专题04 等电子体原理及应用（重难点讲义）化学沪科版选择性必修2

专题08等电子体原理及应用 1．了解等电子体原理的意义和判断标准，学会等电子体的书写。 2．利用等电子体结构相似性推测未知微粒的构型、性质及化学行为。 一、等电子原理 原子总数相同、价电子总数相同的分子，具有相似的化学键特征，它们的许多性质是相近的。满足等电子原理的分子称为____________。例如CO和N2具有相同的原子总数和相同的价电子总数，属于等电子体。 1．含义：原子总数相同、价电子总数相同的分子(或离子)互为____________。 2．特点：等电子体具有相似的____________ (立体结构和化学键类型)及相近的_______，例如CO和N2的熔沸点、溶解性等都非常相近。 3．等电子原理的应用 (1)判断分子或离子的立体构型：利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的立体构型。如SO2和O3的原子数目和价电子总数都相等，二者互为等电子体，中心原子都是sp2杂化，都是_____形结构；如NH3和H3O＋，原子总数和价电子总数都相等，其立体构型相同(_________形)；SiCl4、SO、SiO44-、PO43-等的原子数目和价电子总数都相等，互为等电子体，都呈____________形。 (2)制造新材料：等电子体不仅有相似的立体构型，而且有相似的性质。如晶体硅、锗是良好的半导体材料，它们的等电子体AlP、GaAs也都是良好的_________材料。 二、确定等电子体的方法 1．等电子体的换算方法 原子总数相同、价电子总数相同的粒子互为等电子体，根据等电子体定义，寻找等电子体的常用方法就是换原子 ①技巧一(竖换—同族替换) 换同族原子(同族原子价电子数相同) 以寻找NH3的等电子体为例 NH3PH3、AsH3 ②方法二(横换—左右移位) 换相邻族的原子，这时价电子发生变化，再通过得失电子使价电子总数相等 以寻找CO的等电子体为例 2．常见的等电子体及空间构型 等电子类型 常见等电子体 空间构形 2原子10电子 N2、CN－、C22-、CO、NO＋ _________ 2原子14电子 F2、O22-、Cl2 _________ 3原子16电子 CO2、N2O、CNO－、N3-、NO2+、SCN－、HgCl2、BeCl2(g) _________ 3原子18电子 O3、SO2、NO2- _________ 4原子8电子 NH3、PH3、CH3-、H3O＋ _________ 4原子24电子 SO3(g)、CO32-、NO3-、PO3-、BF3 _________ 4原子26电子 SO32-、ClO3-、BrO3-、IO3-、XeO3 _________ 5原子8电子 CH4、SiH4、NH4+、PH4+、BH4- _________ 5原子32电子 CCl4、SiF4、SiO44-、SO42-、ClO4-、PO43-、CF4 _________ 7原子48电子 SF6、PF6-、SiF62―、AlF63― _________ 题型01等电子体的判断 【典例】(2026·上海北郊中学高三质量评估)(9)以氧化锌矿物为原料，提取锌的过程中涉及反应：。原子数目和价电子总数都相等的分子或离子互为等电子体，等电子体具有相似的空间构型。下列分子或离子与NH4+互为等电子体的是_______。(不定项) A．CH4 B．SiH4 C．NO3- D．CS2 提分速记 (1)将粒子中的两个原子换成原子序数分别增加n和减少n(n＝1,2等)的原子，如N2与CO、N3-和CNO－均互为等电子体。 (2)将粒子中一个或几个原子换成原子序数增加(或减少)n的元素的带n个单位电荷的阳离子(或阴离子)，如N2O和N3-互为等电子体。 (3)同主族元素最外层电子数相等，故可将粒子中原子换成同主族元素原子，如O3和SO2互为等电子体。 【变式】下列不属于等电子体的是_______。 A．NO+、C22- B．O3和SCN- C．BO33-、BF3 D．SiF4、PO43- 题型02等电子体的书写 【典例】写出下列微粒的等电子体。 (1)和是等电子体的阴离子有 、阳离子有 。 (2)和H2O是等电子体的阴离子是 。 (3)和CO2是等电子体的分子有 ，阴离子有 ，阳离子有 。 (4)和O3是等电子体的阴离子是 。 (5)和NH3是等电子体的阳离子是 。 (6)和SO3是等电子体的阴离子是 。 (7)和SO32-是等电子体的阴离子是 。 (8)和CH4是等电子体的阳离子是 。 (9)和CCl4是等电子体的阴离子是 。 提分速记 写等电子体时，可先选定一个分子或离子，在此基础上原子总数不变，将原分子或离子中某些原子变为前面或后面主族的原子，然后再根据情况换第二个原子及加上或减去适当电子即可，如寻找N2的等电子体时可将1个N换为C，另一个N换为O，即CO。 【变式】回答下列问题。 (1)根据等电子原理，仅由第二周期元素形成的共价分子中，互为等电子体的是 和 ； 和 。 (2)在短周期元素组成的物质中，与NO2-互为等电子体的分子有 、 。 (3)与H2O互为等电子体的一种阳离子为 (填化学式)，阴离子为 。 (4)与N2互为等电子体的阴离子是 ，阳离子是 。 题型03等电子体的应用 【典例】通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，下列有关说法中正确的是( ) A．NH3和PH3是等电子体，键角相同 B．NO3-和SO3是等电子体，均为平面三角形结构 C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构 D．已知B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道 【变式】由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，可互称为等电子体。等电子体的空间结构相似。根据上述原理，下列各组粒子中，空间结构不相似的是_______。 A．C22-和O22+ B．CH4和PH4+ C．CCl4和SiO32- D．CS2和N2O 【巩固训练】 1．下列微粒与SO32-是等电子体的是_______。 A．NO3- B．BF3 C．PO33- D．SO3 2．下列各组微粒属于等电子体的是_______。 A．12CO2和14CO B．H2O和NH3 C．NO＋和CN－ D．NO和CO 3．下列不属于等电子体的是_______。 A．N2和 CO B．CO2和N2O C．PH3和NH3 D．CO2和SiO2 4．电子数相同的微粒叫做等电子体，下列微粒属于等电子体的是_______。 A．12CO2和14CO B．H2O2和D2O C．N2和13CO D．NO和CO 5．与NO3-互为等电子体的是_______。 A．SO3 B．BF3 C．CH4 D．NO2 6．下列各组微粒互为等电子体的是_______。 A．N2O4和C2H4 B．BF3和PCl3 C．CO2和NO2 D．SO2和O3 7．下列各组微粒中，都互为等电子体的是_______。 A． B． C． D． 8．写出下列符合题意的化学式： (1)与H2O分子互为等电子体的阴离子为________ (2)与NH3BH3原子总数相等的等电子体是________(写分子式)。 (3)与NH4+互为等电子体的一种分子为________ (4)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为________ (5)与SO42-互为等电子体的分子为________ 9．在铜锰氧化物的催化下，CO被氧化成CO2，HCHO被氧化成CO2和H2O，根据等电子原理，CO分子的结构式为________，1 mol CO2中含有的σ键数目为________ 10．CaC2中C22-与O22+互为等电子体，O22+的电子式为 。 11．已知ClO2-为角形，中心氯原子周围有四对价层电子。ClO2-中心氯原子的杂化轨道类型为________，写出一个ClO2-的等电子体：________ 12．CaCN2中阴离子为CN22-，与CN22-互为等电子体的分子有N2O和________________(填化学式)，由此可以推知CN22-的立体构型为________ 13．已知ClO2-为角型，中心氯原子周围有四对价层电子。ClO2-中心氯原子的杂化轨道类型为______，写出一个ClO2-的等电子体_____ 14．氮元素的第一电离能在同周期中从大到小排第________位，写出与NO3-互为等电子体的一种非极性分子的化学式______________________ 15．有如下几种含氮微粒，它们分别是表中各含碳微粒的等电子体，请将序号填入相应的空格内。 A．N2H4 B．N2H62+ C．NH4+ D．NO3- E．NO2+ 含碳微粒 CH4 C2H6 CO32- C2H42- CO2 含氮微粒 16．已知原子总数相同、价电子总数相等的微粒称为等电子体，等电子体的结构相似。据此回答下列问题： (1)SCN－、NO2+的价电子总数都是16，因此它们的结构与第二周期中的两种元素组成的________分子的结构相似，该分子呈________形。 (2)CO32-、NO3-等微粒具有相同的通式AX3，且价电子总数都是________，因此它们的结构与由ⅥA族的两种元素组成的________分子的结构相似，呈________形。 【强化训练】 1．下列几组微粒互为等电子体的是_______。 ①SO42-和PO43- ②NO+和CN- ③CO2和CS2 ④N2O和CO2 ⑤BF3和SO3 A．仅①②③ B．仅④⑤ C．仅①③④ D．①②③④⑤ 2．下列各组物质不是互为等电子体的是_______。 A．CO和N2 B．CO2和SnO2 C．CO32-和NO3- D．CO2和SO2 3．根据等电子原理可知，由短周期元素组成的粒子，只要其原子总数和价电子总数相同，均可互称为等电子体。下列各组粒子不能互称为等电子体的是_______。 A．CO2和SO2 B．CN-和C22- C．SiH4和NH4+ D．N2O和N3- 4．根据等电子原理，下列各组分子或离子的空间构型不相似的是_______。 A．SO2和O3 B．NH4+和CH4 C．H3O＋和NH3 D．CO2和H2O 5．与NO2+互为等电子体的分子 ，根据等电子体原理，在NO2+中氮原子轨道杂化类型是 ；O22+与N2互为等电子体，1mol O22+中含有的π键数目为 个。 6．(1)SeO3的空间结构为______________，SeO32-的VSEPR模型为______________。 (2)与SeO3互为等电子体的一种阴离子为________(填化学式)。 (3)SCl3+和PCl3互为等电子体，SCl3+的空间结构是______________。S—Cl键的键长________P—Cl键的键长(填“>”“＝”或“<”)，原因是____________________。 (4)碳负离子(CH3-)的空间结构为___________________________________，与CH3-互为等电子体的一种分子是________(填化学式)。 7．等电子体的结构相似、物理性质相近，称为等电子原理。如N2和CO为等电子体。下表为部分元素等电子体分类、空间构型表。 等电子体类型 代表物质 空间构型 四原子24电子等电子体 SO3 平面三角形 四原子26电子等电子体 SO32- 三角锥形 五原子32电子等电子体 CCl4 四面体形 试回答下列问题： (1)下面物质分子或离子的空间构型： BrO3-________，CO32-________，PO43-________。 (2)由第二周期元素组成，与F2互为等电子体的离子有________。 (3)C2O42-和________是等电子体，C2O42-离子具有较强的还原性，它能使酸性KMnO4溶液褪色，Mn原子在元素周期表中的位置是__________，价电子构型为________________。 (4)HN3称为叠氮酸，常温下为无色有刺激性气味的液体。N3-的空间构型是________，与N3-互为等电子体的分子的化学式为________(写一种)。NH2-的电子式为________。 (5)已知H3B·NH3在一定条件下可逐步释放出氢气最终转化为氮化硼，因此可作为储氢材料。H3B·NH3的等电子体的化学式为________。 4 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题08等电子体原理及应用 1．了解等电子体原理的意义和判断标准，学会等电子体的书写。 2．利用等电子体结构相似性推测未知微粒的构型、性质及化学行为。 一、等电子原理 原子总数相同、价电子总数相同的分子，具有相似的化学键特征，它们的许多性质是相近的。满足等电子原理的分子称为等电子体。例如CO和N2具有相同的原子总数和相同的价电子总数，属于等电子体。 1．含义：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。 2．特点：等电子体具有相似的结构特征(立体结构和化学键类型)及相近的性质，例如CO和N2的熔沸点、溶解性等都非常相近。 3．等电子原理的应用 (1)判断分子或离子的立体构型：利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的立体构型。如SO2和O3的原子数目和价电子总数都相等，二者互为等电子体，中心原子都是sp2杂化，都是V形结构；如NH3和H3O＋，原子总数和价电子总数都相等，其立体构型相同(三角锥形)；SiCl4、SO、SiO44-、PO43-等的原子数目和价电子总数都相等，互为等电子体，都呈正四面体形。 (2)制造新材料：等电子体不仅有相似的立体构型，而且有相似的性质。如晶体硅、锗是良好的半导体材料，它们的等电子体AlP、GaAs也都是良好的半导体材料。 二、确定等电子体的方法 1．等电子体的换算方法 原子总数相同、价电子总数相同的粒子互为等电子体，根据等电子体定义，寻找等电子体的常用方法就是换原子 ①技巧一(竖换—同族替换) 换同族原子(同族原子价电子数相同) 以寻找NH3的等电子体为例 NH3PH3、AsH3 ②方法二(横换—左右移位) 换相邻族的原子，这时价电子发生变化，再通过得失电子使价电子总数相等 以寻找CO的等电子体为例 2．常见的等电子体及空间构型 等电子类型 常见等电子体 空间构形 2原子10电子 N2、CN－、C22-、CO、NO＋ 直线形 2原子14电子 F2、O22-、Cl2 直线形 3原子16电子 CO2、N2O、CNO－、N3-、NO2+、SCN－、HgCl2、BeCl2(g) 直线形 3原子18电子 O3、SO2、NO2- V形 4原子8电子 NH3、PH3、CH3-、H3O＋ 三角锥形 4原子24电子 SO3(g)、CO32-、NO3-、PO3-、BF3 平面三角形 4原子26电子 SO32-、ClO3-、BrO3-、IO3-、XeO3 三角锥形 5原子8电子 CH4、SiH4、NH4+、PH4+、BH4- 正四面体形 5原子32电子 CCl4、SiF4、SiO44-、SO42-、ClO4-、PO43-、CF4 正四面体形 7原子48电子 SF6、PF6-、SiF62―、AlF63― 正八面体 题型01等电子体的判断 【典例】(2026·上海北郊中学高三质量评估)(9)以氧化锌矿物为原料，提取锌的过程中涉及反应：。原子数目和价电子总数都相等的分子或离子互为等电子体，等电子体具有相似的空间构型。下列分子或离子与NH4+互为等电子体的是_______。(不定项) A．CH4 B．SiH4 C．NO3- D．CS2 【答案】(9)AB 【解析】(9)根据题意，原子数目和价电子总数都相等的分子或离子互为等电子体。NH4+中含有1个N原子和4个H原子，共5个原子，N的价电子数为5，H的价电子数为1，NH4+带1个正电荷，所以价电子总数为5+4×1-1=8。A．CH4含有1个C原子和4个H原子，共5个原子，C的价电子数为4，H的价电子数为1，价电子总数为4+4×1=8，与NH4+原子数和价电子总数都相等，是等电子体，故A项正确；B．SiH4含有1个Si原子和4个H原子，共5个原子，Si的价电子数为4(与C同主族，价电子数相同)，H的价电子数为1，价电子总数为4+4×1=8，与NH4+原子数和价电子总数都相等，是等电子体，故B项正确；C．NO3-含有1个N原子和3个O原子，共4个原子，与NH4+原子数(5个)不相等，不是等电子体，故C项错误；D．CS2含有1个C原子和2个S原子，共3个原子，与NH4+原子数(5个)不相等，不是等电子体，故D项错误；故选AB； 提分速记 (1)将粒子中的两个原子换成原子序数分别增加n和减少n(n＝1,2等)的原子，如N2与CO、N3-和CNO－均互为等电子体。 (2)将粒子中一个或几个原子换成原子序数增加(或减少)n的元素的带n个单位电荷的阳离子(或阴离子)，如N2O和N3-互为等电子体。 (3)同主族元素最外层电子数相等，故可将粒子中原子换成同主族元素原子，如O3和SO2互为等电子体。 【变式】下列不属于等电子体的是_______。 A．NO+、C22- B．O3和SCN- C．BO33-、BF3 D．SiF4、PO43- 【答案】B 【解析】A项，NO+、C22-，原子数都是2，价电子数都是10，属于等电子体，A不符合题意；B项，O3和SCN-，原子数都是3，价电子数前者为18，后者为16，不属于等电子体，B符合题意；C项，BO33、BF3，原子数都是4，价电子数都是24，属于等电子体，C不符合题意；D项，SiF4、PO43-，原子数都是 5，价电子数都是32，属于等电子体，D不符合题意；故选B。 题型02等电子体的书写 【典例】写出下列微粒的等电子体。 (1)和是等电子体的阴离子有 、阳离子有 。 (2)和H2O是等电子体的阴离子是 。 (3)和CO2是等电子体的分子有 ，阴离子有 ，阳离子有 。 (4)和O3是等电子体的阴离子是 。 (5)和NH3是等电子体的阳离子是 。 (6)和SO3是等电子体的阴离子是 。 (7)和SO32-是等电子体的阴离子是 。 (8)和CH4是等电子体的阳离子是 。 (9)和CCl4是等电子体的阴离子是 。 【答案】(1)CN-、C22- NO+、O22+ (2)NH2- (3)N2O、BeCl2 CNO-、N3-、SCN- NO2+ (4)NO2- (5)H3O+ (6)CO32-、NO3- (7)ClO3-、BrO3-、IO3- (8)NH4+、PH4+ (9)SiO44-、SO42-、ClO4-、PO43- 【解析】(1)CO分子中含有2个原子、价电子数是10，与CO互为等电子体的阴离子微粒有CN-或C22-，阳离子为NO+、O22+； (2)H2O有3个原子8个价电子，根据等电子体原理可知，与水互为等电子体的阴离子为NH2-； (3)具有相同原子数和最外层电子数的分子或离子叫等电子体，CO2原子数是3，最外层电子数是16，与CO2互为等电子体的分子有N2O、BeCl2，阴离子有CNO-、N3-、SCN-，阳离子有NO2+； (4)O3原子数是3，最外层电子数是18，和O3是等电子体的阴离子是NO2-； (5)NH3有4个原子8个价电子，根据等电子体原理可知，和NH3是等电子体的阳离子是H3O+； (6)SO3有4个原子24个价电子，根据等电子体原理可知，和SO3是等电子体的阴离子是CO32-、NO3-； (7)SO32-有4个原子26个价电子，根据等电子体原理可知，和SO32-是等电子体的阴离子是ClO3-、BrO3-、IO3-； (8)CH4有5个原子8个价电子，根据等电子体原理可知，和CH4是等电子体的阳离子是NH4+、PH4+； (9)CCl4有5个原子32个价电子，根据等电子体原理可知，和CCl4是等电子体的阴离子是SiO44-、SO42-、ClO4-、PO43-。 提分速记 写等电子体时，可先选定一个分子或离子，在此基础上原子总数不变，将原分子或离子中某些原子变为前面或后面主族的原子，然后再根据情况换第二个原子及加上或减去适当电子即可，如寻找N2的等电子体时可将1个N换为C，另一个N换为O，即CO。 【变式】回答下列问题。 (1)根据等电子原理，仅由第二周期元素形成的共价分子中，互为等电子体的是 和 ； 和 。 (2)在短周期元素组成的物质中，与NO2-互为等电子体的分子有 、 。 (3)与H2O互为等电子体的一种阳离子为 (填化学式)，阴离子为 。 (4)与N2互为等电子体的阴离子是 ，阳离子是 。 【答案】(1)N2 CO N2O CO2 (2)SO2 O3 (3)H2F+ NH2- (4)CN-(或C22-) NO+ 【解析】(1)原子个数和价电子数均相等的分子、离子互为等电子体，仅由第二周期元素形成的共价分子中，互为等电子体的有N2和CO；N2O和CO2； (2)原子个数和价电子数均相等的分子、离子互为等电子体，在短周期元素组成的物质中，与NO2-互为等电子体的分子有SO2、O3； (3)原子个数和价电子数均相等的分子、离子互为等电子体，与H2O互为等电子体的一种阳离子为H2F+；阴离子为NH2-； (4)原子个数和价电子数均相等的分子、离子互为等电子体，与N2互为等电子体的阴离子是CN-(或C22-)，阳离子是NO+。 题型03等电子体的应用 【典例】通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，下列有关说法中正确的是( ) A．NH3和PH3是等电子体，键角相同 B．NO3-和SO3是等电子体，均为平面三角形结构 C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构 D．已知B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道 【答案】B 【解析】A项，NH3和PH3原子总数和价电子总数相同，是等电子体，N和P的电负性不同，故键角不相同，A错误；B项，NO3-和SO3原子总数和价电子总数相同，是等电子体，NO3-的N和SO3中的S均为sp2杂化，故均为平面三角形结构，B正确；C项，H3O＋和PCl3的价电子总数不相等，不互为等电子体，C错误；D项，已知B3N3H6和苯是等电子体，苯分子中存在“肩并肩”式重叠的轨道，故B3N3H6分子中也存在“肩并肩”式重叠的轨道，D错误； 故选B。 【变式】由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，可互称为等电子体。等电子体的空间结构相似。根据上述原理，下列各组粒子中，空间结构不相似的是_______。 A．C22-和O22+ B．CH4和PH4+ C．CCl4和SiO32- D．CS2和N2O 【答案】C 【解析】A项，C22-和O22+原子数均为2，价电子数之和均为10，属于等电子体，结构均为直线形，空间结构相似；A不符合题意；B项，CH4和PH4+原子数均为5，价电子数之和均为8，属于等电子体，结构均为正四面体型，空间结构相似；B不符合题意；C项，CCl4原子数为5，SiO32-原子数为4，原子数不同，不满足等电子体条件，CCl4为正四面体，SiO32-为三角锥形，空间结构不相似；C符合题意；D项，CS2和N2O原子数均为3，最外层电子数之和均为16，属于等电子体，结构均为直线型，空间结构相似；D不符合题意；故选C。 【巩固训练】 1．下列微粒与SO32-是等电子体的是_______。 A．NO3- B．BF3 C．PO33- D．SO3 【答案】C 2．下列各组微粒属于等电子体的是_______。 A．12CO2和14CO B．H2O和NH3 C．NO＋和CN－ D．NO和CO 【答案】C 【解析】根据等电子体的条件①原子总数相同，②最外层电子数之和相等判断，NO＋和CN－属于等电子体。 3．下列不属于等电子体的是_______。 A．N2和 CO B．CO2和N2O C．PH3和NH3 D．CO2和SiO2 【答案】D 【解析】A项，N2和CO均为双原子分子，且均有10个价电子，属于等电子体；B项，CO2和N2O均为三原子分子，且均有16个价电子，属于等电子体；C项，PH3和NH3均为四原子分子，且均有8个价电子，属于等电子体；D项，SiO2是由原子直接构成的原子晶体，CO2是分子晶体，两者不属于等电子体；故选D。 4．电子数相同的微粒叫做等电子体，下列微粒属于等电子体的是_______。 A．12CO2和14CO B．H2O2和D2O C．N2和13CO D．NO和CO 【答案】C 【解析】A项，12CO2分子含有电子数为22，14CO的电子数为14，二者电子数目不相等，不是等电子体，A错误；B项，H2O2分子含有电子数为18，D2O的电子数为10，二者电子数目不相等，不是等电子体,B错误；C项，N2和13CO的电子数目相同，都是14个电子，为等电子体，C正确；D项，NO分子含有电子数为15，CO的电子数为14，二者电子数目不相等，不是等电子体，D错误；故选C。 5．与NO3-互为等电子体的是_______。 A．SO3 B．BF3 C．CH4 D．NO2 【答案】AB 【解析】等电子体是指价电子数和原子数相同的分子或离子；NO3-价电子数为24。A项，SO3价电子数为24，A正确；B项，F3价电子数为24，B正确；C项，CH4价电子数为8，C错误；D项，NO2价电子数为17，D错误；故选AB。 6．下列各组微粒互为等电子体的是_______。 A．N2O4和C2H4 B．BF3和PCl3 C．CO2和NO2 D．SO2和O3 【答案】D 【解析】原子数和价电子数分别都相等的微粒为等电子体，分子中质子数等于电子数。A项，N2O4和C2H4的原子数相等，价电子数不相等，所以两者不是等电子体，A错误；B项，BF3和PCl3的原子数相等，价电子数不相等，所以两者不是等电子体，B错误；C项，CO2和NO2的原子数相等，价电子数不相等，不属于等电子体，C错误；D项，SO2和O3的原子数和价电子数分别均相等，所以两者是等电子体，D正确；故选D。 7．下列各组微粒中，都互为等电子体的是_______。 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A项，都含有2个原子，其价电子数分别为10、11、10，所以不全互为等电子体，A项错误；B项，都含有3个原子，其价电子数分别为18、16、16、16，所以不全互为等电子体，B项错误；C项，含有的原子数都为4，其价电子数分别为24、24、24，所以互为等电子体，C项正确；D项，含有的原子数分别为5、5、4、5，其价电子数分别为32、32、26、32，所以不全互为等电子体，D项错误；故选C。 8．写出下列符合题意的化学式： (1)与H2O分子互为等电子体的阴离子为________ (2)与NH3BH3原子总数相等的等电子体是________(写分子式)。 (3)与NH4+互为等电子体的一种分子为________ (4)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为________ (5)与SO42-互为等电子体的分子为________ 【答案】(1)NH2- (2)CH3CH3 (3)CH4或SiH4 (4)NO2- (5)CCl4 9．在铜锰氧化物的催化下，CO被氧化成CO2，HCHO被氧化成CO2和H2O，根据等电子原理，CO分子的结构式为________，1 mol CO2中含有的σ键数目为________ 【答案】C≡O 2NA 10．CaC2中C22-与O22+互为等电子体，O22+的电子式为 。 【答案】 【解析】等电子体具有相同的空间结构，C与O互为等电子体，则O离子中含有氧氧三键，电子式为。 11．已知ClO2-为角形，中心氯原子周围有四对价层电子。ClO2-中心氯原子的杂化轨道类型为________，写出一个ClO2-的等电子体：________ 【答案】(1)sp3 Cl2O(或OF2) 12．CaCN2中阴离子为CN22-，与CN22-互为等电子体的分子有N2O和________________(填化学式)，由此可以推知CN22-的立体构型为________ 【答案】CO2 直线形 13．已知ClO2-为角型，中心氯原子周围有四对价层电子。ClO2-中心氯原子的杂化轨道类型为______，写出一个ClO2-的等电子体_____ 【答案】sp3杂化，Cl2O、OF2、BrO2-等 14．氮元素的第一电离能在同周期中从大到小排第________位，写出与NO3-互为等电子体的一种非极性分子的化学式______________________ 【答案】3 SO3或BF3 15．有如下几种含氮微粒，它们分别是表中各含碳微粒的等电子体，请将序号填入相应的空格内。 A．N2H4 B．N2H62+ C．NH4+ D．NO3- E．NO2+ 含碳微粒 CH4 C2H6 CO32- C2H42- CO2 含氮微粒 【答案】C B D A E 【解析】等电子体是指价电子数和原子数相同的分子、离子或原子团。A项，N2H4含有6个原子，价电子数为14；B项，N2H62+含有8个原子，价电子数为14；C项，NH4+含有5个原子，价电子数为8；D项，NO3-含有4个原子，价电子数为24；E项，NO2+含有3个原子，价电子数为16；CH4含有5个原子，价电子数为8，与NH4+为等电子体，故选C；C2H6含有8个原子，价电子数为14，与N2H62+为等电子体，故选B；CO32-含有4个原子，价电子数为24，与NO3-为等电子体，故选D；C2H42-含有6个原子，价电子数为14，与N2H4为等电子体，故选A；CO2含有3个原子，价电子数为16，与NO2+为等电子体，故选E。 16．已知原子总数相同、价电子总数相等的微粒称为等电子体，等电子体的结构相似。据此回答下列问题： (1)SCN－、NO2+的价电子总数都是16，因此它们的结构与第二周期中的两种元素组成的________分子的结构相似，该分子呈________形。 (2)CO32-、NO3-等微粒具有相同的通式AX3，且价电子总数都是________，因此它们的结构与由ⅥA族的两种元素组成的________分子的结构相似，呈________形。 【答案】(1)CO2或N2O 直线 (2)24 SO3 平面三角 【强化训练】 1．下列几组微粒互为等电子体的是_______。 ①SO42-和PO43- ②NO+和CN- ③CO2和CS2 ④N2O和CO2 ⑤BF3和SO3 A．仅①②③ B．仅④⑤ C．仅①③④ D．①②③④⑤ 【答案】D 【解析】具有相同价电子总数和原子数目的微粒为等电子体。①SO42-原子数目为5，价电子数目6+6×4+2=32，PO43-原子数目为5，价电子数目5+6×4+3=32，二者互为等电子体；②NO+原子数目为2，价电子数目5+6-1=10，CN-原子数目为2，价电子数目4+5+1=10，二者互为等电子体；③CO2原子数目为3，价电子数目4+6×2=16，CS2原子数目为3，价电子数目4+6×2=16，二者互为等电子体；④N2O原子数目为3，价电子数目5×2+6=16，CO2原子数目为3，价电子数目4+6×2=16，二者互为等电子体；⑤BF3原子数目为4，价电子数目3+7×3=24，SO3原子数目为4，价电子数目6+6×3=24，二者互为等电子体；①②③④⑤均是等电子体，故选D。 2．下列各组物质不是互为等电子体的是_______。 A．CO和N2 B．CO2和SnO2 C．CO32-和NO3- D．CO2和SO2 【答案】D 【解析】A项，CO和N2的原子总数为2，价电子总数分别为4+6=10和5×2=10，两者均相同，A不符合题意；B项，C、Sn是同一主族元素，原子核外价电子数相同，CO2和SnO2原子总数为3，价电子总数都是4+2×6=16，二者分子中原子个数相等、价电子数相等，所以是等电子体，B不符合题意；C项，CO32-和NO3-中原子总数为4，价电子总数分别4+3×6+2=24和5+3×6+1=24，两者均相同，互为等电子体，C不符合题意；D项，CO2和SO2原子总数为3，价电子总数分别为4+2×6=16和6+2×6=18，价电子数不同，二者不是等电子体，D符合题意；故选D。 3．根据等电子原理可知，由短周期元素组成的粒子，只要其原子总数和价电子总数相同，均可互称为等电子体。下列各组粒子不能互称为等电子体的是_______。 A．CO2和SO2 B．CN-和C22- C．SiH4和NH4+ D．N2O和N3- 【答案】A 【解析】A项，CO2价电子总数为16，SO2价电子总数为18，不符合等电子体的定义，故选A；B项，CN-和C22-原子总数均为2、价电子总数均为10，两者互为等电子体，故不选B；C项，SiH4和NH4+原子总数均为5，价电子总数均为8，两者互为等电子体，故不选C；D项，N2O和N3-原子总数均为3，价电子总数均为16，两者互为等电子体，故不选D；故选A。 4．根据等电子原理，下列各组分子或离子的空间构型不相似的是_______。 A．SO2和O3 B．NH4+和CH4 C．H3O＋和NH3 D．CO2和H2O 【答案】D 【解析】D项中，CO2分子和H2O分子原子总数相等，价电子总数前者为16，后者为10，二者不属于等电子体，则空间构型不相似。 5．与NO2+互为等电子体的分子 ，根据等电子体原理，在NO2+中氮原子轨道杂化类型是 ；O22+与N2互为等电子体，1mol O22+中含有的π键数目为 个。 【答案】 CO2或CS2 sp 2NA 【解析】原子总数相同，价电子总数相同的微粒互为等电子体；根据杂化轨道理论确定N原子的轨道杂化类型；等电子体结构相似。NO2+中含有3个原子、22个价电子，则与NO2+互为等电子体的分子有N2O、CO2、CS2等；NO2+离子的中心原子N原子的价层电子对数=，所以NO2+中氮原子采取sp杂化；O22+和N2分子为等电子体，其结构和N2结构相似，一个氮气分子中含有2个π键，所以一个O22+中含有2个π键，则1mol O22+中含有的π键数目为2NA。 6．(1)SeO3的空间结构为______________，SeO32-的VSEPR模型为______________。 (2)与SeO3互为等电子体的一种阴离子为________(填化学式)。 (3)SCl3+和PCl3互为等电子体，SCl3+的空间结构是______________。S—Cl键的键长________P—Cl键的键长(填“>”“＝”或“<”)，原因是____________________。 (4)碳负离子(CH3-)的空间结构为___________________________________，与CH3-互为等电子体的一种分子是________(填化学式)。 【答案】(1)平面三角形 四面体形 (2)CO32- (或NO3-、SiO32-) (3)三角锥形 ＜ S原子半径小于P原子半径，故S—Cl键要比P—Cl键短 (4)三角锥形 NH3(或PH3) 【解析】(1)SeO3的中心原子Se原子的价电子对数是3，且不存在孤电子对，所以其空间结构为平面三角形；SeO32-的中心原子Se原子的层电子对数是4，所以其VSEPR模型为四面体形。(2)等电子体的原子总数相同、价电子总数相同，故与SeO3互为等电子体的阴离子为CO32-、NO3-或SiO32-。(3)SCl3+中中心原子S原子的价电子对数＝σ键个数＋孤电子对数＝3＋2 (1)×(6－1－3×1)＝4，且含1对孤电子对，所以其空间结构为三角锥形；键长与形成键的原子半径有关，S原子半径小于P原子半径，故S—Cl键键长比P—Cl键键长小。(4)CH3-中中心原子C原子的价电子对数＝3＋2 (1)×(4＋1－3×1)＝4，且含1对孤电子对，故其空间结构为三角锥形；等电子体的原子总数相等、价电子总数相等，因此与CH3-互为等电子体的分子可以为NH3或PH3。 7．等电子体的结构相似、物理性质相近，称为等电子原理。如N2和CO为等电子体。下表为部分元素等电子体分类、空间构型表。 等电子体类型 代表物质 空间构型 四原子24电子等电子体 SO3 平面三角形 四原子26电子等电子体 SO32- 三角锥形 五原子32电子等电子体 CCl4 四面体形 试回答下列问题： (1)下面物质分子或离子的空间构型： BrO3-________，CO32-________，PO43-________。 (2)由第二周期元素组成，与F2互为等电子体的离子有________。 (3)C2O42-和________是等电子体，C2O42-离子具有较强的还原性，它能使酸性KMnO4溶液褪色，Mn原子在元素周期表中的位置是__________，价电子构型为________________。 (4)HN3称为叠氮酸，常温下为无色有刺激性气味的液体。N3-的空间构型是________，与N3-互为等电子体的分子的化学式为________(写一种)。NH2-的电子式为________。 (5)已知H3B·NH3在一定条件下可逐步释放出氢气最终转化为氮化硼，因此可作为储氢材料。H3B·NH3的等电子体的化学式为________。 【答案】 (1)三角锥形 平面三角形 四面体形 (2)O22- (3)N2O4 第四周期第ⅦB族 3d54s2 (4)直线形 CO2(或N2O、CS2，写1个即可) (5)C2H6 【解析】(1)互为等电子体的物质结构相似。BrO3-为四原子26电子体，所以其结构与SO32-相似，为三角锥形；CO32-为四原子24电子体，与SO3的结构相似，为平面三角形；同理可知PO43-为正四面体形。(2)F2为双原子18电子体，所以由第二周期元素组成，与F2互为等电子体的离子有O22-。(3)用N原子替换C2O42-中的C的原子可得等电子体N2O4。Mn的原子序数为25，价电子排布式为3d54s2，由周期序数＝电子层数，价电子数＝族序数，Mn位于第四周期第ⅦB族。(4)CO与N2互为等电子体，用CO替换N2，用O替换N－，可知N3-与CO2互为等电子体，结构相似，所以是直线形。用S替换CO2中的2个O原子可得等电子体CS2，用N2替换CO2中的CO可得等电子体N2O。用O替换NH2-中的N－，可知H2O与NH2-互为等电子体。所以NH2-为V形空间构型。(5)BN与C2电子数相同，所以用C2替换BN可得H3B·NH3的等电子体C2H6。 10 / 12 学科网（北京）股份有限公司 $