2024-2025學(xué)年高二化學(xué)選擇性必修2（魯教版）教學(xué)課件 第1章 第2節(jié) 第1課時(shí) 基態(tài)原子的核外電子排布

1.了解基態(tài)原子的核外電子在原子軌道上的排布規(guī)律。2.能結(jié)合能量最低原理、泡利不相容原理、洪特規(guī)則書寫1~36號(hào)元素原子的核外電子排布式和軌道表示式。第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素周期表學(xué)習(xí)目標(biāo)第1課時(shí)基態(tài)原子的核外電子排布一基態(tài)原子的核外電子排布規(guī)律1.能量最低原理（1）能量最低原理：電子總是先占有能量低的軌道，然后依次進(jìn)入能量較高的軌道，使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)。（2）基態(tài)原子在原子軌道上的排布順序基態(tài)原子按能量順序1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s……即按ns、（n-2）f、（n-1）d、np順序排布。（3）能量高低①多電子原子中，離核越近的電子層上電子具有的能量越低。②在同一電子層上，能級(jí)越高，電子能量越高，ns<np<nd<nf。③不同電子層上，能級(jí)符號(hào)相同的電子的能量隨著電子層數(shù)遞增而增大，例如，1s<2s<3s、2p<3p<4p。

電子層（n）KLMN…能級(jí)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f…原子軌道數(shù)1131351357

14916…電子數(shù)281832…2×122×222×322×42…2.泡利不相容原理在一個(gè)原子軌道中，最多只能容納2個(gè)電子，并且這兩個(gè)電子的自旋狀態(tài)相反。如2s軌道上的電子排布為，不能表示為

。說明：（1）在核外電子的排布中，排在同一軌道上的兩個(gè)電子，自旋狀態(tài)不同；而自旋狀態(tài)相同的電子，必然處于不同的軌道上?？梢赃@樣理解：在同一原子中，沒有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的兩個(gè)電子存在，原子核外有幾個(gè)電子，就有幾種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。（2）根據(jù)泡利不相容原理我們可以推算出各電子層可以容納的最多電子數(shù)。具體見下表：在原子中，每個(gè)電子層最多可容納2n2個(gè)電子，每個(gè)能級(jí)最多容納的電子數(shù)為其所包含的原子軌道數(shù)的2倍。3.洪特規(guī)則對(duì)于基態(tài)原子，電子在能量相同的軌道上排布時(shí)，應(yīng)盡可能分占不同軌道并且自旋方向相同。如2p3的電子排布為

，不能表示為

或

。洪特規(guī)則特例：當(dāng)能量相同的原子軌道在全滿（p6、d10、f14）、半滿（p3、d5、f7）和全空（p0、d0、f0）狀態(tài)時(shí)，體系的能量最低。如：24Cr的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1；29Cu的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1。例1［2020·山東聊城高二期末］下列氧原子軌道表示式表示的狀態(tài)中，能量最高的是（）A. B.C. D.解析：原子核外電子排布中，電子所占的軌道能級(jí)越高，該原子能量越高，軌道能量：1s<2s<2p<3s。答案：D例2［2020·山東煙臺(tái)高二期末］以下是一些同學(xué)書寫的某些原子的2p能級(jí)或3d能級(jí)中的電子排布情況，其中違反了洪特規(guī)則的是（）A. B.C.

D.解析：A、D項(xiàng)，同一軌道上電子自旋狀態(tài)相同，違反了泡利不相容原理；B項(xiàng)，符合洪特規(guī)則；C項(xiàng)，同一能級(jí)中同時(shí)存在空軌道和成對(duì)電子，不符合洪特規(guī)則。答案：C表示方法舉例（以硅原子為例）電子排布式1s22s22p63s23p2簡(jiǎn)化電子排布式[Ne]3s23p2軌道表示式（電子排布圖）注意空軌道不能省略價(jià)（外圍）電子排布式3s23p2二原子核外電子排布的表示方法1.基態(tài)原子核外電子排布的表示方法2.基態(tài)原子的核外電子排布式的書寫（1）簡(jiǎn)單原子的電子排布式的書寫按照基態(tài)原子核外電子排布順序?qū)㈦娮右来翁畛涞侥芰恐饾u升高的能級(jí)中。如：6C：1s22s22p2；17Cl：1s22s22p63s23p5。（2）復(fù)雜原子的電子排布式的書寫先按能量最低原理從低到高排列，然后將同一層的電子移到一起。如26Fe：先按能量從低到高排列為1s22s22p63s23p64s23d6，然后將同一層的排到一起，即該原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2。（3）特殊原子的電子排布式如24Cr：先按能量從低到高排列為1s22s22p63s23p64s23d4，因3d5較3d4穩(wěn)定，因此需要將4s2的一個(gè)電子調(diào)整到3d能級(jí)，得1s22s22p63s23p64s13d5（3d5、4s1均為半充滿，穩(wěn)定）。再將同一層的排到一起，即該原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1。29Cu：先按能量從低到高排列為1s22s22p63s23p64s23d9，因3d10比3d9更穩(wěn)定，因此需要將4s2的一個(gè)電子調(diào)整到3d能級(jí)，得1s22s22p63s23p64s13d10（3d10為全充滿，4s1為半充滿，穩(wěn)定）。再將同一層的排到一起，即該原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1。（4）簡(jiǎn)化電子排布式的書寫為避免電子排布式書寫繁瑣，可把內(nèi)層電子排布達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分用相應(yīng)稀有氣體的元素符號(hào)外加“[

]”表示。如S：[Ne]3s23p4，Ca：[Ar]4s2，F(xiàn)e：[Ar]3d64s2，Ge：[Ar]3d104s24p2。（5）簡(jiǎn)單離子電子排布式的書寫先寫原子的電子排布式，然后再得失電子。例如：O2-的電子排布式，先寫O原子的電子排布式1s22s22p4，再得2個(gè)電子得到O2-的電子排布式為1s22s22p6。Fe3+的電子排布式，先寫Fe原子的電子排布式[Ar]3d64s2，再失去3個(gè)電子（由外層向里層失去電子）得到Fe3+電子排布式為[Ar]3d5，而不能先失去3個(gè)電子，再按軌道能量順序?qū)懗蒣Ar]3d34s2。3.價(jià)電子排布式（1）價(jià)電子（外圍電子）最外能級(jí)組中那些有可能參與化學(xué)反應(yīng)的電子，稱為價(jià)電子。（2）價(jià)電子排布式①主族元素原子最外層電子為價(jià)電子，價(jià)電子排布式即最外層電子排布式。主族元素原子的價(jià)電子排布式為ns1～2或ns2np1～5。如鈣的價(jià)電子排布式為4s2，溴的價(jià)電子排布式為4s24p5。②過渡元素原子次外層電子常常參與成鍵，其價(jià)電子包括d能級(jí)（鑭系、錒系除外）上的電子，價(jià)電子排布式為（n-1）d1～10ns1～2（鈀為4d10）。如鉻的價(jià)電子排布式為3d54s1，銅的價(jià)電子排布式為3d104s1。例3［2020·天津河北區(qū)高二期末］下列屬于基態(tài)原子電子排布式的是（）A.1s12s1

B.1s22s12p1C.1s22s22p63p1

D.1s22s22p63s2解析：A、B、C項(xiàng)基態(tài)原子的電子排布式應(yīng)分別為1s2、1s22s2、1s22s22p63s1。答案：D例4按要求寫出電子排布式、原子結(jié)構(gòu)示意圖或軌道表示式。（1）基態(tài)Ni原子的電子排布式：

。（2）基態(tài)Cu+的電子排布式：

。（3）基態(tài)P原子的價(jià)電子排布式：

。（4）Fe原子結(jié)構(gòu)示意圖：

。（5）35Cl的軌道表示式

。解析：（1）Ni的原子序數(shù)為28，根據(jù)核外電子填充順序和能量最低原理、泡利不相容原理可知基態(tài)Ni原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2。（2）基態(tài)Cu原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，失去1個(gè)電子所得Cu+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。（3）P原子最外層為第3層，且有5個(gè)電子，所以其價(jià)電子排布式為3s23p3。（4）Fe原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，原子結(jié)構(gòu)示意圖為。（5）Cl的電子排布式為1s22s22p63s23p5，軌道表示式為。答案：（1）1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2（2）1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10

（3）3s23p3（4）

（5）

例5按要求填空。（1）下列微粒基態(tài)的電子排布中未成對(duì)電子數(shù)最多的是

（填字母序號(hào)）。a.N3-

b.Fe3+

c.Cu

d.Cr

e.C（2）與銅同周期的所有元素的基態(tài)原子中，未成對(duì)電子數(shù)與銅原子相同的元素有

種。（3）基態(tài)鉻原子的價(jià)電子排布式是

，這樣排布使整個(gè)體系能量降低，原因是

。（4）基態(tài)砷原子的價(jià)電子排布式為

，其原子核外有

個(gè)電子層，

個(gè)能級(jí)，其原子軌道達(dá)到全充滿狀態(tài)的個(gè)數(shù)是

，其同周期元素基態(tài)原子與砷原子未成對(duì)電子數(shù)相同的元素還有

種。（5）短周期元素中，原子基態(tài)時(shí)具有1個(gè)未成對(duì)電子的元素共有

種。（6）某元素基態(tài)原子的最外層電子排布式為nsnnpn+1，則電子排布式中n=

，該元素基態(tài)原子中能量最高的能級(jí)是

，其電子云在空間中有

方向，呈

形。解析：（1）N3-、Fe3+、Cu、Cr、C的基態(tài)原子或離子的價(jià)電子排布式分別為2s22p6、3d5、3d104s1、3d54s1、2s22p2，未成對(duì)電子數(shù)分別為0、5、1、6、2，基態(tài)Cr原子的未成對(duì)電子數(shù)最多。（2）銅元素基態(tài)原子的價(jià)電子排布式為3d104s1，有1個(gè)未成對(duì)電子，Cu位于第4周期，第4周期元素基態(tài)原子未成對(duì)電子數(shù)為1的原子，價(jià)電子排布式為4s1、3d14s2、3d104s1、4s24p1、4s24p5，故除Cu外還有4種。（3）鉻的原子序數(shù)為24，鉻原子的價(jià)電子排布式為3d54s1，根據(jù)是3d和4s軌道上的電子均為半充滿結(jié)構(gòu)時(shí)，原子能量最低。（4）砷的原子序數(shù)為33，基態(tài)砷原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3，價(jià)電子排布式為4s24p3，共有8個(gè)能級(jí)，原子軌道達(dá)到全充滿狀態(tài)的個(gè)數(shù)為15?；鶓B(tài)砷原子核外有3個(gè)未成對(duì)電子，第4周期元素基態(tài)原子未成對(duì)電子數(shù)為3的價(jià)電子排布式為3d34s2、3d74s2、4s24p3，除砷外，還有2種元素。（5）短周期元素中，原子基態(tài)時(shí)具有1個(gè)未成對(duì)電子，其價(jià)電子排布應(yīng)為ns1、ns2np1、ns2np5。在1到18號(hào)元素中，有H（1s1）、Li（1s22s1）、B（1s22s22p1）、F（1s22s22p5）、Na（1s22s22p63s1）、Al（1s22s22p63s23p1）、Cl（1s22s