高中化學(xué)人教同步配套能量最低原理 泡利原理 洪特規(guī)則PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1高中化學(xué)人教同步配套高中化學(xué)人教同步配套 能量最低原理能量最低原理 泡泡利原理利原理 洪特規(guī)則洪特規(guī)則第1頁(yè)/共39頁(yè)第2頁(yè)/共39頁(yè)第3頁(yè)/共39頁(yè)第4頁(yè)/共39頁(yè) 1構(gòu)造原理構(gòu)造原理 核外電子按照核外電子按照 順序填充，填滿一個(gè)能級(jí)再填一個(gè)新順序填充，填滿一個(gè)能級(jí)再填一個(gè)新能級(jí)。其填充順序?yàn)槟芗?jí)。其填充順序?yàn)?s2s2p3s3p4s 4p5s 5p6s 2各能級(jí)容納的電子數(shù)各能級(jí)容納的電子數(shù) s、p、d、f各能級(jí)最多容納的電子數(shù)分別為各能級(jí)最多容納的電子數(shù)分別為 、 、 、 。能級(jí)能級(jí)3d4d21232527第5頁(yè)/共39頁(yè) 一、能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜一、能量最低原理、基

2、態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜 1能量最低原理能量最低原理 原子的電子排布遵循原子的電子排布遵循 能使整個(gè)原子的能量能使整個(gè)原子的能量處于處于 狀態(tài)。狀態(tài)。 2基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子構(gòu)造原理構(gòu)造原理最低最低第6頁(yè)/共39頁(yè)3光譜與光譜分析光譜與光譜分析(1)光譜形成原因：光譜形成原因：不同元素的原子發(fā)生不同元素的原子發(fā)生 時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光。時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光。(2)光譜分類：光譜分類：躍遷躍遷 (3)光譜分析：光譜分析：在現(xiàn)代化學(xué)中，利用在現(xiàn)代化學(xué)中，利用 上的特征譜線來(lái)鑒定元上的特征譜線來(lái)鑒定元素的分析方法。素的分析方法。原子光譜原子光譜第7頁(yè)/共39頁(yè) 二、電子云與原子軌道二

3、、電子云與原子軌道 1電子云電子云 電子云是處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外空電子云是處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外空間的間的 分布的形象化描述。分布的形象化描述。 2原子軌道原子軌道 (1)概念：電子在原子核外的一個(gè)概念：電子在原子核外的一個(gè) 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱為一個(gè)原子軌道。一個(gè)原子軌道。概率密度概率密度空間空間第8頁(yè)/共39頁(yè) (2)原子軌道的形狀：原子軌道的形狀： s電子云：電子云： ，p電子云：電子云： 。 (3)各能級(jí)含原子軌道數(shù)：各能級(jí)含原子軌道數(shù)： ns能級(jí)有能級(jí)有 個(gè)原子軌道，個(gè)原子軌道，np能級(jí)有能級(jí)有 個(gè)原子軌道，個(gè)原子軌道，nd能級(jí)有能級(jí)有 個(gè)原子軌道，個(gè)

4、原子軌道，nf能級(jí)有能級(jí)有 個(gè)原子軌道。個(gè)原子軌道。 球形球形啞鈴形啞鈴形1357第9頁(yè)/共39頁(yè) 三、泡利原理和洪特規(guī)則三、泡利原理和洪特規(guī)則 1泡利原理泡利原理 在一個(gè)原子軌道里最多只能容納在一個(gè)原子軌道里最多只能容納 個(gè)電子，而且它們個(gè)電子，而且它們的自旋狀態(tài)的自旋狀態(tài) ，這個(gè)原理稱為泡利原理。，這個(gè)原理稱為泡利原理。 2洪特規(guī)則洪特規(guī)則 當(dāng)電子排布在當(dāng)電子排布在 能級(jí)的能級(jí)的 軌道時(shí)，基態(tài)原子中軌道時(shí)，基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先的電子總是優(yōu)先 ，而且自旋狀態(tài)，而且自旋狀態(tài) ，這個(gè)規(guī)則稱為洪特規(guī)則。，這個(gè)規(guī)則稱為洪特規(guī)則。2相反相反同一同一不同不同單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道相同相同第

5、10頁(yè)/共39頁(yè) 3電子排布圖電子排布圖 在電子排布圖中，用一個(gè)在電子排布圖中，用一個(gè) 表示一個(gè)原子軌道，用表示一個(gè)原子軌道，用 表示電子。表示電子。方框方框箭頭箭頭第11頁(yè)/共39頁(yè)1下面是一些原子的電子排布，其中不是激發(fā)態(tài)原下面是一些原子的電子排布，其中不是激發(fā)態(tài)原子的是子的是 ()A1s22s22p6 B1s22s13s1C1s22s24d1 D1s22s22p23s1解析：解析：A為基態(tài)原子，為基態(tài)原子，B中中2s上的電子激發(fā)到上的電子激發(fā)到3s上，上，C項(xiàng)中項(xiàng)中2p的電子激發(fā)到的電子激發(fā)到4d上，上，D項(xiàng)中項(xiàng)中2p的電子激發(fā)到的電子激發(fā)到3s上。上。答案：答案：A第12頁(yè)/共39頁(yè)2

6、生活中的下列現(xiàn)象與原子核外電子發(fā)生躍遷有關(guān)的是生活中的下列現(xiàn)象與原子核外電子發(fā)生躍遷有關(guān)的是 ()A鋼鐵長(zhǎng)期使用后生銹鋼鐵長(zhǎng)期使用后生銹 B節(jié)日里燃放的焰節(jié)日里燃放的焰火火C金屬導(dǎo)線可以導(dǎo)電金屬導(dǎo)線可以導(dǎo)電 D衛(wèi)生丸久置后消衛(wèi)生丸久置后消失失解析：解析：鋼鐵長(zhǎng)期使用后生銹是化學(xué)變化，有電子的轉(zhuǎn)鋼鐵長(zhǎng)期使用后生銹是化學(xué)變化，有電子的轉(zhuǎn)移。焰火是電子由較高能量的激發(fā)態(tài)，躍遷到較低能移。焰火是電子由較高能量的激發(fā)態(tài)，躍遷到較低能量的基態(tài)，多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，金屬導(dǎo)量的基態(tài)，多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，金屬導(dǎo)線導(dǎo)電是自由電子的定向移動(dòng)，衛(wèi)生丸久置后消失是線導(dǎo)電是自由電子的定向移動(dòng)，衛(wèi)生丸久

7、置后消失是升華。升華。答案：答案：B第13頁(yè)/共39頁(yè)3下列說(shuō)法正確的是下列說(shuō)法正確的是 ()A電子云圖中的小黑點(diǎn)表示電子的多少電子云圖中的小黑點(diǎn)表示電子的多少B電子云輪廓圖稱為原子軌道，它表示電子的運(yùn)動(dòng)軌跡電子云輪廓圖稱為原子軌道，它表示電子的運(yùn)動(dòng)軌跡C不同能層的不同能層的s電子的原子軌道形狀相同電子的原子軌道形狀相同D不同能層的不同能層的p能級(jí)都有能級(jí)都有3個(gè)原子軌道個(gè)原子軌道解析：解析：電子云圖中的小黑點(diǎn)是電子在原子核外出現(xiàn)概率密電子云圖中的小黑點(diǎn)是電子在原子核外出現(xiàn)概率密度的形象描述，所以度的形象描述，所以A不正確；原子軌道表示電子運(yùn)動(dòng)經(jīng)不正確；原子軌道表示電子運(yùn)動(dòng)經(jīng)常出現(xiàn)的區(qū)域，所以

8、常出現(xiàn)的區(qū)域，所以B不正確；不同能層的不正確；不同能層的s軌道都是球形軌道都是球形的，的，C正確；任意能層的正確；任意能層的p能級(jí)都有能級(jí)都有3個(gè)原子軌道，個(gè)原子軌道，D正確正確。答案：答案：CD第14頁(yè)/共39頁(yè)4如果在如果在3p能級(jí)上有能級(jí)上有3個(gè)電子，則它們應(yīng)排布為個(gè)電子，則它們應(yīng)排布為(電子排布電子排布圖圖)_，而不能排布為，而不能排布為 ，因?yàn)?，因?yàn)檫@違背了這違背了_，也不能排布成，也不能排布成 ，因?yàn)檫@違背了，因?yàn)檫@違背了_。如果。如果3p能級(jí)上有能級(jí)上有4個(gè)電子，有個(gè)電子，有人認(rèn)為可以排布為人認(rèn)為可以排布為 ，你認(rèn)為是否正確，你認(rèn)為是否正確，說(shuō)明理由，說(shuō)明理由_。第15頁(yè)/共39

9、頁(yè)解析：解析：若若3p能級(jí)上有能級(jí)上有3個(gè)電子，則它們應(yīng)排布為個(gè)電子，則它們應(yīng)排布為 ，不能排布為不能排布為 ，因?yàn)檫@違背了泡利原理，因?yàn)檫@違背了泡利原理(一個(gè)軌道最多只能容納一個(gè)軌道最多只能容納2個(gè)電子個(gè)電子)和洪特規(guī)則和洪特規(guī)則(當(dāng)電子排布在同當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一能級(jí)的不同軌道時(shí)，基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，且自旋狀態(tài)相同一個(gè)軌道，且自旋狀態(tài)相同)，若，若3p能級(jí)上有能級(jí)上有4個(gè)電子，則排個(gè)電子，則排布成布成 。答案：答案： 泡利原理和洪特規(guī)則泡利原理和洪特規(guī)則 洪特規(guī)則不正確，洪特規(guī)則不正確，因?yàn)橐驗(yàn)?P能級(jí)上只有能級(jí)上只有3

10、個(gè)軌道個(gè)軌道 。第16頁(yè)/共39頁(yè)第17頁(yè)/共39頁(yè) 1能量最低原理能量最低原理 原子中電子排布時(shí)，將盡可能使體系的總能量最低。原子中電子排布時(shí)，將盡可能使體系的總能量最低。也就是說(shuō)，電子首先填充也就是說(shuō)，電子首先填充1s軌道，然后按構(gòu)造原理圖的順軌道，然后按構(gòu)造原理圖的順序依次向高能級(jí)填充。這是宇宙間從宏觀到微觀普遍存在序依次向高能級(jí)填充。這是宇宙間從宏觀到微觀普遍存在的法則的法則能量越低越穩(wěn)定。能量越低越穩(wěn)定。第18頁(yè)/共39頁(yè) 2泡利原理泡利原理 (1)電子除空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)外，還有一種狀態(tài)叫做自旋，電子除空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)外，還有一種狀態(tài)叫做自旋，電子自旋可以比喻成地球的自轉(zhuǎn)，電子自旋有順時(shí)針和

11、逆電子自旋可以比喻成地球的自轉(zhuǎn)，電子自旋有順時(shí)針和逆時(shí)針兩種方向，常用上下箭頭時(shí)針兩種方向，常用上下箭頭(和和)表示自旋方向相反的表示自旋方向相反的電子。電子。 (2)在一個(gè)原子軌道里，最多只能容納在一個(gè)原子軌道里，最多只能容納2個(gè)電子，而且個(gè)電子，而且它們的自旋方向相反，這個(gè)原理是由泡利首先提出的，稱它們的自旋方向相反，這個(gè)原理是由泡利首先提出的，稱為泡利原理。為泡利原理。第19頁(yè)/共39頁(yè) 3洪特規(guī)則洪特規(guī)則 當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，基態(tài)原子中的當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋狀態(tài)相同，這電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋狀

12、態(tài)相同，這個(gè)規(guī)則是由洪特首先提出的，稱為洪特規(guī)則。個(gè)規(guī)則是由洪特首先提出的，稱為洪特規(guī)則。 (1)在能量相同的軌道在能量相同的軌道(也稱等價(jià)軌道，例如也稱等價(jià)軌道，例如3個(gè)個(gè)p軌道，軌道，5個(gè)個(gè)d軌道，軌道，7個(gè)個(gè)f軌道軌道)上分布的電子，將盡可能分占不同的上分布的電子，將盡可能分占不同的軌道，而且自旋方向相同。軌道，而且自旋方向相同。 例如，碳原子中的例如，碳原子中的2個(gè)個(gè)p電子的排布應(yīng)該是：電子的排布應(yīng)該是： 而不是。而不是。 氮原子的氮原子的3個(gè)個(gè)p電子也是分布在電子也是分布在3個(gè)個(gè)p軌道上，并且有相軌道上，并且有相同的自旋方向。同的自旋方向。第20頁(yè)/共39頁(yè) (2)等價(jià)軌道全充滿、半

13、充滿或全空的狀態(tài)一般比較穩(wěn)等價(jià)軌道全充滿、半充滿或全空的狀態(tài)一般比較穩(wěn)定，也就是說(shuō)，具有下列電子層結(jié)構(gòu)的原子是比較穩(wěn)定的定，也就是說(shuō)，具有下列電子層結(jié)構(gòu)的原子是比較穩(wěn)定的： 全充滿：全充滿：p6，d10，f14， 半充滿：半充滿：p3，d5，f7， 全空：全空：p0，d0，f0。 如如24Cr：Ar3d44s23d54s1(較穩(wěn)定較穩(wěn)定)， 29Cu：Ar3d94s23d104s1(較穩(wěn)定較穩(wěn)定)。第21頁(yè)/共39頁(yè)第22頁(yè)/共39頁(yè) 解析解析解答該題時(shí)要依據(jù)構(gòu)造原理和原子核外電子解答該題時(shí)要依據(jù)構(gòu)造原理和原子核外電子排布規(guī)則，逐項(xiàng)認(rèn)真分析。排布規(guī)則，逐項(xiàng)認(rèn)真分析。A項(xiàng)，項(xiàng)，3p能級(jí)有一個(gè)空軌

14、道，能級(jí)有一個(gè)空軌道，說(shuō)明說(shuō)明3p上填上填2個(gè)電子，因填個(gè)電子，因填1個(gè)電子有個(gè)電子有2個(gè)空軌道，填個(gè)空軌道，填3個(gè)電個(gè)電子或子或3個(gè)電子以上無(wú)空軌道，則個(gè)電子以上無(wú)空軌道，則3p上有上有2個(gè)電子，個(gè)電子，3s上肯定上肯定已填滿，價(jià)電子排布已填滿，價(jià)電子排布3s23p2，因此，因此A中兩微粒相同。中兩微粒相同。M層全層全充滿而充滿而N層為層為4s2，M層上有層上有d軌道，即：軌道，即：3s23p63d10，顯然，顯然是鋅元素，是鋅元素，3d64s2是鐵元素，是鐵元素，B選項(xiàng)符合題意。選項(xiàng)符合題意。C中外圍電中外圍電子排布為子排布為4s24p5，則，則3d上已排滿上已排滿10個(gè)電子，核外電子排布

15、個(gè)電子，核外電子排布為為第23頁(yè)/共39頁(yè)答案答案B第24頁(yè)/共39頁(yè) 136號(hào)元素原子核外電子排布的特殊性號(hào)元素原子核外電子排布的特殊性(1)最外層只有一個(gè)未成對(duì)電子的元素：最外層只有一個(gè)未成對(duì)電子的元素：A族族(ns1：H、Li、Na、K)，A族族(ns2np1：B、Al、Ga)，A族族(ns2np5：F、Cl、Br)，特殊的特殊的Cr(3d54s1)和和Cu(3d104s1)。第25頁(yè)/共39頁(yè)(2)最外層有最外層有2個(gè)未成對(duì)電子的元素：個(gè)未成對(duì)電子的元素：A族族(ns2np2：C、Si、Ge)，A族族(ns2np4：O、S、Se)。(3)最外層有最外層有3個(gè)未成對(duì)電子的元素：個(gè)未成對(duì)電

16、子的元素：A族族(ns2np3：N、P、As)。(4)3d電子半充滿的元素：電子半充滿的元素：Cr：3d54s1、Mn：3d54s2。第26頁(yè)/共39頁(yè)結(jié)構(gòu)示結(jié)構(gòu)示意圖意圖意義意義將每個(gè)能層上的電子總數(shù)表將每個(gè)能層上的電子總數(shù)表示在原子核外的式子示在原子核外的式子實(shí)例實(shí)例電子電子排布式排布式意義意義用數(shù)字在能級(jí)符號(hào)右上角標(biāo)用數(shù)字在能級(jí)符號(hào)右上角標(biāo)明該能級(jí)上排布的電子數(shù)明該能級(jí)上排布的電子數(shù)實(shí)例實(shí)例K : 1s22s22p63s23p64s1第27頁(yè)/共39頁(yè)簡(jiǎn)化簡(jiǎn)化電子電子排布式排布式意義意義為了避免電子排布式書寫過(guò)于繁瑣，把內(nèi)為了避免電子排布式書寫過(guò)于繁瑣，把內(nèi)層電子達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分以

17、相應(yīng)稀層電子達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分以相應(yīng)稀有氣體的元素符號(hào)外加方括號(hào)表示有氣體的元素符號(hào)外加方括號(hào)表示實(shí)例實(shí)例K：Ar4s1價(jià)電子價(jià)電子排布式排布式意義意義主族元素的價(jià)層電子指最外層電子，價(jià)層主族元素的價(jià)層電子指最外層電子，價(jià)層電子排布式即外圍電子排布式電子排布式即外圍電子排布式實(shí)例實(shí)例Al：3s23p1電子電子排布圖排布圖意義意義每個(gè)方框代表一個(gè)原子軌道，每個(gè)箭頭代每個(gè)方框代表一個(gè)原子軌道，每個(gè)箭頭代表一個(gè)電子表一個(gè)電子實(shí)例實(shí)例第28頁(yè)/共39頁(yè) 例例2A、B、C、D、E代表代表5種元素。請(qǐng)?zhí)羁眨悍N元素。請(qǐng)?zhí)羁眨?(1)A元素基態(tài)原子的最外層有元素基態(tài)原子的最外層有3個(gè)未成對(duì)電子，次外個(gè)未成

18、對(duì)電子，次外層有層有2個(gè)電子，該原子的電子排布圖個(gè)電子，該原子的電子排布圖_。 (2)B元素的負(fù)一價(jià)離子與元素的負(fù)一價(jià)離子與C元素的正一價(jià)離子的電子元素的正一價(jià)離子的電子排布式都與氬原子相同，排布式都與氬原子相同，B元素的符號(hào)為元素的符號(hào)為_(kāi)，C的的離子結(jié)構(gòu)示意圖為離子結(jié)構(gòu)示意圖為_(kāi)。第29頁(yè)/共39頁(yè) (3)D元素的正三價(jià)離子的元素的正三價(jià)離子的3d能級(jí)為半充滿，能級(jí)為半充滿，D的元素的元素符號(hào)為符號(hào)為_(kāi)，其基態(tài)原子的電子排布式為，其基態(tài)原子的電子排布式為_(kāi)。 (4)E元素基態(tài)原子的元素基態(tài)原子的M層全充滿，層全充滿，N層沒(méi)有成對(duì)電子層沒(méi)有成對(duì)電子，只有一個(gè)未成對(duì)電子，只有一個(gè)未成對(duì)電子，E

19、的元素符號(hào)為的元素符號(hào)為_(kāi)，其基，其基態(tài)原子的電子排布圖為態(tài)原子的電子排布圖為_(kāi)。第30頁(yè)/共39頁(yè) 解析解析(1)根據(jù)根據(jù)A元素基態(tài)原子的最外層有元素基態(tài)原子的最外層有3個(gè)未成對(duì)電個(gè)未成對(duì)電子，次外層有子，次外層有2個(gè)電子，可知該元素的基態(tài)原子有個(gè)電子，可知該元素的基態(tài)原子有2個(gè)電子層個(gè)電子層，共有，共有7個(gè)電子，是個(gè)電子，是N元素，其電子排布圖為元素，其電子排布圖為 。(2)B元素的負(fù)一價(jià)離子與元素的負(fù)一價(jià)離子與C元元素的正一價(jià)離子的電子排布式與氬原子相同，即都有素的正一價(jià)離子的電子排布式與氬原子相同，即都有18個(gè)電個(gè)電子，則子，則B元素為元素為Cl元素，元素，C元素為元素為K元素，元素，K的結(jié)構(gòu)示意圖的結(jié)構(gòu)示意圖為為 。 (3)D元素的正三價(jià)離子的元素的正三價(jià)離子的3d能級(jí)為半充滿，能級(jí)為半充滿，第31頁(yè)/共39頁(yè)即三價(jià)陽(yáng)離子的構(gòu)型為即三價(jià)陽(yáng)離子的構(gòu)型為3d5，則原子的價(jià)電子構(gòu)型為，則原子的價(jià)電子構(gòu)型為3d64s2，為，為26號(hào)號(hào)Fe元素，基態(tài)原子的電子排布式為元素，基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2。(4)由由E元素基態(tài)原子的元素基態(tài)原子的M層全充滿層全充滿，N層沒(méi)有成對(duì)電子，只有層沒(méi)有成對(duì)電子，只有1個(gè)未成對(duì)電子，可知其價(jià)電個(gè)未成對(duì)電子，可知其價(jià)電子構(gòu)型為子構(gòu)型為3d104s1，所以，所以E為為Cu元素，基態(tài)原子的