【化学】2023-2024学年鲁科版选择性必修二 基态原子的核外电子排布 课件

第1课时基态原子的核外电子排布课程标准能结合能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则书写常见元素(1～36号)基态原子的核外电子排布式和轨道表示式，并说明含义。

学法指导1.通过探讨1～18号元素基态原子的核外电子排布，充分理解能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。2．通过掌握基态原子的核外电子排布规律，书写1～36号元素基态原子的核外电子排布式、价电子排布式和轨道表示式，并能说明其含义。知识点一

基态原子的核外电子排布规律1.电子排布规律规律内容能量最低原理核外电子在原子轨道上排布时按轨道能量由____到____依次排列，使整个原子处于能量____的状态泡利不相容原理一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，且自旋状态不同，用箭头“____”或“____”表示洪特规则对于基态原子，核外电子在能量相同的原子轨道上排布时，将尽可能分占_____________并且自旋状态____低高最低↑↓不同的原子轨道相同2.原子核外电子排布表示方法电子排布式表示方法在ns、np、nd等各能级符号的右上角用数字表示出该能级中的________数目图示电子电子层数电子数能级轨道表示式表示方法用__________________表示一个原子轨道，用箭头“____”或“____”来区别自旋状态不同的电子的式子图示方框(或小圆圈、短线)↑

↓微点拨能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则并不是孤立的，而是相互联系、相互制约的，也就是说，基态原子的核外电子在原子轨道上的排布要同时遵循这三个原则。其中，能量最低原理可叙述为在不违背泡利不相容原理的前提下，核外电子在各个原子轨道上的排布方式应使整个原子体系的能量最低。

×××√××2．下面表示锂原子结构的化学用语中，对核外电子运动状态描述最详尽的是(

)答案：D解析：Li为锂的元素符号，没有描述核外电子的运动状态；

表示Li原子结构示意图，描述了核外电子是分层排布的；1s22s1为锂原子的核外电子排布式，描述了核外电子的能层、能级；

为锂原子的核外电子排布图，描述了核外电子的能层、能级、原子轨道和自旋方向，故描述最详尽的是D。知识点二19～36号元素基态原子的核外电子排布1.构造原理基态原子核外电子在原子轨道上的排列顺序2．核外电子排布式按照基态原子核外电子排布原则，请尝试写出19～36号元素K～Kr的基态原子的核外电子排布式。①K：______________

②Ca：______________③Sc：______________

④Ti：______________⑤V：______________

⑥Cr：______________⑦Mn：______________

⑧Fe：______________⑨Co：______________

⑩Ni：______________⑪Cu：______________

⑫Zn：______________⑬Ga：__________________⑭Ge：__________________⑮As：__________________⑯Se：__________________⑰Br：__________________⑱Kr：__________________1s22s22p63s23p64s11s22s22p63s23p64s21s22s22p63s23p63d14s21s22s22p63s23p63d24s21s22s22p63s23p63d34s21s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d54s21s22s22p63s23p63d64s21s22s22p63s23p63d74s21s22s22p63s23p63d84s21s22s22p63s23p63d104s11s22s22p63s23p63d104s21s22s22p63s23p63d104s24p11s22s22p63s23p63d104s24p21s22s22p63s23p63d104s24p31s22s22p63s23p63d104s24p41s22s22p63s23p63d104s24p51s22s22p63s23p63d104s24p63．洪特规则特例(1)判断下列基态原子的电子排布式的正误。①基态铬原子：a．1s22s22p63s23p63d44s2(

)b．1s22s22p63s23p63d54s1(

)②基态铜原子：a．1s22s22p63s23p63d94s2(

)b.1s22s22p63s23p63d104s1(

)(2)洪特规则特例：能量相同的________在全充满(如d10)、半充满(如d5)和全空(如d0)状态时，体系能量________，原子________。

×√×√原子轨道较低较稳定微点拨离子的电子排布式的书写流程离子的电子排布式在书写时应以原子的电子排布式为基础，首先根据构造原理，写出相应原子的电子排布式，再根据原子得失电子的情况作出相应的调整，写出相应的离子的电子排布式。比如，钠原子的电子排布式为1s22s22p63s1，当它失去一个电子时就变成钠离子，其电子排布式就变为1s22s22p6。学思用1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)电子排布式1s22s22p63s23p64s3违反了泡利不相容原理。(

)(2)基态原子电子排布式1s22s22p63s23p63d5违反了能量最低原理。(

)(3)根据构造原理，原子核外电子填充顺序为1s2s2p3s3p3d4s4p……。(

)(4)基态铁原子的价电子排布式为3d74s1。(

)(5)某原子的2p轨道：

。(

)(6)Cu＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d10。(

)√√×××√2．下列基态原子或离子的电子排布式或最外层电子的轨道表示式正确的是(

)A．K＋：1s22s22p63s23p6B．Al3＋：1s22s23p6C．P原子最外层电子的轨道表示式：

D．Cr：1s22s22p63s23p63d44s2答案：A解析：由核外电子排布规律知，电子排布2s轨道后应排2p轨道而不是3p轨道，正确的应为1s22s22p6，B项错误；违反洪特规则，正确的应为

，C项错误；忽略了能量相同的原子轨道在半充满状态时，体系的能量较低，原子较稳定，电子排布式应为1s22s22p22p63s23p63d54s1，D项错误。提升点一

基态原子的核外电子排布规律1.能量最低原理(1)基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序：即电子所排的能级顺序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s……这一规律称为构造原理。(2)排列规律①一般规律：ns<np<nd<nf；1s<2s<3s<4s②电子层、能级不同时，原子中的价电子在外层分布时存在能级交错现象。能级交错规律：ns＜(n－2)f＜(n－1)d＜np2．泡利不相容原理的说明(1)在核外电子的排布中，排在同一轨道上的两个电子自旋方向相反，自旋方向相同的电子，必然处于不同的轨道上。可以理解为在同一原子中，不存在运动状态完全相同的两个电子，原子核外有几个电子，就有几种运动状态。(2)每个电子层中原子轨道的总数为n2个，根据泡利不相容原理，每个电子层最多能容纳2n2个电子。3．洪特规则的特例在同一能级上的电子排布为全充满(如p6、d10、f14)、半充满(如p3、d5、f7)和全空(如p0、d0、f0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定，这称为洪特规则特例。如过渡元素中的Cr、Cu、Mo、Pd、Ag、Au等。互动探究问题1

若将铁元素原子的电子排布式表示为1s22s22p63s23p63d8，不符合核外电子排布的哪个原则？

提示：不符合能量最低原理，由于3d大于4s所以应该先排4s再排3d轨道，因此电子排布式应该为1s22s22p63s23p63d64s2。问题2

若锂原子的核外电子排布表示为

违背了哪一个原则？提示：违背了泡利不相容原理，s轨道上的两个电子的自旋方向应该相反。问题3

为什么原子核外最外层的电子不超过8个？次外层不超过18个电子？提示：由于E(nd)＞E[(n＋1)s]，当ns和np轨道电子排满时，多余的电子不是填入nd轨道，而是首先填入(n＋1)s轨道，因此最外层电子数不可能超过2＋6＝8。同理次外层由(n－1)s(n－1)p(n－1)d组成，所容纳的电子数不大于2＋6＋10＝18。典例示范[典例1]下列对电子排布式或轨道表示式书写的评价正确的是(

)答案：C解析：根据洪特规则，核外电子在能量相同的原子轨道上排布时，将尽可能分占不同的原子轨道且自旋方向相同，因此p轨道上两个单电子应分占两个轨道自旋方向相同，故A错误；同一轨道中的两个电子运动方向应相反，违反了泡利不相容原理，不符合题意，B错误；因E(4s)＜E(3d)故Ca原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，选项违反了能量最低原理，符合题意，C正确；Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6，正确，评价错误，D错误。素养训练[训练1]下列轨道表示式中，元素原子处于能量最低状态的是(

)答案：A解析：A项轨道表示式符合能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则，其元素原子处于能量最低状态，符合题意；B、D项轨道表示式中2s轨道上的1个电子均跃迁到2p轨道上，其对应的元素原子均处于激发态，能量较高，均不符合题意；C项轨道表示式中2p轨道上的3个电子尽可能分占不同的原子轨道且自旋状态相同时，元素原子的能量最低，不符合题意。提升点二

原子核外电子排布表示方法原子结构示意图意义将每个电子层上的电子总数表示在原子核外的式子实例Na：

电子排布式意义用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式实例K：1s22s22p63s23p64s1离子排布式意义元素原子得到电子或失去电子形成的离子的电子排布式实例K＋：1s22s22p63s23p6简化电子排布式意义把内层电子排布达到稀有气体结构的部分用相应稀有气体的元素符号外加“[

]”表示实例K：[Ar]4s1轨道表示式意义每个方框都代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子实例互动探究问题1

电子进入原子轨道的顺序和电子排布式的书写顺序一致吗？

提示：不完全一致。如果出现能级交错现象。如E4s＜E3d，电子进入轨道的顺序与电子排布式的书写不一致。书写电子排布式原则上把同一层的能级写在一起，电子层低的能级写在左边，不能按电子填充顺序写。问题2

如何理解“对于ns和(n－1)d轨道都填有电子的原子，在许多情况下(n－1)d轨道的电子能量更低”？

提示：因为轨道能量ns＜(n－1)d，所以电子先填ns轨道再填(n－1)d轨道，但是这一顺序不代表电子填充后在原子中各原子轨道的能级高低顺序，多数填充后ns轨道能量比(n－1)d更低，因此基态原子失电子优先失ns轨道上的电子，再失(n－1)d轨道上的电子。问题3

Fe2＋和Fe3＋的电子排布式如何表示？为什么Fe3＋的稳定性大于Fe2＋的稳定性？提示：Fe2＋电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，Fe3＋电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。根据洪特规则特例，Fe3＋的3d轨道处于半充满状态，更稳定些。典例示范[典例2]已知某原子结构示意图如图所示，下列有关说法正确的是(

)A．原子结构示意图中x＝2B．该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s2C．该原子3d轨道的电子排布图为

D．该原子结构中共有7个能级上有电子答案：D解析：由原子结构示意图可知，K层排满时为2个电子，故x＝1，该元素为铬，故A选项错误；根据洪特规则特例该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，故B选项错误；铬原子3d轨道上填充了5个电子，根据洪特规则，5个电子应分占5个轨道且自旋方向相同，故C选项错误；该原子结构中共有1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s7个能级上有电子，故D选项正确。素养训练[训练2]根据下列叙述写出对应元素和基态原子核外电子排布式。(1)次外层d轨道全空，最外层有一个4s电子：_________________。(2)某元素＋3价离子和氩原子的电子排布相同：________________________。(3)某元素＋3价离子的3d轨道半充满：_______________________。(4)某元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子：______________________。K：1s22s22p63s23p64s1Sc：1s22s22p63s23p63d14s2Fe：1s22s22p63s23p63d64s2Cu：1s22s22p63s23p63d104s1解析：(1)为K元素，(2)为Sc元素，(3)为Fe元素，(4)为Cu元素。课

堂

总

结[知识导图][误区警示]书写基态原子核外电子轨道表示式时的“四”注意1．不同电子层及能级类别的原子轨道的方框(或小圆圈)必须分开表示，同一电子层相同能级类别(能量相同)的原子轨道(简并轨道)的方框(或小圆圈)相连书写。2．当□或○中有2个电子时，它们的自旋状态必须不同。3．轨道表示式的书写顺序要与相应的电子排布式顺序一致，即按电子层顺序书写。有时画出的能级上下错落，以表示能量高低不同。4．切记轨道表示式中能级符号的右上角不能标记电子数，如Li：

。1．在d轨道中电子排布成

，而不排布成

，其最直接的根据是(

)A．能量最低原理

B．泡利不相容原理C．原子轨道构造原理D．洪特规则答案：D解析：洪特规则表明，当电子排布在能量相同的不同轨道时，总是尽可能分占不同的轨道且自旋方向相同。2．下列各原子或离子的电子排布式不符合构造原理的是(

)A．Ca2＋

1s22s22p63s23p6B．O1s22s22p4C．Cl－1s22s22p63s23p54s1D．Br1s22s22p63s23p63d104s