第1章 第1節 第3課時 泡利原理、洪特規則、能量最低原理(講義)【新教

第一章 原子結構與性質

第一節 原子結構

第3課時 泡利原理、洪特規則、能量最低原理

學習導航

1.能從原子微觀層面理解原子的組成、結構等。能根據核外電子的三條規則熟知核外電子

排布的表示方法。

2.能根據核外電子的表示方法，推導出對應的原子或離子。

教學過程

一、原子核外電子的排布規則

1．泡利原理

在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，它們的自旋相反，常用上下箭頭(↑和↓)表示

自旋相反的電子。

2．電子排布的軌道表示式(電子排布圖)

8

O的軌道表示式如下：

根據上面回答下列問題：

(1)簡并軌道：能量相同的原子軌道。

(2)電子對：同一個原子軌道中，自旋方向相反的一對電子。

(3)單電子：一個原子軌道中若只有一個電子，則該電子稱為單電子。

(4)自旋平行：箭頭同向的單電子稱為自旋平行。

(5)在氧原子中，有3對電子對，有2個單電子。

(6)在氧原子中，有5種空間運動狀態，有8種運動狀態不同的電子。

3．洪特規則

(1)內容：基態原子中，填入簡并軌道的電子總是先單獨分占，且自旋平行。

(2)特例

在簡并軌道上的電子排布處于全充滿、半充滿和全空狀態時，具有較低的能量和較大的穩

定性。

全充滿：p、d、f

61014

?

?

相對穩定的狀態

?

全空：p、d、f

000

?

?

半充滿：p、d、f

357

如，為半充滿狀態，易錯寫為

24

Cr的電子排布式為1s2s2p3s3p3d4s

2262651

1s2s2p3s3p3d4s

2262642

。

4．能量最低原理

(1)內容：在構建基態原子時，電子將盡可能地占據能量最低的原子軌道，使整個原子的能

量最低。

(2)因素：整個原子的能量由核電荷數、電子數和電子狀態三個因素共同決定。

二、核外電子的表示方法

電子排布式與軌道表示式的比較

含義

電子排布式

意義 能直觀反映出核外的電子層、能級及各能級上的電子數

實例 K：1s

含義

簡化電子排

布式 意義 避免書寫電子排布式過于繁瑣

實例 K：[Ar]4s

含義 每個方框代表一個原子軌道，每個箭頭代表一個電子

軌道表示式

意義 能直觀反映出電子的排布情況及電子的自旋狀態

實例

【歸納總結】

熟記第四周期未成對電子數規律

未成對電子數及其占據的原子軌道 元素符號及價電子排布

4s

1 3d

4p

2

3d

4p

3d

4p

3d 4

3d 5

3d和4s Cr：3d4s

K：4s,Cu：3d4s

1101

Sc：3d4s

12

Ga：4s4p4p

2125

，Br：4s

Ti：3d4s4s

2282

，Ni：3d

Ge：4s4p4p

2224

，Se：4s

V：3d4s4s

3272

，Co：3d

As：4s4p

23

Fe：3d4s

62

Mn：3d4s

52

51

用數字在能級符號右上角標明該能級上排布的電子數，這就是

電子排布式

226261

2s2p3s3p4s

為了避免電子排布式書寫過于繁瑣，把內層電子達到稀有氣體

原子結構的部分以相應稀有氣體元素符號外加方括號表示

1

Al：

3

6

課時訓練

1Si1s2s2p3s3p

．若將的電子排布式寫成，它違背了

14

2262

A

．能量守恒原理

B

．泡利原理

C

．能量最低原理

D

．洪特規則

2d

．在軌道中電子排布成，而不能排布成，其最直接的根據是

A B C D

．能量最低原理．泡利原理．原子軌道構造原理．洪特規則

3

．基態原子的核外電子排布的原則不包括

A B

．能量守恒原理．能量最低原理

C D

．泡利原理．洪特規則

4“”()

．各能級最多容納的電子數，是該能級原子軌道數的二倍，支撐這一結論的理論是

A B C D

．構造原理．泡利原理．洪特規則．能量最低原理

5Cr

．原子處于基態時，價電子排布可用電子排布圖表示成，而不是

24

。下列說法中，正確的是

A

．這兩種排布方式都符合能量最低原理

B

．這兩種排布方式都符合泡利原理

C

．這兩種排布方式都符合洪特規則

D

．這個實例說明洪特規則有時候和能量最低原理是矛盾的

6

．下列各項敘述錯誤的是

A

．如果硫原子核外電子排布圖為，則違反了泡利原理

B25Mn1s2s2p3s3p3d

．如果號元素的基態電子排布式為

226267

，則違反了構造原理

C

．氮原子的核外電子排布圖為，符合洪特規則和泡利原理

D

．泡利原理、洪特規則、構造原理都是對核外電子排布滿足能量最低的要求

7

．下列說法錯誤的是

A (Ti) 1s2s2p3s3p

．電子排布式違反了泡利原理

22

226210

B (C) 1s2s2p

．電子排布式

6

22

2

x

違反了洪特規則

Cns (n-1)p

．電子的能量不一定高于電子的能量

D (Sc) 1s2s2p3s3p3d

．電子排布式

21

226263

違反了能量最低原理

8

．下列說法錯誤的是

Ans(n+1)p

．電子的能量不一定低于電子的能量

B2s2p

．基態

6

C

的電子排布式違反了洪特規則

1s

22

2

x

C2s2p3s3p3d

．基態

21

Sc

的電子排布式違反了能量最低原理

1s

226263

D2s2p3s3p

．基態

22

Ti

的電子排布式違反了泡利原理

1s

226210

9___________()

．下列基態原子或離子的電子排布式或軌道表示式正確的是填序號，下同，違反能量最低原

理的是，違反洪特規則的是，違反泡利原理的是。

_________________________________

①

Ca

2?

：

1s2s2p3s3p

22626

①

F

?

：

1s2s3p

226

①

P

：

①

Cr

：

1s2s2p3s3p3d4s

2262642

①

Fe

：

1s2s2p3s3p3d4s

2262662

①

Mg

2?

：

1s2s2p

226

①

O

：

10①①①①

．在原子結構理論中，有四個原理，分別是構造原理，泡利原理，洪特規則，能量最低原理。在

以下的現象中主要決定的因素是（填序號，各只填一項）

（）各能級最多容納的電子數是該能級原子軌道數的倍；

12_____________

（）碳原子的核外電子排布基態時是而不是

21s1s

222213

2s2p2s2p___________

；

（）最外層電子數不會超過個，次外層電子數不會超過個；

3818_____________

（）鉻（）的電子排布式是而不是

4Cr1s1s

24

22626512262642

2s2p3s3p3d4s2s2p3s3p3d4s______

__

；

（）磷原子的基態原子結構中，有個未成對的單電子。

53

____________

答案解析

1D

．

【詳解】

試題分析：原子能級上有個軌道，能級上有個電子，個電子應該排在個不同的軌道上，且

Si3p33p222

自旋方向相同，若將原子的電子排布式寫成，它違背了洪特規則，正確的電子排布式為：

Si1s

22622

2s2p3s3p

x

1s2s2p3s3p3p

226211

xy

，故選。

D

考點：考查原子結構構造原理

2D

．

【詳解】

當電子排布在同一能級的不同軌道時，基態原子中的電子總是優先單獨占據一個軌道，且自旋狀態相同，

4 D

個電子占據不同的軌道且自旋方向相同，稱為洪特規則，根據圖片知，所以其根據是洪特規則，答案選。

3A

．

【詳解】

基態原子的核外電子排布的原則為能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規則。

能量最低原理：原子核外電子先占有能量低的軌道，然后依次進入能量高的軌道；泡利不相容原理：每個

原子軌道上最多只能容納個自旋狀態相反的電子；洪特規則：洪特規則是在等價軌道（相同電子層、電

2

子亞層上的各個軌道）上排布的電子將盡可能分占不同的軌道，且自旋方向相同；所以基態原子的核外電

子排布的原則不包括能量守恒原理。

故選。

A

4B

．

B

【解析】各能級最多容納的電子數，是該能級原子軌道數的二倍，支撐這一結論的理論是泡利原理，故選。

5B

．

【詳解】

洪特規則實際上是能量最低原理的一個特例，電子排布滿足洪特規則，實際上是為了更好地遵循能量最低

pdss

61021

和）原理，通過分析光譜實驗的結果，洪特進一步指出，能量相同的原子軌道在全滿（、、半充滿（、

p

35000

和）和全空（、和）狀態時，體系能量較低，原子較穩定。題中兩種排列方式，沒有相同的兩個

dspd

電子處于相同的狀態，都符合泡利原理，答案選。

B

6A

．

【詳解】

A. A

如果硫原子核外電子排布圖為，則違反了洪特規則，故錯誤；

B. 25Mn1s2sp3s3p3d4s

號元素的基態電子排布式為

2262652

，如果號元素的基態電子排布式為

25Mn

1s2sp3s3p3d

226267

，則違反了構造原理，故正確；

B

C. C

氮原子的核外電子排布圖為，符合洪特規則和泡利原理，故正確；

D. DA

泡利原理、洪特規則、構造原理都是對核外電子排布滿足能量最低的要求，故正確。選。

7C

．

【詳解】

A3p6 (Ti) 1s2s2p3s3p A

．根據泡利不相容原理，能級最多個電子，則電子排布式違反了泡利原理，

22

226210

說法正確；

Bp22 (C) 1s2s2p

．根據洪特規則，能級的個電子分別占據個軌道，則電子排布式

6

22

2

x

違反了洪特規則，

B

說法正確；

Cns(n-1)pC

．電子的能量與能級有關，電子的能量一定高于電子的能量，說法錯誤；

D (Sc) 1s2s2p3s3p3d4s

．根據能量最低原理，電子首先排能量較低的軌道，電子排布式

21

2262612

，其排布式違

反了能量最低原理，說法正確；

D

答案為。

C

8A

．

【詳解】

Ans(n+1)pA

．電子的能量一定低于電子的能量，說法錯誤；

B

．對于基態

6

C

來說，能級有個能量相同的原子軌道，能級上的個電子應以自旋狀態相同的方式

2p32p2

排布在兩個不同的軌道上，題給電子排布式違反了洪特規則，說法正確；

2pB

C4s3d

．根據構造原理可知，電子先填充能級，后填充能級，故基態

21

Sc

的電子排布式為

1s2s2p3s3p3d4s

2262612

，題給電子排布式違反了能量最低原理，說法正確；

C

D

．對于基態

22

Ti

來說，能級共有個軌道，最多可以填充個電子，題給電子排布式違反了泡利原理，

3p36

D

說法正確；

答案為。

A

9①①① ① ①① ①

．

【詳解】

根據核外電子排布規律判斷，正確，電子排完軌道后應排能量較低的軌道而不是軌道，正

①①①①

2s

2p3p

確的電子排布式應為。沒有遵循洪特規則，軌道上正確的軌道表示式應為。

1s2s2p

226

①①

3p

忽略了能量相同的原子軌道上電子排布為半充滿狀態時，體系的能量較低，原子較穩定，正確的電子排布

式應為。違反泡利原理，正確的軌道表示式應為。

1s2s2p3s3p3d4s

2262651

①

10① ① ① ① ①

．

【詳解】

（）各能級最多容納的電子數是該能級原子軌道數的倍，符合泡利原理；

12①

（）碳原子的核外電子排布基態時是而不是，符合能量最低原理；

21s1s①

222213

2s2p2s2p

（）最外層電子數不會超過個，次外層電子數不會超過個，符合構造原理；

3818①

（）鉻（）的電子排布式是而不是，符合洪特規則；

4Cr1s1s①

24

22626512262642

2s2p3s3p3d4s2s2p3s3p3d4s

（）磷原子的基態原子結構中，有個未成對的單電子，符合洪特規則。

53①