泡利原理+洪特规则+能量最低原理+2024-2025学年高二下学期化学人教版(2019)选择性必修2

轨道。
【思考与讨论P16】
1、下列轨道表示式中，哪个是硼的基态原子 ？为什么？
【A】；根据泡利原理，在一个原子轨道里，最多只能容纳两个电子，它们自旋相反。
2、下列轨道表示式中，哪个是氧的基态原子 ？为什么？
【A】；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。
【练习】请写出以下元素原子的轨道表示式。
3、能量相同的原子轨道在全充满、半充满、 全空状态时，体系的能量较低，
原子较稳定。
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。
【试一试】 根据Cr、Cu的电子排布式，画出3d、4s的电子排布图。
Cr
√ Cr
↑ ↑ ↑ ↑
↑↓
3d
4s
↑ ↑ ↑ ↑ ↑
↑
3d
4s
半充满状态
Cu
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑
1、知道电子的运动状态可通过原子轨道和电子云模型来描述
2、知道泡利原理和洪特规则，能书写1〜36号元素的基态原子的轨道表示式
。
3、理解能量最低原理，知道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，能解释一些元素的基态原子的核外电子排布不遵循构
造原理的原因。
【重点难点】
轨道表示式、泡利原理、洪特规则、能量最低原理
1、以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是
( D ) A.
B.
C.1s2
D.
2、按要求填空。
22s22p63s23p5
1s
(1)17Cl的电子排布式：__________________________。
3s23p5
(2)17Cl的价电子排布式：_________________________。
↑
2s
↑↓
↑↓
↑ ↑
1s
2s
2p
1s22s22p63s1
↑↓
1s
↑↓
2s
↑↓ ↑↓ ↑↓
2p
↑
3s
三、洪特规则
怎么填？
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
旋平行(单电子自旋方向相同)。
➢ 2p3的电子排布图
√
×
×
【注意】
（1）洪特规则不仅适用于基态原子，也适用于基态离子；
（2）洪特规则是针对电子填入简并轨道而言的, 并不适用于电子填入能量不同的
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
泡利原理 洪特规则 能量最低原理
氢原子模型
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。
薛定谔方程
1926年奥地利物理学家薛定谔提出：可以用
一、电子云与原子轨道
1、电子云 ——核外电子的概率密度分布（看起来像一片云雾）
【思考】图中的小点是什么呢？是电子吗？
小点是对1s电子在原子核外出
现的概率密度(ρ)的形象描述
概率密度
氢原子1s电子的概率密度分布图
ρ=


P：电子在某处出现的概率
V：该处的体积
小点越密，表明概率密度越大
2、电子云轮廓图
⑤Mg2＋：1s22s22p6
⑥C：
【总结】基态原子核外电子排布的表示方法 ——七图式
表示方法
以硫(S)为举例
原子结构示意图
电子式
电子排布式
S：1s22s22p63s23p4
简化电子排布式
[Ne]3s23p4
价电子排布式
S：3s23p4
电子排布图
价电子排布图
S：
专题：原子核外电子排布的表示方法
原子(离
（能量相同的轨道称为简并轨道）
原子轨道
（高中仅需掌握s和p电子云轮廓图）
d能级原子轨道有5个
f能级原子轨道有7个
4、各能级所含有原子轨道数目
能级符号
ns
np
nd
nf
最多容纳电子数
2
1
6
3
10
5
14
7
2
2
2
2
轨道数目
单轨道容纳电子数
5、各能层所含有原子轨道数目
能层
K
L
M
N
O
P
Q
轨道数
1
4
9
16
25
36
49
各能层所含有原子轨道数目 = n2
6、能层、能级和原子轨道之间的关系
能层
能级
原子轨道数
原子轨道名称
K
1s
2s
2p
3s
3p
3d
1
1
3
1
3
5
1s
2s
2px、2py、2pz
3s
3px、3py、3pz
L
M
电子云轮廓图
形状
取向
——
球形
——
球形
哑铃形
相互垂直
——
球形
哑铃形
相互垂直
——
——
【课堂练习1】
专题：原子核外电子排布的表示方法
价电子
意义
排布式
实例
轨道
意义
主族元素的价层电子指最外层电子,价层电子排布式即外围电子排布
式,副族元素还包括次外层的d电子及次次外层的f电子
Al：3s23p1；
Cu：3d104s1
每个方框代表一个原子轨道,每个箭头代表一个电子
表示式
（电子排
布图）
实例
Al
【巩固训练】
一个数学方程描述核外电子的运动状态，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。
(核外电子运动空间的不确定性与概率)
核外电子的运动特点
埃尔温·薛定谔
(Erwin Schrödinger)
【学习目标】
↑
3d
4s
【课堂练习4】
下列原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是________(填序号，
①④⑤
②
下同)，违反能量最低原理的是____，违反洪特规则的是_____，违反泡利
③
原理的是_____。
⑥
①Ca2＋：1s22s22p63s23p6
②F－：1s22s23p6
③P：
④Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
简并轨道（能量相同的轨道）：方框相连
自旋状态的电子
箭头：______________
能级符号
方框的下方写：__________
（2）各轨道按照离核由近到远，从左到右依次排列。
（3）箭头表示一种自旋状态的电子，“ ↑↓”称为电子对，“ ↑”或“↓”称为单电
子（或称未成对电子）。箭头同向的单电子称自旋平行。
②能层越高，s电子的电子云轮廓图半径越大
原因：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增大，电子
云越来越向更大的空间扩展
3、原子轨道 :量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个
原子轨道。 (即电子云的轮廓)
→各能级的一个伸展方向的电子云轮廓图即表示一个原子轨道
形状一：s电子的原子轨道
原子轨道
s电子的原子轨道呈 球 形
p电子的原子轨道呈_______形
哑铃
课堂小结
泡利原理
泡利原理、
洪特规则
洪特规则
2
在一个原子轨道里：最多只能容纳______个电子，
相反
它们的自旋________
简并轨道
先单独分占
基态原子：填入__________的电子总是____________，
自旋平行
且__________。
2、电子排布图中各符号数字的意义：
铝原子外层有
电子有
6 个电子对，有 1 个单电子。
7 种空间运动状态，有 13 种运动状态不同的电子。
【注意】①电子的空间运动状态指的是原子轨道；
②一个原子中不可能存在运动状态完全相同的2个电子。
【练习】：请写出Li、C、Na的轨道表示式
Li
C
Na
↑↓
1s
子)结构
示意图
意义
将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子
实例
电子
意义
用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数
排布式
实例
Al：1s22s22p63s23p1
简化
电子
排布式
意义
实例
为了避免电子排布式书写过于繁琐,把内层电子达到稀有气体结构的部
分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示
Al：[Ne] 3s23p1
[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1
课堂小结
能级交错
构造原理
构造原理与
电子排布式
电子排布式
的书写
相同能层：E(4s)＜E(4p)＜E(4d)＜E(4f)
同类能级：E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)
电子填充: 依据构造原理
书写电子排布式：按能层序号由低到高;
电子云&
将电子在原子核外空间出现的概率P＝90% 的空间圈出来，绘制电
子云的轮廓图，便可描绘电子云的形状。
电子云图难绘制
z
电子云轮廓图
x
y
氢原子的1s电子云轮廓绘制过程
【思考】对比1s、2s、3s、4s的电子云轮廓图有何异同？你能解释这样的规律吗？
1s
2s
3s
4s
同一原子的s电子的电子云轮廓图
规律：①不同能层s电子的电子云轮廓图形状一致，均为球形（无方向性）
【课堂练习3】
D
3、第N能层所含能级数、原子轨道数和最多容纳电子数分别为（
A．3、32、2× 32
B．4、42、2× 32
C．5、42、5× 32
D．4、42、2× 42
）
【归纳总结】
能层数
K
L
M
N
O
P
Q
n
能级数
1
2
3
4
5
6
7
n
轨道数
1
4
9
16
25
36
49
n2
最多容纳
电子数
2
8
18
32
50
72
98
1.下列说法正确的是（
D
）
A．p电子云是平面“8”字形的
B．3p2表示3p能级中有两个原子轨道
C．2d能级包含5个原子轨道，最多容纳10个电子
D．处于最低能量的原子叫基态原子
【课堂练习2】
M
2.基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为____________，该能
9
4
层具有的原子轨道数为_______、电子数为_______。
3d
√ Cu
↑↓
4s
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
↑
3d
全充满状态
4s
铁原子的电子排布图
泡利原理
↑↓
↑↓
↑↓
2s
↑↓
↑
↑
↑↓
3p
↑↓
3s
↑
3d
↑↓
4s
↑
↑↓
↑↓
↑↓
洪特规则
2p
↑↓
1s
能量最低原理
【练习】写出19K、21Sc基态原子的电子轨道表示式，
并写出其相应K+、Sc2+的电子轨道表示式。
2、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，这个原理被称为泡利原理（也称泡利不相容原理）。
三、电子排布的轨道表示式(电子排布图)
轨道表示式(又称电子排布图)是表述电子排布的一种图式。
H ↑
1s
1、表示方法：
（1）
O ↑↓
1s
↑↓
2s
↑↓
↑
2p
↑
原子轨道
方框/圆圈：表示___________
(3)17Cl－的电子式：___________。
(4)17Cl的价电子轨道表示式：__________________。
(5)17Cl的原子结构示意图：________。
(6)第四周期中最外层只有 1个电子的所有基态原子的简化电子排布式：
______________________________。
能量最低原理 构造原理：1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p
N
↑↓
1s
↑↓
2s
↑
↑
2p
↑
O
↑↓
1s
↑↓
2s
↑↓ ↑ ↑
2p
F
↑↓
↑↓
↑↓ ↑↓ ↑
1s
2s
2p
四、能量最低原理
1、内容：在构建基态原子时，电子将尽可能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、能级的能量高低顺序：如构造原理所示(对于1～36号元素来说，应重
点掌握和记忆“1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p”这一顺序)。
↑↓ ↑↓
1s 2s
↑↓ ↑↓ ↑↓
2p
↑↓
3s
↑↓ ↑↓ ↑↓
3p
K+ ↑↓ ↑↓
1s 2s
↑↓ ↑↓ ↑↓
2p
↑↓
3s
↑↓ ↑↓ ↑↓
3p
K
Sc ↑↓
↑↓
↑↓ ↑↓ ↑↓
↑↓
↑↓ ↑↓ ↑↓
1s
2s
2p
3s
3p
Sc2+
↑↓
↑↓
↑↓ ↑↓ ↑↓
↑↓
↑↓ ↑↓ ↑↓1s2s Nhomakorabea2p
3s
3p
↑
4s
↑
↑↓
3d
2n2
2个电子容纳在同一个轨道里，它们的空间运动状态是相同的。
【思考】为什么每个原子轨道中最多可容纳2个电子？
这2个电子的运动状态又是什么样呢？
二、电子自旋与泡利原理
1、电子自旋
(1)定义：
电子除空间运动状态外，还有一种状态叫做自旋。
(2)两种取向及表示方法：
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。
（3）注意：
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。
②能层、能级、原子轨道和自旋状态四个方面共同决定电子的运动状
态，电子能量与能层、能级有关，电子运动的空间范围与原子轨道有
关。
③一个原子中不可能存在运动状态完全相同的2个电子。
z
z
y
x
y
x
1s
z
z
y
x
2s
y
x
3s
4s
s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。
在空间有1个伸展方向，故s电子只有1个原子轨道。
形状二：:p电子的原子轨道
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。
在空间有3个伸展方向，它们互相垂直，故p电子有3个原子轨道px、py、pz。