1.1.3 泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理 教案-2021-2022學年人教版（2019）高中化學選擇性必修二

倒賣拉黑不更新，淘寶唯一免費更新店鋪：知二教育倒賣拉黑不更新，淘寶唯一免費更新店鋪：知二教育原子結構與性質第一節(jié)原子結構1.1.3泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理【教材分析】本節(jié)從介紹原子的誕生，原子結構的發(fā)現(xiàn)歷程入手，首先介紹能層、能級的概念，在原子的基態(tài)與激發(fā)態(tài)概念的基礎上介紹電子的躍遷和光譜分析；然后給出構造原理并根據(jù)構造原理書寫原子的核外電子排布；根據(jù)電子云與原子軌道等概念，進一步介紹核外電子的運動狀態(tài)，并介紹了泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理。本節(jié)內容比較抽象，教學過程中應注意培養(yǎng)學生的空間想象能力、分析推理能力及抽象概括能力。【課程目標】課程目標學科素養(yǎng)1、知道原子核外電子的排布遵循泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理。2、掌握1～36號元素的原子核外電子排布圖(或叫軌道表示式)。1.證據(jù)推理與模型認知：原子核外電子的排布遵循泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理，依此可以掌握1～36號元素的原子核外電子排布圖(或叫軌道表示式)【教學重難點】教學重點：1、掌握泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理2、掌握1～36號元素的原子核外電子排布圖教學難點：1～36號元素的原子核外電子排布圖【教學過程】[舊知回顧][思考交流]為什么每個原子軌道中最多可容納兩個電子，那么這兩個電子的運動狀態(tài)有什么差異呢？[新課引入]只有1個最外層電子的鈉原子光譜為什么會在光譜里呈現(xiàn)雙線？為什么只有1個最外層電子的銀原子在外加電場里加速飛行通過一個不對稱磁場時會分成兩束？歸根結底，為什么一個原子軌道里能容納兩個電子？[過渡］原子光譜、構造原理都無法解釋上述問題，帶著這個問題，我們進入本節(jié)可的學習。[講解］量子力學告訴我們：ns能級各有一個軌道，np能級各有3個軌道，nd能級各有5個軌道，nf能級各有7個軌道。每個能級最多可容納的電子數(shù):ns、np、nd、nf……分別最多可容納的電子數(shù)2x1、2x3、2x5、2x7……，由此可知，每個軌道里最多能容納2個電子，這2個電子容納在同一原子軌道，也就意味著它們的空間運動狀態(tài)相同。為什么一個軌道允許容納兩個電子？那么這兩個電子的運動狀態(tài)有什么差異呢？[答疑解惑]1925年，烏倫貝克和哥德斯密根據(jù)實驗事實提出假設：電子除了空間運動狀態(tài)外，還存在一種運動狀態(tài)叫自旋。任務一：電子自旋泡利原理[講解]電子自旋在空間有順時針和逆時針兩種取向，簡稱自旋相反，常用上下箭頭（“↑”“↓”）表示自旋相反的電子。[講解]1、泡利原理每個原子軌道里最多只能容納2個電子，且自旋狀態(tài)相反。沒有泡利原理，復雜的原子光譜無法得到解釋，以光譜為事實的構建原理也無法建立。[過渡]依據(jù)泡利原理，每個軌道里最多容納的2個電子，且自旋方向相反，電子排布的軌道表示式可以表示同一原子軌道內電子的運動狀態(tài)。[學生活動]閱讀課本，回答下列問題：電子排布的軌道表示式的定義電子排布的軌道表示式（電子排布圖）：表示電子排布的一種圖式。Na的基態(tài)原子的軌道表示式1s22s22p63s1電子排布的軌道表示式的書寫方法用□或○代表一個原子軌道，能量相同的原子軌道（簡并軌道）的方框相連不同能級中的□或○要相互分開，同一能級中的□或○要相互連接整個電子排布圖中各能級的排列順序要與相應的電子排布式一致通常在方框下方或者上方標記能級符號箭頭表示一種自旋狀態(tài)的電子，一個箭頭表示一個電子，↓↑”稱電子對，“↓”或“↑”表示單電子，箭頭同向，自旋平行，箭頭相反，自旋相反電子排布式給出了基態(tài)原子核外電子在能層和能級中的排布，而電子排布圖還給出了電子在原子軌道中的自旋狀態(tài)概念辨析：簡并軌道、單電子、電子對、自旋平行、自旋相反簡并軌道：能量相同的原子軌道單電子：“↓”或“↑”電子對：↓↑自旋平行：箭頭同向自旋相反：箭頭相反[課堂練習]1、請寫出Li、Be、B的軌道表示式。[過渡]2、請寫出基態(tài)碳原子可能的軌道表示式，判斷哪個是正確的。[講解]2、洪特規(guī)則(1)定義：基態(tài)原子中，填入簡并軌道的電子總是先單獨分占，且自旋平行。如：2p3的電子排布為，不能表示為或。(2)洪特規(guī)則適用范圍基態(tài)原子基態(tài)離子電子填入簡并軌道[思考與討論]3、請寫出24、29號元素原子的電子排布式。[講解]（3）洪特規(guī)則特例有少數(shù)元素的基態(tài)原子的電子排布對于構造原理有1個電子的偏差。因為能量相同的原子軌道在全充滿、半充滿、全空狀態(tài)時，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定。[課堂練習]2、下列軌道表示式中哪個是硼的基態(tài)原子？為什么？A.B.3、下列軌道表示式中哪個是氧的基態(tài)原子？為什么？A．B.C.[講解]上述均為基態(tài)原子軌道表示式，基態(tài)時能量處于最低狀態(tài)，所以基態(tài)原子的電子排布是能量最低的原子軌道組合。由此得到一個結論：在構建基態(tài)原子時，電子盡可能地先占有能量低的軌道，然后進入能量高的軌道，使整個原子的能量處于最低狀態(tài)。[講解]能量最低原理：在構建基態(tài)原子時，電子盡可能地先占有能量低的軌道，然后進入能量高的軌道，使整個原子的能量處于最低狀態(tài)電子排布式遵循構造原理，基態(tài)原子電子排布式符合能量最低原理實際上，整個原子的能量是由核電荷數(shù)、電子數(shù)和電子狀態(tài)三個因素共同決定。相鄰能級能量相差很大時，電子填入能量低的能級即可使整個原子能量最低；但當相鄰能級能量差別不大時，有1～2個電子填入能量稍高的能級可能反而降低電子排斥能，進而使原子整體能量最低。例如所有副族元素的基態(tài)原子。[思考與討論]為什么基態(tài)氦原子的電子排布式時1s2而不是1s12s1？遵循能量最低原理為什么基態(tài)氮原子的軌道表達式是，而不是？依據(jù)洪特規(guī)則為什么基態(tài)K和Ca的價電子是4s1和4s2，而不是3d1和3d2？遵循能量最低原理[課堂練習][歸納小結]原子結構示意圖意義將每個能層上的電子總數(shù)表示在原子核外的式子實例電子排布式意義用數(shù)字在能級符號右上角標明該能級上排布的電子數(shù)，這就是電子排布式實例K1s22s22p63s23p64s1簡化電子排布式意義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結構的部分以相應稀有氣體的元素符號外加方括號表示實例K：[Ar]4s1價電子排布式意義主族元素的價層電子指最外層電子，價層電子排布式即外圍電子排布式實例Al：3s23p1電子排布圖意義每個方框代表一個原子軌道，每個箭頭代表一個電子實例[本節(jié)小結]核外電子排布規(guī)則(1)能量最低原理：在構建基態(tài)原子時，電子將盡可能地占據(jù)能量最低的原子軌道，使整個原子的能量最低。(2)泡利原理（填多少）：在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，且它們的自旋狀態(tài)相反。這兩個電子稱為電子對。(3)洪特規(guī)則（怎么填）：基態(tài)原子中，填入簡并軌道的電子總是先單獨分占，且自旋平行。(4)洪特規(guī)則的特例：在能量相同的軌道(同一能級)上的電子排布處于全充滿(p6、d10、f14)、半充滿(p3、d5、f7)和全空狀態(tài)(p0、d0、f0