电子云、原子轨道与泡利原理、洪特规则[1]
第1章第1节 原子结构(第2课时 电子云与原子轨道 泡利原理 洪特规则 能量最低原理)(学生版)
《2021-2022学年高二化学同步精品学案（新人教版选择性必修2）》第一章原子结构与性质第一节原子结构第2课时电子云与原子轨道泡利原理、洪特规则、能量最低原理四．电子云与原子轨道由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称为电子云。
，注：(1)同一能层中，p能级的原子轨道空间伸展方向不同但原子轨道的能量相同；(2)人们把同一能级的几个能量相同的原子轨道称为简并轨道。
【思考讨论】分析同一原子的s电子的电子云轮廓图，请解释为什么同一原子的能层越高，s电子云半径越大？同一原子的s电子的电子云轮廓图【回顾与展望】各能级所含有原子轨道数目能级符号 n s n p n d n f 最多电子数 能级轨道数目能层轨道数目电子层为n 的状态含有 个原子轨道。
五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理：基态电子排布遵循的三个原理1、电子的运动状态⎩⎪⎨⎪⎧空间运动状态：一个空间运动状态即一个原子轨道自旋状态：一个原子轨道内的两个电子有顺时针和逆时针两种取向【深刻理解】电子自旋（1）内在属性：自旋是微观粒子普遍存在的一种如同电荷、质量一样的内在属性； （2）两种取向：电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称 ； （3）表示方法：常用上下箭头(↑和↓)表示自旋相反的电子。
2、轨道表示式（电子排布图）（1）用方框(或圆圈)表示原子轨道，能量相同的原子轨道(简并轨道)的方框相连；（2）箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称 ，“↑”或“↓”称 (或称未成对电子)； （3）能直观反映出电子的排布情况及电子的自旋状态。
【资料卡片】常见原子的电子排布图原子类别 电子排布式电子排布图 氢原子 1s 1 1s↑ 氦原子1s 21s ↑↓ 氮原子 1s 22s 22p 31s ↑↓ 2s ↑↓ 2p ↑ ↑ ↑ 氧原子 1s 22s 22p 41s ↑↓ 2s ↑↓ 2p ↑↓ ↑ ↑ 钠原子1s 22s 22p 63s 11s ↑↓ 2s ↑↓ 2p ↑↓ ↑↓ ↑↓ 3s ↑〔思考讨论〕（1）在钠原子中，有 种空间运动状态，有 种运动状态不同的电子。
电子云原子轨道泡利原理洪特规则教案
电子云原子轨道泡利原理洪特规则教案
一、背景介绍
洪特规则认为，原子的各种性质可由原子电子轨道模型描述。
在原子
电子轨道模型中，原子电子被认为是分布在对称的球形电子云中的，而这
个球形电子云是由若干轨道组成的。
物理学家在探索原子各种性质的时候，不但需要考虑电子的位置，还需要考虑它们的运动性质。
根据洪特规则，
原子电子轨道应当是对称的，电子轨道等级也是按照具有其中一种固定的
顺序排列的。
洪特规则还包括拓扑规则，即描述每个电子层架构所允许的电子轨道
等级的最大和最小值。
拓扑规则指出，每一个电子层架的核心电子最多只
能有8个，而外层的电子可以有多达18个，这18个电子分为三个循环，
每个循环只能有最多6个电子。
二、洪特规则的本质
洪特规则的本质是描述原子电子轨道模型的一种抽象理论，可用来描
述原子各种性质的变化。
洪特规则可用来解释物质的属性，包括电子轨道
模型的结构，以及电子的构造和分布的性质。
它可以用来解释物质的化学
结构，电子能量失衡，熔点，沸点，等离子体结构等。
泡利原理和洪特规则的应用
泡利原理和洪特规则的应用一、泡利原理泡利原理（Pauli exclusion principle）是量子力学中反映自旋统计规律的一项基本原理。
它由奥地利物理学家沃尔夫冈·泡利于1925年提出，并在1930年获得了诺贝尔物理学奖。
泡利原理的内容是：一个特定的系统中，每个自旋半整数的费米子（如电子、质子、中子等）都具有唯一的量子态，即其态函数必须是反对称的。
换句话说，在一个多电子体系中，任意两个电子不可能处于完全相同的状态。
这意味着具有相同自旋的电子不能占据同一个量子态。
具体表达为：对于自旋为1/2的电子，电子的四个量子数（主量子数n、轨道量子数l、磁量子数ml和自旋量子数ms）不可能完全相同。
泡利原理在原子、分子和固体中的电子结构描述中有广泛应用。
例如，在描述原子的电子构型时，根据泡利原理，每个轨道可以容纳的最多电子数是两个，并且电子的自旋量子数必须不同。
这解释了为什么原子层和电子壳层中的电子数量存在一定规律。
此外，泡利原理还解释了为什么会出现化学键的形成，因为化学键的形成可以通过电子的空间分布和自旋量子数的不同来实现。
二、洪特规则洪特规则（Hund's rules）由德国物理学家弗里德里希·奥古斯特·洪特于1927年提出，是泡利原理的延伸和应用。
洪特规则用于描述多电子原子中电子填充能量最低的方式。
洪特规则的具体内容包括以下三条：1.不考虑电子相互作用时，电子首先填充能量最低的轨道。
2.在填充相同能量轨道的电子中，尽可能使自旋方向相同，即尽量使电子的自旋量子数相等。
3.当填充具有不同能量的轨道时，绝大多数情况下电子尽可能分布在不同的轨道上，以最大化电子的整体自旋角动量。
洪特规则在描述原子的电子构型和分子的化学键形成中有广泛的应用。
例如，在填充原子能级时，根据洪特规则，会首先填充能量最低的轨道，再填充高能级的轨道。
这解释了为什么会有不同能级的壳层和电子云。
此外，根据洪特规则，电子在填充部分充满的能级时，会尽量保持自旋方向相同，形成同向自旋，这解释了为什么会出现磁性现象。
选修三第一节——能量最低原理、电子云与原子轨道、泡利原理、洪特规则
电子排布图
当同一能级上的电子排布为全充满(p6、
d10、f14)半充满(p3、d5、f7)或全空状态(p0、 d0、f0)时，具有较低的能量和较大的稳定性， 这称为洪特规则的特例。
回顾：构造原理能级顺序图
构造原理中排布顺序的实质: 各能级的能量高低顺序。
六.能量最低原理、基态与激发态、光谱 1.能量最低原理 原子的核外电子排布遵循构造原理能 使整个原子的能量处于最低状态，简称能 量最低原理。
2．基态与激发态 基态：处于最低能量的原子叫做基态原子。 激发态：当基态原子的电子吸收能量后，电 子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。 基态原子 激发态原子
相同点：线状，不连续
焰色反应
焰火表演
宏观、微观运动的不同
宏观物体 微观粒子
质量
速度 位移 能量 轨迹
很大
较小 可测
很小
很大（接近光 速）
位移、能量 不可同时测定 可测 可描述
（画图或函 数描述）
不可确定
核外电子运动的特征
宏观物体的运动特征：
• 可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置 及运行的速度； • 可以描画它们的运动轨迹。
微观物体的运动特征： • 核外电子质量小，运动空间小，运动速率大。 • 无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。 • 无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出 其在核外空间某处出现的机会的多少。
七.电子云与原子轨道
小黑点的疏密表示电子在核外空间单位体 积内出现的概率的大小。 小黑点不代表电子，电子云实际是不存在 的。
z
z
z
y x
x
y
x
y
np能级有3个原子轨道 名称为npx、npy、npz
nd能级有5个原子轨道
泡利原理和洪特规则
泡利原理和洪特规则
泡利原理和洪特规则是两个物理学中的重要原理，它们分别用于描述原子和分子间的行为。
泡利原理，即泡利不相容原理，是描述原子中电子的排布原则。
根据泡利原理，一个原子中的电子是不能全部处于相同的量子态的。
简单来说，一个原子中的每个电子都要占据不同的电子轨道和自旋态。
洪特规则，又称为洪特近似规则，是描述多电子原子的电子排布规则。
洪特规则是在考虑到库伦排斥力和自旋相互作用的情况下，确定多电子原子各个电子轨道占据的顺序。
根据洪特规则，多电子原子中的电子会首先填充能量最低的轨道，然后按一定顺序填充其他轨道，直到填满所有的电子。
泡利原理和洪特规则在确定电子排布时起到了重要的作用。
它们的目的都是确保电子的排布稳定和最低能量状态。
需要注意的是，泡利原理和洪特规则并不是标题相同的文字。
标题通常是指文章或段落的主题或概括，而泡利原理和洪特规则是物理学中的科学概念和理论，采用不同的术语和表述。
在文章中使用适当的段落来描述这两个原理，并避免使用有标题相同的文字来重复表述。
课时精讲03电子云原子轨道与能量最低原理泡利原理和洪特规则(学生版)
A．3d94s2B．3d44s2
C．3d104s0D．3d84s2
5．下列Si原子的价层电子排布图表示的状态中，能量最高的是()
A．
B． B．
C．
D．
6．下图是s能级和p能级的原子轨道图。
试回答下列问题：
(1)s电子的原子轨道呈形，每个s能级有个原子轨道；p电子的原子轨道呈形，每个p能级有个原子轨道。
【解题技法】
基态原子核外电子排布的表示方法
表示方法
以硫原子为例
电子排布式
1s22s22p63s23p4
简化电子排布式
[Ne]3s23p4
电子排布图
(或轨道表示式)
价层电子排布式
3s23p4
【对点训练3】
5．下列微粒的核外电子的表示方法中正确的是(深度解析)
A．碳原子轨道表示式为
B．P原子价层电子轨道表示式为
【例5】下列有关核外电子排布的表述正确的是()
A．基态碳原子最外层电子排布图为
B．基态铜原子的价层电子的轨道表示式为
C．基态Se原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p4
D．F-的结构示意图为
【答案】C
【解析】基态碳原子的2s能级比2p能级能量低，先填满2s能级再填2p能级，正确的最外层电子排布图为 ，A错误；基态铜原子的价层电子轨道表示式为 ，B错误；基态Se的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p4，C正确；F-的最外层电子数是8，D错误。
ⅤA族(ns2np3：N、P、As)
4．核外电子排布中，未成对电子数最多的元素
Cr(3d54s1，共有6个未成对电子)
六、价电子和价电子排布式
1．价电子：一般化学反应涉及原子外层轨道上的电子。
狂做03 电子云与原子轨道 泡利原理与洪特规则 能量最低原理(解析版)
第一章原子结构与性质第一节原子结构狂做03 电子云与原子轨道泡利原理与洪特规则能量最低原理1．图①和图②分别是1s电子的概率密度分布图和电子云轮廓图。
下列认识正确的是( )A．图①中的每个小黑点表示1个电子B．图②表明1s电子云呈球形，有无数条对称轴C．图②表示1s电子只能在球体内出现D．不同能层的s电子云的半径相等【答案】B【分析】电子的概率密度分布图是用小黑点形象地描述电子在原子核外空间各处出现的概率；电子云轮廓图是按某一标准(如出现概率为90%)将空间圈出来形成的图形。
【详解】A．1s能级只有1个原子轨道，最多排2个电子，所以图①中的每个小黑点表示1个电子是错误的，小黑点的作用是通过其疏密来形象地描述电子在原子核外空间各处出现的概率，A选项错误；B．由图②可知，1s电子云轮廓图呈球形，球形对称图形有无数条对称轴，B选项正确；C．1s电子电子云轮廓图为球形，代表1s电子出现概率大的区域呈球形对称，但1s电子也可能在其它区域出现，只是出现的概率小，C选项错误；D．能层越大，s电子云的半径越大，D选项错误；答案选B。
【点睛】电子云中的小黑点：电子云中，小黑点不是电子本身。
电子云中的小黑点是电子在原子核外出现的概率密度的形象描述。
小黑点越密，表明概率密度越大。
2．描述硅原子核外电子运动说法错误的是A．有4种不同的伸展方向B．有14种不同运动状态的电子C．有5种不同能量的电子D．有5种不同的空间运动状态【答案】D【详解】A．Si原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p2，电子占据的是s、p能级，s能级有1个轨道，是球形，p能级有3个轨道，所以Si原子核外电子由4种不同的伸展方向，A正确；B．Si原子核外有14个电子，每个电子的运动状态都不相同，因此有14种不同运动状态的电子，B正确；C．根据核外电子的排布式可知，Si原子的核外电子占据5个能级，所以有5种不同能量的电子，C正确；D．s能级有1个轨道，p能级有3个轨道，Si原子的核外电子轨道数为8，因此有8种不同的空间运动状态，D错误；答案选D。
1.1.3电子云原子轨道泡利原理洪特规则能量最低原理课件高二化学人教版选择性必修2
能级
原子 轨道数
s ……1 p ……3 d ……5 f ……7
原子轨道 表示方法
电子云 原子轨道 泡利原理 洪特规则 能量最低原理
泡利原理：在一个原子轨道里,最多只能容纳__2_个电 子，它们的自旋方向__相__反___，用“__↓_↑____”表示。
顺时针、逆时针
√
注：一个原子中不可能存在运动状态完全相同的2个电子
概率密度：
一定空间运动状态的电子在核外空间各处都有可能出现，但出现的概率 不同
P表示电子在某处出现的概率
V表示该处的体积
概率密度：ρ=
P V
电子云 原子轨道 泡利原理 洪特规则 能量最低原理
电子云：
由于核外电子的概率密度分布看起来像一片 云雾，因而被形象地称为电子云
电子云：电子在原子核外空间概率密度分布的 形象描述。
（方向性）分别以Px , Py , PZ表示。
注：不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同；相同能 层的同种能级的原子轨道形状相似，半径相同，能量相同，方向不同 。
电子云 原子轨道 泡利原理 洪特规则 能量最低原理 P能级的原子轨道图
哑铃形
电子云 原子轨道 泡利原理 d能级的5个原子轨道：花瓣形
波尔建立的线性轨道模型被量子力学推翻。
宏观物体的运动
微观粒子的运动
电子云 原子轨道 泡利原理 洪特规则 能量最低原理
1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在 线性轨道 上绕核运 行。
1922年诺贝尔 物理学奖获得者
然而，1926年，玻尔建立的线性轨道模型被 量子力学推翻。
电子云 原子轨道 泡利原理 洪特规则 能量最低原理
z
x
y
电子云 原子轨道 泡利原理 洪特规则 能量最低原理 s能级的原子轨道图
洪特规则和泡利原理顺口溜
洪特规则和泡利原理顺口溜
洪特规则和泡利原理是化学中非常重要的概念，它们是解释化学元素电子排布的基础。
为了加深记忆，让我们来一起学习一个顺口溜吧！
顺口溜如下：
洪特规则，三重唱，上尽下满半满跑。
泡利原理，电子对，举对反对角。
这个顺口溜简单易懂，我们可以按照它的步骤来记忆洪特规则和泡利原理的具体内容。
首先，我们来学洪特规则。
它是指在填充电子时，每一轨道都必须先将自己的所有轨道先填满，所有轨道上有单电子的元素要优先填充。
它有三个条件：
1. 最高能级的电子总是最先被填充。
2. 在相同的能级上，一定要先填满轨道，再往其中填电子。
3. 相同的轨道上从上至下依次填电子，每个轨道上的电子不超过半满状态。
这个规则就像是一个三重唱，先上后下，每个角色都按照自己的规定唱出自己的声音，井然有序。
接下来，我们学习泡利原理。
它指出每个原子轨道内，最多只能有两个电子，而且它们的自旋方向必须相反。
换句话说，电子必须成对出现，分别对应“举对”和“反对”的两个方向。
此外，电子的填充方式还要遵守舒伯特规则和洪特规则的要求。
由此可见，泡利原理和舒伯特规则、洪特规则是密切相关的。
乍一看这些规则有些复杂，但是我们可以借助这个顺口溜，按顺序歌唱起来，就可以理解、记忆它们的内容了。
总之，本篇文章阐述了洪特规则和泡利原理的要点，并通过顺口溜的形式，使人们更好地理解、记忆相关知识。
希望读者们能够掌握这些知识，达到学以致用、运用自如的地步。
高三化学 泡利原理和洪特规则的区分
泡利原理在原子中不能容纳运动状态完全相同的电子。
又称泡利原理、不相容原理引。
一个原子中不可能有电子层、电子亚层、电子云伸展方向和自旋方向完全相同的两个电子。
如氦原子的两个电子，都在第一层（K 层），电子云形状是球形对称、只有一种完全相同伸展的方向，自旋方向必然相反。
每一轨道中只能容纳自旋相反的两个电子，每个电子层中可能容纳轨道数是n2个、每层最多容纳电子数是2n2个。
洪特规则：在相同能量的原子轨道上，电子的排布将尽可能占据不同的轨道，而且自旋方向相同，即为洪特规则，又称为最多轨道原理。
一般：电子总是尽先自旋平行地分占不同轨道。
如：碳原子的轨道表示是：，而不是特别提醒：等价轨道全空(p0、d0、f0)和全满时(p6、d10、f14)的结构，也具有较低能量和较大的稳定性。
像铁离子Fe3+(3d5)和亚铁离子Fe2+(3d6)对比看，从3d6→3d5才稳定，这和亚铁离子不稳定易被氧化的事实相符合。
根据洪特规则铬的电子排布式应为1s22s22p63s23p63d54s1。
一、电子云和原子轨道1、电子运动的特点：①质量极小，带负电荷；②运动空间极小（直径约为10-10m）；③高速运动，接近光速（3×1010m/s）。
2、电子云：表示电子在一定时间内在核外空间各处出现机会的模型。
（1）氢原子1s电子云：①形状：呈球形对称。
②分布：离核近处，密度大；离核远处，密度小。
③实质：电子在离核越近处，单位体积空间内电子出现机会多；电子在离核越远处，单位体积空间内电子出现机会少。
（2）电子云轮廓图：表示电子云轮廓形状的图形。
（3）电子云的形状①s电子云：以原子核为中心的球形。
大小：1s＜2s＜3s＜4s②p电子云：哑铃形。
有3 个相互垂直的伸展方向（取向）：P x、P y、P z。
③d电子云：花瓣形，有5个伸展方向。
f电子云：复杂，有7个伸展方向。
3、原子轨道：电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。
电子云与原子轨道 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 高二下学期化学人教版(2019)选择性必修2
提示
s、p能级分别有1、3个原子轨道，按照构造原理，核外电子填充在
6个轨道的元素为1s22s22p63s1(Na)和1s22s22p63s2(Mg)，共2种；填充在7个
轨道中的元素只有1s22s22p63s23p1(Al)一种元素。
[微自测]
2.下列说法正确的是（
C
）
A.不同的原子轨道形状一定不相同
Cu：1s22s22p63s23p63d94s2
22s22p63s23p63d54s1
Cr：1s
√
22s22p63s23p63d104s1
Cu：1s
√
③总结：洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子。
洪特规则适用于电子填入简并轨道，并不适用于电子填入能量不同的轨道。
3.能量最低原理
①含义：在构建基态原子时，电子将尽可能地先占据能量低的原子轨
道，使整个原子的能量最低。（构造原理）
②因素：整个原子的能量由核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定。
③注意：书写轨道表示式时，常出现的错误及正确书写
思考与讨论
P16
违反能量最低原理
违反泡利原理和洪特规则
19K
1s22s22p63s23p64s1
20Ca
1s22s22p63s23p64s2
3d能级的能量大于4s能级的能量
x
y
电子云轮廓图的绘制过程
球形轮廓图
【思考与讨论】你能发现什么规律？
1.所有原子的任一能层的s电子的电子云轮廓图都是一个球形，只是球
的半径不同。
2.同一原子的能层越高，s电子云半径越大。由于电子能量依次增高，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。
新教材高中化学原子结构第二课时电子云与原子轨道泡利原理洪特规则能量最低原理课件人教版必修二
(2)原子轨道。 ①原子轨道:电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨 道。
②能级与原子轨道数目的关系。
能级符号 ns
np
nd
nf
轨道数目 1
3
5
7
【微思考1】电子云中的一个小黑点表示电子在该处出现过一次 吗? 提示:不是。电子云图中独立的小黑点没有意义,小黑点的密度才 有意义,小黑点的密度大小表示电子出现概率的大小。
能量最低,这就是能量最低原理。
【微思考2】对于多电子的基态原子,核外电子排布总是按照构造
原理,由低能级依次排列才能保证原子的能量最低吗? 提示:不是。如Cr、Cu的核外电子排布。
知识铺垫
必备知识
正误判断
1.在原子中第n能层,电子占有的轨道数最多为n2。 ( ) 2.同一原子中的npx与npy轨道形状相同,半径相同且在空间相互垂 直。( ) 3.电子云图中小黑点密度的大小可表示电子的多少。( ) 4.p轨道呈哑铃形,因此p轨道上的电子运动轨迹呈哑铃形。( )
③P: ④Cr:1s22s22p63s23p63d44s2 ⑤Fe:1s22s22p63s23p63d64s2 ⑥Mg2+:1s22s22p6
⑦C:
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
深化拓展 1.基态原子核外电子排布的规则 (1)核外电子排布所遵循的规律。 ①能量最低原理:电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道,使整 个原子的能量最低。 ②泡利原理:在一个原子轨道里,最多只能容纳2个电子且自旋相反。 ③洪特规则:基态原子中,填入简并轨道的电子总是先单独分占且 自旋平行。
第二课时 电子云与原子轨道 泡利原理、洪特规则、 能量最低原理
素养 目标
1.通过原子核外电子运动的形象化表达,了解电子云和 原子轨道的概念,形成宏观辨识与微观探析的核心素养。 2.通过对核外电子排布规律的探究,了解泡利原理、洪 特规则、能量最低原理等,形成证据推理与模型认知的 核心素养。
1.1.3 泡利原理 洪特规则 最低能量原则
运动状态，为近代量子力学奠定了理论基础。
量子力学指出：一定空间运动状态的电子并
不在玻尔假设的线性轨道上运动，而是在核外空
间各处都可以出现，只是出现的概率不同。
可用概率密度(ρ)表示，即ρ＝
P V
(P表示电子
在某处出现的概率，V表示该处的体积)。
左图是氢原子1s电子的概 率密度分布图。（这些小点并 不是电子本身）
p电子的原子轨道呈哑铃形，能层序数越大，原子 轨道的半径越大。
三个轨道相互垂直
3.各能级所含有原子轨道数目（牢记） 能级符号 ns np nd nf 轨道数目 1 3 5 7
知识点二：电子排布的轨道表示式
轨道表示式（又称电子排布图）是表述电子排 布的一种图示，例如氧的基态原子的轨道表示 式如下：
想一想
（2）为什么基态氮原子的轨道表示式是 ↑↓ ↑↓
1s 2s
而不是 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑
？
1s 2s
规则——泡利原理 在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子， 它们的自旋相反，常用上下箭头(↑和↓)表示 自旋相反的电子。
所以我们得出基态氦原子的轨道表示式 应该是：
He
↑↓ 1s
练一练
请写出Li、Be、B的轨道表示式。
Li
↑↓ ↑ 1s 2s
Be
↑↓ ↑↓ 1s 2s
B
↑↓ ↑↓ ↑ 1s 2s 2p
练一练 请写出基态碳原子的轨道表示式。
请写出基态碳原子可能的轨道表示式。
不满足泡利规则
①C
↑↓ ↑↓ 1s 2s
↑↓ 2p
②C
↑↓ ↑↓ 1s 2s
↑↑ 2p
③C
↑↓ ↑↓ 1s 2s
↑↑ 2p
1-1-2 电子云与原子轨道 泡利原理、洪特规则、能量最低原理(解析版)
第一章原子结构与性质第一节原子结构第二课时电子云与原子轨道泡利原理、洪特规则、能量最低原理【必备知识基础练】1.下列原子或离子核外电子排布式不属于基态排布的是()A．Na：1s22s22p53s2B．S2－：1s22s22p63s23p6C．N：1s22s22p3D．P：1s22s22p63s23p3【答案】A【解析】根据能量最低原理，基态Na原子的电子排布式应为1s22s22p63s1，故A项不是基态Na原子的电子排布式，故选A。
2.下列说法正确的是()A．每个能层s能级的原子轨道的形状均相同，能层序数越大，轨道半径越大，电子能量越高B．原子核外电子云是核外电子运动后留下的痕迹C．教材中说“核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云”，这说明原子核外电子云是实际存在的D．每个能层都有p能级，p能级都有3个原子轨道【答案】A【解析】s能级的原子轨道的形状都是球形的，且能层序数越大，轨道半径也越大，电子能量越高，A正确；电子云是用小点的疏密来表示空间电子出现的概率密度大小的一种图形，B错误；“核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云”，但电子云不是实际存在的，C错误；第一能层没有p能级，D错误。
3.将n d能级中的电子排布成,而不排布成,其最直接的根据是()A.能量最低原理B.泡利原理C.构造原理D.洪特规则【答案】D【解析】洪特规则表明,基态原子中,填入简并轨道的电子总是先单独分占,且自旋方向相同。
4.下列说法中正确的是()A．1s电子云呈球形，表示电子绕原子核做圆周运动B．基态氢原子的电子云是圆形的C．n s能级的原子轨道图可表示为D．3d3表示3d能级有3个原子轨道【答案】C【解析】电子云是用小点表示电子在原子核外空间出现的概率，小点不代表电子，小点的疏密表示电子出现概率的大小，A项错误；基态氢原子的电子云是球形而不是圆形的，B项错误；3d3表示第三能层d能级有3个电子，d能级有5个原子轨道，D项错误。
1.1.3电子云和原子轨道,泡利原理、洪特规则、能量最低原理
······
表1-2 不同能层的能级、原子轨道
原子 轨道数
1 1 3
1 3 5 1 3 5 7 ······
原子轨道符号
1s
2s 2px、2py、2pz
3s 3px、3py、3pz
······ 4s
4px、4py、4pz ······ ······ ······
原子轨道的形状和取向
形状 球形
基态是能量最低的状态。在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量 最低的原子轨道，使整个原子的能量最低，这就是能量最低原理。 2.实际上，整个原子的能量是由核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同 决定。 3.相邻能级能量相差很大时，电子填入能量低的能级即可使整个原子能量最 低；但当相邻能级能量差别不大时，有1～2个电子填入能量稍高的能级可能 反而降低电子排斥能，进而使原子整体能量最低。例如所有副族元素的基态 原子。
总之，基态原子的核外电子排布遵循泡利原理，洪特规则和能量最低原理。
思考与讨论
1.为什么基态氦原子的电子排布是1s2而不是1s12s1？ 后者不符合泡利原理
2.为什么基态氮原子的电子轨道表示式是 1s 2s
2p ，而不是
1s 2s
Байду номын сангаас2p
↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ？
后都不符合洪特规则
1.什么是电子自旋 ?
电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反，常用上下箭 头(“↑”“↓” )表示自旋相反的电子。 2.什么是泡利原理(1925年)？
在一个原子轨道里，最多只能容纳 2个电子，它们的自旋相反，这个原理 被称为泡利原理（也称泡利不相容原 理）。
电子自旋
电子云与原子轨道泡利原理、洪特规则、能量最低原理——高二化学人教版(2019)选择性必修2课前导学
高二化学人教版（2019）选择性必修2课前导学1.1.2能层与能级构造原理与电子排布式一、电子云与原子轨道1．电子云由于核外电子的看起来像一片云雾，因而被形象地称为电子云。
2．电子云轮廓图为了表示电子云轮廓的形状，对核外电子的有一个形象化的简便描述。
把电子在原子核外空间出现概率P＝的空间圈出来，即电子云轮廓图。
3．原子轨道(1)定义：电子在原子核外的称为一个原子轨道。
(2)形状①s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越。
②除s电子云外，其他电子云轮廓图都不是球形的。
例如，p电子云轮廓图是呈状的。
(3)各能级所含有原子轨道数目能级符号n s n p n d n f轨道数目(1)不同能层的同种能级的原子轨道形状相同，只是半径不同。
能层序数n 越大，原子轨道的半径越大。
如：同一原子的s电子的电子云轮廓图(2)s能级只有1个原子轨道。
p能级有3个原子轨道，它们互相垂直，分别以p x、p y、p z表示。
在同一能层中p x、p y、p z的能量相同。
答案：概率密度分布空间运动状态90% 一个空间运动状态大哑铃 1 3 5 7二、泡利原理、洪特规则、能量最低原理1．电子自旋与泡利原理(1)自旋是微观粒子普遍存在的一种如同电荷、质量一样的内在属性，电子自旋在空间有和两种取向，简称自旋相反，常用上下箭头(↑和↓)表示自旋相反的电子。
(2)泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳个电子，它们的自旋。
2．电子排布的轨道表示式(1)在轨道表示式中，用方框(或圆圈)表示，能量相同的原子轨道(简并轨道)的方框相连，箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称，“↑”或“↓”称单电子(或称未成对电子)。
(2)表示方法：以铝原子为例，轨道表示式中各符号、数字的意义为微点拨：通常应在方框下方或上方标记能级符号，有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同。
3．洪特规则(1)内容：基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋。
原子核外电子的排布应遵循三大规律
原子核外电子排布应遵循的三大规律（一）泡利不相容原理：
1．在同一个原子里，没有运动状态四个方面完全相同的电子存在，这个结论叫泡利不相容原理。
泡利：奥地利物理学家，1945年获诺贝尔物理学奖。
2．根据这个原理，如果有两个电子处于一个轨道（即电子层电子亚层电子云的伸展方向都相同的轨道），那么这两个电子的自旋方向就一定相反。
3．各个电子层可能有的最多轨道数为，每个轨道只能容纳自旋相反的两个电子，各电子层可容纳的电子总数为2个。
（二）能量最低原理：
1．在核外电子的排布中，通常状况下，电子总是尽先占有能量最低的原子轨道，只有当这些原子轨道占满后，电子才依次进入能量较高的原子轨道，这个规律叫能量最低原理。
2．能级：就是把原子中不同电子层和亚层按能量高低排布成顺序，象台阶一样叫做能级。
（1）同一电子层中各亚层的能级不相同，它们是按，，d，f的次序增高。
不同亚层：nE4S , E4d >E5S，n≥3时有能级交错现象。
3．电子填入原子轨道顺序：1 22 33 43d4 54d5 64f5d6 75f6d7，能级由低渐高。
（三）洪特规则：
1．在同一亚层中的各个轨道上，电子的排布尽可能单独分占不同的轨道，而且自旋方向相同，这样排布整个原子能量最低。
2．轨道表示式和电子排布式：
轨道表示式：一个方框表示一个轨道
电子排布式：亚层符号右上角的数字表示该亚层轨道中电子的数目
3．洪特规则的特例：
同一电子亚层中当电子排布全充满、半充满、全空比较稳定。
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课时3 电子云、原子轨道与泡利原理、洪特规则
1．图1和图2分别是1s电子的概率概率分布图和原子轨道图。
下列有关认识正确的是（）A．图1中的每个小黑点表示1个电子
B．图2表示1s电子只能在球体内出现
C．图2表明1s轨道呈圆形，有无数对称轴
D．图1中的小黑点表示某一时刻，电子在核外所处的位置
2．“各能级最多容纳的电子数，是该能级原子轨道数的二倍”，支
撑这一结论的理论是（）
A．构造原理B．泡利原理C．洪特规则D．能量最低原理3．电子排布在同一能级时，总是（）
A．优先单独占据不同轨道，且自旋方向相同
B．优先单独占据不同轨道，且自旋方向相反
C．自由配对，优先占据同一轨道，且自旋方向相同
D．自由配对，优先占据同一轨道，且自旋方向相反
4．基态原子的4s能级中只有1个电子的元素共有（）
A．1种B．2种C．3种D．8种
5．下图中，能正确表示基态硅原子的是（）
A B C D
6．人们常将在同一原子轨道上运动的，自旋方向相反的2个电子，称为“电子对”；将在同一原子轨道上运动的单个电子，称为“未成对电子”。
以下有关主族元素原子的“未成对电子”的说法，错误的是（）
A．核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中一定含有“未成对电子”
B．核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中一定不含“未成对电子”
C．核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中可能含有“未成对电子”
D．核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中可能不含“未成对电子”
7．当碳原子的核外电子排布由转变为时，下列说法正确的是（）A．碳原子由基态变为激发态B．碳原子由激发态变为基态
C．碳原子要从外界环境中吸收能量D．碳原子要向外界环境释放能量8．化合物YX2、ZX2中，X、Y、Z的核电荷数小于18；X原子最外能层的p能级中有一个轨道充填了2个电子，Y原子的最外层中p能级的电子数等于前一能层电子总数，且X和Y 具有相同的电子层；Z与X在周期表中位于同一主族。
回答下列问题：
（1）X的电子排布式为，Y的轨道表示式为；
（2）ZX2的分子式是，YX2电子式是；
（3）Y与Z形成的化合物的分子式是_______，该化合物中化学键的种类是________。
9．下面是s能级p能级的原子轨道图，试回答问题：
⑴s电子的原子轨道呈
形，每个s能级有个
原子轨道；p电子的原子轨
道呈形，每个p能级
有个原子轨道。
⑵s电子原子轨道、p
电子原子轨道的半径与什么因素有关？是什么关系？
10．下图是N、O、F三种元素基态原子电子排布的轨道表示式（如有需要，可以利用本练习中出现过的信息）。
试回答下列问题：
⑴N、O、F形成氢化物的分子组成，与对应的三种元素基态原子内的电子排布有什么关系？
⑵在右边的方框内，画出C原子基态原子电子排布的轨道
表示式。
⑶根据你发现的规律，对基态C原子形成CH4分子的微观
过程提出合理的猜想。
⑴铁原子最外层电子数为，铁在发生化学反应时，参加反应的电子可能是。
⑵请你通过比较、归纳，分别说出3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息。
课时3 电子云、原子轨道、泡利原理、洪特规则
1．D 2．B 3．A 4．C 5．A 6．BD 7．AC
8．（1）1s22s22p4（2）SO2（3）CS2极性键
9．⑴球形 1 纺锤 3 ⑵与能层序数n有关。
能层序数n越大，原子轨道的半径越大。
10．⑴1个氢化物分子中的H原子数目等于其对应的基态原子中的未成对电子数
⑵
⑶基态C原子有1个2s电子激发到p轨道，形成4个未成对电子。
11．⑴2 4s上的2个电子或4s上的2个电子和3d上的1个电子
⑵结构示意图：能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数及各能层上的电子数。
电子排布式：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数。
轨道表示式：能反映各轨道的能量的高低及各轨道上的电子分布情况，自旋方向。