鲁科版(2019)选修性必修2导学案第1章 第2节 第1课时 基态原子的核外电子排布

第2节原子结构与元素周期表第1课时基态原子的核外电子排布发展目标体系构建1.认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则等。

2.知道原子核外电子的能级高低顺序，了解原子核外电子排布的构造原理。

3.知道1～36号元素基态原子核外电子的排布。

一、基态原子的核外电子排布规律1．基态原子的核外电子排布原则原则含义能量最低原理原子核外电子按轨道能量由低到高依次排列，使整个原子处于最低的能量状态泡利不相容原理一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，并且这两个电子的自旋状态不同，用↑↓表示，或者说，一个原子中不存在两个完全相同的电子洪特规则对于基态原子，核外电子在能量相同的轨道上排布时，将尽可能分占不同的原子轨道并且自旋状态相同(1)电子排布式：在n s、n p、n d等各能级符号的右上角用数字表示出该能级中的电子数目，如基态氧原子的电子排布式为1s22s22p4。

(2)轨道表示式：用方框(或小圆圈、短线)表示一个原子轨道，用箭头“↑”或“↓”来区别自旋状态不同的电子，如基态氯原子的轨道表示式为。

3．构造原理基态原子的“外层电子”在原子轨道上的排布顺序是1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s……这一规律称为构造原理。

微点拨：①按构造原理填充电子的顺序并不代表电子填充后在原子中各原子轨道的能级高低顺序。

例如，对于n s和(n－1)d轨道都填有电子的原子，有许多情况下(n－1)d轨道的电子能量更低。

②电子填充时按构造原理进行，书写电子排布式时按电子层和能级顺序书写。

二、19～36号元素基态原子的核外电子排布1．写出以下几种元素基态原子的电子排布式(1)K：1s22s22p63s23p64s1。

(2)21Sc：1s22s22p63s23p63d14s2。

(3)24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1。

(4)29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1。

2．Cr、Cu基态原子的电子排布违反构造原理的解释能量相同的原子轨道在全充满(如d10)、半充满(如d5)和全空(如d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)基态氧原子的电子排布式为1s22s22p4。

(√)(2)铝原子核外有1个未成对电子。

(√)(3)原子的价电子决定了其物理性质和化学性质。

(×)(4)基态氮原子电子排布式为。

(×)2．“各能级最多容纳的电子数，是该能级原子轨道数的2倍”，支撑这一结论的理论是() A．构造原理B．泡利不相容原理C．洪特规则D．能量最低原理B[构造原理决定了原子和离子中电子在各能级的排布，A错误；泡利不相容原理是指每个轨道(例如1s轨道、2p能级中的p x轨道)最多只能容纳2个自旋方向相反的电子，故各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍，B正确；洪特规则是指核外电子在能量相同的原子轨道上排布时，将尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同，C错误；能量最低原理是指核外电子排布时，先占据能量最低的轨道，D错误。

]3．电子排布式为1s22s22p63s23p1的原子是()A．Mg B．NaC．He D．AlD[依据电子排布式可以得出该元素有三个电子层，最外层有三个电子，为铝元素。

]重难点合作探究重难点基态原子核外电子排布的规律(素养养成——证据推理与模型认知)多电子的基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序可表示为1．上述顺序中各能级各轨道填充电子数是按照什么原理确定的？提示：泡利不相容原理。

2．为什么原子核外最外层的电子不超过8个，次外层不超过18个？提示：由于E(n d)>E[(n＋1)s]，当n s和n p轨道电子排满时，多余的电子不是填入n d轨道，而是首先填入(n＋1)s轨道，因此最外层电子数不可能超过2＋6＝8。

同理次外层由(n－1)s(n－1)p(n－1)d组成，所容纳的电子数不大于2＋6＋10＝18。

1．泡利不相容原理泡利不相容原理可以简单叙述：一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，并且这两个电子的自旋方向必须相反。

说明：a.在核外电子的排布中，排在同一轨道上的两个电子，自旋方向相反；而自旋方向相同的电子，必然处于不同的轨道上。

可以这样理解：在同一原子中，没有运动状态完全相同的两个电子存在，原子核外有几个电子，就有几种运动状态。

b．根据泡利不相容原理我们可以推算出各电子层可以容纳的最多电子数。

具体见下表：电子层(n)K L M N…能级1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f …原子轨道数1 1 3 1 3 5 1 3 5 7…1 4 916电子数2 8 1832…2×122×222×322×42…在原子中，每个电子层最多可容纳2n2个电子，每个能级最多容纳的电子数是其所包含的原子轨道数的2倍。

2．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，这个规则称为洪特规则。

通俗地说，洪特规则可以表述：电子总是先平行地分占能量相同的不同轨道(即同一能级上的轨道)。

如碳原子的轨道表示式为，而不是，也不是。

特别地，当同一能级上的电子排布为全充满(s2、p6、d10、f14)、半充满(s1、p3、d5、f7)和全空状态(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。

例如，铬(24Cr)的外围电子排布式是3d54s1(3d、4s能级均为半充满)而不是3d44s2，铜(29Cu)的外围电子排布式是3d104s1(3d 全充满、4s半充满)而不是3d94s2等。

核外电子在原子轨道上排布要遵循三个原则，即能量最低原理、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。

其中能量最低原理可叙述为在不违反泡利不相容原理的前提下，核外电子在各个原子轨道上的排布方式应使整个原子体系的能量最低。

【例1】在d能级中电子排布成，而不排布成，遵循的是()A．能量最低原理B．泡利不相容原理C．基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序D．洪特规则D[洪特规则表明，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，而且自旋方向相同。

]1．气态中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化，吸收能量最多的是()A．1s22s22p63s23p2→1s22s22p63s23p1B．1s22s22p63s23p3→1s22s22p63s23p2C．1s22s22p63s23p4→1s22s22p63s23p3D．1s22s22p63s23p63d104s24p1→1s22s22p63s23p63d104s2B[能级轨道上电子处于半充满、全充满、全空状态时，原子相对稳定，不易失去电子，p能级最多容纳6个电子，s能级最多容纳2个电子，选项B中3p轨道上有3个电子，处于半充满状态，相对稳定，不易失去电子，即失去电子时吸收的能量较多，故B正确。

]2．下列原子或离子的电子排布式(或轨道表示式)正确的是________，违反能量最低原理的是________，违反洪特规则的是________，违反泡利不相容原理的是________。

①Ca2＋：1s22s22p63s23p6②F－：1s22s23p6④Cr：1s22s22p63s23p63d44s2⑤Fe：1s22s22p63s23p63d64s2⑥Mg2＋：1s22s22p6[解析]根据核外电子排布规律，②中错误在于电子排完2s轨道后应排2p轨道而不是3p轨道，正确的应为1s22s22p6；③中没有遵循洪特规则——电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同，正确的应为；④中忽略了能量相同的原子轨道在半充满状态时，体系的能量较低，原子较稳定，正确的应为1s22s22p63s23p63d54s1；⑦违反泡利不相容原理，正确的应为。

[答案]①⑤⑥②③④⑦重难点核外电子排布的表示方法(素养养成——宏观辨识与微观探析)1．电子排布式和轨道表示式在描述核外电子运动状态方面有什么区别？提示：电子排布式能够表示出每一个能级上的电子排布情况，轨道表示式除了能够表示出在每一个能级上电子的排布情况，还能表示出电子在该能级的原子轨道上的排布情况，因此比电子排布式更加具体形象。

2．如何书写简单离子的电子排布式？提示：先写原子的电子排布式，然后再根据得失电子写出离子的电子排布式。

例如：O2－的电子排布式，先写氧原子的电子排布式为1s22s22p4，再得2个电子得到O2－的电子排布式为1s22s22p6。

Fe3＋的电子排布式，先写铁原子的电子排布式为[Ar]3d64s2，再失3个电子(由外层向内层)得到Fe3＋的电子排布式为[Ar]3d5。

结构示意图意义将每个电子层上的电子总数表示在原子核外的式子实例电子排布式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，这就是电子排布式实例K：1s22s22p63s23p64s1简化电子排布式意义为了避免电子排布式书写过于烦琐，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实例K：[Ar]4s1价电子排布式意义主族元素的价电子指最外层电子，价电子排布式即外围电子排布式实例Al：3s23p1轨道表示式意义每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子实例微点拨：过渡元素的价电子不仅是最外层电子，次外层及某些元素的倒数第三层电子也可成为价电子。

【例2】下列有关核外电子排布的式子不正确的是()A．24Cr的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1B．K的简化电子排布式：[Ar]4s1D[24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，这样排布可以满足洪特规则特例，且能量最低，A正确；K原子核外有19个电子，故其简化电子排布式为[Ar]4s1，B正确；N原子核外有7个电子，其轨道表示式为，C正确；Si原子3p能级的电子排布遵循洪特规则，应该是，D不正确。

]电子排布式书写的易错点在于电子填充顺序与书写顺序在能级交错时不一致，当出现d轨道时，虽然电子按n s、(n－1)d、n p的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在n s前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正确，1s22s22p63s23p64s23d6错误。

轨道表示式的书写易错点有①(违反能量最低原理)，②↑↑(违反泡利不相容原理)，③(违反洪特规则)，④(违反洪特规则)。

另外，还应注意原子核外电子排布式、简化电子排布式以及原子外围电子排布式的区别与联系，如Cu的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，简化电子排布式为[Ar]3d104s1，外围电子排布式为3d104s1。