【化学】电子云 原子轨道 能量最低原理课件 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2.pptx

第一节第3课时电子云和原子轨道能量最低原理泡利原理洪特规则选修3 物质结构与性质 第1章原子结构与性质学习目标1.知道电子的运动状态(空间分布及能量)可通过原子轨道和电子云模型来描述。2.认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则等。学会书写136号元素基态原子核外电子排布的轨道表示式。3.通过辨识电子云、原子轨道等概念,探析微观粒子运动与宏观物体运动的异同。4.结合核外电子排布规律,能论证不同原子核外电子排布与排布规律的关系。玻尔模型玻尔模型电子云模型电子云模型电子在线性轨道上绕核运行电子云轮廓图中的小黑点密度的大小是否表示电子的多少?提示：不是。电子云轮廓图中的一个小黑点并不代表一个电子,而是表示电子在此位置出现过一次,小黑点密度的大小,表示在一定时间内电子出现的概率的大小。四、电子云与原子轨道1.电子云电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。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。小黑点越密,表示概率密度越大。P表示电子在某处出现的概率V表示该处的体积=由于微观粒子质量小、运动空间小、运动速度大,不能同时准确测出其位置与速度,所以对于核外电子只能确定其在原子核外各处出现的概率。电子云图中的小点并不代表电子,小点的数目也不代表电子真实出现的次数。由氢原子的1s电子在原子核外出现的概率密度分布图可知,在离原子核越近的空间电子出现的概率密度越大;电子云的外围形状具有不规则性。电子云图很难绘制,使用不方便,故常使用电子云轮廓图。2.电子云轮廓图为了表示电子云轮廓的形状,对核外电子的空间状态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=90%的空间圈出来,即为电子云轮廓图。x xy yz z3.电子云的形状s电子云呈形相似点：任一能层的s电子的电子云轮廓图都是一个球形。递变性：同一原子的能层越高，s电子云半径越大。只有1种空间运动状态（伸展方向）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。1s 2s 3s 4s球3.电子云的形状p电子云呈形相似点：p电子云的形状是哑铃状的，同一能层中px、py、pz相互垂直且能量相同递变性：能层序数越大，p电子云半径越大有3种不同的空间运动状态（伸展方向）哑铃能量相同的轨道称为简并轨道3.电子云的形状d的电子云轮廓图有5种不同的空间运动状态（伸展方向）3.电子云的形状f的电子云轮廓图有7种不同的空间运动状态（伸展方向）电子云扩展程度同类电子云能层序数n越大，电子能量越大，活动范围越大电子云越向外扩张。4.原子轨道(1)定义: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)各能级所含原子轨道数目:ns原子轨道1个nd原子轨道有5个np原子轨道有3个nf原子轨道有7个五、基态原子的核外电子排布规则1.能量最低原理原子核外电子的排布遵循构造原理,按轨道能量由低到高依次排列,使整个原子的能量处于最低状态。三、基态原子的核外电子排布规则2.泡利原理在一个原子轨道里最多只能容纳2个电子,而且自旋状态相反,用“”表示。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。三、基态原子的核外电子排布规则3.洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,而且自旋状态相同。洪特规则特例:能量相同的原子轨道在全充满(如p6和d10)、半充满(如p3和d5)和全空(如p0和d0)状态时,体系的能量较低,原子较稳定。泡利原理每个轨道最多只能容纳2个电子且它们的自旋方向相反洪特规则电子总是优先单独地占据简并轨道且它们的自旋方向相同怎么填填多少温馨提示核外电子在原子轨道上排布要遵循三个原则:能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。这三个原则并不是孤立的,而是相互联系、相互制约的。也就是说核外电子在原子轨道上排布要同时遵循这三个原则。轨道表示式又称电子排布图书写方法：以Al原子为例说明轨道表示式中各部分的含义每个方框代表一个原子轨道,每个箭头代表一个电子。下列基态原子或离子的电子排布表示方法中,正确的是,违反能量最低原理的是,违反洪特规则的是,违反泡利原理的是。Ca2+:1s22s22p63s23p6F-:1s22s23p6 (违反能量最低原理)(违反泡利原理)(违反洪特规则)(违反洪特规则)完成下列空白。(1)下列原子基态价电子排布图(或轨道表示式)表示正确的是()B(2)下列电子排布图(或轨道表示式)能表示氮原子的最低能量状态的是(填字母)。A(3)S原子的基态原子原子核外电子运动状态有种原子核外有个未成对电子原子轨道数是种原子核外电子空间运动状态有种电子云伸展方向有种有种不同形状的电子云有种不同能量的电子16294295(4)磷在成键时,能将一个3s电子激发进入3d能级而参加成键,写出该激发态原子的核外电子排布式。(5)基态Fe原子价层电子的电子排布图(或轨道表达式)为,基态Se原子的电子占据最高能级的电子云轮廓图为形。1s22s22p63s13p33d1哑铃判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)氢原子电子云的一个小点表示一个电子。()(2)同一原子中,2p、3p、4p能级的轨道数依次增多。()(3)2p轨道和3p轨道的形状均为哑铃形,能量也相等。()(4)2s的电子云比1s的电子云大,说明2s的电子云中的电子比1s的电子云中的电子多。()(5)铁元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6。()(6)Cr的基态原子的简化电子排布式为Ar3d44s2。()(7)磷元素基态原子的电子排布图为。()(8)22Ti的电子排布式1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理。()表示方法举例电子排布式简化电子排布式价电子排布式电子排布图(或轨道表示式)离子价电子排布式离子电子排布图原子结构示意图电子式不同能层中的原子轨道能层 能级 原子轨道数原子轨道名称电子云轮廓图形状取向K1s11s球形L2s12s球形2p32px、2py、2pz哑铃形相互垂直M3s13s球形3p33px、3py、3pz哑铃形相互垂直3d5N4s14s球形4p34px、4py、4pz哑铃形相互垂直4d54f72021全国甲卷，35(1)太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。Si的价电子层的电子排布式为2021全国乙卷，35(1)对于基态Cr原子，下列叙述正确的是A.轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为Ar3d54s1B.4s电子能量较高，总是在比3s电子离核更远的地方运动C.电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大概率大2021山东卷(1)基态F原子核外电子的运动状态有_种2021湖南卷(1)基态硅原子最外层的电子排布图为_，2021河北卷(1)在KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子中，核外电子排布相同的是_(填离子符号)。2021海南卷(1)基态锰原子的价层电子排布式为。2020全国卷，35(1)基态Ti原子的核外电子排布式为_。2020全国卷，35(1)基态Fe2+与Fe3+离子中未成对的电子数之比为_。2019全国卷，35(1)在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是_，该元素基态原子核外M层电子的自旋状态_(填“相同”或“相反”)。Mg相反2018全国卷，35(1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为_，基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_形。哑铃(纺锤)(或 )2017全国卷，35(1)(2)(1)元素K的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为_nm(填标号)。A.404.4B.553.5C.589.2D.670.8E.766.5(2)基态K原子中，核外电子占据的最高能层的符号是_，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为_。AN球形2017全国卷，35(1)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为_。2017全国卷，35(1)Co基态原子核外电子排布式为_元素Mn与O中，基态原子核外未成对电子数较多的是_。1s22s22p63s23p63d74s2Ar3d74s2Mn2016全国卷，37(1)基态Ge原子的核外电子排布式为Ar_，有_个未成对电子。3d104s24p222016全国卷，37(1)镍元素基态原子的电子排布式为_，3d能级上的未成对的电子数为_。1s22s22p63s23p63d84s2(或Ar3d84s2)22016全国卷，37(1)写出基态As原子的核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s24p3(或Ar3d104s24p3)按要求书写：(1)Sc的价电子排布式_。(2)V的价电子排布图_。(3)基态铜原子的核外电子排布式(简写)：_。(4)基态Ga原子的核外电子排布式(简写)：_。(5)第四周期核外电子排布未成对电子数和周期数相同的基态原子的核外电子排布式(简写)：_。3d14s2Ar3d104s1Ar3d104s24p1Ar3d64s2下列叙述中,正确的是()A.在一个基态多电子的原子中,可以有两个运动状态完全相同的电子B.在一个基态多电子的原子中,不可能有两个能量完全相同的电子C.在一个基态多电子的原子中,M能层上的电子能量肯定比L能层上的电子能量高D.如果某一基态原子3p能级上仅有2个电子,它们自旋状态必然相反C下列说法正确的是()A.因为p轨道是哑铃形的,所以p电子是哑铃形B.能层数为3时,有3s、3p、3d、3f四个轨道C.氢原子中只有一个电子,故氢原子核外只有一个原子轨道D.原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的D下列原子或离子的电子排布式或电子排布图正确的是,违反能量最低原理的是,违反洪特规则的是,违反泡利原理的是。Ca2+:1s22s22p63s23p6F-:1s22s23p6P:Cr:1s22s22p63s23p63d44s2Fe:1s22s22p63s23p63d64s2Mg2+:1s22s22p6C:具有如下电子层结构的原子,其相应元素一定属于同一主族的是()A.3p能级上有2个未成对电子的原子和4p能级上有2个未成对电子的原子B.3p能级上只有1个空轨道的原子和4p能级上只有1个空轨道的原子C.最外层电子排布式为ns2的原子和最外层电子排布式为ns2np6的原子D.最外层电子排布式为3s2的原子和最外层电子排布式为4s2的原子B有A、B、C、D、E五种元素,它们的核电荷数依次增大,且都小于20。其中A为非金属元素,A和E属于同一族,它们原子的最外层电子排布式为ns1。B和D也属于同一族,它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍,C原子最外层上电子数等于D原子最外层上电子数的一半。HOAlSK(写元素名称也可)