春季高中化学人教版选修3同步课件第1章 第1节 第2课时《能量最低原理泡利原理洪特规则》.docx

1、春季高中化学人教版选修3同步课件第1章 第1节 第2课时能量最低原理 泡利原理 洪特规则【成才之路】2015春季高中化学人教版选修3同步课件：第1章 第1节 第2课时能量最低原理 泡利原理 洪特规则 成才之路成才之路 化学化学人教版人教版 选修人教版人教版 选修选修3选修3路漫漫其修远兮 吾将上下而求索路漫漫其修远兮 吾将上下而求索成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 原子结构与性质原子结构与性质第一章第一章第一章第一章原子结构与性质原子结构与性质成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3

2、 第一节第一节原子结构原子结构第一章第一章第一章第一章原子结构与性质原子结构与性质成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 第第2课时课时能量最低原理能量最低原理泡利泡利原理原理原理原理洪特规则洪特规则洪特规则洪特规则第一章第一章第一章第一章原子结构与性质原子结构与性质成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 新情境?激趣入题新情境?激趣入题1新知识新知识?预习探究预习探究2新考题新考题?随堂自测随堂自测4新提升新提升?达标作业达标作业5第一章第一章第一节第一节第第2课时课时新思维新思维?名

3、师讲堂名师讲堂3新视点新视点?专家博客专家博客6成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 新情境新情境?激趣入题激趣入题第一章第一章第一节第一节第第2课时课时成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 光谱学的研究已有一百多年的历史了。光谱学的研究已有一百多年的历史了。1666年，牛顿把通过玻璃棱镜的太阳光分解成了从红光到紫光的各种颜色的光过玻璃棱镜的太阳光分解成了从红光到紫光的各种颜色的光谱，他发现白光是由各种颜色的光组成的。这可算是最早对光谱，他发现白光是由各种颜色的光组成的。这可算是最早

4、对光谱的研究。谱的研究。年，牛顿把通第一章第一章第一节第一节第第2课时课时成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 从从19世纪中叶起，氢原子光谱一直是光谱学研究的重要课世纪中叶起，氢原子光谱一直是光谱学研究的重要课题之一。在试图说明氢原子光谱的过程中，所得到的各项成就题之一。在试图说明氢原子光谱的过程中，所得到的各项成就对量子力学法则的建立起了很大促进作用。这些法则不仅能够对量子力学法则的建立起了很大促进作用。这些法则不仅能够应用于氢原子，也能应用于其他原子、分子和凝聚态物质。应用于氢原子，也能应用于其他原子、分子和凝聚态物质。第一章第一章

5、第一节第一节第第2课时课时在日常生活中，我们看到的许多可见光，如灯光、霓虹灯在日常生活中，我们看到的许多可见光，如灯光、霓虹灯光、激光、焰火光、激光、焰火都与原子核外电子发生跃迁释放能量有都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。关。成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 新知识新知识?预习探究预习探究第一章第一章第一节第一节第第2课时课时成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 学习目标学习目标1能量最低原理、基态与激发态、光谱能量最低原理、基态与激发态、光谱(1)原子的电子排布遵循原子的电

6、子排布遵循_，能使整个原子的能量处构造原理构造原理于于_，简称能量最低原理。，简称能量最低原理。最低状态最低状态，能使整个原子的能量处处处处于的原子叫做基态原子的原子叫做基态原子的原子叫做基态原子，当基态原子的电子当基态原子的电子，当基态原子的电子当基态原子的电子低低低能量能量第一章第一章第一节第一节第第2课时课时(2)处于_的原子叫做基态原子最最低_能量后，电子会跃迁到能量后，电子会跃迁到_能级，变成激发态原吸收吸收子。子。能级，变成激发态原较高较高成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 (3)光谱与光谱分析光谱与光谱分析光谱：不同元素的

7、原子发生光谱：不同元素的原子发生_时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取得到各种元素的电子的同的光，可以用光谱仪摄取得到各种元素的电子的_光时会吸收或释放不谱或谱或_光谱，总称原子光谱。光谱，总称原子光谱。发射发射光跃迁跃迁吸收吸收第一章第一章第一节第一节第第2课时课时光谱分析：在现代化学中常利用光谱分析：在现代化学中常利用_上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。来鉴定元素，称为光谱分析。光谱分析的应用光谱分析的应用_。上的特征谱线。原子光谱原子光谱鉴定新元素鉴定新元素成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 2电子云和原子轨道电子云和原子

8、轨道(1)电子云：一定时间间隔内电子在核外空间出现电子云：一定时间间隔内电子在核外空间出现_的分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。的分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。道道道：常：常把把把把电子出现的电子出现的概率概率概率概率约为空空空间圈间圈概率概率第一章第一章第一节第一节第第2课时课时(2)原子轨原子轨道约为_的90%的空出来，人们把这种电子云轮廓图称为原子轨道。出来，人们把这种电子云轮廓图称为原子轨道。成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 3泡利原理和洪特规则泡利原理和洪特规则(1)泡利原理：泡利原理：1个原

9、子轨道里最多只能容纳个原子轨道里最多只能容纳_个电子，而且子，而且_相反，用“自旋方向自旋方向个电相反，用“_”表示。表示。(2)洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是2第一章第一章第一节第一节第第2课时课时优先单独占据一个轨道，而且优先单独占据一个轨道，而且_相同。相同。(3)基态原子的电子排布遵循基态原子的电子排布遵循_，_和泡利原理泡利原理和_。洪特规则洪特规则。自旋方向自旋方向能量最低原理能量最低原理成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 自主探究自主探究1用什么好办法来书写

10、原子的电子排布式？用什么好办法来书写原子的电子排布式？提示：提示：一般先写出原子结构示意图，再根据原子结构示意一般先写出原子结构示意图，再根据原子结构示意图写出核外电子排布式，如：图写出核外电子排布式，如：第一章第一章第一节第一节第第2课时课时成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 2为什么原子的核外电子排布要遵循能量最低原理呢？为什么原子的核外电子排布要遵循能量最低原理呢？提示：提示：能量最低原理是自然界普遍遵循的规律。能量越能量最低原理是自然界普遍遵循的规律。能量越低，物质越稳定，物质都有从高能量状态转化到低能量状态的低，物质越稳定，物

11、质都有从高能量状态转化到低能量状态的趋势。趋势。3根据构造原理和原子核外电子排布原则分析，为什么根据构造原理和原子核外电子排布原则分析，为什么原子核外电子的最外层不超过原子核外电子的最外层不超过8个原子核外电子的最外层不超过原子核外电子的最外层不超过8个个个；次外层不超过次外层不超过18个；次外层不超过次外层不超过18个个？个？第一章第一章第一节第一节第第2课时课时提示：提示：由构造原理可知，由于能级交错现象，在电子填充由构造原理可知，由于能级交错现象，在电子填充过程中，最外层最多填满过程中，最外层最多填满s能级和能级和p能级。而能级。而s能级有能级有1个原子轨个原子轨道，道，p能级有能级有3

12、个原子轨道，根据泡利原理知个原子轨道，根据泡利原理知4个原子轨道最多容纳容纳8个电子，故原子最外层最多不超过个电子，故原子最外层最多不超过8个电子。同理可分析个原子轨道最多次外层不超过次外层不超过18个电子。而个电子。同理可分析个电子。而K层为最外层时，最多层为最外层时，最多2个电子。个电子。成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 4电子排布式可以简化，如可以把钠的电子排布式写成电子排布式可以简化，如可以把钠的电子排布式写成Ne3s1。试问：上式方括号里的符号的意义是什么？你能仿照。试问：上式方括号里的符号的意义是什么？你能仿照钠原子的简化

13、电子排布式写出第钠原子的简化电子排布式写出第8号元素氧、第号元素氧、第14号元素硅和第第26号元素铁的简化电子排布式吗？号元素铁的简化电子排布式吗？号元素硅和第一章第一章第一节第一节第第2课时课时提示：提示：Ne的意义是指与的意义是指与Ne的电子排布相同。的电子排布相同。O：He2s22p4Si：Ne3s23p2Fe：Ar3d64s2成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 新思维新思维?名师讲堂名师讲堂新思维新思维 名师讲堂名师讲堂第一章第一章第一节第一节第第2课时课时成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版

14、化学化学 选修选修3 教材点拨教材点拨原子光谱 电子层与原子轨道原子光谱 电子层与原子轨道 1基态原子与激发态原子基态原子与激发态原子 第一章第一章第一节第一节第第2课时课时成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 2原子光谱原子光谱不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。子光谱。3光谱分析光谱分析在现代化学中在现代化学中在现代化学中在现代化学中，利用原子光谱上的特征谱

15、线来鉴定元素的利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素的，利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素的利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素的第一章第一章第一节第一节第第2课时课时分析方法。分析方法。4电子云电子云电子云是对核外电子运动特征的形象描述。电子云是对核外电子运动特征的形象描述。(1)在电子云图中每个小黑点不代表一个电子，也不代表电在电子云图中每个小黑点不代表一个电子，也不代表电子在此出现过。子在此出现过。成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 (2)黑点疏密的程度代表电子在核外空间区域内出现的机会黑点疏密的程度代表电子在核外空间区域内出现的机会的

16、多少。点稀疏的地方表示电子在那里出现的概率小，点密集的多少。点稀疏的地方表示电子在那里出现的概率小，点密集的地方表示电子在那里出现的概率大。的地方表示电子在那里出现的概率大。(3)离核越近，电子出现的概率越大，电子云越密集。离核越近，电子出现的概率越大，电子云越密集。5原子轨道原子轨道(1)定义定义(1)定义定义：电子在原子核外的电子在原子核外的一：电子在原子核外的电子在原子核外的一个空间运动状态称为个空间运动状态称为一个空间运动状态称为个空间运动状态称为一个原个原个原个原第一章第一章第一节第一节第第2课时课时子轨道。子轨道。(2)数目：数目：ns能级各有能级各有1个轨道，个轨道，np能级各有

17、能级各有3个轨道，个轨道，nd能级各有能级各有5个轨道，个轨道，nf能级各有能级各有7个轨道。个轨道。(3)形状：形状：s能级的原子轨道是球形的，能级的原子轨道是球形的，p能级的原子轨道是哑铃状的。哑铃状的。能级的原子轨道是成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 第一章第一章第一节第一节第第2课时课时成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 典例透析典例透析 下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是 ) A原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称原

18、子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称( 电子云电子云 B s 能级的原子轨道呈球形能级的原子轨道呈球形 处在该轨道上的电子只能在Bs 能级的原子轨道呈球形能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在处在该轨道上的电子只能在处在该轨道上的电子只能在第一章第一章第一节第一节第第2课时课时球壳内运动球壳内运动 Cp 能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层的增加，能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层的增加，p 能级原子轨道也在增多原子轨道也在增多 能级D 与 与 s 电子原子轨道相同，电子原子轨道相同， p 电子原子轨道的平均半径随能层的增大而增大能层的增大而增大 电子原子轨道的平均半径随成才之路成才

19、之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 【解析】【解析】电子云是对电子运动的形象化描述，它仅表示电子云是对电子运动的形象化描述，它仅表示电子在某一区域内出现的概率，并非原子核真被电子云雾所包电子在某一区域内出现的概率，并非原子核真被电子云雾所包围，故选项围，故选项A错误；原子轨道是电子出现的概率约为错误；原子轨道是电子出现的概率约为90%的空间轮廓，它表明电子在这一区域内出现的机会大，在此区域外间轮廓，它表明电子在这一区域内出现的机会大，在此区域外出现的机会少，故选项出现的机会少，故选项B错误；无论能层序数的空错误；无论能层序数n怎样变化，每怎样变化，

20、每个个 能级都是能级都是3个原子轨道且相互垂直个原子轨道且相互垂直，个个p能级都是能级都是3个原子轨道且相互垂直个原子轨道且相互垂直，故选项故选项C错误，故选项故选项C错误错误；错误；由于按由于按；由于按由于按第一章第一章第一节第一节第第2课时课时1p、2p、3p的顺序，电子的能量依次增大，电子在离核更远的顺序，电子的能量依次增大，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、原子轨道的平均半径逐渐增大。展、原子轨道的平均半径逐渐增大。【答案】【答案】D【点评】【点评】电子在原子核外没有明确的轨道。电子在原子核外没有明

21、确的轨道。成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 1(2014武汉重点中学联考武汉重点中学联考)关于电子云的叙述正确的是关于电子云的叙述正确的是()电子云是用小黑点的疏密程度来表示电子在空间出现概电子云是用小黑点的疏密程度来表示电子在空间出现概率大小的图形率大小的图形电子云实际是电子运动形成的类似云一样的电子云实际是电子运动形成的类似云一样的图形图形图形图形小黑点密集的地方电子在那里出现概率大小黑点密集的地方电子在那里出现概率大小黑点密集的地方电子在那里出现概率大小黑点密集的地方电子在那里出现概率大轨道不轨道不轨道不轨道不变式训练变式训练第

22、一章第一章第一节第一节第第2课时课时同，电子云的形状也不一样同，电子云的形状也不一样s轨道空间分布的图形为“哑轨道空间分布的图形为“哑铃形”铃形”电子云表示电子运动的轨迹电子云表示电子运动的轨迹黑点的多少表示电黑点的多少表示电子个数的多少子个数的多少处于处于1s轨道上的电子在空间出现的概率分布轨道上的电子在空间出现的概率分布呈球形对称呈球形对称因为因为p轨道是“轨道是“8”字形的，所以字形的，所以p电子走“电子走“8”字形形电子云的伸展方向与能量是无关的电子云的伸展方向与能量是无关的字成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 ABCD【解析】

23、【解析】电子云是处于一定空间运动状态电子云是处于一定空间运动状态(即原子轨道即原子轨道)的电子在原子核外空间的概率分布的形象化描述，所以正的电子在原子核外空间的概率分布的形象化描述，所以正确确，确确，错误，错误错误；错误；s、；s、p轨道的电子云分别为球形和哑铃形轨道的电子云分别为球形和哑铃形，、p轨道的电子云分别为球形和哑铃形轨道的电子云分别为球形和哑铃形，第一章第一章第一节第一节第第2课时课时错误而正确；错误而正确；电子云伸展方向不同的电子云伸展方向不同的3个个p轨道、轨道、5个个d轨道、轨道、7个个f轨道的轨道的能量是彼此相同，正确。能量是彼此相同，正确。【答案】【答案】D成才之路成才之

24、路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 教材点拨教材点拨核外电子排布遵循的原理与规律核外电子排布遵循的原理与规律 1基态原子核外电子排布遵循的规律基态原子核外电子排布遵循的规律 (1)能量最低原理：原子核外电子总是优先占有能量低的轨能量最低原理：原子核外电子总是优先占有能量低的轨道，然后依次进入能量高的轨道，这样使整个原子处于能量最道，然后依次进入能量高的轨道，这样使整个原子处于能量最低低的状态的状态低低的状态的状态。第一章第一章第一节第一节第第2课时课时。 这个原则是比较抽象的，如果我们打个这样的比方就可以这个原则是比较抽象的，如果我们打个这样的比方就

25、可以理解了，也易于记忆了。把地球比作原子核，把能力高的大雁、理解了，也易于记忆了。把地球比作原子核，把能力高的大雁、老鹰等鸟比作能量高的电子，把能力低的麻雀、小燕子等鸟比老鹰等鸟比作能量高的电子，把能力低的麻雀、小燕子等鸟比作能量低的电子。能力高的鸟常在离地面较高的天空飞翔，能作能量低的电子。能力高的鸟常在离地面较高的天空飞翔，能力低的鸟常在离地面很低的地方活动。力低的鸟常在离地面很低的地方活动。 成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 (2)泡利原理：每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状泡利原理：每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态相反

26、的电子。如态相反的电子。如2s轨道上的电子排布为轨道上的电子排布为，不能表示为，不能表示为。 比如氦原子有两个电子，按能量最低原则，这两个电子都比如氦原子有两个电子，按能量最低原则，这两个电子都第一章第一章第一节第一节第第2课时课时应当排布在应当排布在1s原子轨道上。显然，这两个电子在原子轨道上。显然，这两个电子在1s轨道上的分布可能是下列两种状态之一：布可能是下列两种状态之一：(自旋相同轨道上的分自旋相同)或或(自旋相反反)。泡利通过总结诸多光谱实验事实确定，基态氦原子的电。泡利通过总结诸多光谱实验事实确定，基态氦原子的电自旋相子排布是，这就是电子在原子轨道上排布要遵循的原则子排布是，这就是

27、电子在原子轨道上排布要遵循的原则泡利不相容原理。泡利不相容原理。 成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 (3)洪特规则：原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布洪特规则：原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，这样时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。整个原子的能量最低。比如比如C：最外层的：最外层的p能级上有三个轨道写出基态写出基态C原子的最外层原子的最外层p能级上两个电子的可能排布：能级上两个电子的可能排布：能级上有三个轨道第一章第一章第一节第一节第第2

28、课时课时p有有3个轨道，而碳原子个轨道，而碳原子2p能层上只有两个电子，电子应优能层上只有两个电子，电子应优先分占，而不是挤入一个轨道，先分占，而不是挤入一个轨道，C原子最外层原子最外层p能级上两个电能级上两个电子的排布应如所示，这就是洪特规则。子的排布应如所示，这就是洪特规则。成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 提示：提示：为什么某些原子核外电子排布违背构造原理？为什么某些原子核外电子排布违背构造原理？根据构造原理，在书写少数元素如根据构造原理，在书写少数元素如Cu、Ag、Au、Cr等基态原子的电子排布式时会有态原子的电子排布式时会有

29、1个电子的偏差。如等基个电子的偏差。如Cr：1s22s22p63s23p63d54s1( 非非 3d44s2) ， Cu ： 1s22s22p63s23p63d104s1( 非非 3d94s2)。对于这一现象，洪特通过分析光谱实验的结果指出：能。对于这一现象，洪特通过分析光谱实验的结果指出：能)第一章第一章第一节第一节第第2课时课时量相同的原子轨道在全充满量相同的原子轨道在全充满(如如s2、p6和和d10等等)、半充满、半充满(如如s1、p3和和d5等等)以及全空以及全空(如如s0、p0和和d0等等)状态时体系的能量较低，状态时体系的能量较低，原子较稳定。如原子较稳定。如Cr：成才之路成才之路

30、 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 半充满时比半充满时比有空有空轨道时要稳定，出现该种情况的元素一般位于过渡元素区。轨道时要稳定，出现该种情况的元素一般位于过渡元素区。还需要补充说明的是电子排布的构造原理是概还需要补充说明的是电子排布的构造原理是概括了大量实验还需要补充说明的是电子排布的构造原理是概还需要补充说明的是电子排布的构造原理是概括了大量实验括了大量实验括了大量实验第一章第一章第一节第一节第第2课时课时事实后提出的一般结论。因此，绝大多数原子的核外电子排事实后提出的一般结论。因此，绝大多数原子的核外电子排布与原理一致。但有些过渡元素会出现特殊情况，构造原理布与原理一致。但有些过渡元素会出现特殊情况，构造原理还有待于进一步发展完善。 还有待于进一步发展完善。 成才之路成才之路 高中新课程高中新课程 学习指导学习指导 人教版人教版 化学化学 选修选修3 2.原子核外电子排布表示方法原子核外电子排布表示方法(1)电子排布式电子排布式用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，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。例如，这就是电子排布式。例如，K：1s22s22p63s23p64s1。第一章第一章第一节第一节第第2课时课时简化的电子