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(共40张PPT)
第63讲
等电子体与物质的性质
2025：基于主题教学的高考化学专题复习系列讲座
2025
等电子体与物质的性质考向考点统计
2024湖南卷-9题 选择题：等电子体原理应用
2024甘肃卷-14题 选择题：等电子体原理应用
2022年湖南卷-18题 物质结构与性质综合题：离子的等电子体分子的化学式
2021河北卷-17题 物质结构与性质综合题：离子的等电子体分子的化学式
2021年海南卷-19题 物质结构与性质综合题：无机酸根离子的等电子体的化学式
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2025
知识重构
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2025
知识重构
鲁科版选择性必修2 物质结构与性质
“拓展视野”介绍了“等电子原理”，使通过价电子对互斥理论推测出的分子或离子空间结构模型得以拓展，更加突出价电子对理论的实用价值，并联系杂化轨道知识，使学生更全面地认识与分子的空间结构有关的概念。
定义
应用
核心价值
等电子原理与价电子互斥理论都是研究分子中原子的相对位置的理论
落实基础、稳固根基
旧人教版选修3 物质结构与性质
定义
特征
解离能指分子离解能（dissociation energy of molecule），是处于最低能态的一个分子分解为完全独立的原子时，从外界吸取的最小能量。
落实基础、稳固根基
等电子原理
定义
书写技巧
应用
核心价值
落实基础、稳固根基
等电子体
定义
特征
对象：分子或者离子
条件：原子总数同
价电子总数同
特征：化学键特征相似
空间构型相同
物性、化性相近
熔沸点
溶解度
解离能等
等电子原理
定义
书写技巧
应用
核心价值
落实基础、稳固根基
等电子体
定义
特征
预测陌生物质的
化学键特征
预测陌生物质的
空间构型
预测陌生物质的
物理、化学性质
制备新物质
落实基础、稳固根基
预测陌生物质的
化学键特征
熟悉
陌生
一碳化学（研究对象是分子中只含一个碳原子的化合物，如CO、CO2、CH4、CH3OH等）基础研究是国家科学基金化学科学重大项目之一，而一氧化碳则是一碳化学的重要研究内容，揭示一氧化碳的分子结构和特性，无疑对一碳化学具有重要意义。
等电子原理可以帮助我们了解一氧化碳分子中化学键的性质，电子能谱的实验数据已经证实CO和N2的电子组态，光谱基态和能级相似的性能，说明了CO分子的极性，稳定性，和配合性，这就为进一步研究CO的反应性能，特别是催化反应提供了有用的信息。
落实基础、稳固根基
预测陌生物质的空间结构、物理、化学性质
性质反映结构
结构决定性质
石墨晶体与氮化硼晶体
过氧根与F2
文献资料
落实基础、稳固根基
预测陌生物质的化学性质
已知：PX5在水中极易水解，能水解为POX3，完全水解生成H3PO4（X主要为F和Cl）
预测：SOX4遇到水可能发生什么反应？
分析：SOX4和PX5互为等电子体，SOX4也可以发生强烈的水解，产物SO2X2，SO3X-，完全水解生成H2SO4
落实基础、稳固根基
制备新物质
了解性内容
文献资料
等电子原理
定义
书写技巧
应用
核心价值
落实基础、稳固根基
等电子体
定义
特征
等电子原理是现代化学的一个重要内容，它从分子中的电子和原子数目出发，归纳和预测分子的构型和性质，为化学工作者提供了许多信息和方便，这对于化学的深入研究，以及指导物质的合成，都有着极其重要的意义。
必须高度重视理论对于实践的指导作用，发展理论，使无机化学由描述性的科学向推理性的科学过渡，由宏观向微观深入。在这方面，等电子原理不失为一得力的工具，将无机化合物有关结构方面的问题系统化，理论化，起到了提纲挈领，指导实践的作用，毫无疑问，这对于无机化学的深入研究，将有重要意义。
落实基础、稳固根基
等电子原理
定义
书写技巧
应用
核心价值
等电子体
定义
特征
满足等电子原理的分子、离子或原子团互称为等电子体。
价电子—电荷互换法
同族元素互换法
价电子迁移法
eg.
SO2
O3
PO43－
SO42－
5+6×4+3
6+6×4+2
eg.
N2
CO
eg.
价电子—电荷互换法
不同族价电子迁移法
同族元素互换法
价电子与电荷相互转换法：
将已知粒子中的某元素原子的价电子逐一转化为粒子所带的电荷，或将粒子所带的电荷折合成某元素原子的价电子，相互转换过程中始终确保价电子总数及原子总数保持不变，这种方法可实现分子与离子的相互转化
价电子迁移变换法：
将已知粒子中的某元素原子的价电子逐一转移给粒子中的另一种元素的原子，此时相应两原子的价电子数也随之改变（减少或增加）。
例如：（1）将C原子价电子增加1可变为N+，
C原子价电子增加2可变为O2+；
（2）将N原子价电子减少1可变为C-，
将N原子价电子增加1可变为O+；
（3）将O原子价电子减少1可变为N-，
若减少2可变为C2-。
同族元素相互替换法
将已知粒子中的某元素替换成与它同族元素，注意元素原子的替换应保证总数不变，同一元素多个原子可用同族同一元素原子全部或部分替换，总的原则是：必须确保价电子总数及原子总数保持不变
落实基础、稳固根基
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2025
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经典引领、洞察考向
温室气体在催化剂作用下可分解为和，也可作为氧化剂氧化苯制苯酚。
据此完成下面小题。
1.【2024甘肃14题】下列说法错误的是
A. 相同条件下比稳定 B. 与的空间构型相同
C. 中键比键更易断裂 D. 中键和大键数目不相等
【答案】D
【解析】分子中存在的，分子中虽然也存在叁键，但是其键能小于，
因此，相同条件下比稳定，A正确；与均为的等电子体，故其均为
直线形分子，两者空间构型相同，B正确；的中心原子是N，其在催化剂作用下
可分解为和，说明中键比键更易断裂，C正确；中键和大
键的数目均为2，因此，键和大键的数目相等，D不正确。
间接设问
经典引领、洞察考向
2.【2024湖南9题】通过理论计算方法优化了P和Q的分子结构，P和Q呈平面
六元并环结构，原子的连接方式如图所示，下列说法错误的是
A.P为非极性分子，Q为极性分子
B.第一电离能：
C.和所含电子数目相等
D.P和Q分子中C、B和N均为杂化
【答案】A
【解析】由所给分子结构图，P和Q分子都满足对称，正负电荷重心重合，都是非极性分子，A错误；
同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，氮原子的轨道为稳定的半充满结构，第一电离能
大于相邻元素，则第一电离能由小到大的顺序为，故B正确；根据等电子体原理，B和N原子
相当于两个C原子，故和所含电子数目相等，C正确；由所给分子结构可知，P和Q分子
中C、B和N均与其它三个原子成键，P和Q分子呈平面结构，故P和Q分子中C、B和N均为杂化，
D正确。
间接设问
经典引领、洞察考向
3.【2022年湖南卷(3)】科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物，该物质可以在温和条件下直接活化H2，将N3-转化为NH2-，反应过程如图所示：
②与NH2-互为等电子体的一种分子为_______(填化学式)。
【答案】H2O
【解析】NH2-的1个负电荷换成1个价电子，中心元素N价电子数+1可得到O元素，因此该分子为H2O。
水分子和氨基阴离子的原子个数都为3、价电子数都为8，互为等电子体。
直接设问
题目要求：
写出离子的等电子体分子的
化学式
书写技巧：
价电子—电荷互换法
类型：阴离子换分子
4.【2021河北卷】KH2PO4晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大KH2PO4晶体已应用于大功率固体激光器，填补了国家战略空白。
（5）与PO43－电子总数相同的等电子体的分子式为 。
直接设问
题目要求：
写出离子的等电子体分子的
化学式
书写技巧：
价电子—电荷互换法
【答案】SiF4 SO2F2 等
【解析】PO43－的3个负电荷换成3个价电子，2个O转化成2个F，1个P转化成1个S，因此该分子为SO2F2。若4个O转化成4个F，则需1个P转化成1个Si，因为该分子为SiF4。若进行同主族替换，还可以得到：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
关键：
价电子—电荷互换法，实际是价电子、族序数和电子之间的加和关系
类型：阴离子换分子
经典引领、洞察考向
经典引领、洞察考向
5.【2020·全国卷Ⅲ，35(3)】与NH3BH3原子总数相等的等电子体___________(写分子式)
直接设问
【书写技巧】 不同族价电子迁移法
【答案】 CH3CH3
【解析】因为主族元素的价电子数=主族序数，根据B和N在元素周期表中的位置进行替换。
族 IIIA IVA VA
第二周期 B C N
类型：分子换分子
经典引领、洞察考向
6.【2021年海南卷节选】金属羰基配位化合物在催化反应中有着重要应用。回答问题：
（4）CO32－中碳原子的杂化轨道类型是 ，写出一种与其具有相同空间结构的－1价无机酸根离子的化学式 。
间接设问
【审题】 信息转化：写出CO32－的－1价无机酸根离子的等电子体的化学式
【书写技巧】 价电子—电荷互换法
【答案】NO3-
【解析】CO32－中的1个负电荷转化成1个价电子，则C替换成了N，化学式为NO3-。
类型：阴离子换阴离子
经典引领、洞察考向
7.【2020·山东高考真题】
B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似，也有大π键。下列关于B3N3H6的说法错误的是
A．其熔点主要取决于所含化学键的键能
B．形成大π键的电子全部由N提供
C．分子中B和N的杂化方式相同
D．分子中所有原子共平面
【审题】 B3N3H6(无机苯)的结构与苯（C6H6）类似，二者原子总数相同，价电子数都是24，因此是等电子体，则化学键特征、空间结构、物性具有相似性。
【答案】A
【解析】A．无机苯是分子晶体，其熔点主要取决于分子间的作用力，A错误；B．B原子最外层3个电子，与其它原子形成3个σ键，N原子最外层5个电子，与其它原子形成3个σ键，还剩余2个电子，故形成大π键的电子全部由N原子提供，B正确；C．无机苯与苯是等电子体，分子中含有大π键，故分子中B、N原子的杂化方式为sp2杂化，C正确；D．无机苯与苯是等电子体，分子中含有大π键，故分子中B、N原子的杂化方式为sp2杂化，所以分子中所有原子共平面，D正确；答案选A。
间接设问
经典引领、洞察考向
8.【2020·江苏卷，21，A】(3)与互为等电子体的一种分子为____________(填化学式)。
直接设问
【书写技巧】 价电子—电荷互换法
【答案】CH4或SiH4
【解析】因带1个正电荷，则由N的价电子-1，则N替换成了C，化学式为CH4，同主族替换可以得到SiH4
类型：阳离子换分子
族 IIIA IVA VA
第二周期 B C N
经典引领、洞察考向
直接设问
类型：分子换阴离子
9.【2018·江苏卷】 臭氧（O3）在[Fe(H2O)6]2+催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO42-和NO3-，NOx也可在其他条件下被还原为N2。
（3）与O3分子互为等电子体的一种阴离子为_____________（填化学式）。
【书写技巧】价电子—电荷互换法
【答案】NO2
【解析】假设带一个负电荷，则需核电荷数少1，可将O替换为N，与O3互为等电子体的一种阴离子为NO2-。
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2025
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命题角度1
利用等电子原理针对某物质找等电子体
从概念入手，“原子总数相同，价电子总数相同的分子或离子互为等电子体。”寻找某种物质的等电子体。
例如寻找CO2的等电子体：
CO2
等电子体分子
等电子体阳离子
等电子体阴离子
族 IIIA IVA VA VIA
第二周期 B C N O
第三周期 S
同主族替换法
CS2
价电子—电荷互换法
不同族价电子迁移法
N2O
N3－
NO2+
CO+O
CO2
N－
CNO－
SCN－
命题角度2
推写陌生物质的结构式或者电子式
根据等电子原理，等电子体之间具有相似的化学键特征，由此我们可以从已学物质的结构式推测陌生物质的结构式。例如CO2的结构式为 O=C=O，推测N2O的结构式？
等电子体具有相似的化学键特征，因此N2O的结构式为：N=N=O
SCN－
结构式：S=C=N－
NO2+
结构式：O=N=O+
N3－
结构式：N=N=N－
命题角度2
推写陌生物质的结构式或者电子式
（2022·安徽马鞍山·三模）人类对第二周期的元素及化合物认识最早。
(5)SCN－中C原子的杂化类型为_______， 其中含有两个相同的大π键，其形式为____。(用π 表示，n为原子数，m为电子数)
分析：SCN－和CO2互为等电子体，则硫氰酸根离子与二氧化碳的空间构型相同，都为直线形，所以碳原子的杂化方式为sp杂化；结构式：S=C=N－
离子中碳原子未参与杂化的2个p电子与硫原子和氮原子的p电子形成大π键，其形式为
命题角度3
根据等电子原理计算陌生物质的σ键、π键数目
根据等电子体之间具有相似的化学键特征，我们还可以在结构的基础上数出σ键、π键的多少。
例如：碳化钙中的C22-与O22+互为等电子体，则O22+中σ键和π键数目之比为： 。
分析：C22-与N2互为等电子体，N2分子中存在三键，O22+中σ键和π键数目之比为：1:2
命题角度4
判断一些陌生的简单分子或离子的空间构型
IIIA IVA VA VIA
第二周期 B C N O
第三周期 S
思考：写出下列物质的空间构型
（1）N3－（2）CNO－（3）N2O
分析：这三种微粒的空间结构，用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论不容易分析，但可以借助等电子原理来分析。原子总数为3，价层电子总数为16，与CO2互为等电子体，则空间均为直线型。
命题角度4
判断一些陌生的简单分子或离子的空间构型
【2017·新课标1卷】[化学——选修3：物质结构与性质]（3）X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在I3+离子。I3+离子的几何构型为_____________，中心原子的杂化形式为________________。
【答案】V形 sp3
【解析】I3＋与OF2互为等电子体，OF2属于V型，因此I3＋几何构型为V型，其中心原子的杂化类型为sp3
IIIA IVA VA VIA VIIA
第二周期 B C N O F
第五周期 I
判断一些陌生的简单分子或离子的空间构型
命题角度5
判断陌生物质中心原子的杂化方式
思考：S2O32-中中心元素S的杂化方式？
分析：根据等电子原理，S2O32-与SO42-互为等电子体，二者化学键特征及空间结构相似，根据价层电子对互斥理论可知SO42-中S为sp3杂化，S2O32-可以看成是SO42-中的1个O被S代替，因此，中心元素S的杂化方式也是sp3。
命题角度6
预测新物质
（化学竞赛试题节选）(BN)n是一种新无机合成材料，它与某单质互为等电子体。工业上制造（BN)n办法之一是用砂和尿素在1073~1273K时反映，得到a-(BN)n及其他元素氧化物，a-(BN)n可作高温润滑剂、电器材料和耐热材料等。如在更高温度下反应，可制得β-(BN)n，β-(BN)n硬度特别高，是作超高温耐热陶瓷材料、磨料、精密刀具好材料。试问：
（1）它与什么单质互为等电子体？
（2）依照等电子原理画出a-(BN)n和β-(BN)n的结构。
答案（1）a-(BN)n、β-(BN)n分别与石墨、金刚石互为等电子体。
(2) a-(BN)n和β-(BN)n的结构如下：
练习
答案：B
解析：B3N3H6和苯是等电子体，其结构相似，所有原子共平面，A正确，分子中无双键，B错误；C项，H3O＋和NH3是等电子体，NH3是三角锥形，C正确；D项，CH4和是等电子体，CH4是正四面体，D正确。
根据等电子原理判断，下列说法中错误的是(　　)
A．B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上
B．B3N3H6分子中存在双键，可发生加成反应
C．H3O＋和NH3是等电子体，均为三角锥形
D．CH4和是等电子体，均为正四面体形
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注意事项
1、等电子原理是1919年美国物理化学家IrvingLangmuir提出的一个定性的经验规律，在预测化合物的存在，构型和性质方面，常有一些例外。
例如无机苯和有机苯虽然很相象，但间-硼氮六环易于和HCl进行加成反应，而苯则不能。化学的证据表明，无机苯几乎没有芳香性，在它的平面六角环上、下方的离域电子云成团地分布在电负性比B大的N原子上，相对于苯分子中的完全离域化而言，间-硼氮六环分子中电子的部分定域化削弱了B-N键，结果使分子的芳香性稳定化作用减小
无机苯B3N3H6(硼氮苯)
与苯是等电子体。液体密度0.81g/cm3(55℃时)。固体密度1.00g/cm3(-55℃时)。熔点-58℃。沸点55℃。液体折射率1.3821。临界温度252℃。由于结构和物理性质与苯很相似，故又称无机苯。
注意事项
2.运用等电子原理预测分子或离子的空间构型时，不能简单的认为价电子数相等的两种微粒即为等电子体，必须注意等电子体用于成键的轨道具有相似性。
等电子体应符合“用于成键的轨道相似”。若只从价电子数相同角度考虑，CO2和SiO2应互为等电子体，但两者的结构却大相径庭。在CO2中除了C原子以sp杂化轨道分别与2个O原子的p轨道以σ键结合，还有2个离域的π键；而SiO2中Si原子以sp3杂化轨道分别与4个O原子的p轨道以σ键结合。因此在运用等电子原理时，注意成键轨道是否相似，是正确判断的关键。
小 结
等电子原理在无机化学中有着广泛的应用，它可以预测分子的几何构型，化学键的特征，晶体结构、可以预测一些新的化合物是否存在，以及它们的性质，反应行为，用于指导无机合成
深刻理解课本中的概念、重要原理的内涵和外延，
重视教材、挖掘教材、
延伸教材，感悟教材
重视教材
拓宽视野
深化思维
等电子原理可以使庞大零乱的无机化学体系由描述性向推理性过渡，由宏观向微观过渡，起到系统化，理论化的重要作用，可以在有机物和无机物之间架设一座桥梁，沟通无机化学和有机化学，从结构方面提供许多有用的信息。
领悟价值等电子体与物质的性质 练习
1.（2024甘肃14题）温室气体N2O在催化剂作用下可分解为O2和N2，也可作为氧化剂氧化苯制苯酚，下列说法错误的是
A. 相同条件下N2比O2稳定 B. N2O与NO2+的空间构型相同
C. N2O中N O键比N N键更易断裂 D. N2O中σ键和大π键数目不相等
2．（2024 宝鸡三模）SeO2分子中Se原子的杂化轨道类型为__________；的立体构型是__________，写出一种与互为等电子体的分子__________（写化学式）。
3．（2024 济南一模）中N原子的杂化方式为 　 　，下列离子或分子与互为等电子体的是 　 　（填标号）。
a． b． c．SO3 d．
4．[2021·河北选择考，17]KH2PO4晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大KH2PO4晶体已应用于大功率固体激光器，填补了国家战略空白。回答下列问题：
(5)与PO电子总数相同的等电子体的分子式为 。
5.（2022年湖南卷18题）（3）②与NH2-互为等电子体的一种分子为_______(填化学式)。
6.（2022年山东卷5题）AlN、GaN属于第三代半导体材料，二者成键结构与金刚石相似，晶体中只存在键、键。下列说法错误的是( )
A．的熔点高于 B．晶体中所有化学键均为极性键
C．晶体中所有原子均采取sp3杂化 D．晶体中所有原子的配位数均相同
7.（2022·陕西西安·二模）与互为等电子体的分子有_______(写一种物质的化学式即可)。
8.（2022·安徽马鞍山·三模）(5)SCN—中C原子的杂化类型为_______
9.（2022·安徽马鞍山·三模）人类对第二周期的元素及化合物认识最早。(5)SCN—中C原子的杂化类型为_______， 其中含有两个相同的大π键，其形式为_______。(用π表示，n为原子数，m为电子数)，检验Fe3+时，SCN—以 S原子配位不以N原子配位的原因是_______。
10. (2020 新课标Ⅲ卷)NH3BH3分子中，与N原子相连的H呈正电性(Hδ+)，与B原子相连的H呈负电性(Hδ-)，电负性大小顺序是__________。与NH3BH3原子总数相等的等电子体是_________(写分子式)，其熔点比NH3BH3____________(填“高”或“低”)，原因是在NH3BH3分子之间，存在____________________，也称“双氢键”。
11．根据等电子原理判断，下列说法中错误的是(　　)
A．B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上
B．B3N3H6分子中存在双键，可发生加成反应
C．H3O＋和NH3是等电子体，均为三角锥形
D．CH4和NH 是等电子体，均为正四面体形
12. 下列离子中所有原子都在同一平面上的一组是(　　)
A. NO和NH B. H3O＋和ClO
C. NO和CO D. PO和SO
13. (1) 与NO互为等电子体的一种分子为______(填化学式)。
(2) 与CO互为等电子体且带1个单位负电荷的阴离子化学式为__________。
(3) 与CO互为等电子体的一种分子为____(填化学式)，1 mol CO中含有的σ键数目为__________。
(4) 与SO3互为等电子体的离子与分子分别为________、_______(填化学式)
(5) SCN－与N2O互为等电子体，则SCN－的电子式为______________。
(6) CO、NO等微粒具有相同的通式：________，它们的价电子总数都是________，因此它们与由ⅥA族两元素组成的________分子的结构相同，呈_________形，中心原子都采取________杂化。
第63讲-等电子体与物质的性质答案及解析
1.【答案】D
【解析】N2分子中存在的N≡N，O2分子中虽然也存在叁键，但是其键能小于N≡N，
因此，相同条件下N2比O2稳定，A正确；N2O与NO2+均为CO2的等电子体，故其均为直线形分子，两者空间构型相同，B正确；N2O的中心原子是N，其在催化剂作用下可分解为O2和N2，说明N2O中N O键比N N键更易断裂，C正确；N2O中σ键和大π键的数目均为2，因此，σ键和大π键的数目相等，D不正确。
2.【答案】sp2；三角锥形；CCl4或SiCl4；
【解析】二氧化硒分子中硒原子的价层电子对数为3，原子的杂化方式为sp2杂化；亚硒酸根离子分子中硒原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为1，离子的立体构型为三角锥形；硒酸根离子与四氯化碳、四氯化硅的原子个数都为5、价电子数都为32；
3.【答案】sp2；ac；
【解析】硝酸根离子中氮原子的价层电子对数为3，孤电子对数为0，氮原子的杂化方式为杂化sp2，碳酸根离子和三氧化硫分子与硝酸根离子的原子个数都为4、价电子数都为24，互为等电子体。
4.【答案】(5)SiF4(或POF3)
【解析】(5)PO含有5个原子，价电子数为5＋6×4＋3＝32，与其电子总数相同的等电子体的分子式为SiF4或POF3。
5.【答案】H2O
【解析】②水分子和氨基阴离子的原子个数都为3、价电子数都为8，互为等电子体；
6.【答案】A
【解析】根据元素周期表，Al和Ga均为第ⅢA元素，N属于第ⅤA元素，结合题意AlN、GaN的成键结构与金刚石相似，则其为共价晶体，且其与金刚石互为等电子体，等电子体之间的结构和性质相似，AlN、GaN晶体中，N原子与其相邻的原子形成3个普通共价键和1个配位键。A项，因为AlN、GaN为结构相似的共价晶体，由于Al原子的半径小于Ga，N—Al的键长小于N—Ga的，则N—Al的键能较大，键能越大则其对应的共价晶体的熔点越高，故GaN的熔点低于AlN，A说错误；B项，不同种元素的原子之间形成的共价键为极性键，故两种晶体中所有化学键均为极性键，B说法正确；C项，金刚石中每个C原子形成4个共价键(即C原子的价层电子对数为4)，C原子无孤电子对，故C原子均采取sp３杂化；由于AlN、GaN与金刚石互为等电子体，则其晶体中所有原子均采取sp3杂化，C说法正确；D项，金刚石中每个C原子与其周围4个C原子形成共价键，即C原子的配位数是4，由于AlN、GaN与金刚石互为等电子体，则其晶体中所有原子的配位数也均为4，D说法正确。故选A。
7.【答案】 PCl3
【解析】等电子体是指价电子总数和原子总数都相等的微粒，与SeO32-互为等电体的分子有PCl3
8.【答案】(5) sp
【解析】(5)硫氰酸根离子与二氧化碳的原子个数都为3、价电子数目都为16，互为等电子体，等电子体具有相同的空间构型，则硫氰酸根离子与二氧化碳的空间构型相同，都为直线形，所以碳原子的杂化方式为sp杂化
9.【答案】sp π S元素的电负性小，离子中S原子易给出孤对电子
【解析】硫氰酸根离子与二氧化碳的原子个数都为3、价电子数目都为16，互为等电子体，等电子体具有相同的空间构型，则硫氰酸根离子与二氧化碳的空间构型相同，都为直线形，所以碳原子的杂化方式为sp杂化；离子中碳原子未参与杂化的2个p电子与硫原子和氮原子的p电子形成大π键，其形式为π；硫氰酸根离子中硫元素的电负性小于氮元素，相对于氮原子，硫原子易给出孤对电子，所以检验铁离子时，离子以硫原子配位不以氮原子配位，故答案为：sp；π；S元素的电负性小，离子中S原子易给出孤对电子。
10.【答案】（3）N＞H＞B； CH3CH3；低；Hδ+与Hδ-的静电引力。
【解析】(3) NH3BH3分子中，与N原子相连的H呈正电性，说明N的电负性大于H；与B原子相连的H呈负电性，说明H的电负性大于B，因此3种元素电负性由大到小的顺序为N＞H＞B。NH3BH3分子中有8个原子，其价电子总数为14，N和B的价电子数的平均值为4，依据等量代换的原则，可以找到其等电子体为CH3CH3。由于NH3BH3分子属于极性分子，而CH3CH3属于非极性分子，两者相对分子质量接近，但是极性分子的分子间作用力较大，故CH3CH3熔点比NH3BH3低。NH3BH3分子间存在“双氢键”，类比氢键的形成原理，说明其分子间存在Hδ+与Hδ-的静电引力。
11.【答案】B　
【解析】[B3N3H6和苯是等电子体，其结构相似；C项，H3O＋和NH3是等电子体，根据氨气分子的立体构型判断水合氢离子的立体构型；D项，CH4和NH是等电子体，根据甲烷的立体构型判断铵根离子的立体构型。]
12.【答案】C　
【解析】 NO空间结构为V形，NH空间结构为正四面体形，A不选；H3O＋空间结构为三角锥形，ClO空间结构为三角锥形，B不选；NO空间结构为平面三角形，CO空间结构为平面三角形，C正确；PO空间结构为正四面体形，SO空间结构为正四面体形，D不选。
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个原子，且其价电子数是16，互为等电子体的一种分子是N2O (或CO2、CS2等)。
(2) CO中含有2个原子，且其价电子数是10，互为等电子体的阴离子是CN－。
(3) 与CO互为等电子体的一种分子为N2，而N2的结构式是N≡N，一个分子中含有一个σ键和两个π键。
(4) SO3中含有4个原子，且其价电子数是24，互为等电子体的阴离子是NO或CO等。互为等电子体的分子有BF3或COCl2。
(5) N2O与CO2互为等电子体，而CO2的电子式为，SCN－的电子式为。
(6) CO、NO等微粒与SO3具有相同的通式AX3，价电子总数都是24，正三角形，中心原子都采取sp2杂化。第63讲-等电子体与物质的性质
知识重构
1.教材中对等电子原理的论述
（1）鲁科版
（2）人教版
2.等电子原理
（1）定义（2）核心价值（3）应用
3.等电子体
（1）定义（2）特征（3）书写技巧
①同族元素相互替换法
将已知粒子中的某元素替换成与它同族元素，注意元素原子的替换应保证总数不变，同一元素多个原子可用同族同一元素原子全部或部分替换，总的原则是：必须确保价电子总数及原子总数保持不变。
②价电子迁移变换法：
是将已知粒子中的某元素原子的价电子逐一转移给粒子中的另一种元素的原子，此时相应两原子的价电子数也随之改变（减少或增加）。
例如：（1）将C原子价电子增加1可变为N+，
C原子价电子增加2可变为O2+；
（2）将N原子价电子减少1可变为C-，
将N原子价电子增加1可变为O+；
（3）将O原子价电子减少1可变为N-，
若减少2可变为C2-。
③价电子与电荷相互转换法：
将已知粒子中的某元素原子的价电子逐一转化为粒子所带的电荷，或将粒子所带的电荷折合成某元素原子的价电子，相互转换过程中始终确保价电子总数及原子总数保持不变，这种方法可实现分子与离子的相互转化。
二、重温经典
温室气体N2O在催化剂作用下可分解为O2和N2，也可作为氧化剂氧化苯制苯酚。
据此完成下面小题。
1.【2024甘肃14题】下列说法错误的是
A. 相同条件下N2比O2稳定 B. N2O与NO2+的空间构型相同
C. N2O中N O键比N N键更易断裂 D. N2O中σ键和大π键数目不相等
【答案】D
【解析】N2分子中存在的N≡N，O2分子中虽然也存在叁键，但是其键能小于N≡N，
因此，相同条件下N2比O2稳定，A正确；N2O与NO2+均为CO2的等电子体，故其均为直线形分子，两者空间构型相同，B正确；N2O的中心原子是N，其在催化剂作用下可分解为O2和N2，说明N2O中N O键比N N键更易断裂，C正确；N2O中σ键和大π键的数目均为2，因此，σ键和大π键的数目相等，D不正确。
2.【2024湖南9题】通过理论计算方法优化了P和Q的分子结构，P和Q呈平面
六元并环结构，原子的连接方式如图所示，下列说法错误的是
P为非极性分子，Q为极性分子
第一电离能：B＜C＜N
1molP和1molQ所含电子数目相等
P和Q分子中C、B和N均为sp2杂化
【答案】A
【解析】由所给分子结构图，P和Q分子都满足对称，正负电荷重心重合，都是非极性分子，A错误；同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构，第一电离能大于相邻元素，则第一电离能由小到大的顺序为B＜C＜N，故B正确；根据等电子体原理，B和N原子相当于两个C原子，故1 mol P和1 mol Q所含电子数目相等，C正确；由所给分子结构可知，P和Q分子中C、B和N均与其它三个原子成键，P和Q分子呈平面结构，故P和Q分子中C、B和N均为sp2杂化，
D正确。
3.【2022年湖南卷(3)】科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物，该物质可以在温和条件下直接活化H2，将N3-转化为NH2-，反应过程如图所示：
②与NH2-互为等电子体的一种分子为_______(填化学式)。
【答案】H2O
【解析】NH2-的1个负电荷换成1个价电子，中心元素N价电子数+1可得到O元素，因此该分子为H2O。水分子和氨基阴离子的原子个数都为3、价电子数都为8，互为等电子体。
4.【2021河北卷】KH2PO4晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大KH2PO4晶体已应用于大功率固体激光器，填补了国家战略空白。
（5）与PO43－电子总数相同的等电子体的分子式为 。
【答案】SiF4 SO2F2 等
【解析】PO43－的3个负电荷换成3个价电子，2个O转化成2个F，1个P转化成1个S，因此该分子为SO2F2。若4个O转化成4个F，则需1个P转化成1个Si，因为该分子为SiF4。若进行同主族替换，还可以得到：SO2Cl2 SiCl4 CF4 CCl4 等。
5.【2021年海南卷节选】金属羰基配位化合物在催化反应中有着重要应用。回答问题：
（4）CO32－中碳原子的杂化轨道类型是 ，写出一种与其具有相同空间结构的－1价无机酸根离子的化学式 。
【答案】NO3-
【解析】CO32－中的1个负电荷转化成1个价电子，则C替换成了N，化学式为NO3-。
6.【2020·全国卷Ⅲ，35(3)】与NH3BH3原子总数相等的等电子体___________(写分子式)
【答案】 CH3CH3
【解析】因为主族元素的价电子数=主族序数，根据B和N在元素周期表中的位置进行替换。
7.【2020·江苏卷，21，A】(3)与NH4+互为等电子体的一种分子为____________(填化学式)。
【答案】CH4或SiH4
【解析】因NH4+带1个正电荷，则由N的价电子-1，则N替换成了C，化学式为CH4，同主族替换可以得到SiH4。
8.【2020·山东高考真题】B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似，也有大π键。下列关于B3N3H6的说法错误的是
A．其熔点主要取决于所含化学键的键能
B．形成大π键的电子全部由N提供
C．分子中B和N的杂化方式相同
D．分子中所有原子共平面
【答案】A
【解析】A．无机苯是分子晶体，其熔点主要取决于分子间的作用力，A错误；B．B原子最外层3个电子，与其它原子形成3个σ键，N原子最外层5个电子，与其它原子形成3个σ键，还剩余2个电子，故形成大π键的电子全部由N原子提供，B正确；C．无机苯与苯是等电子体，分子中含有大π键，故分子中B、N原子的杂化方式为sp2杂化，C正确；D．无机苯与苯是等电子体，分子中含有大π键，故分子中B、N原子的杂化方式为sp2杂化，所以分子中所有原子共平面，D正确；答案选A。
9.【2018·江苏卷】 臭氧（O3）在[Fe(H2O)6]2+催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO42-和NO3-，NOx也可在其他条件下被还原为N2。（3）与O3分子互为等电子体的一种阴离子为_____________（填化学式）。
【答案】NO2
【解析】用替代法，与O3互为等电子体的一种阴离子为NO2-。
三、模型建构
命题角度1 利用等电子原理针对某物质找等电子体
从概念入手，“原子总数相同，价电子总数相同的分子或离子互为等电子体。”寻找某种物质的等电子体。例如寻找CO2的等电子体：
命题角度2 推写陌生物质的结构式或者电子式
根据等电子原理，等电子体之间具有相似的化学键特征，由此我们可以从已学物质的结构式推测陌生物质的结构式。例如CO2的结构式为 O=C=O，推测N2O的结构式？
（2022·安徽马鞍山·三模）人类对第二周期的元素及化合物认识最早。(5)SCN—中C原子的杂化类型为_______， 其中含有两个相同的大π键，其形式为_______。(用π表示，n为原子数，m为电子数)，检验Fe3+时，SCN—以 S原子配位不以N原子配位的原因是_______。
【答案】 sp π S元素的电负性小，离子中S原子易给出孤对电子
【解析】硫氰酸根离子与二氧化碳的原子个数都为3、价电子数目都为16，互为等电子体，等电子体具有相同的空间构型，则硫氰酸根离子与二氧化碳的空间构型相同，都为直线形，所以碳原子的杂化方式为sp杂化；离子中碳原子未参与杂化的2个p电子与硫原子和氮原子的p电子形成大π键，其形式为π；硫氰酸根离子中硫元素的电负性小于氮元素，相对于氮原子，硫原子易给出孤对电子，所以检验铁离子时，离子以硫原子配位不以氮原子配位，故答案为：sp；π；S元素的电负性小，离子中S原子易给出孤对电子。
命题角度3根据等电子原理计算陌生物质的σ键、π键数目
命题角度4 判断一些陌生的简单分子或离子的空间构型
命题角度5 判断陌生物质中心原子的杂化方式
命题角度6 预测新物质
四、名师导学
1、等电子原理是1919年美国物理化学家IrvingLangmuir提出的一个定性的经验规律，在预测化合物的存在，构型和性质方面，常有一些例外。
例如无机苯和有机苯虽然很相象，但间-硼氮六环易于和HCl进行加合反应，而苯则不能。化学的证据表明，无机苯几乎没有芳香性，在它的平面六角环上、下方的离域电子云成团地分布在电负性比B大的N原子上，相对于苯分子中的完全离域化而言，间-硼氮六环分子中电子的部分定域化削弱了B-N键，结果使分子的芳香性稳定化作用减小
2.运用等电子原理预测分子或离子的空间构型时，不能简单的认为价电子数相等的两种微粒即为等电子体，必须注意等电子体用于成键的轨道具有相似性。
等电子体应符合“用于成键的轨道相似”。若只从价电子数相同角度考虑，CO2和SiO2应互为等电子体，但两者的结构却大相径庭。在CO2中除了C原子以sp杂化轨道分别与2个O原子的p轨道以σ键结合，还有2个离域的π键；而SiO2中Si原子以sp3杂化轨道分别与4个O原子的p轨道以σ键结合。因此在运用等电子原理时，注意成键轨道是否相似，是正确判断的关键。

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