微专题2 元素基态原子中未成对电子数目的判断
1.成对电子和未成对电子
(1)未成对电子：一个原子轨道中只有一个电子时，该电子即为未成对电子，又称单电子。
(2)成对电子：一个原子轨道中的2个自旋状态相反的电子称为成对电子。
2.1～36号元素中，原子核外外围电子排布中的未成对电子数与电子排布之间的关系
(1)有1个未成对电子的排布式为ns1、ns2np1、ns2np5、3d14s2、3d104s1。
(2)有2个未成对电子的排布式为ns2np2、ns2np4、3d24s2、3d84s2。
(3)有3个未成对电子的排布式为ns2np3、3d34s2、3d74s2。
(4)有4个未成对电子的排布式为3d64s2。
(5)有5个未成对电子的排布式为3d54s2。
(6)有6个未成对电子的排布式为3d54s1。
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1.ⅠA、ⅢA、ⅦA族→1个未成对电子，ⅣA、ⅥA族→2个未成对电子，ⅤA族→3个未成对电子(主族元素原子中未成对电子数最多)，ⅡA族、0族→不含未成对电子。
2.1～36号元素基态原子中，含未成对电子数最多的为24Cr(外围电子排布式为3d54s1)，共有6个未成对电子。
[典例] (1)基态Fe2＋与Fe3＋离子中未成对的电子数之比为________。
(2)Mn位于元素周期表中第4周期第________族，基态Mn原子核外未成对电子有________个。
(3)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]____，有________个未成对电子。
(4)镍元素基态原子的电子排布式为__________________________________，
3d能级上的未成对电子数为________。
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确定基态原子未成对电子数目的方法
1.下列基态原子中未成对电子数最少的是( )
A.C B.O
C.N D.Cl
2.人们常将在同一原子轨道上运动且自旋状态相反的2个电子，称为成对电子；将在一个原子轨道上运动的单个电子，称为未成对电子。以下有关主族元素原子的未成对电子的说法正确的是( )
A.核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中一定含有未成对电子
B.核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中一定不含未成对电子
C.核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中一定含有未成对电子
D.核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中可能不含未成对电子
3.(2023·石家庄23中高二月考)短周期元素中，原子基态时具有1个未成对电子的元素共有多少种( )
A.5 B.6
C.7 D.8
4.已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X与Y可形成化合物X2Y3，Z元素可形成负一价离子。下列说法正确的是( )
A.X元素基态原子的电子排布式为 [Ar]3d104s24p5
B.X元素是第4周期ⅤA族元素
C.Y元素基态原子的轨道表示式为
D.Z元素的单质Z2在氧气中不能燃烧
5.按要求填空。
(1)下列微粒基态的电子排布中未成对电子数最多的是________(填字母)。
a.N3－ b.Fe3＋ c.Cu d.Cr e.C
(2)与铜同周期的所有元素的基态原子中，未成对电子数与铜原子相同的元素有________种。
(3)基态铬原子的外围电子排布式是________，这样排布使整个体系能量降低，原因是_________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)基态砷原子的外围电子排布式为________，其原子核外有________个电子层，________个原子轨道，其原子轨道达到全充满状态的个数是________，与其同周期元素基态原子与砷原子未成对电子数相同的元素还有________种。
1.(2023·邢台一中高二月考)下列描述原子结构的化学用语正确的是( )
A.碳原子结构示意图：
B.基态铜原子(29Cu)的外围电子排布式：3d94s2
C.氧原子核外能量最高的电子云的形状：
D.碳原子核外电子的轨道表示式：
2.下列轨道表示式表示的原子中是基态原子的是( )
3.下列各原子或离子的电子排布式或轨道表示式表示正确的是( )
A.9F：1s22s23p6
B.15P：最外层电子轨道表示式为
C.20Ca2＋：1s22s22p63s23p6
D.25Mn：1s22s22p63s23p63d64s1
4.下列现象和应用的本质原因与电子跃迁无关的是( )
A.激光 B.焰色反应现象
C.燃烧放热 D.霓虹灯发光
5.(高考改编组合)(1)(2022·全国乙卷)氟原子激发态的电子排布式有________，其中能量较高的是________(填标号)。
a.1s22s22p43s1 B.1s22s22p43d2
c.1s22s12p5 D.1s22s22p33p2
(2)(2022·广东卷)Se与S同族，基态硒原子外围电子排布式为__________。
(3)(2022·海南卷)基态O原子的电子排布式________，其中未成对电子有________个。
(4)(2022·全国甲卷)基态F原子的外围电子排布图(轨道表示式)为__________。
(5)(2022·湖南卷)基态Se原子的核外电子排布式为[Ar]__________。
(6)(2022·河北卷)基态S原子的外围电子中，两种自旋状态的电子数之比为________。
微专题2 元素基态原子中未成对电子数目的判断
【典例】 (1)4∶5 (2)ⅦB 5 (3)3d104s24p2 2
(4)1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2) 2
解析 (1)根据构造原理可知基态Fe2＋和Fe3＋的外围电子排布式分别为3d6和3d5，其未成对电子数分别为4和5，即未成对电子数之比为4∶5。(2)Mn是25号元素，位于元素周期表中第4周期ⅦB族，根据构造原理可得基态Mn原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，根据核外电子排布规律可知，原子核外未成对电子有5个。(3)锗为32号元素，根据原子核外电子的排布规律，可写出其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2，其核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2，其中4p能级有2个未成对电子。(4)镍是28号元素，位于第4周期Ⅷ族，根据核外电子排布规则，其基态原子的电子排布式为1s22s2 2p63s23p63d84s2；3d能级有5个轨道，根据洪特规则，先占满5个自旋方向相同的电子，再分别占据三个轨道，电子自旋方向相反，所以未成对的电子数为2。
迁移应用
1.D [A项，C的核外电子排布式为1s22s22p2，p能级有3个原子轨道，因此未成对电子数为2；B项，O的核外电子排布式为1s22s22p4，p能级有3个原子轨道，因此未成对电子数为2；C项，N的核外电子排布式为1s22s22p3，p能级有3个原子轨道，因此未成对电子数为3；D项，Cl的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，p能级有3个原子轨道，因此未成对电子数为1。]
2.A [每个原子轨道最多排2个电子，当核外电子数为奇数时，基态原子中至少有一个电子会单独占据一个原子轨道而不成对，A项正确，D项错误；核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中可能含有未成对电子，如碳原子，其轨道表示式为，也可能不含未成对电子，如铍原子，其轨道表示式为，B、C项错误。]
3.C [根据电子排布式可知，基态具有1个未成对电子的元素有：H 1s1，Li 1s22s1，B 1s22s22p1，F 1s22s22p5，Na 1s22s22p63s1，Al 1s22s22p63s23p1，Cl 1s22s22p63s23p5。共7种。]
4.B [由题中信息可推知X为As、Y为O、Z为H。As元素基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p3，A项错误；As元素是第4周期ⅤA族元素，B项正确；
是碳元素基态原子的轨道表示式，C项错误；H2能在O2中燃烧，D项错误。]
5.(1)d (2)4
(3)3d54s1 3d轨道和4s轨道上的电子均为半充满稳定结构
(4)4s24p3 4 18 15 2
解析 (1)N3－、Fe3＋、Cu、Cr、C的基态原子或离子的外围电子排布式分别为2s22p6、3d5、3d104s1、3d54s1、2s22p2，未成对电子数分别为0个、5个、1个、6个、2个，基态Cr原子的未成对电子数目最多。(2)铜元素基态原子的外围电子排布式为3d104s1，有1个未成对电子，Cu位于第4周期，第4周期元素基态原子未成对电子数为1的原子，外围电子排布式为4s1、3d14s2、3d104s1、4s24p1、4s24p5，故除Cu外还有4种。(3)铬的原子序数为24，铬原子的外围电子排布式为3d54s1，3d和4s轨道上的电子均为半充满状态时，原子能量最低。(4)砷的原子序数为33，基态砷原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，外围电子排布式为4s24p3，共有4个电子层18个原子轨道，原子轨道达到全充满状态的个数为15。基态砷原子核外有3个未成对电子，第4周期元素基态原子未成对电子数为3的外围电子排布式为3d34s2、3d74s2、4s24p3，除砷外，还有2种元素。
课堂达标训练
1.C [在原子结构示意图中，圆圈内的质子数应带“＋”，则碳原子结构示意图为INCLUDEPICTURE"T7.TIF" INCLUDEPICTURE "D:\\贺\\6.28\\化学\\T7.TIF" \* MERGEFORMATINET ，A不正确；原子核外电子排布时，需遵循洪特规则，所以基态铜原子(29Cu)的外围电子排布式不是3d94s2，而是3d104s1，B不正确；氧原子的电子排布式为1s22s22p4，则核外能量最高的电子云为p电子云，形状为INCLUDEPICTURE"T8.TIF" INCLUDEPICTURE "D:\\贺\\6.28\\化学\\T8.TIF" \* MERGEFORMATINET ，C正确；碳原子核外电子排布为1s22s22p2，轨道表示式为，D不正确。]
2.A [A项表示的是基态原子；B、D项中2s能级上的电子跃迁到2p能级上，为激发态原子；C项中2p能级上的三个电子应分占不同的轨道，且自旋方向相同。]
3.C [F原子的核外电子排布式应该为1s22s22p5，故A错误；B选项，违背了洪特规则，应该优先单独占据一个轨道，即为，故B错误；C选项，20Ca2＋：1s22s22p63s23p6，失去两个电子，最外层为8个电子，故C正确；Mn的电子排布式应该为25Mn：1s22s22p63s23p63d54s2，故D错误。]
4.C
5.(1)ad d (2)4s24p4 (3)1s22s22p4 2
(4) (5)3d104s24p4
(6)1∶2或2∶1
解析 (1)F的原子序数为9，其基态原子电子排布式为1s22s22p5，1s22s22p43s1为基态氟原子2p能级上的1个电子跃迁到3s能级上，属于氟原子的激发态，a正确；1s22s22p43d2，核外共10个电子，不是氟原子，b错误；1s22s12p5，核外共8个电子，不是氟原子，c错误；1s22s22p33p2为基态氟原子2p能级上的2个电子跃迁到3p能级上，属于氟原子的激发态，d正确；而同一原子3p能级的能量比3s能级的能量高，因此能量较高的是1s22s22p33p2。(2)基态S的外围电子排布式为3s23p4，Se与S同族，Se为第4周期元素，因此基态Se的外围电子排布式为4s24p4。(3)O为8号元素，其基态O原子核外有8个电子，因此基态O原子的电子排布式为1s22s22p4或[He]2s22p4，其2p轨道有2个未成对电子，即O原子有2个未成对电子。(4)F为第9号元素，其电子排布为1s22s22p5，则其外围电子排布图为
。(5)硒元素的原子序数为34，基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p4。(6)基态S的外围电子排布式是3s23p4，根据基态原子电子排布规则，两种自旋状态的电子数之比为1∶2或2∶1。(共16张PPT)
微专题
2
元素基态原子中未成对电子数目的判断
专题2
原子结构与元素性质
1.成对电子和未成对电子
(1)未成对电子：一个原子轨道中只有一个电子时，该电子即为未成对电子，又称单电子。
(2)成对电子：一个原子轨道中的2个自旋状态相反的电子称为成对电子。
2.1～36号元素中，原子核外外围电子排布中的未成对电子数与电子排布之间的关系
(1)有1个未成对电子的排布式为ns1、ns2np1、ns2np5、3d14s2、3d104s1。
(2)有2个未成对电子的排布式为ns2np2、ns2np4、3d24s2、3d84s2。
(3)有3个未成对电子的排布式为ns2np3、3d34s2、3d74s2。
(4)有4个未成对电子的排布式为3d64s2。
(5)有5个未成对电子的排布式为3d54s2。
(6)有6个未成对电子的排布式为3d54s1。
1.ⅠA、ⅢA、ⅦA族→1个未成对电子，ⅣA、ⅥA族→2个未成对电子，ⅤA族→3个未成对电子(主族元素原子中未成对电子数最多)，ⅡA族、0族→不含未成对电子。
2.1～36号元素基态原子中，含未成对电子数最多的为24Cr(外围电子排布式为3d54s1)，共有6个未成对电子。
[典例] (1)基态Fe2＋与Fe3＋离子中未成对的电子数之比为________。
(2)Mn位于元素周期表中第4周期第________族，基态Mn原子核外未成对电子有________个。
(3)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]__________，有________个未成对电子。
(4)镍元素基态原子的电子排布式为_______________________________，3d能级上的未成对电子数为________。
4∶5
ⅦB
5
3d104s24p2
2
1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2)
2
解析 (1)根据构造原理可知基态Fe2＋和Fe3＋的外围电子排布式分别为3d6和3d5，其未成对电子数分别为4和5，即未成对电子数之比为4∶5。(2)Mn是25号元素，位于元素周期表中第4周期ⅦB族，根据构造原理可得基态Mn原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，根据核外电子排布规律可知，原子核外未成对电子有5个。(3)锗为32号元素，根据原子核外电子的排布规律，可写出其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2，其核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2，其中4p能级有2个未成对电子。(4)镍是28号元素，位于第4周期Ⅷ族，根据核外电子排布规则，其基态原子的电子排布式为1s22s2 2p63s23p63d84s2；3d能级有5个轨道，根据洪特规则，先占满5个自旋方向相同的电子，再分别占据三个轨道，电子自旋方向相反，所以未成对的电子数为2。
确定基态原子未成对电子数目的方法
1.下列基态原子中未成对电子数最少的是( )
A.C B.O C.N D.Cl
解析 A项，C的核外电子排布式为1s22s22p2，p能级有3个原子轨道，因此未成对电子数为2；B项，O的核外电子排布式为1s22s22p4，p能级有3个原子轨道，因此未成对电子数为2；C项，N的核外电子排布式为1s22s22p3，p能级有3个原子轨道，因此未成对电子数为3；D项，Cl的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，p能级有3个原子轨道，因此未成对电子数为1。
D
2.人们常将在同一原子轨道上运动且自旋状态相反的2个电子，称为成对电子；将在一个原子轨道上运动的单个电子，称为未成对电子。以下有关主族元素原子的未成对电子的说法正确的是( )
A.核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中一定含有未成对电子
B.核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中一定不含未成对电子
C.核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中一定含有未成对电子
D.核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中可能不含未成对电子
A
3.(2023·石家庄23中高二月考)短周期元素中，原子基态时具有1个未成对电子的元素共有多少种( )
A.5 B.6 C.7 D.8
解析 根据电子排布式可知，基态具有1个未成对电子的元素有：H 1s1，Li 1s22s1，B 1s22s22p1，F 1s22s22p5，Na 1s22s22p63s1，Al 1s22s22p63s23p1，Cl 1s22s22p63s23p5。共7种。
C
4.已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X与Y可形成化合物X2Y3，Z元素可形成负一价离子。下列说法正确的是( )
B
5.按要求填空。
(1)下列微粒基态的电子排布中未成对电子数最多的是________(填字母)。
a.N3－ b.Fe3＋ c.Cu d.Cr e.C
d
解析 N3－、Fe3＋、Cu、Cr、C的基态原子或离子的外围电子排布式分别为2s22p6、3d5、3d104s1、3d54s1、2s22p2，未成对电子数分别为0个、5个、1个、6个、2个，基态Cr原子的未成对电子数目最多。
(2)与铜同周期的所有元素的基态原子中，未成对电子数与铜原子相同的元素有________种。
(3)基态铬原子的外围电子排布式是________，这样排布使整个体系能量降低，原因是____________________________________________。
4
3d54s1
3d轨道和4s轨道上的电子均为半充满稳定结构
解析 (2)铜元素基态原子的外围电子排布式为3d104s1，有1个未成对电子，Cu位于第4周期，第4周期元素基态原子未成对电子数为1的原子，外围电子排布式为4s1、3d14s2、3d104s1、4s24p1、4s24p5，故除Cu外还有4种。(3)铬的原子序数为24，铬原子的外围电子排布式为3d54s1，3d和4s轨道上的电子均为半充满状态时，原子能量最低。
(4)基态砷原子的外围电子排布式为________，其原子核外有________个电子层，________个原子轨道，其原子轨道达到全充满状态的个数是________，与其同周期元素基态原子与砷原子未成对电子数相同的元素还有________种。
4s24p3
4
18
15
2
解析 砷的原子序数为33，基态砷原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，外围电子排布式为4s24p3，共有4个电子层18个原子轨道，原子轨道达到全充满状态的个数为15。基态砷原子核外有3个未成对电子，第4周期元素基态原子未成对电子数为3的外围电子排布式为3d34s2、3d74s2、4s24p3，除砷外，还有2种元素。
