高考化学电子云+泡利洪特规则讲义

电子云泡利洪特规则学生姓名：科目：化学日期：审核人：一、课前小测：时间15min、正确率1．下列说法中正确的是A．处于最低能量的原子叫做基态原子 B．3p2表示3p能级有两个轨道C．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小 D．同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多2．下列关于原子核外电子排布的叙述错误的是（）A．周期表第四周期0族元素，原子核外M电子层中有18个电子B．20Ca原子核外有4个电子层，M层中有18个电子C．15P原子的价电子层中有3个未成对电子D．29Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1，Cu＋的电子排布式为[Ar]3d10二、放电影三、内容讲解考点1.电子云与原子轨道（一）电子云1．概率密度用P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积，则P／V称为概率密度，用ρ表示。说明：核外电子运动的特点：氢原子的氢原子的1s电子云图2．电子云的含义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概率密度分布的形象化描述。注意：①科学上用电子云图表示电子在核外空间出现概率的相对大小。②电子云图中的小黑点并不代表电子，小黑点的数目也不代表电子真实出现次数的多少。③氢原子的1s电子云图告诉我们，在离原子核越近的空间电子出现的概率越大；3．电子云轮廓图为了表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间运动有一个形象化的简便描述，人们通常按照下图所示的方式绘制电子云的轮廓图。3．电子云的形状（1）电子云的形状如下图所示，所有原子的任一能层的s电子云轮廓图都是一个球形，只是球的半径大小不同。说明：同一原子的能层越高，s电子云半径越大。这是由于电子的能量依次增高，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。【同步训练】1．下列有关电子云的说法正确的是（）A．概率密度的大小体现了电子数目的多少 B．概率密度的大小体现了有关空间电子出现概率的大小C．基态C原子的1s电子云和2s电子云完全相同D．基态Li原子的1s2电子云和2s1电子云形状不同（2）p电子云的形状p电子云是哑铃状的，而且，无论2p、3p还是4p、…能级都有3个相互垂直的电子云，分别称为px、py和pz（如下图），右下标分别表示p电子云在坐标系里的取向。说明：d、f电子云，无论是形状还是在坐标系里的取向，都比s、p电子云复杂得多，中学阶段不作要求。（二）原子轨道1．原子轨道的含义量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。说明：①原子轨道与电子云用同一个名称来称呼。如1s电子云，1s原子轨道；2px电子云，2px原子轨道。②“电子在原子核外的一个空间运动状态”，即具有一定形状和一定伸展方向的电子云（如1s电子云、2px电子云）。③原子轨道与电子云形状相同，这个形状通常用电子云轮廓图来描述。2．能级、原子轨道及电子云轮廓图下表列举了K、L、M、N等能层的能级、原子轨道数、原子轨道名称以及电子云轮廓图能层能级原子轨道数原子轨道名称电子云轮廓图形状取向K1s11s球形／L2s12s球形／2p32px、2py、2pz哑铃形相互垂直M3s13s球形／3p33px、3py、3pz哑铃形相互垂直3d5………………N4s14s球形／4p34px、4py、4pz哑铃形相互垂直4d5………………4f7………………说明：分析上表中能层、能级、原子轨道数可得：①任一能层中的能级数等于能层序数（n）②任一能层中的原子轨道数等于能层序数的平方（n2）③ns、np、nd、nf……能级里的原子轨道数依次为1、3、5、7……【例】1.下列叙述正确的是（）A．基态C原子的1s电子云和2s电子云完全相同 B．4p能级比3p能级能量高，所含原子轨道数也多C．f原子轨道的形状可能为球形或哑铃形 D．原子核外第5能层有25个原子轨道【同步训练】1．下列说法中正确的是（）A．1s22s12p1表示的是激发态原子的电子排布 B．3p2表示3p能级有两个轨道C．电子云通常是用小黑点来表示电子的多少 D．电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱2．下列叙述正确的是A．钠的焰色试验呈现黄色，是电子由激发态转化成基态时吸收能量产生的B．原子轨道和电子云都是用来形象地描述电子运动状态的C．各能层的s电子云轮廓图都是圆形，但圆的半径大小不同D．同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多3．下列有关叙述中正确的是A．原子轨道和电子云都是用来形象地描述电子运动状态的B．因为s轨道的形状是球形的，所以s电子做的是圆周运动C．3px、3py、3pz的差异之处在于三者中电子(基态)的能量不同D．电子云图上的每一个点都代表一个电子4．如图为氢原子的电子云图，下列说法正确的是A．电子云图中小黑点的密度越小，电子数目越少B．电子云图中小黑点的密度越大，单位体积内电子出现的概率越大C．所有电子云轮廓图都是球形D．电子云图中小黑点的密度小，表示电子在该区域内运动的速率慢5．下列说法正确的是A．电子云呈球形，表示电子绕原子核做圆周运动B．电子云图中的小黑点密度大，说明该原子核外空间电子数目多C．能级的电子云轮廓图可表示为D．表示能级有3个轨道6．按照量子力学对原子核外电子运动状态的描述，下列说法不正确的是A．核外电子运动不存在固定轨迹的轨道 B．下列能级的能量1s＜2s＜3s＜4sC．电子云图中的小黑点密表示该核外空间的电子多 D．量子数为n的电子层具有的原子轨道数为n2四、三步一回头考点2.泡利原理与洪特规则（一）泡利原理1．电子的自旋状态电子除空间运动状态外，还有一种状态叫做自旋。电子自旋可以比喻成地球的自转。电子自旋有顺时针和逆时针两种状态，常用“↑”和“↓”表示自旋状态相反的电子。2．泡利原理在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，而且它们的自旋状态相反，这个原理称为泡利原理。【例】1.（双选）下列写出的是基态原子或离子的电子排布式，其中错误的是（）A．11Na：1s22s22p7B．17Cl－：1s22s22p63s23p6C．20Ca：1s22s22p63s23p63d2 D．35Br：[Ar]4s24p5（二）一种表达电子排布的方式——电子排布图2p2s1s2s1s2p2s1s2s1s如Li的电子排布式为1s22s1，电子排布图为。Ne的电子排布图为由此可知，用方框表示原子轨道、用箭头表示电子来表达电子排布的图叫做电子排布图。注意：①表示原子轨道的“□”也可以用“○”代替，原子轨道名称也可以写在□或○的下面，2p1s2s如Ne的电子排布图也可以画成。2p1s2s②一个方框表示一个轨道，一个箭头表示一个电子③不同能级中的□或○要相互分开，同一能级中的□或○要相互连接④整个电子排布图中各能级的排列顺序要与相应的电子排布一致⑤当□或○中有2个电子时，它们的自旋状态必须相反⑥在原子中不可能存在运动状态完全相同的两个电子。⑦在电子式、原子结构示意图、电子排布式和电子排布图等化学用语中，电子排布图对核外电子运动空间状态的表达是最充分的【同步训练】1．下列概念中不能表明核外电子运动空间状态的是（）A．电子排布式B．电子排布图C．电子云D．电子自旋2．以下对核外电子运动状况的描述正确的是（）A．同一原子中，2p，3p，4p能级的轨道依次增多B．当碳原子的核外电子排布由转变为时，这一过程中释放能量C．3p2表示3p能级有两个轨道D．在同一能级上运动的电子，其运动状态可能相同（三）电子运动状态和电子空间运动状态原子核外电子的运动状态。它是由该电子所处的电子层、原子轨道的形状、原子轨道的伸展方向、电子自旋等四个方面决定。而空间运动状态不需要考虑电子的自旋。简单来说原子核外电子的运动状态数即为原子序数=质子数=电子数。空间运动状态就是轨道数轨道数。如：C原子核外电子的运动状态有6种，核外电子的空间运动状态有4种。【例】填空题B基态原子的电子的电子运动状态有______种，空间运动状态有______种。C基态原子的电子的电子运动状态有______种，空间运动状态有______种。O基态原子的电子的电子运动状态有______种，空间运动状态有______种。Na基态原子的电子的电子运动状态有______种，空间运动状态有______种。【针对练习】1.判断题（1）基态N原子共有5种空间运动状态的电子（）（2）基态锗原子的核外电子有32种不同的空间运动状态（）（3）某原子处于基态时的价电子排布式为，则该原子N层上共有2个不同运动状态的电子（）（4）基态X原子中有6个运动状态不同的电子，则X原子是氧原子（）（5）基态Y原子核外电子有7种空间运动状态，则Y原子是氮原子（）（四）洪特规则2p2p2p当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道（分占不同的轨道），而且自旋状态相同，这个规则是由洪特首先提出的，称为洪特规则。2p2p2p如2p轨道上有3个电子时的排布图为，不能表示为或洪特规则的特例：在按照前面介绍的能量最低原理、泡利原理和洪特规则写原子核外电子排布式或轨道表示式时，会遇到与客观事实不符的情况，如24Cr原子的电子排布式是[Ar]3d54s1，而不是[Ar]3d44s2；29Cu原子的电子排布式是[Ar]3d104s1，而不是[Ar]3d94s2。洪特通过分析光谱实验的结果指出，能量相同的原子轨道在全充满（如3d10）、半充满（如3d5）和全空（如3d0）状态时，体系能量较低，原子较稳定。小结：①基态原子的电子排布式遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则。②通常所说的电子排布是基态原子的电子排布。【例】1.下列叙述正确的是（）A．可能存在核外电子排布为1s22s22p63s23p64s24p1B．在氢原子的基态电子的概率分布图中，小黑点的疏密程度表示电子在该区域空间出现概率的大小C．当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相反D．一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且自旋方向相同2．已知下列电子排布图所表示的是元素的原子，其中能量处于最低状态的是A． B．C． D．3．碳原子最外层电子的轨道表示式正确的是A． B．C． D．4．下列轨道表示式表示的原子中是基态原子的是A． B．C． D．5．下列对基态碳原子价电子的轨道表示式书写正确的是A． B．C． D．6．下列轨道表示式所示的氧原子的核外电子排布中，氧原子处于基态的是A． B．C． D．【针对练习】1．下列叙述正确的是（）A．N原子的1s22s22p3与含义相同B．17Cl的价电子排布图为C．6C的价电子排布图为D．电子排布式[Ar]3d104s1违背了能量最低原理2．用R代表短周期元素，R原子最外层的p能级上的未成对电子只有2个。下列关于R的描述中正确的是（）A．R的氧化物一定能溶于水 B．R的最高价氧化物所对应的水化物一定是H2RO3C．R的氧化物一定能与NaOH溶液反应 D．R是非金属元素3．以下是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况．其中违反了洪特规则的是（）A．①B．①③C．②④⑤D．③④⑤4．下列关于价电子构型为3s23p4的粒子描述正确的是（）A．它的元素符号为OB．它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4C．它可与H2生成液态化合物D．其电子排布图为：5．以下列出的是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况。试判断，哪些违反了泡利原理，哪些违反了洪特规则。①②③④⑤⑥违反泡利原理的有，违反洪特规则的有。6．A、B、C、D、E代表5种元素。请填空：（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（2）B元素的－1价离子和C元素的＋1价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为，C的元素符号为。（3）D元素的＋3价离子的3d亚层为半充满，D的元素符号为，其基态原子的电子排布式为。（4）E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，E的元素符号为，其基态原子的电子排布式为。【真题练习】（22广一模）（2）基态氮原子的价层电子排布图为___________(填编号)。A. B. C. D.（22全国甲卷）(1)基态F原子的价电子排布图(轨道表示式)为_____________________。五、教学总结六、巩固练习（20分钟5