A不符合题意；不符合题意；p轨道上有轨道上有1个空轨道，说明另外两个轨道各容纳了个空轨道

28、，说明另外两个轨道各容纳了1个电子，加上个电子，加上s轨道上轨道上的的2个电子，最外层是个电子，最外层是4个电子，属于个电子，属于A族元素，故族元素，故B符合题符合题意；最外层电子排布式为意；最外层电子排布式为1s2和和2s22p6的原子，二者都是稀有气的原子，二者都是稀有气体元素，但不属于主族元素，故体元素，但不属于主族元素，故C错误；最外层电子排布式为错误；最外层电子排布式为1s2的原子为的原子为He，位于，位于0族，而最外层电子排布为族，而最外层电子排布为2s2的原子是的原子是Be，属于，属于A族元素，故族元素，故D错误。错误。(5)E元素基态原子中没有未成对电子，元素基态原子中没有未成

29、对电子，E的外围电子排布的外围电子排布式是式是_。视点拓展视点拓展 专家博客专家博客玻尔与爱因斯坦的争论玻尔与爱因斯坦的争论玻尔的原子结构模型是成功和缺陷并存。对这一点，玻尔玻尔的原子结构模型是成功和缺陷并存。对这一点，玻尔自己也有清醒的认识。在自己也有清醒的认识。在1922年获得诺贝尔物理学奖时，他还年获得诺贝尔物理学奖时，他还在颁奖仪式上谦逊而坦率地指出：在颁奖仪式上谦逊而坦率地指出：“原子理论还处于非常初级原子理论还处于非常初级的阶段，还有很多根本性的问题尚待解决。的阶段，还有很多根本性的问题尚待解决。”正是基于其惯有正是基于其惯有的明智和对科学的追求，玻尔于的明智和对科学的追求，玻尔于1921年在哥本哈根大学建立了年在哥本哈根大学建立了理论物理研究所。这个研究所吸引了众多优秀科学家如海森理论物理研究所。这个研究所吸引了众