2024-2025学年高二化学选择性必修2（鲁教版）教学课件 第1章 第2节 第1课时 基态原子的核外电子排布

1.了解基态原子的核外电子在原子轨道上的排布规律。2.能结合能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则书写1~36号元素原子的核外电子排布式和轨道表示式。第二节原子结构与元素周期表学习目标第1课时基态原子的核外电子排布一基态原子的核外电子排布规律1.能量最低原理（1）能量最低原理：电子总是先占有能量低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。（2）基态原子在原子轨道上的排布顺序基态原子按能量顺序1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s……即按ns、（n-2）f、（n-1）d、np顺序排布。（3）能量高低①多电子原子中，离核越近的电子层上电子具有的能量越低。②在同一电子层上，能级越高，电子能量越高，ns<np<nd<nf。③不同电子层上，能级符号相同的电子的能量随着电子层数递增而增大，例如，1s<2s<3s、2p<3p<4p。

电子层（n）KLMN…能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f…原子轨道数1131351357

14916…电子数281832…2×122×222×322×42…2.泡利不相容原理在一个原子轨道中，最多只能容纳2个电子，并且这两个电子的自旋状态相反。如2s轨道上的电子排布为，不能表示为

。说明：（1）在核外电子的排布中，排在同一轨道上的两个电子，自旋状态不同；而自旋状态相同的电子，必然处于不同的轨道上。可以这样理解：在同一原子中，没有运动状态完全相同的两个电子存在，原子核外有几个电子，就有几种运动状态。（2）根据泡利不相容原理我们可以推算出各电子层可以容纳的最多电子数。具体见下表：在原子中，每个电子层最多可容纳2n2个电子，每个能级最多容纳的电子数为其所包含的原子轨道数的2倍。3.洪特规则对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同轨道并且自旋方向相同。如2p3的电子排布为

，不能表示为

或

。洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满（p6、d10、f14）、半满（p3、d5、f7）和全空（p0、d0、f0）状态时，体系的能量最低。如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1；29Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。例1［2020·山东聊城高二期末］下列氧原子轨道表示式表示的状态中，能量最高的是（）A. B.C. D.解析：原子核外电子排布中，电子所占的轨道能级越高，该原子能量越高，轨道能量：1s<2s<2p<3s。答案：D例2［2020·山东烟台高二期末］以下是一些同学书写的某些原子的2p能级或3d能级中的电子排布情况，其中违反了洪特规则的是（）A. B.C.

D.解析：A、D项，同一轨道上电子自旋状态相同，违反了泡利不相容原理；B项，符合洪特规则；C项，同一能级中同时存在空轨道和成对电子，不符合洪特规则。答案：C表示方法举例（以硅原子为例）电子排布式1s22s22p63s23p2简化电子排布式[Ne]3s23p2轨道表示式（电子排布图）注意空轨道不能省略价（外围）电子排布式3s23p2二原子核外电子排布的表示方法1.基态原子核外电子排布的表示方法2.基态原子的核外电子排布式的书写（1）简单原子的电子排布式的书写按照基态原子核外电子排布顺序将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。如：6C：1s22s22p2；17Cl：1s22s22p63s23p5。（2）复杂原子的电子排布式的书写先按能量最低原理从低到高排列，然后将同一层的电子移到一起。如26Fe：先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一层的排到一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。（3）特殊原子的电子排布式如24Cr：先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d4，因3d5较3d4稳定，因此需要将4s2的一个电子调整到3d能级，得1s22s22p63s23p64s13d5（3d5、4s1均为半充满，稳定）。再将同一层的排到一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。29Cu：先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d9，因3d10比3d9更稳定，因此需要将4s2的一个电子调整到3d能级，得1s22s22p63s23p64s13d10（3d10为全充满，4s1为半充满，稳定）。再将同一层的排到一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。（4）简化电子排布式的书写为避免电子排布式书写繁琐，可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。如S：[Ne]3s23p4，Ca：[Ar]4s2，Fe：[Ar]3d64s2，Ge：[Ar]3d104s24p2。（5）简单离子电子排布式的书写先写原子的电子排布式，然后再得失电子。例如：O2-的电子排布式，先写O原子的电子排布式1s22s22p4，再得2个电子得到O2-的电子排布式为1s22s22p6。Fe3+的电子排布式，先写Fe原子的电子排布式[Ar]3d64s2，再失去3个电子（由外层向里层失去电子）得到Fe3+电子排布式为[Ar]3d5，而不能先失去3个电子，再按轨道能量顺序写成[Ar]3d34s2。3.价电子排布式（1）价电子（外围电子）最外能级组中那些有可能参与化学反应的电子，称为价电子。（2）价电子排布式①主族元素原子最外层电子为价电子，价电子排布式即最外层电子排布式。主族元素原子的价电子排布式为ns1～2或ns2np1～5。如钙的价电子排布式为4s2，溴的价电子排布式为4s24p5。②过渡元素原子次外层电子常常参与成键，其价电子包括d能级（镧系、锕系除外）上的电子，价电子排布式为（n-1）d1～10ns1～2（钯为4d10）。如铬的价电子排布式为3d54s1，铜的价电子排布式为3d104s1。例3［2020·天津河北区高二期末］下列属于基态原子电子排布式的是（）A.1s12s1

B.1s22s12p1C.1s22s22p63p1

D.1s22s22p63s2解析：A、B、C项基态原子的电子排布式应分别为1s2、1s22s2、1s22s22p63s1。答案：D例4按要求写出电子排布式、原子结构示意图或轨道表示式。（1）基态Ni原子的电子排布式：

。（2）基态Cu+的电子排布式：

。（3）基态P原子的价电子排布式：

。（4）Fe原子结构示意图：

。（5）35Cl的轨道表示式

。解析：（1）Ni的原子序数为28，根据核外电子填充顺序和能量最低原理、泡利不相容原理可知基态Ni原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2。（2）基态Cu原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，失去1个电子所得Cu+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。（3）P原子最外层为第3层，且有5个电子，所以其价电子排布式为3s23p3。（4）Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，原子结构示意图为。（5）Cl的电子排布式为1s22s22p63s23p5，轨道表示式为。答案：（1）1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2（2）1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10

（3）3s23p3（4）

（5）

例5按要求填空。（1）下列微粒基态的电子排布中未成对电子数最多的是

（填字母序号）。a.N3-

b.Fe3+

c.Cu

d.Cr

e.C（2）与铜同周期的所有元素的基态原子中，未成对电子数与铜原子相同的元素有

种。（3）基态铬原子的价电子排布式是

，这样排布使整个体系能量降低，原因是

。（4）基态砷原子的价电子排布式为

，其原子核外有

个电子层，

个能级，其原子轨道达到全充满状态的个数是

，其同周期元素基态原子与砷原子未成对电子数相同的元素还有

种。（5）短周期元素中，原子基态时具有1个未成对电子的元素共有

种。（6）某元素基态原子的最外层电子排布式为nsnnpn+1，则电子排布式中n=

，该元素基态原子中能量最高的能级是

，其电子云在空间中有

方向，呈

形。解析：（1）N3-、Fe3+、Cu、Cr、C的基态原子或离子的价电子排布式分别为2s22p6、3d5、3d104s1、3d54s1、2s22p2，未成对电子数分别为0、5、1、6、2，基态Cr原子的未成对电子数最多。（2）铜元素基态原子的价电子排布式为3d104s1，有1个未成对电子，Cu位于第4周期，第4周期元素基态原子未成对电子数为1的原子，价电子排布式为4s1、3d14s2、3d104s1、4s24p1、4s24p5，故除Cu外还有4种。（3）铬的原子序数为24，铬原子的价电子排布式为3d54s1，根据是3d和4s轨道上的电子均为半充满结构时，原子能量最低。（4）砷的原子序数为33，基态砷原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，价电子排布式为4s24p3，共有8个能级，原子轨道达到全充满状态的个数为15。基态砷原子核外有3个未成对电子，第4周期元素基态原子未成对电子数为3的价电子排布式为3d34s2、3d74s2、4s24p3，除砷外，还有2种元素。（5）短周期元素中，原子基态时具有1个未成对电子，其价电子排布应为ns1、ns2np1、ns2np5。在1到18号元素中，有H（1s1）、Li（1s22s1）、B（1s22s22p1）、F（1s22s22p5）、Na（1s22s22p63s1）、Al（1s22s22p63s23p1）、Cl（1s22s