第3課時(shí)　泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理
1．能從原子微觀層面理解原子的組成、結(jié)構(gòu)等。能根據(jù)核外電子的三條規(guī)則熟知核外電子排布的表示方法。2．能根據(jù)核外電子的表示方法，推導(dǎo)出對(duì)應(yīng)的原子或離子。
1．泡利原理在一個(gè)原子軌道里，最多只能容納_____個(gè)電子，它們的自旋_______，常用上下箭頭(↑和↓)表示自旋相反的電子。2．電子排布的軌道表示式(電子排布圖)在軌道表示式中，用方框(也可用圓圈)表示原子軌道。O的軌道表示式如下： 。
原子核外電子的排布規(guī)則
回答下列問(wèn)題：(1)簡(jiǎn)并軌道：_____________________。(2)電子對(duì)：_____________________________________________。(3)單電子(或未成對(duì)電子)：___________________________________ __________________。(4)自旋平行：_______________________________。(5)在氧原子中，有_____個(gè)電子對(duì)，有_____個(gè)單電子。(6)在氧原子中，有_____種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，有_____種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子。
同一個(gè)原子軌道中，自旋方向相反的一對(duì)電子
一個(gè)原子軌道中若只有一個(gè)電子，則該電子稱為單電子
箭頭同向的單電子稱為自旋平行
3．洪特規(guī)則(1)內(nèi)容：基態(tài)原子中，填入___________的電子總是先單獨(dú)分占，且自旋平行。(2)特例在簡(jiǎn)并軌道上的電子排布處于全充滿、半充滿和全空狀態(tài)時(shí)，具有_______的能量和_______的穩(wěn)定性。
如24Cr的電子排布式為_(kāi)______________________，為半充滿狀態(tài)，易錯(cuò)寫為1s22s22p63s23p63d44s2。
1s22s22p63s23p63d54s1
4．能量最低原理(1)內(nèi)容：在構(gòu)建基態(tài)原子時(shí)，電子將盡可能地占據(jù)___________的原子軌道，使整個(gè)原子的能量最低。(2)因素：整個(gè)原子的能量由___________、_________和__________三個(gè)因素共同決定。
1．下列軌道表示式中哪個(gè)是氧的基態(tài)原子( )提示：根據(jù)洪特規(guī)則，基態(tài)原子中，填入簡(jiǎn)并軌道的電子總是先單獨(dú)分占，且自旋平行。
2．為什么基態(tài)氦原子的電子排布式是1s2而不是1s12s1?提示：氦原子核外有2個(gè)電子，根據(jù)能量最低原理和泡利原理，基態(tài)氦原子的2個(gè)電子以自旋相反的形式填充在能量最低的1s軌道中，且1s軌道和2s軌道能量相差較大，所以基態(tài)氦原子不會(huì)出現(xiàn)2個(gè)電子單獨(dú)分占1s、2s軌道的情況。3．為什么基態(tài)K和Ca的價(jià)層電子是4s1和4s2，則不是3d1和3d2?提示：根據(jù)構(gòu)造原理，3d能級(jí)的能量大于4s能級(jí)的能量，所以依據(jù)能量最低原理，電子填入能量低的能級(jí)可使整個(gè)原子的能量最低。
4．指出下列核外電子排布的軌道表示式的書寫分別違背了什么原則？
提示：①②③⑤違背了洪特規(guī)則，當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，且自旋平行；④違背了泡利原理，一個(gè)原子軌道最多只能容納2個(gè)電子，而且這2個(gè)電子的自旋相反。
注意：書寫軌道表示式時(shí)，常出現(xiàn)的錯(cuò)誤及正確書寫
1．下列有關(guān)氮原子的軌道表示式中違反洪特規(guī)則的是( )
2．下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )A．氮原子的軌道表示式： B．K＋核外電子排布式1s22s22p63s23p6C．L層的p軌道上有一個(gè)空軌道和M層的p軌道上有一個(gè)空軌道的元素在同一族D．2p、4p能級(jí)的軌道數(shù)相等
3．下列對(duì)電子排布式或電子排布圖書寫的評(píng)價(jià)正確的是( )
解析：電子應(yīng)先單獨(dú)占據(jù)軌道，違反了洪特規(guī)則，不符合題意，A錯(cuò)誤；相同軌道中的兩個(gè)電子運(yùn)動(dòng)方向相反，違反了泡利不相容原理，不符合題意，B錯(cuò)誤；Ca原子的電子排布式：1s22s22p63s23p64s2，違反能量最低原理，符合題意，C正確；Fe3＋的電子排布式26Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5，評(píng)價(jià)錯(cuò)誤，D錯(cuò)誤。故選C。
能量最低原理表述的是“整個(gè)原子處于能量最低狀態(tài)”，而不是說(shuō)電子填充到能量最低的軌道中去，泡利原理和洪特規(guī)則都使“整個(gè)原子處于能量最低狀態(tài)”，如24Cr原子的電子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1不是3d44s2。(1)絕大多數(shù)原子的電子排布式只要遵循構(gòu)造原理就能符合能量最低原理。(2)Cr、Cu、Ag、Au等少數(shù)原子的電子排布式雖不遵循構(gòu)造原理，但符合能量最低原理。(3)具有相同能量，自旋方向不同的電子，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不相同，即某多電子原子中不可能存在2個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的電子。
1．下列各項(xiàng)敘述錯(cuò)誤的是( )A．如果硫原子軌道表示式為 ，則違反了泡利原理B．如果25號(hào)Mn元素的基態(tài)電子排布式為1s22s22p63s23p63d7，則違反了構(gòu)造原理C．氮原子的軌道表示式為 ，符合洪特規(guī)則和泡利原理D．泡利原理、洪特規(guī)則、構(gòu)造原理都是對(duì)核外電子排布滿足能量最低的要求
2．下列氮原子的電子排布圖中，屬于激發(fā)態(tài)，且能量最高的是( )
解析：A為基態(tài)原子的電子排布圖，能量最低，與基態(tài)原子相比有更多電子躍遷到能量更高的軌道，則該激發(fā)態(tài)原子的能量最高，故選D。
3．下列說(shuō)法中不正確的是( )A．電子在3px與3pz軌道上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不相同B．1s22s12p2p2p違背了洪特規(guī)則，是激發(fā)態(tài)原子的電子排布式
4．下列硼原子軌道表示式表示的狀態(tài)中，能量最高的是( )
解析：原子核外電子排布中，如果電子所占的軌道能級(jí)越高，該原子能量越高，根據(jù)圖知，電子排布能量較高的是2s、2p能級(jí)，則能量最高的是2p軌道，有3個(gè)電子，C和A相比，C符合洪特規(guī)則能量更低，所以能量最高的是A。故選A。
5．已知錳的核電荷數(shù)為25，以下是一些同學(xué)繪制的基態(tài)錳原子核外電子的軌道表示式，其中最能準(zhǔn)確表示基態(tài)錳原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的是( )
解析：錳是25號(hào)元素，其原子核外有25個(gè)電子，A違反洪特規(guī)則，故A錯(cuò)誤；B違反泡利原理，故B錯(cuò)誤；C違反洪特規(guī)則，故C錯(cuò)誤；D符合泡利原理和洪特規(guī)則，故D正確。
6．KH2PO4晶體具有優(yōu)異的非線性光學(xué)性能。我國(guó)科學(xué)工作者制備的超大KH2PO4晶體已應(yīng)用于大功率固體激光器，填補(bǔ)了國(guó)家戰(zhàn)略空白?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)在KH2PO4的四種組成元素各自所能形成的簡(jiǎn)單離子中，核外電子排布相同的是______________(填離子符號(hào))。

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第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu)

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 選擇性必修2

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