資源簡介

(共40張PPT)
第63講
等電子體與物質(zhì)的性質(zhì)
2025：基于主題教學(xué)的高考化學(xué)專題復(fù)習(xí)系列講座
2025
等電子體與物質(zhì)的性質(zhì)考向考點統(tǒng)計
2024湖南卷-9題 選擇題：等電子體原理應(yīng)用
2024甘肅卷-14題 選擇題：等電子體原理應(yīng)用
2022年湖南卷-18題 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合題：離子的等電子體分子的化學(xué)式
2021河北卷-17題 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合題：離子的等電子體分子的化學(xué)式
2021年海南卷-19題 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合題：無機酸根離子的等電子體的化學(xué)式
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魯科版選擇性必修2 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
“拓展視野”介紹了“等電子原理”，使通過價電子對互斥理論推測出的分子或離子空間結(jié)構(gòu)模型得以拓展，更加突出價電子對理論的實用價值，并聯(lián)系雜化軌道知識，使學(xué)生更全面地認識與分子的空間結(jié)構(gòu)有關(guān)的概念。
定義
應(yīng)用
核心價值
等電子原理與價電子互斥理論都是研究分子中原子的相對位置的理論
落實基礎(chǔ)、穩(wěn)固根基
舊人教版選修3 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
定義
特征
解離能指分子離解能（dissociation energy of molecule），是處于最低能態(tài)的一個分子分解為完全獨立的原子時，從外界吸取的最小能量。
落實基礎(chǔ)、穩(wěn)固根基
等電子原理
定義
書寫技巧
應(yīng)用
核心價值
落實基礎(chǔ)、穩(wěn)固根基
等電子體
定義
特征
對象：分子或者離子
條件：原子總數(shù)同
價電子總數(shù)同
特征：化學(xué)鍵特征相似
空間構(gòu)型相同
物性、化性相近
熔沸點
溶解度
解離能等
等電子原理
定義
書寫技巧
應(yīng)用
核心價值
落實基礎(chǔ)、穩(wěn)固根基
等電子體
定義
特征
預(yù)測陌生物質(zhì)的
化學(xué)鍵特征
預(yù)測陌生物質(zhì)的
空間構(gòu)型
預(yù)測陌生物質(zhì)的
物理、化學(xué)性質(zhì)
制備新物質(zhì)
落實基礎(chǔ)、穩(wěn)固根基
預(yù)測陌生物質(zhì)的
化學(xué)鍵特征
熟悉
陌生
一碳化學(xué)（研究對象是分子中只含一個碳原子的化合物，如CO、CO2、CH4、CH3OH等）基礎(chǔ)研究是國家科學(xué)基金化學(xué)科學(xué)重大項目之一，而一氧化碳則是一碳化學(xué)的重要研究內(nèi)容，揭示一氧化碳的分子結(jié)構(gòu)和特性，無疑對一碳化學(xué)具有重要意義。
等電子原理可以幫助我們了解一氧化碳分子中化學(xué)鍵的性質(zhì)，電子能譜的實驗數(shù)據(jù)已經(jīng)證實CO和N2的電子組態(tài)，光譜基態(tài)和能級相似的性能，說明了CO分子的極性，穩(wěn)定性，和配合性，這就為進一步研究CO的反應(yīng)性能，特別是催化反應(yīng)提供了有用的信息。
落實基礎(chǔ)、穩(wěn)固根基
預(yù)測陌生物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)、物理、化學(xué)性質(zhì)
性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)
石墨晶體與氮化硼晶體
過氧根與F2
文獻資料
落實基礎(chǔ)、穩(wěn)固根基
預(yù)測陌生物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)
已知：PX5在水中極易水解，能水解為POX3，完全水解生成H3PO4（X主要為F和Cl）
預(yù)測：SOX4遇到水可能發(fā)生什么反應(yīng)？
分析：SOX4和PX5互為等電子體，SOX4也可以發(fā)生強烈的水解，產(chǎn)物SO2X2，SO3X-，完全水解生成H2SO4
落實基礎(chǔ)、穩(wěn)固根基
制備新物質(zhì)
了解性內(nèi)容
文獻資料
等電子原理
定義
書寫技巧
應(yīng)用
核心價值
落實基礎(chǔ)、穩(wěn)固根基
等電子體
定義
特征
等電子原理是現(xiàn)代化學(xué)的一個重要內(nèi)容，它從分子中的電子和原子數(shù)目出發(fā)，歸納和預(yù)測分子的構(gòu)型和性質(zhì)，為化學(xué)工作者提供了許多信息和方便，這對于化學(xué)的深入研究，以及指導(dǎo)物質(zhì)的合成，都有著極其重要的意義。
必須高度重視理論對于實踐的指導(dǎo)作用，發(fā)展理論，使無機化學(xué)由描述性的科學(xué)向推理性的科學(xué)過渡，由宏觀向微觀深入。在這方面，等電子原理不失為一得力的工具，將無機化合物有關(guān)結(jié)構(gòu)方面的問題系統(tǒng)化，理論化，起到了提綱挈領(lǐng)，指導(dǎo)實踐的作用，毫無疑問，這對于無機化學(xué)的深入研究，將有重要意義。
落實基礎(chǔ)、穩(wěn)固根基
等電子原理
定義
書寫技巧
應(yīng)用
核心價值
等電子體
定義
特征
滿足等電子原理的分子、離子或原子團互稱為等電子體。
價電子—電荷互換法
同族元素互換法
價電子遷移法
eg.
SO2
O3
PO43－
SO42－
5+6×4+3
6+6×4+2
eg.
N2
CO
eg.
價電子—電荷互換法
不同族價電子遷移法
同族元素互換法
價電子與電荷相互轉(zhuǎn)換法：
將已知粒子中的某元素原子的價電子逐一轉(zhuǎn)化為粒子所帶的電荷，或?qū)⒘Ｗ铀鶐У碾姾烧酆铣赡吃卦拥膬r電子，相互轉(zhuǎn)換過程中始終確保價電子總數(shù)及原子總數(shù)保持不變，這種方法可實現(xiàn)分子與離子的相互轉(zhuǎn)化
價電子遷移變換法：
將已知粒子中的某元素原子的價電子逐一轉(zhuǎn)移給粒子中的另一種元素的原子，此時相應(yīng)兩原子的價電子數(shù)也隨之改變（減少或增加）。
例如：（1）將C原子價電子增加1可變?yōu)镹+，
C原子價電子增加2可變?yōu)镺2+；
（2）將N原子價電子減少1可變?yōu)镃-，
將N原子價電子增加1可變?yōu)镺+；
（3）將O原子價電子減少1可變?yōu)镹-，
若減少2可變?yōu)镃2-。
同族元素相互替換法
將已知粒子中的某元素替換成與它同族元素，注意元素原子的替換應(yīng)保證總數(shù)不變，同一元素多個原子可用同族同一元素原子全部或部分替換，總的原則是：必須確保價電子總數(shù)及原子總數(shù)保持不變
落實基礎(chǔ)、穩(wěn)固根基
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名師導(dǎo)學(xué)
2025
知識重構(gòu)
經(jīng)典引領(lǐng)、洞察考向
溫室氣體在催化劑作用下可分解為和，也可作為氧化劑氧化苯制苯酚。
據(jù)此完成下面小題。
1.【2024甘肅14題】下列說法錯誤的是
A. 相同條件下比穩(wěn)定 B. 與的空間構(gòu)型相同
C. 中鍵比鍵更易斷裂 D. 中鍵和大鍵數(shù)目不相等
【答案】D
【解析】分子中存在的，分子中雖然也存在叁鍵，但是其鍵能小于，
因此，相同條件下比穩(wěn)定，A正確；與均為的等電子體，故其均為
直線形分子，兩者空間構(gòu)型相同，B正確；的中心原子是N，其在催化劑作用下
可分解為和，說明中鍵比鍵更易斷裂，C正確；中鍵和大
鍵的數(shù)目均為2，因此，鍵和大鍵的數(shù)目相等，D不正確。
間接設(shè)問
經(jīng)典引領(lǐng)、洞察考向
2.【2024湖南9題】通過理論計算方法優(yōu)化了P和Q的分子結(jié)構(gòu)，P和Q呈平面
六元并環(huán)結(jié)構(gòu)，原子的連接方式如圖所示，下列說法錯誤的是
A.P為非極性分子，Q為極性分子
B.第一電離能：
C.和所含電子數(shù)目相等
D.P和Q分子中C、B和N均為雜化
【答案】A
【解析】由所給分子結(jié)構(gòu)圖，P和Q分子都滿足對稱，正負電荷重心重合，都是非極性分子，A錯誤；
同周期元素，從左到右第一電離能呈增大趨勢，氮原子的軌道為穩(wěn)定的半充滿結(jié)構(gòu)，第一電離能
大于相鄰元素，則第一電離能由小到大的順序為，故B正確；根據(jù)等電子體原理，B和N原子
相當于兩個C原子，故和所含電子數(shù)目相等，C正確；由所給分子結(jié)構(gòu)可知，P和Q分子
中C、B和N均與其它三個原子成鍵，P和Q分子呈平面結(jié)構(gòu)，故P和Q分子中C、B和N均為雜化，
D正確。
間接設(shè)問
經(jīng)典引領(lǐng)、洞察考向
3.【2022年湖南卷(3)】科學(xué)家近期合成了一種固氮酶模型配合物，該物質(zhì)可以在溫和條件下直接活化H2，將N3-轉(zhuǎn)化為NH2-，反應(yīng)過程如圖所示：
②與NH2-互為等電子體的一種分子為_______(填化學(xué)式)。
【答案】H2O
【解析】NH2-的1個負電荷換成1個價電子，中心元素N價電子數(shù)+1可得到O元素，因此該分子為H2O。
水分子和氨基陰離子的原子個數(shù)都為3、價電子數(shù)都為8，互為等電子體。
直接設(shè)問
題目要求：
寫出離子的等電子體分子的
化學(xué)式
書寫技巧：
價電子—電荷互換法
類型：陰離子換分子
4.【2021河北卷】KH2PO4晶體具有優(yōu)異的非線性光學(xué)性能。我國科學(xué)工作者制備的超大KH2PO4晶體已應(yīng)用于大功率固體激光器，填補了國家戰(zhàn)略空白。
（5）與PO43－電子總數(shù)相同的等電子體的分子式為 。
直接設(shè)問
題目要求：
寫出離子的等電子體分子的
化學(xué)式
書寫技巧：
價電子—電荷互換法
【答案】SiF4 SO2F2 等
【解析】PO43－的3個負電荷換成3個價電子，2個O轉(zhuǎn)化成2個F，1個P轉(zhuǎn)化成1個S，因此該分子為SO2F2。若4個O轉(zhuǎn)化成4個F，則需1個P轉(zhuǎn)化成1個Si，因為該分子為SiF4。若進行同主族替換，還可以得到：SO2Cl2 SiCl4 CF4 CCl4 等。
族 IVA VA VIA VIIA
第二周期 C O F
第三周期 Si P S Cl
關(guān)鍵：
價電子—電荷互換法，實際是價電子、族序數(shù)和電子之間的加和關(guān)系
類型：陰離子換分子
經(jīng)典引領(lǐng)、洞察考向
經(jīng)典引領(lǐng)、洞察考向
5.【2020·全國卷Ⅲ，35(3)】與NH3BH3原子總數(shù)相等的等電子體___________(寫分子式)
直接設(shè)問
【書寫技巧】 不同族價電子遷移法
【答案】 CH3CH3
【解析】因為主族元素的價電子數(shù)=主族序數(shù)，根據(jù)B和N在元素周期表中的位置進行替換。
族 IIIA IVA VA
第二周期 B C N
類型：分子換分子
經(jīng)典引領(lǐng)、洞察考向
6.【2021年海南卷節(jié)選】金屬羰基配位化合物在催化反應(yīng)中有著重要應(yīng)用。回答問題：
（4）CO32－中碳原子的雜化軌道類型是 ，寫出一種與其具有相同空間結(jié)構(gòu)的－1價無機酸根離子的化學(xué)式 。
間接設(shè)問
【審題】 信息轉(zhuǎn)化：寫出CO32－的－1價無機酸根離子的等電子體的化學(xué)式
【書寫技巧】 價電子—電荷互換法
【答案】NO3-
【解析】CO32－中的1個負電荷轉(zhuǎn)化成1個價電子，則C替換成了N，化學(xué)式為NO3-。
類型：陰離子換陰離子
經(jīng)典引領(lǐng)、洞察考向
7.【2020·山東高考真題】
B3N3H6(無機苯)的結(jié)構(gòu)與苯類似，也有大π鍵。下列關(guān)于B3N3H6的說法錯誤的是
A．其熔點主要取決于所含化學(xué)鍵的鍵能
B．形成大π鍵的電子全部由N提供
C．分子中B和N的雜化方式相同
D．分子中所有原子共平面
【審題】 B3N3H6(無機苯)的結(jié)構(gòu)與苯（C6H6）類似，二者原子總數(shù)相同，價電子數(shù)都是24，因此是等電子體，則化學(xué)鍵特征、空間結(jié)構(gòu)、物性具有相似性。
【答案】A
【解析】A．無機苯是分子晶體，其熔點主要取決于分子間的作用力，A錯誤；B．B原子最外層3個電子，與其它原子形成3個σ鍵，N原子最外層5個電子，與其它原子形成3個σ鍵，還剩余2個電子，故形成大π鍵的電子全部由N原子提供，B正確；C．無機苯與苯是等電子體，分子中含有大π鍵，故分子中B、N原子的雜化方式為sp2雜化，C正確；D．無機苯與苯是等電子體，分子中含有大π鍵，故分子中B、N原子的雜化方式為sp2雜化，所以分子中所有原子共平面，D正確；答案選A。
間接設(shè)問
經(jīng)典引領(lǐng)、洞察考向
8.【2020·江蘇卷，21，A】(3)與互為等電子體的一種分子為____________(填化學(xué)式)。
直接設(shè)問
【書寫技巧】 價電子—電荷互換法
【答案】CH4或SiH4
【解析】因帶1個正電荷，則由N的價電子-1，則N替換成了C，化學(xué)式為CH4，同主族替換可以得到SiH4
類型：陽離子換分子
族 IIIA IVA VA
第二周期 B C N
經(jīng)典引領(lǐng)、洞察考向
直接設(shè)問
類型：分子換陰離子
9.【2018·江蘇卷】 臭氧（O3）在[Fe(H2O)6]2+催化下能將煙氣中的SO2、NOx分別氧化為SO42-和NO3-，NOx也可在其他條件下被還原為N2。
（3）與O3分子互為等電子體的一種陰離子為_____________（填化學(xué)式）。
【書寫技巧】價電子—電荷互換法
【答案】NO2
【解析】假設(shè)帶一個負電荷，則需核電荷數(shù)少1，可將O替換為N，與O3互為等電子體的一種陰離子為NO2-。
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模型建構(gòu)
名師導(dǎo)學(xué)
2025
知識重構(gòu)
命題角度1
利用等電子原理針對某物質(zhì)找等電子體
從概念入手，“原子總數(shù)相同，價電子總數(shù)相同的分子或離子互為等電子體。”尋找某種物質(zhì)的等電子體。
例如尋找CO2的等電子體：
CO2
等電子體分子
等電子體陽離子
等電子體陰離子
族 IIIA IVA VA VIA
第二周期 B C N O
第三周期 S
同主族替換法
CS2
價電子—電荷互換法
不同族價電子遷移法
N2O
N3－
NO2+
CO+O
CO2
N－
CNO－
SCN－
命題角度2
推寫陌生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式或者電子式
根據(jù)等電子原理，等電子體之間具有相似的化學(xué)鍵特征，由此我們可以從已學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式推測陌生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式。例如CO2的結(jié)構(gòu)式為 O=C=O，推測N2O的結(jié)構(gòu)式？
等電子體具有相似的化學(xué)鍵特征，因此N2O的結(jié)構(gòu)式為：N=N=O
SCN－
結(jié)構(gòu)式：S=C=N－
NO2+
結(jié)構(gòu)式：O=N=O+
N3－
結(jié)構(gòu)式：N=N=N－
命題角度2
推寫陌生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式或者電子式
（2022·安徽馬鞍山·三模）人類對第二周期的元素及化合物認識最早。
(5)SCN－中C原子的雜化類型為_______， 其中含有兩個相同的大π鍵，其形式為____。(用π 表示，n為原子數(shù)，m為電子數(shù))
分析：SCN－和CO2互為等電子體，則硫氰酸根離子與二氧化碳的空間構(gòu)型相同，都為直線形，所以碳原子的雜化方式為sp雜化；結(jié)構(gòu)式：S=C=N－
離子中碳原子未參與雜化的2個p電子與硫原子和氮原子的p電子形成大π鍵，其形式為
命題角度3
根據(jù)等電子原理計算陌生物質(zhì)的σ鍵、π鍵數(shù)目
根據(jù)等電子體之間具有相似的化學(xué)鍵特征，我們還可以在結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上數(shù)出σ鍵、π鍵的多少。
例如：碳化鈣中的C22-與O22+互為等電子體，則O22+中σ鍵和π鍵數(shù)目之比為： 。
分析：C22-與N2互為等電子體，N2分子中存在三鍵，O22+中σ鍵和π鍵數(shù)目之比為：1:2
命題角度4
判斷一些陌生的簡單分子或離子的空間構(gòu)型
IIIA IVA VA VIA
第二周期 B C N O
第三周期 S
思考：寫出下列物質(zhì)的空間構(gòu)型
（1）N3－（2）CNO－（3）N2O
分析：這三種微粒的空間結(jié)構(gòu)，用價層電子對互斥理論或者雜化軌道理論不容易分析，但可以借助等電子原理來分析。原子總數(shù)為3，價層電子總數(shù)為16，與CO2互為等電子體，則空間均為直線型。
命題角度4
判斷一些陌生的簡單分子或離子的空間構(gòu)型
【2017·新課標1卷】[化學(xué)——選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]（3）X射線衍射測定等發(fā)現(xiàn)，I3AsF6中存在I3+離子。I3+離子的幾何構(gòu)型為_____________，中心原子的雜化形式為________________。
【答案】V形 sp3
【解析】I3＋與OF2互為等電子體，OF2屬于V型，因此I3＋幾何構(gòu)型為V型，其中心原子的雜化類型為sp3
IIIA IVA VA VIA VIIA
第二周期 B C N O F
第五周期 I
判斷一些陌生的簡單分子或離子的空間構(gòu)型
命題角度5
判斷陌生物質(zhì)中心原子的雜化方式
思考：S2O32-中中心元素S的雜化方式？
分析：根據(jù)等電子原理，S2O32-與SO42-互為等電子體，二者化學(xué)鍵特征及空間結(jié)構(gòu)相似，根據(jù)價層電子對互斥理論可知SO42-中S為sp3雜化，S2O32-可以看成是SO42-中的1個O被S代替，因此，中心元素S的雜化方式也是sp3。
命題角度6
預(yù)測新物質(zhì)
（化學(xué)競賽試題節(jié)選）(BN)n是一種新無機合成材料，它與某單質(zhì)互為等電子體。工業(yè)上制造（BN)n辦法之一是用砂和尿素在1073~1273K時反映，得到a-(BN)n及其他元素氧化物，a-(BN)n可作高溫潤滑劑、電器材料和耐熱材料等。如在更高溫度下反應(yīng)，可制得β-(BN)n，β-(BN)n硬度特別高，是作超高溫耐熱陶瓷材料、磨料、精密刀具好材料。試問：
（1）它與什么單質(zhì)互為等電子體？
（2）依照等電子原理畫出a-(BN)n和β-(BN)n的結(jié)構(gòu)。
答案（1）a-(BN)n、β-(BN)n分別與石墨、金剛石互為等電子體。
(2) a-(BN)n和β-(BN)n的結(jié)構(gòu)如下：
練習(xí)
答案：B
解析：B3N3H6和苯是等電子體，其結(jié)構(gòu)相似，所有原子共平面，A正確，分子中無雙鍵，B錯誤；C項，H3O＋和NH3是等電子體，NH3是三角錐形，C正確；D項，CH4和是等電子體，CH4是正四面體，D正確。
根據(jù)等電子原理判斷，下列說法中錯誤的是(　　)
A．B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上
B．B3N3H6分子中存在雙鍵，可發(fā)生加成反應(yīng)
C．H3O＋和NH3是等電子體，均為三角錐形
D．CH4和是等電子體，均為正四面體形
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名師導(dǎo)學(xué)
2025
知識重構(gòu)
注意事項
1、等電子原理是1919年美國物理化學(xué)家IrvingLangmuir提出的一個定性的經(jīng)驗規(guī)律，在預(yù)測化合物的存在，構(gòu)型和性質(zhì)方面，常有一些例外。
例如無機苯和有機苯雖然很相象，但間-硼氮六環(huán)易于和HCl進行加成反應(yīng)，而苯則不能。化學(xué)的證據(jù)表明，無機苯幾乎沒有芳香性，在它的平面六角環(huán)上、下方的離域電子云成團地分布在電負性比B大的N原子上，相對于苯分子中的完全離域化而言，間-硼氮六環(huán)分子中電子的部分定域化削弱了B-N鍵，結(jié)果使分子的芳香性穩(wěn)定化作用減小
無機苯B3N3H6(硼氮苯)
與苯是等電子體。液體密度0.81g/cm3(55℃時)。固體密度1.00g/cm3(-55℃時)。熔點-58℃。沸點55℃。液體折射率1.3821。臨界溫度252℃。由于結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)與苯很相似，故又稱無機苯。
注意事項
2.運用等電子原理預(yù)測分子或離子的空間構(gòu)型時，不能簡單的認為價電子數(shù)相等的兩種微粒即為等電子體，必須注意等電子體用于成鍵的軌道具有相似性。
等電子體應(yīng)符合“用于成鍵的軌道相似”。若只從價電子數(shù)相同角度考慮，CO2和SiO2應(yīng)互為等電子體，但兩者的結(jié)構(gòu)卻大相徑庭。在CO2中除了C原子以sp雜化軌道分別與2個O原子的p軌道以σ鍵結(jié)合，還有2個離域的π鍵；而SiO2中Si原子以sp3雜化軌道分別與4個O原子的p軌道以σ鍵結(jié)合。因此在運用等電子原理時，注意成鍵軌道是否相似，是正確判斷的關(guān)鍵。
小 結(jié)
等電子原理在無機化學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，它可以預(yù)測分子的幾何構(gòu)型，化學(xué)鍵的特征，晶體結(jié)構(gòu)、可以預(yù)測一些新的化合物是否存在，以及它們的性質(zhì)，反應(yīng)行為，用于指導(dǎo)無機合成
深刻理解課本中的概念、重要原理的內(nèi)涵和外延，
重視教材、挖掘教材、
延伸教材，感悟教材
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等電子原理可以使龐大零亂的無機化學(xué)體系由描述性向推理性過渡，由宏觀向微觀過渡，起到系統(tǒng)化，理論化的重要作用，可以在有機物和無機物之間架設(shè)一座橋梁，溝通無機化學(xué)和有機化學(xué)，從結(jié)構(gòu)方面提供許多有用的信息。
領(lǐng)悟價值等電子體與物質(zhì)的性質(zhì) 練習(xí)
1.（2024甘肅14題）溫室氣體N2O在催化劑作用下可分解為O2和N2，也可作為氧化劑氧化苯制苯酚，下列說法錯誤的是
A. 相同條件下N2比O2穩(wěn)定 B. N2O與NO2+的空間構(gòu)型相同
C. N2O中N O鍵比N N鍵更易斷裂 D. N2O中σ鍵和大π鍵數(shù)目不相等
2．（2024 寶雞三模）SeO2分子中Se原子的雜化軌道類型為__________；的立體構(gòu)型是__________，寫出一種與互為等電子體的分子__________（寫化學(xué)式）。
3．（2024 濟南一模）中N原子的雜化方式為 　 　，下列離子或分子與互為等電子體的是 　 　（填標號）。
a． b． c．SO3 d．
4．[2021·河北選擇考，17]KH2PO4晶體具有優(yōu)異的非線性光學(xué)性能。我國科學(xué)工作者制備的超大KH2PO4晶體已應(yīng)用于大功率固體激光器，填補了國家戰(zhàn)略空白。回答下列問題：
(5)與PO電子總數(shù)相同的等電子體的分子式為 。
5.（2022年湖南卷18題）（3）②與NH2-互為等電子體的一種分子為_______(填化學(xué)式)。
6.（2022年山東卷5題）AlN、GaN屬于第三代半導(dǎo)體材料，二者成鍵結(jié)構(gòu)與金剛石相似，晶體中只存在鍵、鍵。下列說法錯誤的是( )
A．的熔點高于 B．晶體中所有化學(xué)鍵均為極性鍵
C．晶體中所有原子均采取sp3雜化 D．晶體中所有原子的配位數(shù)均相同
7.（2022·陜西西安·二模）與互為等電子體的分子有_______(寫一種物質(zhì)的化學(xué)式即可)。
8.（2022·安徽馬鞍山·三模）(5)SCN—中C原子的雜化類型為_______
9.（2022·安徽馬鞍山·三模）人類對第二周期的元素及化合物認識最早。(5)SCN—中C原子的雜化類型為_______， 其中含有兩個相同的大π鍵，其形式為_______。(用π表示，n為原子數(shù)，m為電子數(shù))，檢驗Fe3+時，SCN—以 S原子配位不以N原子配位的原因是_______。
10. (2020 新課標Ⅲ卷)NH3BH3分子中，與N原子相連的H呈正電性(Hδ+)，與B原子相連的H呈負電性(Hδ-)，電負性大小順序是__________。與NH3BH3原子總數(shù)相等的等電子體是_________(寫分子式)，其熔點比NH3BH3____________(填“高”或“低”)，原因是在NH3BH3分子之間，存在____________________，也稱“雙氫鍵”。
11．根據(jù)等電子原理判斷，下列說法中錯誤的是(　　)
A．B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上
B．B3N3H6分子中存在雙鍵，可發(fā)生加成反應(yīng)
C．H3O＋和NH3是等電子體，均為三角錐形
D．CH4和NH 是等電子體，均為正四面體形
12. 下列離子中所有原子都在同一平面上的一組是(　　)
A. NO和NH B. H3O＋和ClO
C. NO和CO D. PO和SO
13. (1) 與NO互為等電子體的一種分子為______(填化學(xué)式)。
(2) 與CO互為等電子體且?guī)?個單位負電荷的陰離子化學(xué)式為__________。
(3) 與CO互為等電子體的一種分子為____(填化學(xué)式)，1 mol CO中含有的σ鍵數(shù)目為__________。
(4) 與SO3互為等電子體的離子與分子分別為________、_______(填化學(xué)式)
(5) SCN－與N2O互為等電子體，則SCN－的電子式為______________。
(6) CO、NO等微粒具有相同的通式：________，它們的價電子總數(shù)都是________，因此它們與由ⅥA族兩元素組成的________分子的結(jié)構(gòu)相同，呈_________形，中心原子都采取________雜化。
第63講-等電子體與物質(zhì)的性質(zhì)答案及解析
1.【答案】D
【解析】N2分子中存在的N≡N，O2分子中雖然也存在叁鍵，但是其鍵能小于N≡N，
因此，相同條件下N2比O2穩(wěn)定，A正確；N2O與NO2+均為CO2的等電子體，故其均為直線形分子，兩者空間構(gòu)型相同，B正確；N2O的中心原子是N，其在催化劑作用下可分解為O2和N2，說明N2O中N O鍵比N N鍵更易斷裂，C正確；N2O中σ鍵和大π鍵的數(shù)目均為2，因此，σ鍵和大π鍵的數(shù)目相等，D不正確。
2.【答案】sp2；三角錐形；CCl4或SiCl4；
【解析】二氧化硒分子中硒原子的價層電子對數(shù)為3，原子的雜化方式為sp2雜化；亞硒酸根離子分子中硒原子的價層電子對數(shù)為4、孤對電子對數(shù)為1，離子的立體構(gòu)型為三角錐形；硒酸根離子與四氯化碳、四氯化硅的原子個數(shù)都為5、價電子數(shù)都為32；
3.【答案】sp2；ac；
【解析】硝酸根離子中氮原子的價層電子對數(shù)為3，孤電子對數(shù)為0，氮原子的雜化方式為雜化sp2，碳酸根離子和三氧化硫分子與硝酸根離子的原子個數(shù)都為4、價電子數(shù)都為24，互為等電子體。
4.【答案】(5)SiF4(或POF3)
【解析】(5)PO含有5個原子，價電子數(shù)為5＋6×4＋3＝32，與其電子總數(shù)相同的等電子體的分子式為SiF4或POF3。
5.【答案】H2O
【解析】②水分子和氨基陰離子的原子個數(shù)都為3、價電子數(shù)都為8，互為等電子體；
6.【答案】A
【解析】根據(jù)元素周期表，Al和Ga均為第ⅢA元素，N屬于第ⅤA元素，結(jié)合題意AlN、GaN的成鍵結(jié)構(gòu)與金剛石相似，則其為共價晶體，且其與金剛石互為等電子體，等電子體之間的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似，AlN、GaN晶體中，N原子與其相鄰的原子形成3個普通共價鍵和1個配位鍵。A項，因為AlN、GaN為結(jié)構(gòu)相似的共價晶體，由于Al原子的半徑小于Ga，N—Al的鍵長小于N—Ga的，則N—Al的鍵能較大，鍵能越大則其對應(yīng)的共價晶體的熔點越高，故GaN的熔點低于AlN，A說錯誤；B項，不同種元素的原子之間形成的共價鍵為極性鍵，故兩種晶體中所有化學(xué)鍵均為極性鍵，B說法正確；C項，金剛石中每個C原子形成4個共價鍵(即C原子的價層電子對數(shù)為4)，C原子無孤電子對，故C原子均采取sp３雜化；由于AlN、GaN與金剛石互為等電子體，則其晶體中所有原子均采取sp3雜化，C說法正確；D項，金剛石中每個C原子與其周圍4個C原子形成共價鍵，即C原子的配位數(shù)是4，由于AlN、GaN與金剛石互為等電子體，則其晶體中所有原子的配位數(shù)也均為4，D說法正確。故選A。
7.【答案】 PCl3
【解析】等電子體是指價電子總數(shù)和原子總數(shù)都相等的微粒，與SeO32-互為等電體的分子有PCl3
8.【答案】(5) sp
【解析】(5)硫氰酸根離子與二氧化碳的原子個數(shù)都為3、價電子數(shù)目都為16，互為等電子體，等電子體具有相同的空間構(gòu)型，則硫氰酸根離子與二氧化碳的空間構(gòu)型相同，都為直線形，所以碳原子的雜化方式為sp雜化
9.【答案】sp π S元素的電負性小，離子中S原子易給出孤對電子
【解析】硫氰酸根離子與二氧化碳的原子個數(shù)都為3、價電子數(shù)目都為16，互為等電子體，等電子體具有相同的空間構(gòu)型，則硫氰酸根離子與二氧化碳的空間構(gòu)型相同，都為直線形，所以碳原子的雜化方式為sp雜化；離子中碳原子未參與雜化的2個p電子與硫原子和氮原子的p電子形成大π鍵，其形式為π；硫氰酸根離子中硫元素的電負性小于氮元素，相對于氮原子，硫原子易給出孤對電子，所以檢驗鐵離子時，離子以硫原子配位不以氮原子配位，故答案為：sp；π；S元素的電負性小，離子中S原子易給出孤對電子。
10.【答案】（3）N＞H＞B； CH3CH3；低；Hδ+與Hδ-的靜電引力。
【解析】(3) NH3BH3分子中，與N原子相連的H呈正電性，說明N的電負性大于H；與B原子相連的H呈負電性，說明H的電負性大于B，因此3種元素電負性由大到小的順序為N＞H＞B。NH3BH3分子中有8個原子，其價電子總數(shù)為14，N和B的價電子數(shù)的平均值為4，依據(jù)等量代換的原則，可以找到其等電子體為CH3CH3。由于NH3BH3分子屬于極性分子，而CH3CH3屬于非極性分子，兩者相對分子質(zhì)量接近，但是極性分子的分子間作用力較大，故CH3CH3熔點比NH3BH3低。NH3BH3分子間存在“雙氫鍵”，類比氫鍵的形成原理，說明其分子間存在Hδ+與Hδ-的靜電引力。
11.【答案】B　
【解析】[B3N3H6和苯是等電子體，其結(jié)構(gòu)相似；C項，H3O＋和NH3是等電子體，根據(jù)氨氣分子的立體構(gòu)型判斷水合氫離子的立體構(gòu)型；D項，CH4和NH是等電子體，根據(jù)甲烷的立體構(gòu)型判斷銨根離子的立體構(gòu)型。]
12.【答案】C　
【解析】 NO空間結(jié)構(gòu)為V形，NH空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，A不選；H3O＋空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，ClO空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，B不選；NO空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，CO空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，C正確；PO空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，SO空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，D不選。
13. 【答案】(1) N2O (或CO2、CS2等)
(2) CN－　(3) N2　1 mol
(4) NO或CO　BF3或COCl2
(5)　
(6) AX3　24　SO3　正三角　sp2
【解析】 (1) NO中含有3個原子，且其價電子數(shù)是16，互為等電子體的一種分子是N2O (或CO2、CS2等)。
(2) CO中含有2個原子，且其價電子數(shù)是10，互為等電子體的陰離子是CN－。
(3) 與CO互為等電子體的一種分子為N2，而N2的結(jié)構(gòu)式是N≡N，一個分子中含有一個σ鍵和兩個π鍵。
(4) SO3中含有4個原子，且其價電子數(shù)是24，互為等電子體的陰離子是NO或CO等。互為等電子體的分子有BF3或COCl2。
(5) N2O與CO2互為等電子體，而CO2的電子式為，SCN－的電子式為。
(6) CO、NO等微粒與SO3具有相同的通式AX3，價電子總數(shù)都是24，正三角形，中心原子都采取sp2雜化。第63講-等電子體與物質(zhì)的性質(zhì)
知識重構(gòu)
1.教材中對等電子原理的論述
（1）魯科版
（2）人教版
2.等電子原理
（1）定義（2）核心價值（3）應(yīng)用
3.等電子體
（1）定義（2）特征（3）書寫技巧
①同族元素相互替換法
將已知粒子中的某元素替換成與它同族元素，注意元素原子的替換應(yīng)保證總數(shù)不變，同一元素多個原子可用同族同一元素原子全部或部分替換，總的原則是：必須確保價電子總數(shù)及原子總數(shù)保持不變。
②價電子遷移變換法：
是將已知粒子中的某元素原子的價電子逐一轉(zhuǎn)移給粒子中的另一種元素的原子，此時相應(yīng)兩原子的價電子數(shù)也隨之改變（減少或增加）。
例如：（1）將C原子價電子增加1可變?yōu)镹+，
C原子價電子增加2可變?yōu)镺2+；
（2）將N原子價電子減少1可變?yōu)镃-，
將N原子價電子增加1可變?yōu)镺+；
（3）將O原子價電子減少1可變?yōu)镹-，
若減少2可變?yōu)镃2-。
③價電子與電荷相互轉(zhuǎn)換法：
將已知粒子中的某元素原子的價電子逐一轉(zhuǎn)化為粒子所帶的電荷，或?qū)⒘Ｗ铀鶐У碾姾烧酆铣赡吃卦拥膬r電子，相互轉(zhuǎn)換過程中始終確保價電子總數(shù)及原子總數(shù)保持不變，這種方法可實現(xiàn)分子與離子的相互轉(zhuǎn)化。
二、重溫經(jīng)典
溫室氣體N2O在催化劑作用下可分解為O2和N2，也可作為氧化劑氧化苯制苯酚。
據(jù)此完成下面小題。
1.【2024甘肅14題】下列說法錯誤的是
A. 相同條件下N2比O2穩(wěn)定 B. N2O與NO2+的空間構(gòu)型相同
C. N2O中N O鍵比N N鍵更易斷裂 D. N2O中σ鍵和大π鍵數(shù)目不相等
【答案】D
【解析】N2分子中存在的N≡N，O2分子中雖然也存在叁鍵，但是其鍵能小于N≡N，
因此，相同條件下N2比O2穩(wěn)定，A正確；N2O與NO2+均為CO2的等電子體，故其均為直線形分子，兩者空間構(gòu)型相同，B正確；N2O的中心原子是N，其在催化劑作用下可分解為O2和N2，說明N2O中N O鍵比N N鍵更易斷裂，C正確；N2O中σ鍵和大π鍵的數(shù)目均為2，因此，σ鍵和大π鍵的數(shù)目相等，D不正確。
2.【2024湖南9題】通過理論計算方法優(yōu)化了P和Q的分子結(jié)構(gòu)，P和Q呈平面
六元并環(huán)結(jié)構(gòu)，原子的連接方式如圖所示，下列說法錯誤的是
P為非極性分子，Q為極性分子
第一電離能：B＜C＜N
1molP和1molQ所含電子數(shù)目相等
P和Q分子中C、B和N均為sp2雜化
【答案】A
【解析】由所給分子結(jié)構(gòu)圖，P和Q分子都滿足對稱，正負電荷重心重合，都是非極性分子，A錯誤；同周期元素，從左到右第一電離能呈增大趨勢，氮原子的2p軌道為穩(wěn)定的半充滿結(jié)構(gòu)，第一電離能大于相鄰元素，則第一電離能由小到大的順序為B＜C＜N，故B正確；根據(jù)等電子體原理，B和N原子相當于兩個C原子，故1 mol P和1 mol Q所含電子數(shù)目相等，C正確；由所給分子結(jié)構(gòu)可知，P和Q分子中C、B和N均與其它三個原子成鍵，P和Q分子呈平面結(jié)構(gòu)，故P和Q分子中C、B和N均為sp2雜化，
D正確。
3.【2022年湖南卷(3)】科學(xué)家近期合成了一種固氮酶模型配合物，該物質(zhì)可以在溫和條件下直接活化H2，將N3-轉(zhuǎn)化為NH2-，反應(yīng)過程如圖所示：
②與NH2-互為等電子體的一種分子為_______(填化學(xué)式)。
【答案】H2O
【解析】NH2-的1個負電荷換成1個價電子，中心元素N價電子數(shù)+1可得到O元素，因此該分子為H2O。水分子和氨基陰離子的原子個數(shù)都為3、價電子數(shù)都為8，互為等電子體。
4.【2021河北卷】KH2PO4晶體具有優(yōu)異的非線性光學(xué)性能。我國科學(xué)工作者制備的超大KH2PO4晶體已應(yīng)用于大功率固體激光器，填補了國家戰(zhàn)略空白。
（5）與PO43－電子總數(shù)相同的等電子體的分子式為 。
【答案】SiF4 SO2F2 等
【解析】PO43－的3個負電荷換成3個價電子，2個O轉(zhuǎn)化成2個F，1個P轉(zhuǎn)化成1個S，因此該分子為SO2F2。若4個O轉(zhuǎn)化成4個F，則需1個P轉(zhuǎn)化成1個Si，因為該分子為SiF4。若進行同主族替換，還可以得到：SO2Cl2 SiCl4 CF4 CCl4 等。
5.【2021年海南卷節(jié)選】金屬羰基配位化合物在催化反應(yīng)中有著重要應(yīng)用。回答問題：
（4）CO32－中碳原子的雜化軌道類型是 ，寫出一種與其具有相同空間結(jié)構(gòu)的－1價無機酸根離子的化學(xué)式 。
【答案】NO3-
【解析】CO32－中的1個負電荷轉(zhuǎn)化成1個價電子，則C替換成了N，化學(xué)式為NO3-。
6.【2020·全國卷Ⅲ，35(3)】與NH3BH3原子總數(shù)相等的等電子體___________(寫分子式)
【答案】 CH3CH3
【解析】因為主族元素的價電子數(shù)=主族序數(shù)，根據(jù)B和N在元素周期表中的位置進行替換。
7.【2020·江蘇卷，21，A】(3)與NH4+互為等電子體的一種分子為____________(填化學(xué)式)。
【答案】CH4或SiH4
【解析】因NH4+帶1個正電荷，則由N的價電子-1，則N替換成了C，化學(xué)式為CH4，同主族替換可以得到SiH4。
8.【2020·山東高考真題】B3N3H6(無機苯)的結(jié)構(gòu)與苯類似，也有大π鍵。下列關(guān)于B3N3H6的說法錯誤的是
A．其熔點主要取決于所含化學(xué)鍵的鍵能
B．形成大π鍵的電子全部由N提供
C．分子中B和N的雜化方式相同
D．分子中所有原子共平面
【答案】A
【解析】A．無機苯是分子晶體，其熔點主要取決于分子間的作用力，A錯誤；B．B原子最外層3個電子，與其它原子形成3個σ鍵，N原子最外層5個電子，與其它原子形成3個σ鍵，還剩余2個電子，故形成大π鍵的電子全部由N原子提供，B正確；C．無機苯與苯是等電子體，分子中含有大π鍵，故分子中B、N原子的雜化方式為sp2雜化，C正確；D．無機苯與苯是等電子體，分子中含有大π鍵，故分子中B、N原子的雜化方式為sp2雜化，所以分子中所有原子共平面，D正確；答案選A。
9.【2018·江蘇卷】 臭氧（O3）在[Fe(H2O)6]2+催化下能將煙氣中的SO2、NOx分別氧化為SO42-和NO3-，NOx也可在其他條件下被還原為N2。（3）與O3分子互為等電子體的一種陰離子為_____________（填化學(xué)式）。
【答案】NO2
【解析】用替代法，與O3互為等電子體的一種陰離子為NO2-。
三、模型建構(gòu)
命題角度1 利用等電子原理針對某物質(zhì)找等電子體
從概念入手，“原子總數(shù)相同，價電子總數(shù)相同的分子或離子互為等電子體。”尋找某種物質(zhì)的等電子體。例如尋找CO2的等電子體：
命題角度2 推寫陌生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式或者電子式
根據(jù)等電子原理，等電子體之間具有相似的化學(xué)鍵特征，由此我們可以從已學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式推測陌生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式。例如CO2的結(jié)構(gòu)式為 O=C=O，推測N2O的結(jié)構(gòu)式？
（2022·安徽馬鞍山·三模）人類對第二周期的元素及化合物認識最早。(5)SCN—中C原子的雜化類型為_______， 其中含有兩個相同的大π鍵，其形式為_______。(用π表示，n為原子數(shù)，m為電子數(shù))，檢驗Fe3+時，SCN—以 S原子配位不以N原子配位的原因是_______。
【答案】 sp π S元素的電負性小，離子中S原子易給出孤對電子
【解析】硫氰酸根離子與二氧化碳的原子個數(shù)都為3、價電子數(shù)目都為16，互為等電子體，等電子體具有相同的空間構(gòu)型，則硫氰酸根離子與二氧化碳的空間構(gòu)型相同，都為直線形，所以碳原子的雜化方式為sp雜化；離子中碳原子未參與雜化的2個p電子與硫原子和氮原子的p電子形成大π鍵，其形式為π；硫氰酸根離子中硫元素的電負性小于氮元素，相對于氮原子，硫原子易給出孤對電子，所以檢驗鐵離子時，離子以硫原子配位不以氮原子配位，故答案為：sp；π；S元素的電負性小，離子中S原子易給出孤對電子。
命題角度3根據(jù)等電子原理計算陌生物質(zhì)的σ鍵、π鍵數(shù)目
命題角度4 判斷一些陌生的簡單分子或離子的空間構(gòu)型
命題角度5 判斷陌生物質(zhì)中心原子的雜化方式
命題角度6 預(yù)測新物質(zhì)
四、名師導(dǎo)學(xué)
1、等電子原理是1919年美國物理化學(xué)家IrvingLangmuir提出的一個定性的經(jīng)驗規(guī)律，在預(yù)測化合物的存在，構(gòu)型和性質(zhì)方面，常有一些例外。
例如無機苯和有機苯雖然很相象，但間-硼氮六環(huán)易于和HCl進行加合反應(yīng)，而苯則不能。化學(xué)的證據(jù)表明，無機苯幾乎沒有芳香性，在它的平面六角環(huán)上、下方的離域電子云成團地分布在電負性比B大的N原子上，相對于苯分子中的完全離域化而言，間-硼氮六環(huán)分子中電子的部分定域化削弱了B-N鍵，結(jié)果使分子的芳香性穩(wěn)定化作用減小
2.運用等電子原理預(yù)測分子或離子的空間構(gòu)型時，不能簡單的認為價電子數(shù)相等的兩種微粒即為等電子體，必須注意等電子體用于成鍵的軌道具有相似性。
等電子體應(yīng)符合“用于成鍵的軌道相似”。若只從價電子數(shù)相同角度考慮，CO2和SiO2應(yīng)互為等電子體，但兩者的結(jié)構(gòu)卻大相徑庭。在CO2中除了C原子以sp雜化軌道分別與2個O原子的p軌道以σ鍵結(jié)合，還有2個離域的π鍵；而SiO2中Si原子以sp3雜化軌道分別與4個O原子的p軌道以σ鍵結(jié)合。因此在運用等電子原理時，注意成鍵軌道是否相似，是正確判斷的關(guān)鍵。

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