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微專題2　元素基態原子中未成對電子數目的判斷
1.成對電子和未成對電子
(1)未成對電子：一個原子軌道中只有一個電子時，該電子即為未成對電子，又稱單電子。
(2)成對電子：一個原子軌道中的2個自旋狀態相反的電子稱為成對電子。
2.1～36號元素中，原子核外外圍電子排布中的未成對電子數與電子排布之間的關系
(1)有1個未成對電子的排布式為ns1、ns2np1、ns2np5、3d14s2、3d104s1。
(2)有2個未成對電子的排布式為ns2np2、ns2np4、3d24s2、3d84s2。
(3)有3個未成對電子的排布式為ns2np3、3d34s2、3d74s2。
(4)有4個未成對電子的排布式為3d64s2。
(5)有5個未成對電子的排布式為3d54s2。
(6)有6個未成對電子的排布式為3d54s1。
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1.ⅠA、ⅢA、ⅦA族→1個未成對電子，ⅣA、ⅥA族→2個未成對電子，ⅤA族→3個未成對電子(主族元素原子中未成對電子數最多)，ⅡA族、0族→不含未成對電子。
2.1～36號元素基態原子中，含未成對電子數最多的為24Cr(外圍電子排布式為3d54s1)，共有6個未成對電子。　　　　　　　　　　　　　　
[典例]　(1)基態Fe2＋與Fe3＋離子中未成對的電子數之比為________。
(2)Mn位于元素周期表中第4周期第________族，基態Mn原子核外未成對電子有________個。
(3)基態Ge原子的核外電子排布式為[Ar]____，有________個未成對電子。
(4)鎳元素基態原子的電子排布式為__________________________________，
3d能級上的未成對電子數為________。
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確定基態原子未成對電子數目的方法
1.下列基態原子中未成對電子數最少的是(　　)
A.C B.O
C.N D.Cl
2.人們常將在同一原子軌道上運動且自旋狀態相反的2個電子，稱為成對電子；將在一個原子軌道上運動的單個電子，稱為未成對電子。以下有關主族元素原子的未成對電子的說法正確的是(　　)
A.核外電子數為奇數的基態原子，其原子軌道中一定含有未成對電子
B.核外電子數為偶數的基態原子，其原子軌道中一定不含未成對電子
C.核外電子數為偶數的基態原子，其原子軌道中一定含有未成對電子
D.核外電子數為奇數的基態原子，其原子軌道中可能不含未成對電子
3.(2023·石家莊23中高二月考)短周期元素中，原子基態時具有1個未成對電子的元素共有多少種(　　)
A.5 B.6
C.7 D.8
4.已知X、Y和Z三種元素的原子序數之和等于42。X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子。X與Y可形成化合物X2Y3，Z元素可形成負一價離子。下列說法正確的是(　　)
A.X元素基態原子的電子排布式為　[Ar]3d104s24p5
B.X元素是第4周期ⅤA族元素
C.Y元素基態原子的軌道表示式為
D.Z元素的單質Z2在氧氣中不能燃燒
5.按要求填空。
(1)下列微粒基態的電子排布中未成對電子數最多的是________(填字母)。
a.N3－　　b.Fe3＋　　c.Cu　　d.Cr　　e.C
(2)與銅同周期的所有元素的基態原子中，未成對電子數與銅原子相同的元素有________種。
(3)基態鉻原子的外圍電子排布式是________，這樣排布使整個體系能量降低，原因是_________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)基態砷原子的外圍電子排布式為________，其原子核外有________個電子層，________個原子軌道，其原子軌道達到全充滿狀態的個數是________，與其同周期元素基態原子與砷原子未成對電子數相同的元素還有________種。
1.(2023·邢臺一中高二月考)下列描述原子結構的化學用語正確的是(　　)
A.碳原子結構示意圖：
B.基態銅原子(29Cu)的外圍電子排布式：3d94s2
C.氧原子核外能量最高的電子云的形狀：　
D.碳原子核外電子的軌道表示式：
　
2.下列軌道表示式表示的原子中是基態原子的是(　　)
3.下列各原子或離子的電子排布式或軌道表示式表示正確的是(　　)
A.9F：1s22s23p6
B.15P：最外層電子軌道表示式為
C.20Ca2＋：1s22s22p63s23p6
D.25Mn：1s22s22p63s23p63d64s1
4.下列現象和應用的本質原因與電子躍遷無關的是(　　)
A.激光 B.焰色反應現象
C.燃燒放熱 D.霓虹燈發光
5.(高考改編組合)(1)(2022·全國乙卷)氟原子激發態的電子排布式有________，其中能量較高的是________(填標號)。
a.1s22s22p43s1 B.1s22s22p43d2
c.1s22s12p5 D.1s22s22p33p2
(2)(2022·廣東卷)Se與S同族，基態硒原子外圍電子排布式為__________。
(3)(2022·海南卷)基態O原子的電子排布式________，其中未成對電子有________個。
(4)(2022·全國甲卷)基態F原子的外圍電子排布圖(軌道表示式)為__________。
(5)(2022·湖南卷)基態Se原子的核外電子排布式為[Ar]__________。
(6)(2022·河北卷)基態S原子的外圍電子中，兩種自旋狀態的電子數之比為________。
微專題2　元素基態原子中未成對電子數目的判斷
【典例】　(1)4∶5　(2)ⅦB　5　(3)3d104s24p2　2
(4)1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2)　2
解析　(1)根據構造原理可知基態Fe2＋和Fe3＋的外圍電子排布式分別為3d6和3d5，其未成對電子數分別為4和5，即未成對電子數之比為4∶5。(2)Mn是25號元素，位于元素周期表中第4周期ⅦB族，根據構造原理可得基態Mn原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2，根據核外電子排布規律可知，原子核外未成對電子有5個。(3)鍺為32號元素，根據原子核外電子的排布規律，可寫出其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p2，其核外電子排布式為[Ar]3d104s24p2，其中4p能級有2個未成對電子。(4)鎳是28號元素，位于第4周期Ⅷ族，根據核外電子排布規則，其基態原子的電子排布式為1s22s2 2p63s23p63d84s2；3d能級有5個軌道，根據洪特規則，先占滿5個自旋方向相同的電子，再分別占據三個軌道，電子自旋方向相反，所以未成對的電子數為2。
遷移應用
1.D　[A項，C的核外電子排布式為1s22s22p2，p能級有3個原子軌道，因此未成對電子數為2；B項，O的核外電子排布式為1s22s22p4，p能級有3個原子軌道，因此未成對電子數為2；C項，N的核外電子排布式為1s22s22p3，p能級有3個原子軌道，因此未成對電子數為3；D項，Cl的核外電子排布式為1s22s22p63s23p5，p能級有3個原子軌道，因此未成對電子數為1。]
2.A　[每個原子軌道最多排2個電子，當核外電子數為奇數時，基態原子中至少有一個電子會單獨占據一個原子軌道而不成對，A項正確，D項錯誤；核外電子數為偶數的基態原子，其原子軌道中可能含有未成對電子，如碳原子，其軌道表示式為，也可能不含未成對電子，如鈹原子，其軌道表示式為，B、C項錯誤。]
3.C　[根據電子排布式可知，基態具有1個未成對電子的元素有：H 1s1，Li 1s22s1，B 1s22s22p1，F 1s22s22p5，Na 1s22s22p63s1，Al 1s22s22p63s23p1，Cl 1s22s22p63s23p5。共7種。]
4.B　[由題中信息可推知X為As、Y為O、Z為H。As元素基態原子的電子排布式為[Ar]3d104s24p3，A項錯誤；As元素是第4周期ⅤA族元素，B項正確；
是碳元素基態原子的軌道表示式，C項錯誤；H2能在O2中燃燒，D項錯誤。]
5.(1)d　(2)4
(3)3d54s1　3d軌道和4s軌道上的電子均為半充滿穩定結構
(4)4s24p3　4　18　15　2
解析　(1)N3－、Fe3＋、Cu、Cr、C的基態原子或離子的外圍電子排布式分別為2s22p6、3d5、3d104s1、3d54s1、2s22p2，未成對電子數分別為0個、5個、1個、6個、2個，基態Cr原子的未成對電子數目最多。(2)銅元素基態原子的外圍電子排布式為3d104s1，有1個未成對電子，Cu位于第4周期，第4周期元素基態原子未成對電子數為1的原子，外圍電子排布式為4s1、3d14s2、3d104s1、4s24p1、4s24p5，故除Cu外還有4種。(3)鉻的原子序數為24，鉻原子的外圍電子排布式為3d54s1，3d和4s軌道上的電子均為半充滿狀態時，原子能量最低。(4)砷的原子序數為33，基態砷原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3，外圍電子排布式為4s24p3，共有4個電子層18個原子軌道，原子軌道達到全充滿狀態的個數為15。基態砷原子核外有3個未成對電子，第4周期元素基態原子未成對電子數為3的外圍電子排布式為3d34s2、3d74s2、4s24p3，除砷外，還有2種元素。
課堂達標訓練
1.C　[在原子結構示意圖中，圓圈內的質子數應帶“＋”，則碳原子結構示意圖為INCLUDEPICTURE"T7.TIF" INCLUDEPICTURE "D:\\賀\\6.28\\化學\\T7.TIF" \* MERGEFORMATINET ，A不正確；原子核外電子排布時，需遵循洪特規則，所以基態銅原子(29Cu)的外圍電子排布式不是3d94s2，而是3d104s1，B不正確；氧原子的電子排布式為1s22s22p4，則核外能量最高的電子云為p電子云，形狀為INCLUDEPICTURE"T8.TIF" INCLUDEPICTURE "D:\\賀\\6.28\\化學\\T8.TIF" \* MERGEFORMATINET ，C正確；碳原子核外電子排布為1s22s22p2，軌道表示式為，D不正確。]
2.A　[A項表示的是基態原子；B、D項中2s能級上的電子躍遷到2p能級上，為激發態原子；C項中2p能級上的三個電子應分占不同的軌道，且自旋方向相同。]
3.C　[F原子的核外電子排布式應該為1s22s22p5，故A錯誤；B選項，違背了洪特規則，應該優先單獨占據一個軌道，即為，故B錯誤；C選項，20Ca2＋：1s22s22p63s23p6，失去兩個電子，最外層為8個電子，故C正確；Mn的電子排布式應該為25Mn：1s22s22p63s23p63d54s2，故D錯誤。]
4.C
5.(1)ad　d　(2)4s24p4　(3)1s22s22p4　2
(4) 　(5)3d104s24p4
(6)1∶2或2∶1
解析　(1)F的原子序數為9，其基態原子電子排布式為1s22s22p5，1s22s22p43s1為基態氟原子2p能級上的1個電子躍遷到3s能級上，屬于氟原子的激發態，a正確；1s22s22p43d2，核外共10個電子，不是氟原子，b錯誤；1s22s12p5，核外共8個電子，不是氟原子，c錯誤；1s22s22p33p2為基態氟原子2p能級上的2個電子躍遷到3p能級上，屬于氟原子的激發態，d正確；而同一原子3p能級的能量比3s能級的能量高，因此能量較高的是1s22s22p33p2。(2)基態S的外圍電子排布式為3s23p4，Se與S同族，Se為第4周期元素，因此基態Se的外圍電子排布式為4s24p4。(3)O為8號元素，其基態O原子核外有8個電子，因此基態O原子的電子排布式為1s22s22p4或[He]2s22p4，其2p軌道有2個未成對電子，即O原子有2個未成對電子。(4)F為第9號元素，其電子排布為1s22s22p5，則其外圍電子排布圖為
。(5)硒元素的原子序數為34，基態原子的電子排布式為[Ar]3d104s24p4。(6)基態S的外圍電子排布式是3s23p4，根據基態原子電子排布規則，兩種自旋狀態的電子數之比為1∶2或2∶1。(共16張PPT)
微專題 　
2
元素基態原子中未成對電子數目的判斷
專題2
原子結構與元素性質
1.成對電子和未成對電子
(1)未成對電子：一個原子軌道中只有一個電子時，該電子即為未成對電子，又稱單電子。
(2)成對電子：一個原子軌道中的2個自旋狀態相反的電子稱為成對電子。
2.1～36號元素中，原子核外外圍電子排布中的未成對電子數與電子排布之間的關系
(1)有1個未成對電子的排布式為ns1、ns2np1、ns2np5、3d14s2、3d104s1。
(2)有2個未成對電子的排布式為ns2np2、ns2np4、3d24s2、3d84s2。
(3)有3個未成對電子的排布式為ns2np3、3d34s2、3d74s2。
(4)有4個未成對電子的排布式為3d64s2。
(5)有5個未成對電子的排布式為3d54s2。
(6)有6個未成對電子的排布式為3d54s1。
1.ⅠA、ⅢA、ⅦA族→1個未成對電子，ⅣA、ⅥA族→2個未成對電子，ⅤA族→3個未成對電子(主族元素原子中未成對電子數最多)，ⅡA族、0族→不含未成對電子。
2.1～36號元素基態原子中，含未成對電子數最多的為24Cr(外圍電子排布式為3d54s1)，共有6個未成對電子。　　　　　　　　　　　　　　
[典例]　(1)基態Fe2＋與Fe3＋離子中未成對的電子數之比為________。
(2)Mn位于元素周期表中第4周期第________族，基態Mn原子核外未成對電子有________個。
(3)基態Ge原子的核外電子排布式為[Ar]__________，有________個未成對電子。
(4)鎳元素基態原子的電子排布式為_______________________________，3d能級上的未成對電子數為________。
4∶5
ⅦB
5
3d104s24p2
2
1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2)
2
解析　(1)根據構造原理可知基態Fe2＋和Fe3＋的外圍電子排布式分別為3d6和3d5，其未成對電子數分別為4和5，即未成對電子數之比為4∶5。(2)Mn是25號元素，位于元素周期表中第4周期ⅦB族，根據構造原理可得基態Mn原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2，根據核外電子排布規律可知，原子核外未成對電子有5個。(3)鍺為32號元素，根據原子核外電子的排布規律，可寫出其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p2，其核外電子排布式為[Ar]3d104s24p2，其中4p能級有2個未成對電子。(4)鎳是28號元素，位于第4周期Ⅷ族，根據核外電子排布規則，其基態原子的電子排布式為1s22s2 2p63s23p63d84s2；3d能級有5個軌道，根據洪特規則，先占滿5個自旋方向相同的電子，再分別占據三個軌道，電子自旋方向相反，所以未成對的電子數為2。
確定基態原子未成對電子數目的方法
1.下列基態原子中未成對電子數最少的是(　　)
A.C B.O C.N D.Cl
解析　A項，C的核外電子排布式為1s22s22p2，p能級有3個原子軌道，因此未成對電子數為2；B項，O的核外電子排布式為1s22s22p4，p能級有3個原子軌道，因此未成對電子數為2；C項，N的核外電子排布式為1s22s22p3，p能級有3個原子軌道，因此未成對電子數為3；D項，Cl的核外電子排布式為1s22s22p63s23p5，p能級有3個原子軌道，因此未成對電子數為1。
D
2.人們常將在同一原子軌道上運動且自旋狀態相反的2個電子，稱為成對電子；將在一個原子軌道上運動的單個電子，稱為未成對電子。以下有關主族元素原子的未成對電子的說法正確的是(　　)
A.核外電子數為奇數的基態原子，其原子軌道中一定含有未成對電子
B.核外電子數為偶數的基態原子，其原子軌道中一定不含未成對電子
C.核外電子數為偶數的基態原子，其原子軌道中一定含有未成對電子
D.核外電子數為奇數的基態原子，其原子軌道中可能不含未成對電子
A
3.(2023·石家莊23中高二月考)短周期元素中，原子基態時具有1個未成對電子的元素共有多少種(　　)
A.5 B.6 C.7 D.8
解析　根據電子排布式可知，基態具有1個未成對電子的元素有：H 1s1，Li 1s22s1，B 1s22s22p1，F 1s22s22p5，Na 1s22s22p63s1，Al 1s22s22p63s23p1，Cl 1s22s22p63s23p5。共7種。
C
4.已知X、Y和Z三種元素的原子序數之和等于42。X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子。X與Y可形成化合物X2Y3，Z元素可形成負一價離子。下列說法正確的是(　　)
B
5.按要求填空。
(1)下列微粒基態的電子排布中未成對電子數最多的是________(填字母)。
a.N3－　　b.Fe3＋　　c.Cu　　d.Cr　　e.C
d
解析　N3－、Fe3＋、Cu、Cr、C的基態原子或離子的外圍電子排布式分別為2s22p6、3d5、3d104s1、3d54s1、2s22p2，未成對電子數分別為0個、5個、1個、6個、2個，基態Cr原子的未成對電子數目最多。
(2)與銅同周期的所有元素的基態原子中，未成對電子數與銅原子相同的元素有________種。
(3)基態鉻原子的外圍電子排布式是________，這樣排布使整個體系能量降低，原因是____________________________________________。
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3d54s1
3d軌道和4s軌道上的電子均為半充滿穩定結構
解析　 (2)銅元素基態原子的外圍電子排布式為3d104s1，有1個未成對電子，Cu位于第4周期，第4周期元素基態原子未成對電子數為1的原子，外圍電子排布式為4s1、3d14s2、3d104s1、4s24p1、4s24p5，故除Cu外還有4種。(3)鉻的原子序數為24，鉻原子的外圍電子排布式為3d54s1，3d和4s軌道上的電子均為半充滿狀態時，原子能量最低。
(4)基態砷原子的外圍電子排布式為________，其原子核外有________個電子層，________個原子軌道，其原子軌道達到全充滿狀態的個數是________，與其同周期元素基態原子與砷原子未成對電子數相同的元素還有________種。
4s24p3
4
18
15
2
解析　砷的原子序數為33，基態砷原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3，外圍電子排布式為4s24p3，共有4個電子層18個原子軌道，原子軌道達到全充滿狀態的個數為15。基態砷原子核外有3個未成對電子，第4周期元素基態原子未成對電子數為3的外圍電子排布式為3d34s2、3d74s2、4s24p3，除砷外，還有2種元素。

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