第1章 第1节 拓展专题2 电子运动状态与未成对电子数的判断（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中化学选择性必修第二册（人教版）

本讲义聚焦“电子运动状态与未成对电子数的判断”核心知识点，先从电子运动状态的能层、能级、原子轨道、自旋四个维度切入，结合泡利原理构建“空间运动状态-电子运动状态-能层容纳电子数”认知支架，再过渡到未成对电子数的轨道表示式分析与周期表规律应用。 资料以“概念解析-例题推理-规律总结”三层设计为特色，融入高考真题与模拟题实例，培养科学思维中的证据推理能力，强化化学观念中“物质结构决定性质”的认知。课中辅助教师突破抽象概念教学难点，课后助力学生通过典型例题自主查漏补缺，提升解题准确性。

拓展专题2　电子运动状态与未成对电子数的判断 一、电子运动状态的判断 1.核外电子的运动状态 （1）空间运动（或轨道运动） 电子的空间运动由其能层、能级和原子轨道三个方面决定。 （2）自旋 电子自旋有顺时针和逆时针两种取向，常用“↑”和“↓”表示。 （3）电子的运动状态 把既具有一定空间运动状态又具有一定自旋状态的电子称为具有一定运动状态的电子。 2.泡利原理的另一类描述 （1）内容 在同一个原子里，没有运动状态四个方面完全相同的电子存在。 （2）理解 电子运动状态由四个方面进行描述：能层、能级、原子轨道和自旋。若两个电子的能层、能级和原子轨道相同，则自旋一定不同，即一个原子轨道里只能容纳自旋相反的两个电子。 3.三个结论 （1）一个原子中，电子占据几个原子轨道，即有几种空间运动状态。 （2）一个原子有几个电子，则有几种运动状态的电子。 （3）第n能层的轨道数为n2，则n能层最多容纳的电子数为2n2。 1.（2025·天津南开区高二期末）某基态原子价层电子的轨道表示式为从中得到的信息错误的是（　　） A.有2个电子层 B.最外层有4个电子 C.有3种能量不同的电子 D.有6种空间运动状态不同的电子 解析：D　由基态原子的轨道表示式可知，该基态原子的核外电子排布式为 1s22s22p2，该原子序数为6，为C元素；该原子有2个电子层，最外层有4个电子，核外电子占据的能级为1s、2s、2p 能级，故有3种能量不同的电子，A、B、C正确；该原子核外共有 6 个电子，则有 6 种不同运动状态的电子，D错误。 2.（2025·泸州高二期末）下列关于原子结构、原子轨道的说法正确的是（　　） A.N能层中有4s、4p、4d、4f四个能级，共16个轨道，可容纳32种运动状态的电子 B.在K能层中，有自旋相反的两条轨道 C.s电子绕核运动，其轨道为球面，而p电子在哑铃形曲面上运动 D.电子云通常是用小黑点来表示电子的多少 解析：A　N能层中有4s、4p、4d、4f四个能级，各具有1、3、5、7个轨道，每个轨道最多可容纳2个电子，故可容纳32个电子，所以可容纳32种运动状态的电子，A正确；在K能层中，只有1个轨道，能容纳自旋相反的2个电子，B错误；电子云通常是用小黑点来表示电子出现的机会多少，但小黑点不表示电子，D错误。 3.（2025·沈阳五校协作高二节选）新型半导体材料如碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等在航空航天、国防技术及5G技术等领域扮演着重要的角色。基态Si原子的核外电子空间运动状态共有8种，其核外电子占据最高能级的电子云轮廓图的形状为哑铃形，基态镓原子的价层电子排布式为4s24p1。 解析：基态Si原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，核外电子空间运动状态共有8种；核外电子占据最高能级为p能级，形状为哑铃形；镓元素的原子序数是31，其基态原子的价层电子排布式为4s24p1。 4.回答下列问题。 （1）基态F原子核外电子的运动状态有9种。 （2）基态钛原子的价层电子排布式为3d24s2，其原子核外电子的空间运动状态有12种，共有22种运动状态不同的电子。 （3）基态Si原子价层电子的运动状态有4种，若其电子排布式表示为[Ne]3s23违背了洪特规则。 （4）基态Cu原子核外电子的空间运动状态有15种。 解析：（1）基态F原子共有9个核外电子，每个电子都有对应的原子轨道和自旋状态，所以核外电子的运动状态有9种。（2）基态Ti原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，价层电子排布式为3d24s2；s能级有一种空间运动状态，p能级有三种空间运动状态，d能级有五种空间运动状态，3d能级只有两个电子，有两种空间运动状态，因此基态Ti原子的核外电子的空间运动状态有12种；核外有22个电子，就有22种运动状态。（4）基态Cu原子核外电子排布式为[Ar]3d104s1，基态Cu原子核外有几个原子轨道，其核外电子就有几种空间运动状态，则基态Cu原子核外电子的空间运动状态有1＋1＋3＋1＋3＋5＋1＝15种。 二、基态原子中未成对电子数的判断 1.成对电子与未成对电子 （1） 一个原子轨道若有2个电子且自旋相反，这2个电子称为成对电子，即电子对。 （2）一个原子轨道若有1个电子，这个电子称为未成对电子，即单电子。如N的轨道表示式为原子中有2对电子对，3个单电子或未成对电子。 （3）未成对电子只存在于价层电子中。 2.基态原子中未成对电子数的判断 （1）轨道表示式能直观地反映出原子核外电子的自旋状态以及成对电子对数和单电子数。应根据价层电子的轨道表示式判断微粒中的未成对电子数。 （2）在元素周期表中，一般有如下的规律：第ⅠA、ⅢA、ⅦA族元素都存在着1个未成对电子，第ⅣA、ⅥA族元素的未成对电子数是2，第ⅤA族元素的未成对电子数是3，而第ⅡA族和0族元素，均没有未成对电子。 （3）副族元素可以通过书写电子排布式的方法来进行判断。需要特别注意的是铬和铜两种元素，铬的基态原子中存在6个未成对电子，而不是4个，铜的基态原子中存在1个未成对的s电子而不是d电子。 1.（2025·广州广雅中学高二检测）人们通常将在同一原子轨道上运动、自旋相反的2个电子，称为“电子对”，将在某一原子轨道上运动的单个电子，称为“未成对电子”。下列基态原子的电子排布式中，未成对电子数最多的是（　　） A.1s22s22p63s23p6 B.1s22s22p63s23p63d54s2 C.1s22s22p63s23p63d54s1 D.1s22s22p63s23p63d104s1 解析：C　A中1s22s22p63s23p6中每个轨道上都达到饱和，未成对电子数为0；B中1s22s22p63s23p63d54s2中3d轨道上有5个未成对电子，其他轨道达到饱和，未成对电子数为5；C中1s22s22p63s23p63d54s1中的3d、4s轨道上各有5、1个未成对电子，未成对电子数为6；D中1s22s22p63s23p63d104s1只有4s上有1个未成对电子，未成对电子数为1。 2.某元素基态原子M层上有一个未成对电子，则该基态原子价层电子排布不可能是（　　） A.3d14s2 B.3d94s2 C.3s23p1 D.3s23p5 解析：B　价层电子排布为3d14s2、3s23p1、3s23p5的元素的基态原子M层都有一个未成对电子，3d94s2不遵循能量最低原理，排布式不正确，正确的排布式为3d104s1，M层没有未成对电子，选B。 3.高考真题组合 （1）（2024·全国甲卷35题节选）ⅣA族元素具有丰富的化学性质，其化合物有着广泛的应用。该族元素基态原子核外未成对电子数为2。 （2）（2024·山东高考16题节选）锰氧化物具有较大应用价值，同周期中，基态原子未成对电子数比Mn多的元素是Cr（填元素符号）。 （3）（经典高考）基态O原子的电子排布式1s22s22p4或[He]2s22p4，其中未成对电子有2个。 （4）（经典高考）基态Fe2＋与Fe3＋离子中未成对的电子数之比为4∶5。 解析：（1）ⅣA族元素基态原子的价层电子排布式为ns2np2，核外未成对电子数为2。（2）基态Mn原子的电子排布式为[Ar]3d54s2，未成对电子有5个，同周期中，基态原子未成对电子数比Mn多的元素是Cr，基态Cr的电子排布式为[Ar]3d54s1，有6个未成对电子。（3）O为8号元素，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）根据构造原理可知基态Fe2＋和Fe3＋的价层电子排布式分别为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。 4.（2025·山东各地市高二月考节选）完成下列各题： （1）基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar] 3d104s24p2，有2个未成对电子。 （2）镍元素基态原子的电子排布式为[Ar]3d84s2，3d能级上的未成对电子数为2。 （3）第四周期核外电子排布未成对电子数和周期数相同的基态原子的简化核外电子排布式为[Ar]3d64s2。 （4）与Cu同周期且基态原子核外单电子数与Cu相同的元素还有4种。 解析：（1）Ge处于第四周期第ⅣA族，基态Ge原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2；根据洪特规则，基态Ge原子有2个未成对电子。（2）镍元素的原子序数为28，基态Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，根据洪特规则，Ni原子3d轨道上有2个未成对电子。（3）第四周期元素中未成对电子数为4的元素是Fe，Fe原子的原子序数为26，基态Fe原子的简化核外电子排布式为[Ar]3d64s2。（4）Cu为29号元素，其4s轨道上有一个未成对电子，与Cu同周期且基态原子核外未成对电子数为1的元素有K（4s1）、Sc（3d14s2）、Ga（4s24p1）、Br（4s24p5）共4种。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $