专题04 等电子体的推断（重难点讲义）化学人教版选择性必修2

专题04  等电子体的推断 1. 精准理解等电子体与等电子原理的定义明确等电子体的双重核心标准：原子总数相同（重原子优先，H、He等轻原子不计入核心计数）且价电子总数相同，能区分“总电子数相等”与“价电子数相等”的差异（如CO与N2均为14价电子体，总电子数也相等；而CH4与PH4+为8价电子体，总电子数不同）。 2. 掌握等电子原理的核心结论：等电子体具有相似的化学键特征、空间构型及部分化学性质，理解“结构相似”的本质是重原子的成键方式与空间排布相似。 3.掌握等电子体推断的三大核心方法：同族元素互换法、价电子迁移法、电子-电荷互换法。 一、等电子体与等电子原理 1. 等电子体的定义：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。 （1）原子总数相同：优先统计重原子（C、N、O、S、P等），后统计H、He等轻原子，计入核心原子计数（如NH4+与CH4均按5个核心原子计）。 （2）价电子总数相同：指所有原子最外层电子数之和（离子需叠加电荷数，正电荷减、负电荷加），区别于“总电子数相等”（如CH4与PH4+价电子数均为8，总电子数分别为10、18，仍为等电子体）。 2. 等电子原理 等电子体具有相似的化学键特征、空间构型及部分化学性质，核心逻辑是“重原子成键方式与空间排布相似”。例如CO和N2的熔沸点、溶解性等都非常相近，需注意“相似性≠等同性”，如CO与N2均稳定，但CO还原性更强，化学性质存在差异。 3.等电子原理的应用 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。 二、等电子体推断的三大核心方法 推断需遵循“定标准→选方法→验匹配”的流程，三种方法可单独使用或综合应用，以应对不同类型微粒。 1. 同族元素互换法（最常用，适用于分子间推断） （1）原理：同族元素原子价电子数相同，替换后原子总数和价电子总数不变。 （2）关键技巧：简单分子、原子团的等电子体推断，避免跨晶体类型替换（如CO2为分子晶体，不可换为原子晶体SiO2）。 （3）实例：① CO2→CS2（将O换为同族S）；② CCl4→SiCl4将C换为同族Si）；③ SO42-→SeO42-（将S换为同族Se）。 2. 价电子迁移法（适用于不同元素组成的微粒） （1）原理：价电子在原子间转移，同时调整质子数，保证原子总数和价电子总数不变。 （2）关键技巧：“多价电子原子→少价电子原子”迁移时，需同步增加原子数补全总数。 （3）实例：① CO（C4+O6，共10价电子）→N2（N5+N5，共10价电子），C的1个价电子迁移给O，转化为两个N原子；② BeCl2（Be2+Cl7×2，共16价电子）→CO2（C4+O6×2，共16价电子），Be的2个价电子迁移给两个Cl，转化为C和两个O。 3. 电子-电荷互换法（适用于分子与离子间推断） （1）原理：1个负电荷≈1个价电子（得电子），1个正电荷≈1个价电子缺失（失电子），通过电荷与价电子的等价转换，实现分子与离子的互推。 （2）实例：① 分子→离子：CH4（8价电子）→NH4+（N5+H1×4-1=8价电子，加1个正电荷抵消1个价电子）；② 离子→分子：CN-（C4+N5+1=10价电子）→N2（10价电子，将N的1个价电子换为1个负电荷）；③ 离子→离子：CO32-（C4+O6×3+2=24价电子）→NO3-N5+O6×3+1=24价电子，C换为N，同时将1个负电荷转为价电子）。 三、常见的等电子体分类汇总 建立“微粒组→价电子数→空间构型”的关联模型，是快速推断和应用的基础。 原子数-价电子数 典型等电子体 空间构型 化学键特征 2原子10电子 N2、CO、CN⁻、C22-、NO+ 直线形 1个σ键、1个或2个π键（如N₂为三键） 3原子16电子 CO2、NO2+、SCN-、CS2 直线形 中心原子sp杂化，含两个双键或σ+π键 3原子18电子 NO2-、O3、SO2 V形（角形） 中心原子sp²杂化，含1个孤电子对 4原子24电子 SO3、CO32-、NO3-、BF3 平面三角形 中心原子sp²杂化，无孤电子对，含大π键 4原子26电子 SO32-、PO33-、ClO3- 三角锥形 中心原子sp³杂化，含1个孤电子对 5原子32电子 CCl4、SiF4、SO42-、PO43- 正四面体形 中心原子sp³杂化，无孤电子对 四、等电子体判断易错提醒（高频失分点辨析） 1. 概念混淆类错误 误区1：将“总电子数相等”等同于“价电子数相等”。 辨析：如Ne（10总电子，8价电子）与HF（10总电子，8价电子），虽总电子数和价电子数均相等，但原子数不同（1个vs2个），非等电子体；NH3（10总电子，8价电子）与H2O（10总电子，8价电子），价电子数相等但原子数不同，非等电子体。 误区2：认为等电子体仅存在于分子间。 辨析：等电子体范畴包括分子（CO）、阳离子（NH4+）、阴离子（CO32-）及原子团（SCN-），如CH4（分子）与NH4+（阳离子）互为等电子体。 2. 方法应用类错误 误区1：同族元素互换时忽略晶体类型差异。 辨析：CO（分子晶体）与SiO₂（原子晶体），虽C与Si、O与O分别同族，但成键轨道差异大（C用2p，Si用3p），空间结构完全不同（直线形vs空间网状），非等电子体。 误区2：电子-电荷互换时电荷计算错误。 辨析：阴离子价电子总数=各原子价电子数之和+电荷数（负电荷）；阳离子价电子总数=各原子价电子数之和-电荷数（正电荷），如NH4+价电子数=5+1×4-1=8，而非5+1×4=9。 3. 原理应用类错误 误区1：认为等电子体性质完全相同。 辨析：等电子体仅结构和部分性质相似，因组成元素不同，电负性、键能等存在差异，性质有区别。如CO与N2均稳定，但CO能与CuO反应（还原性），N2则不能。 误区2：盲目套用等电子原理，忽略成键轨道相似性。 辨析：等电子原理的前提是“成键轨道相似”，如B3N3H6（无机苯）与C6H6（苯），B、N与C的成键轨道均为2p，故结构相似（平面六边形，含大π键）；而CO2与SiO2，成键轨道不同，结构无相似性。 题型01 等电子体的判断 【典例】下列各组微粒中，都互为等电子体的是 A．CO、NO、NaH、N2 B．SO2、NO2+、N3-、CNO－ C．CO32-、NO3-、BeCl2 D．SiF4、SiO44-、SO42－、PO43- 【答案】D 【解析】A．CO、N2中电子数是14，NO中电子数是15，NaH中电子数是12，所以这几种微粒不是等电子体，故A错误；B．SO2中价电子数是24、NO2+中价电子数是16、N3-中价电子数是16、OCN-中价电子数是16，所以NO2+、N3-、OCN-属于等电子体，故B错误；C．CO32-中价电子数是24、NO3-中价电子数是24、BCl2中价电子数是17，所以不属于等电子体，故C错误；D．SiF4中价电子数是32、SiO44-中价电子数是32、SO42-中价电子数是32、PO43-中价电子数是32，且SiF4、SiO44-、PO43-中原子个数相等，所以属于等电子体，故D正确；答案选D。 【变式1】原子数相同且价电子总数相等的微粒叫等电子体，下列不属于等电子体的是 A．和 B．和 C．与 D．和 【答案】A 【解析】A．和中原子数不同，不是等电子体，A符合题意；B．和中原子数相同、都为5，且价电子总数相等、都为32，是等电子体，B不符合题意；C．与中原子数相同、都为5，且价电子总数相等、都为32，是等电子体，C不符合题意；D．和中原子数相同、都为3，且价电子总数相等、都为16，是等电子体，D不符合题意；故选A。 【变式2】与NH互为等电子体的分子是（　　） A． B． C．NO D． 【答案】A 【分析】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。NH由5个原子构成，价电子总数为10。 【解析】A．CH4中电子数为：6+4=10，由5个原子构成，与NH是等电子体的分子，A正确；B．OH-中电子数为：8+1+1=10，但是属于离子，且原子数不一样，B错误；C．NO中电子数为：7+8=15，且原子数目也不一样，C错误；D．H3O+中电子数为：8+3-1=10，但是属于离子，且原子数不一样，D错误；故选A。 题型02 推测空间构型与杂化方式 【典例】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．和 B．和 C．和 D．和 【答案】C 【解析】A．−和原子数均为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．CH4和原子数均为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．CCl4原子数为5，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，为三角锥形，空间结构不相似；C符合题意；D．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；答案选C。 【变式1】下列各组微粒的空间构型和中心原子杂化方式均相同的是（    ） ①NH3和H2O②NH4+和H3O+③NH3和H3O+④O3和SO2⑤CO2和BeCl2⑥CO32-和SO42-⑦BF3和Al2Cl6 A．全部 B．④⑥⑦ C．③④⑤ D．②⑤⑥ 【答案】C 【解析】①NH3中心原子为sp3杂化，有一对孤对电子，为三角锥形；H2O分子中心原子为sp3杂化，有2对孤对电子，为V形，故①不符合题意；②NH4+中心原子为sp3杂化，不含孤对电子，为正四面体构型；H3O+中心原子为sp3杂化，有一对孤对电子，为三角锥形，故②不符合题意；③NH3中心原子为sp3杂化，有一对孤对电子，为三角锥形；H3O+中心原子为sp3杂化，有一对孤对电子，为三角锥形，故③符合题意；④O3和SO2原子总数相同，价电子总数相同，互为等电子体，具有相同的空间构型和杂化方式，故④符合题意；⑤CO2和BeCl2原子总数相同，价电子总数相同，互为等电子体，具有相同的空间构型和杂化方式，故⑤符合题意；⑥CO32-和SO42-原子总数不相，价电子总数不同，空间构型不同，故⑥不符合题意；⑦BF3中B原子价层电子对数为3，为sp2杂化，Al2Cl6中Al原子价层电子对数为4，为sp3杂化，故⑦不符合题意；故答案为C。 【变式2】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。下列各组分子或离子的空间构型相似的是 A．CH4和 B．NO和O2 C．NO2和O3 D．HCl和H2O 【答案】A 【解析】A．CH4的原子数为5，价电子数为8，的原子数为5，价电子数为8，两者互为等电子体，空间构型相似，A正确；B．NO的原子数为2，价电子数为11，O2的原子数为2，价电子数为12，两者不互为等电子体，空间构型不相似，B错误；C．NO2的原子数为3，价电子数为17，O3的原子数为3，价电子数为18，两者不互为等电子体，空间构型不相似，C错误；D．HCl的原子数为2，价电子数为8，H2O的原子数为3，价电子数为8，两者不互为等电子体，空间构型不相似，D错误；答案选A。 题型03 推测化学键特征 【典例】已知 CN- 与 N2互为等电子体，则下列有关 HCN 的说法正确的是 A．HCN 分子的立体构型为 V 形 B．HCN 分子中σ 键与π键个数比为1:2 C．已知 HCN 标况下为液态，与水、乙醇互溶，则其固态时为分子晶体 D．HCN 制备：C2H4+NH3=HCN+CH4+H2，该方程式涉及到的非极性分子有2种 【答案】C 【解析】A．HCN分子中CN-与N2互为等电子体，则C与N之间为三键，中心C原子为sp杂化，HCN的立体构型为直线形，A说法错误；B．HCN 分子中σ 键与π键个数均为2，比值为1∶1，B说法错误；C．已知 HCN 标况下为液态，与水、乙醇互溶，HCN为共价化合物，则其固态时为分子晶体，C说法正确；D．HCN 制备：C2H4+NH3=HCN+CH4+H2，该方程式涉及到的非极性分子有C2H4、CH4、H2，共有3种，D说法错误；答案为C。 【变式1】已知与互为等电子体，则下列说法中不正确的是 A．能发生加成反应和取代反应 B．含有12个键和3个键 C．分子中所有原子在同一平面上 D．的二氯代物有4种 【答案】B 【解析】A．等电子体具有相似的结构和性质，无机苯的结构和性质与苯相似，能发生加成反应和取代反应，故A正确；B．等电子体具有相似的结构，无机苯的结构和性质与苯相似，单键为σ键，环上为6个σ键和1个大π键；故B3N3H6中含有12个键和1个大π键，故B错误；C．苯属于平面形结构，则B3N3H6分子各原子均在同一平面上，故C正确；D．苯分子中的环上六个碳原子均是等效的，而B3N3H6中的环上三个B原子是等效的，三个N原子又是等效的，所以该环上共有两种等效氢，故其二氯代物中，两个氯原子分别处在邻位或对位时各一种，而处在间位时，有两种，故其二氯代物的异构体有四种，故D正确。答案选B。 【变式2】已知CN-与N2结构相似，可推算出HCN分子中σ键与π键的数目之比为 A．1∶3 B．2∶1 C．1∶1 D．1∶2 【答案】C 【解析】CN-与N2互为等电子体，二者结构相似，C原子与N原子之间形成三键，则HCN分子的结构式为，三键中含有1个键、2个键，单键属于键，故HCN分子中键与键的数目之比为，故选C。 题型04 预测陌生物质性质 【典例】人们研究发现金星大气中有一种称之为硫化羰(COS)的分子，其结构与CO2类似，硫化羰是一种与生命密切相关的物质，下列有关COS的推测肯定不正确的是 A．COS分子中所有原子都满足8电子稳定结构 B．COS与CO2互为等电子体 C．COS分子是含有极性键的非极性分子 D．COS的结构式为S=C=O 【答案】C 【解析】A．COS结构与CO2类似，则C原子分别与O原子、S原子各共用两对电子，分子中所有原子都满足8电子稳定结构，A正确；B．COS和CO2所含原子总数相同，价电子总数相同，互为等电子体，B正确；C．S原子和O原子分列C原子两侧，所以该分子正负电荷中心不重合，为极性分子，C错误；D．根据二氧化碳的结构式可知COS的结构式为S=C=O，D正确；综上所述答案为C。 【变式1】等电子体之间往往具有相似的结构，N2O与CO2分子具有相似的结构(包括电子式)；已知N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连，下列说法合理的是 A．N2O为三角形分子 B．N2O与CO2均不含非极性键 C．N2O的电子式可表示 D．N2O与SiO2为等电子体、具有相似的结构和相似性质 【答案】C 【解析】A．N2O与CO2分子具有相似的结构，二氧化碳是直线型分子，所以N2O是直线型分子，故A不符合题意；B．N2O与CO2分子具有相似的结构(包括电子式)，且N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连，N2O的电子式为：，N2O中存在氮氮键，所以含有非极性键，故B不符合题意；C．二氧化碳的电子式为：，N2O与CO2分子具有相似的结构(包括电子式)，且N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连，所以N2O的电子式为：，故C符合题意；D．二氧化硅是原子晶体，N2O是分子晶体，二氧化硅中电子数是30，N2O中电子数是22，所以N2O和SiO2不是等电子体，其结构不同，故D不符合题意；答案选C。 【变式2】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，等电子体具有相似的化学结构，则下列有关说法中正确的是 A．和是等电子体，化学键类型完全相同 B．和是等电子体，均为平面正三角形结构 C．和是等电子体，均为三角锥形结构 D．和是等电子体，和具有相同的化学性质 【答案】B 【解析】A．和原子数都是5，价电子数都是8，是等电子体，空间构型均为正四面体结构，都为共价键，但中有三条属于极性共价键，一条属于配位键，A错误；B．和原子数都是4，价电子数都是24，是等电子体，均为平面正三角形结构，B正确；C．价电子数是8，价电子数是26，价电子数不同，不是等电子体，C错误；D．和是等电子体，价电子数都为18，具有相似的结构，但化学性质不同，二氧化硫以还原性为主，而臭氧具有强氧化性，D错误；故选B。 【巩固训练】 1．的结构可以表示为，的结构可以表示为，其中椭圆框表示π键，下列说法不正确的是 A．分子与分子中都含有三键 B．和的中心原子的杂化轨道类型相同 C．与互为等电子体 D．与的化学性质相同 【答案】D 【解析】A．由题意可知，分子和分子中均含有一个键和两个π键，所以二者都含有三键，A项正确；B．、的中心原子的杂化轨道类型相同，均为杂化，B项正确；C．与的原子总数和价电子总数均相同，互为等电子体,C项正确；D．与互为等电子体，其性质相似，但并不完全相同,D项错误。 2．下列各对粒子中，分子的立体构型相似的是 A．CS2与NO2 B．CCl4与PO C．SO2与O2 D．PCl3与BF3 【答案】B 【解析】A．CS2和NO2的原子个数都为3；氧原子、硫原子、氮原子、碳原子的价电子数分别为6、6、5、4，CS2价电子数共为16，NO2的价电子数共为17，不属于等电子体，结构不相似，故A错误；B．CCl4与PO的原子个数都为5；CCl4的价电子数为6+7×4=34，PO价电子数为5+6×4+3=34，属于等电子体，分子的立体构型相似，故B正确；C．SO2与O2分子中原子个数不同，所以不是等电子体，其空间构型不同，故C错误；D．PCl3与BF3的原子个数都为3；磷原子、氯原子、硼原子、氟原子的价电子数分别为5、7、3、7，PCl3价电子数共为26，BF3的价电子数共为24，不属于等电子体，结构不相似，故D错误；故选：B。 3．根据等电子原理：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，它们具有相似的结构特性。以下各组粒子结构不相似的是(　　) A．CO和N2 B．O3和SO2 C．CO2和N2O D．N2H4和C2H4 【答案】D 【解析】A．CO和N2的原子个数都为2 ，价电子数：前者碳为4，氧为6，共为10，后者氮为5，2个氮共为10 ，原子数和价电子数都相等，属于等电子体，故A正确；B．O3和SO2的原子个数都为3 ，氧和硫的价电子数都为6 ，O3价电子数共为18 ，SO2的价电子数共为18 ，属于等电子体，故B正确；C．CO2和N2O的原子个数都为3 ，氧原子、氮原子、碳原子的价电子数分别为6、5、 4 ，CO2价电子数共为16 ， N2O的价电子数共为16 ，属于等电子体，故C正确；D．N2H4和C2H4的原子个数都为6 ，氧原子、氮原子、碳原子、氢原子的价电子数分别为6、5、4、1 ,，N2H4价电子数共为14 ，C2H4的价电子数共为12，价电子数不等，不属于等电子体，故D错误；故答案选D。 4．根据等电子原理判断，下列说法中错误的是 A．分子中所有原子均在同一平面上 B．分子中存在双键，可发生加成反应 C．和互为等电子体，均为三角锥形 D．和互为等电子体，均为正四面体形 【答案】B 【解析】A．和苯互为等电子体，其结构相似，因此分子中所有原子均在同一平面上，A项正确；B．和苯互为等电子体，其结构相似，因此分子中不存在双键，B项错误；C．和原子数均为4，价电子数均为8，因此互为等电子体，中心O、N成键电子对数均为4，均有1对孤电子对，空间构型均为三角锥形，C项正确；D．和原子数均为5，价电子数均为8，因此互为等电子体，根据甲烷的空间结构可知二者空间结构均为正四面体形，D项正确；答案选B。 5．三氯化氮(NCl3)是一种淡黄色的油状液体，测得其分子具有三角锥形结构。则下面对于NCl3的描述不正确的是（    ） A．它是一种极性分子 B．它的挥发性比PBr3要大 C．它还能再以配位键与Cl-结合 D．已知NBr3对光敏感，所以NCl3对光也敏感 【答案】C 【解析】A．NCl3分子具有三角锥形结构，正负电荷中心不重合，所以其为极性分子，故A正确；B．分子晶体中物质的熔沸点与相对分子质量有关，相对分子质量越大其熔沸点越高，所以PBr3比NCl3的熔沸点高，NCl3比PBr3易挥发，故B正确；C．NCl3中N原子以及Cl-没有空轨道容纳孤对电子对，故NCl3与Cl-不能以配位键生成NCl4-，故C错误；D．具有相同价电子数和相同原子数，结构相似，物理性质相似，NBr3对光敏感，所以NCl3对光也敏感，故D正确；答案为C。 7．已知B3N3H6与C6H6互为等电子体，则下列说法中不正确的是（    ） A．B3N3H6能发生加成反应和取代反应 B．B3N3H6不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．B3N3H6分子中所有原子在同一平面上 D．B3N3H6具有碱性 【答案】D 【分析】等电子体具有相似的化学键特征，它们的结构相似，许多性质也相似。据此可知C6H6为苯，B3N3H6的性质应和苯相似，结合苯的性质进行分析。 【解析】A．苯能发生加成和取代反应，则B3N3H6也能发生加成反应和取代反应，A项正确；B．苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，则B3N3H6也不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，B项正确；C．苯分子中所有原子在同一平面上，则B3N3H6分子中所有原子也在同一平面上，C项正确；D．B3N3H6是由极性键组成的非极性分子，不具有碱性，D项错误；答案选D。 8．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，则下列有关说法中正确的是（） A．CH4和NH4+是等电子体，键角均为60o B．NO3-和CO32-是等电子体.均为平面三角形结构 C．H3O+和PC13是等电子体，均为三角锥形结构 D．N2和CO是等电子体，化学性质完全相同 【答案】B 【解析】A.CH4和NH4+是等电子体，均为正四面体构型，则键角均为109/28”，A说法错误；B.NO3-和CO32-是等电子体，中心原子均为sp2杂化，均为平面三角形结构，B说法正确；C.H3O+和PC13不是等电子体，中心原子均为sp3杂化，均为三角锥形结构，C说法错误；D.N2和CO是等电子体，空间构型相同，化学性质不一定相同，D说法错误；答案为B。 9．通常把原子数和电子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，则下列有关说法中错误的是（    ） A．分子各原子均在同一平面上 B．分子中不存在双键 C．和是等电子体，均为三角锥形 D．和是等电子体，均为正四面体结构 【答案】C 【解析】A.B3N3H6 和苯原子数都是12，价电子数都是30，是等电子体，等电子体结构相似，性质也相似，由于苯分子中所有原子在同一个平面上，所以B3N3H6分子各原子均在同一平面上，A正确；B3N3H6和苯原子数都是12，价电子数都是30，是等电子体，分子中有双键即有π键，B正确；C.和NH4+不是等电子体，NH4+是正四面体形，C错误；D.CH4和NH4+原子数和电子数相同，是等电子体，均为正四面体，D正确；故合理选项是C。 10．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，与互为等电子体的分子有 、 。 （3）与互为等电子体的一种阳离子为 (填化学式)，阴离子为 。 （4）与互为等电子体的阴离子是 ，阳离子是 。 【答案】（1） CO （2） （3） （4）(或) 【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，与互为等电子体的一种阳离子为；阴离子为； （4）原子个数和价电子数均相等的分子、离子互为等电子体，与互为等电子体的阴离子是(或)，阳离子是。 【强化训练】 1．（24-25高二下·福建泉州·期中）下列微粒互为等电子体的是 A．和 B．和 C．和 D．和 【答案】B 【分析】具有相同价电子总数和原子数目的微粒为等电子体，据此分析； 【解析】A．有3个原子，有4个原子，原子数目不同，不符合等电子体条件，A错误；B．和均为3个原子，价电子总数均为16（：3×5+1=16；：4+2×6=16），B正确；C．价电子总数为24（5+3×6+1=24），价电子总数为26（5+3×7=26），数目不同，C错误；D．价电子总数为34（6+4×7=34），价电子总数为32（6+4×6+2=32），数目不同，D错误；故选B。 2．（24-25高二下·上海·期末）B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似，也有大键，结构式如图所示。该分子的大键中含电子几个 A．1 B．2 C．3 D．6 【答案】D 【解析】无机苯的结构与苯类似，苯分子中大π键由6个碳原子的p轨道形成，每个碳原子提供1个p电子，共6个电子形成大π键。无机苯中，N原子的p轨道提供孤对电子（每个N原子提供2个电子），3个N原子共提供6个电子形成大π键。所以无机苯大π键电子数是6个。D 正确。 3．（24-25高二下·福建龙岩·月考）根据等电子原理，下列各组分子或离子的空间结构不相似的是 A．和 B．和CH4 C．H3O+和NH3 D．CO2和H2O 【答案】D 【解析】A．和原子总数相等，价电子总数均为24，二者互为等电子体，空间结构相似，A项不符合；B．和CH4原子总数相等，价电子总数均为8，二者互为等电子体，空间结构相似，B项不符合；C．H3O+和NH3原子总数相等，价电子总数均为8，二者互为等电子体，空间结构相似，C项不符合；D．CO2和H2O原子总数相等，CO2的价电子总数为16，H2O的价电子总数为8，二者不互为等电子体，空间结构不相似，D项符合；答案选D。 4．（24-25高二下·山东泰安·期中）(氨硼烷)储氢量高，是具有广泛应用前景的储氢材料。下列说法错误的是 A．存在配位键 B．B原子采用杂化 C．熔点： D．与互为等电子体 【答案】C 【解析】A．NH3BH3中N提供孤对电子，B提供空轨道形成配位键，A正确；B．B原子与N及三个H形成四个共价键，需sp3杂化，B正确；C．NH3BH3因极性分子间作用力（如氢键）更强，熔点应高于非极性的CH3CH3，C错误；D．NH3BH3和CH3CH3原子数均为8，价电子数均为14，互为等电子体，D正确；故选C。 5．（24-25高二下·福建泉州·月考）下列说法正确的是 A．溶于水和干冰升华都只有分子间作用力改变 B．BeCl2分子的模型是直线形 C．和互为等电子体，性质相似 D．的空间构型为三角锥形 【答案】B 【解析】A．溶于水，二氧化碳和水反应生成碳酸，有共价键的断裂和形成，故A错误； B．BeCl2分子中Be价电子对数为2，模型是直线形，故B正确；C．等电子体是研究具有相同价电子数、相同原子数的分子和离子，而N2O是分子晶体，而SiO2是原子晶体，所以两者不能互称为等电子体，性质不同，故C错误；D．中S原子价电子对数为4，无孤电子对，空间构型为正四面体形，故D错误；选B。 6．（23-24高二下·河北石家庄·月考）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．和是等电子体，键角相同 B．和是等电子体，均为平面三角形结构 C．和是等电子体，均为三角锥形结构 D．已知和苯是等电子体，分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道 【答案】B 【解析】A．和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．和原子总数和价电子总数相同，是等电子体，的N和中的S均为sp2杂化，故均为平面三角形结构，B正确；C．H3O＋和PCl3的价电子总数不相等，不互为等电子体，C错误；D．已知和苯是等电子体，苯分子中存在“肩并肩”式重叠的轨道，故分子中也存在“肩并肩”式重叠的轨道，D错误；故选B。 7．（23-24高二下·浙江丽水·期末）是一种绿色的硝化试剂，固态是离子型结构，存在和两种离子。已知原子总数相同，价电子总数相同的微粒结构相似。下列有关说法不正确的是 A．结构和结构相似 B．是平面三角形结构 C．的键角比的大 D．中σ键、π键个数比为1∶2 【答案】D 【解析】A．和原子总数均为3，的价电子总数为(5-1+6×2)=16，的价电子总数为(4+6×2)=16，所以结构和结构相似，故A正确；B．的中心原子N原子的价层电子对数为3+×(5+1-3×2)=3，无孤电子对，空间构型是平面三角形，故B正确；C．的中心原子N原子的价层电子对数为2+×(5-1-2×2)=2，无孤电子对，空间构型是直线形，键角180º，而空间构型是平面三角形，键角120º，所以的键角比的大，故C正确；D．与的原子总数相同，价电子总数相同，所以与结构相似，的结构式为O=C=O，1mol分子中含2molσ键、2molπ键，其中σ键、π键个数比为1∶1，所以中σ键、π键个数比也为1∶1，故D错误；故答案为：D。 8．（2024·山东·三模）下列分子或离子中，空间构型不为直线形的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．C2Cl2的结构式为Cl-C≡C-Cl，碳碳三键为直线结构，故C2Cl2分子空间构型为直线形，A不符合题意；B．和CO2是等电子体，结构相似，CO2为直线结构，故的空间构型是直线形，B不符合题意；C．中心原子I原子为sp3杂化，有两对孤对电子，空间构型为角形，C符合题意；D．SCN-和CO2是等电子体，结构相似，CO2为直线结构，故SCN-的空间构型是直线形，D不符合题意；本题选C。 9．（24-25高二上·宁夏吴忠·期中）下列各组微粒中，都互为等电子体的是 A．、、、 B．、、、 C．、、 D．、、、 【答案】D 【解析】A．、、、的原子个数相同，价电子数不完全相同，它们不互为等电子体，A不符合题意；B．、、、的原子个数相同，价电子数不完全相同，它们不互为等电子体，B不符合题意；C．、、的原子个数不完全相同，价电子数也不完全相同，它们不互为等电子体，C不符合题意；D．、、、的原子个数都为5，价电子总数都为32，它们互为等电子体，D符合题意；故选D。 10．（2025高二上·全国·月考）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）与互为等电子体的分子为 。 【答案】（1） （2）CH3CH3 （3）CH4或SiH4 （4） （5）CCl4 【分析】原子总数相同、价层电子总数相同的微粒互称为等电子体； 【解析】（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CH3CH3； （3）与互为等电子体的一种分子为CH4或SiH4； （4）与O3分子互为等电子体的一种阴离子为； （5）与互为等电子体的分子为CCl4。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04  等电子体的推断 1. 精准理解等电子体与等电子原理的定义明确等电子体的双重核心标准：原子总数相同（重原子优先，H、He等轻原子不计入核心计数）且价电子总数相同，能区分“总电子数相等”与“价电子数相等”的差异（如CO与N2均为14价电子体，总电子数也相等；而CH4与PH4+为8价电子体，总电子数不同）。 2. 掌握等电子原理的核心结论：等电子体具有相似的化学键特征、空间构型及部分化学性质，理解“结构相似”的本质是重原子的成键方式与空间排布相似。 3.掌握等电子体推断的三大核心方法：同族元素互换法、价电子迁移法、电子-电荷互换法。 一、等电子体与等电子原理 1. 等电子体的定义：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。 （1）原子总数相同：优先统计重原子（C、N、O、S、P等），后统计H、He等轻原子，计入核心原子计数（如NH4+与CH4均按5个核心原子计）。 （2）价电子总数相同：指所有原子最外层电子数之和（离子需叠加电荷数，正电荷减、负电荷加），区别于“总电子数相等”（如CH4与PH4+价电子数均为8，总电子数分别为10、18，仍为等电子体）。 2. 等电子原理 等电子体具有相似的化学键特征、空间构型及部分化学性质，核心逻辑是“重原子成键方式与空间排布相似”。例如CO和N2的熔沸点、溶解性等都非常相近，需注意“相似性≠等同性”，如CO与N2均稳定，但CO还原性更强，化学性质存在差异。 3.等电子原理的应用 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。 二、等电子体推断的三大核心方法 推断需遵循“定标准→选方法→验匹配”的流程，三种方法可单独使用或综合应用，以应对不同类型微粒。 1. 同族元素互换法（最常用，适用于分子间推断） （1）原理：同族元素原子价电子数相同，替换后原子总数和价电子总数不变。 （2）关键技巧：简单分子、原子团的等电子体推断，避免跨晶体类型替换（如CO2为分子晶体，不可换为原子晶体SiO2）。 （3）实例：① CO2→CS2（将O换为同族S）；② CCl4→SiCl4将C换为同族Si）；③ SO42-→SeO42-（将S换为同族Se）。 2. 价电子迁移法（适用于不同元素组成的微粒） （1）原理：价电子在原子间转移，同时调整质子数，保证原子总数和价电子总数不变。 （2）关键技巧：“多价电子原子→少价电子原子”迁移时，需同步增加原子数补全总数。 （3）实例：① CO（C4+O6，共10价电子）→N2（N5+N5，共10价电子），C的1个价电子迁移给O，转化为两个N原子；② BeCl2（Be2+Cl7×2，共16价电子）→CO2（C4+O6×2，共16价电子），Be的2个价电子迁移给两个Cl，转化为C和两个O。 3. 电子-电荷互换法（适用于分子与离子间推断） （1）原理：1个负电荷≈1个价电子（得电子），1个正电荷≈1个价电子缺失（失电子），通过电荷与价电子的等价转换，实现分子与离子的互推。 （2）实例：① 分子→离子：CH4（8价电子）→NH4+（N5+H1×4-1=8价电子，加1个正电荷抵消1个价电子）；② 离子→分子：CN-（C4+N5+1=10价电子）→N2（10价电子，将N的1个价电子换为1个负电荷）；③ 离子→离子：CO32-（C4+O6×3+2=24价电子）→NO3-N5+O6×3+1=24价电子，C换为N，同时将1个负电荷转为价电子）。 三、常见的等电子体分类汇总 建立“微粒组→价电子数→空间构型”的关联模型，是快速推断和应用的基础。 原子数-价电子数 典型等电子体 空间构型 化学键特征 2原子10电子 N2、CO、CN⁻、C22-、NO+ 直线形 1个σ键、1个或2个π键（如N₂为三键） 3原子16电子 CO2、NO2+、SCN-、CS2 直线形 中心原子sp杂化，含两个双键或σ+π键 3原子18电子 NO2-、O3、SO2 V形（角形） 中心原子sp²杂化，含1个孤电子对 4原子24电子 SO3、CO32-、NO3-、BF3 平面三角形 中心原子sp²杂化，无孤电子对，含大π键 4原子26电子 SO32-、PO33-、ClO3- 三角锥形 中心原子sp³杂化，含1个孤电子对 5原子32电子 CCl4、SiF4、SO42-、PO43- 正四面体形 中心原子sp³杂化，无孤电子对 四、等电子体判断易错提醒（高频失分点辨析） 1. 概念混淆类错误 误区1：将“总电子数相等”等同于“价电子数相等”。 辨析：如Ne（10总电子，8价电子）与HF（10总电子，8价电子），虽总电子数和价电子数均相等，但原子数不同（1个vs2个），非等电子体；NH3（10总电子，8价电子）与H2O（10总电子，8价电子），价电子数相等但原子数不同，非等电子体。 误区2：认为等电子体仅存在于分子间。 辨析：等电子体范畴包括分子（CO）、阳离子（NH4+）、阴离子（CO32-）及原子团（SCN-），如CH4（分子）与NH4+（阳离子）互为等电子体。 2. 方法应用类错误 误区1：同族元素互换时忽略晶体类型差异。 辨析：CO（分子晶体）与SiO₂（原子晶体），虽C与Si、O与O分别同族，但成键轨道差异大（C用2p，Si用3p），空间结构完全不同（直线形vs空间网状），非等电子体。 误区2：电子-电荷互换时电荷计算错误。 辨析：阴离子价电子总数=各原子价电子数之和+电荷数（负电荷）；阳离子价电子总数=各原子价电子数之和-电荷数（正电荷），如NH4+价电子数=5+1×4-1=8，而非5+1×4=9。 3. 原理应用类错误 误区1：认为等电子体性质完全相同。 辨析：等电子体仅结构和部分性质相似，因组成元素不同，电负性、键能等存在差异，性质有区别。如CO与N2均稳定，但CO能与CuO反应（还原性），N2则不能。 误区2：盲目套用等电子原理，忽略成键轨道相似性。 辨析：等电子原理的前提是“成键轨道相似”，如B3N3H6（无机苯）与C6H6（苯），B、N与C的成键轨道均为2p，故结构相似（平面六边形，含大π键）；而CO2与SiO2，成键轨道不同，结构无相似性。 题型01 等电子体的判断 【典例】下列各组微粒中，都互为等电子体的是 A．CO、NO、NaH、N2 B．SO2、NO2+、N3-、CNO－ C．CO32-、NO3-、BeCl2 D．SiF4、SiO44-、SO42－、PO43- 【变式1】原子数相同且价电子总数相等的微粒叫等电子体，下列不属于等电子体的是 A．和 B．和 C．与 D．和 【变式2】与NH互为等电子体的分子是（　　） A． B． C．NO D． 题型02 推测空间构型与杂化方式 【典例】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．和 B．和 C．和 D．和 【变式1】下列各组微粒的空间构型和中心原子杂化方式均相同的是（    ） ①NH3和H2O②NH4+和H3O+③NH3和H3O+④O3和SO2⑤CO2和BeCl2⑥CO32-和SO42-⑦BF3和Al2Cl6 A．全部 B．④⑥⑦ C．③④⑤ D．②⑤⑥ 【变式2】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。下列各组分子或离子的空间构型相似的是 A．CH4和 B．NO和O2 C．NO2和O3 D．HCl和H2O 题型03 推测化学键特征 【典例】已知 CN- 与 N2互为等电子体，则下列有关 HCN 的说法正确的是 A．HCN 分子的立体构型为 V 形 B．HCN 分子中σ 键与π键个数比为1:2 C．已知 HCN 标况下为液态，与水、乙醇互溶，则其固态时为分子晶体 D．HCN 制备：C2H4+NH3=HCN+CH4+H2，该方程式涉及到的非极性分子有2种 【变式1】已知与互为等电子体，则下列说法中不正确的是 A．能发生加成反应和取代反应 B．含有12个键和3个键 C．分子中所有原子在同一平面上 D．的二氯代物有4种 【变式2】已知CN-与N2结构相似，可推算出HCN分子中σ键与π键的数目之比为 A．1∶3 B．2∶1 C．1∶1 D．1∶2 题型04 预测陌生物质性质 【典例】人们研究发现金星大气中有一种称之为硫化羰(COS)的分子，其结构与CO2类似，硫化羰是一种与生命密切相关的物质，下列有关COS的推测肯定不正确的是 A．COS分子中所有原子都满足8电子稳定结构 B．COS与CO2互为等电子体 C．COS分子是含有极性键的非极性分子 D．COS的结构式为S=C=O 【变式1】等电子体之间往往具有相似的结构，N2O与CO2分子具有相似的结构(包括电子式)；已知N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连，下列说法合理的是 A．N2O为三角形分子 B．N2O与CO2均不含非极性键 C．N2O的电子式可表示 D．N2O与SiO2为等电子体、具有相似的结构和相似性质 【变式2】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，等电子体具有相似的化学结构，则下列有关说法中正确的是 A．和是等电子体，化学键类型完全相同 B．和是等电子体，均为平面正三角形结构 C．和是等电子体，均为三角锥形结构 D．和是等电子体，和具有相同的化学性质 【巩固训练】 1．的结构可以表示为，的结构可以表示为，其中椭圆框表示π键，下列说法不正确的是 A．分子与分子中都含有三键 B．和的中心原子的杂化轨道类型相同 C．与互为等电子体 D．与的化学性质相同 2．下列各对粒子中，分子的立体构型相似的是 A．CS2与NO2 B．CCl4与PO C．SO2与O2 D．PCl3与BF3 3．根据等电子原理：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，它们具有相似的结构特性。以下各组粒子结构不相似的是(　　) A．CO和N2 B．O3和SO2 C．CO2和N2O D．N2H4和C2H4 4．根据等电子原理判断，下列说法中错误的是 A．分子中所有原子均在同一平面上 B．分子中存在双键，可发生加成反应 C．和互为等电子体，均为三角锥形 D．和互为等电子体，均为正四面体形 5．三氯化氮(NCl3)是一种淡黄色的油状液体，测得其分子具有三角锥形结构。则下面对于NCl3的描述不正确的是（    ） A．它是一种极性分子 B．它的挥发性比PBr3要大 C．它还能再以配位键与Cl-结合 D．已知NBr3对光敏感，所以NCl3对光也敏感 7．已知B3N3H6与C6H6互为等电子体，则下列说法中不正确的是（    ） A．B3N3H6能发生加成反应和取代反应 B．B3N3H6不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．B3N3H6分子中所有原子在同一平面上 D．B3N3H6具有碱性 8．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，则下列有关说法中正确的是（） A．CH4和NH4+是等电子体，键角均为60o B．NO3-和CO32-是等电子体.均为平面三角形结构 C．H3O+和PC13是等电子体，均为三角锥形结构 D．N2和CO是等电子体，化学性质完全相同 9．通常把原子数和电子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，则下列有关说法中错误的是（    ） A．分子各原子均在同一平面上 B．分子中不存在双键 C．和是等电子体，均为三角锥形 D．和是等电子体，均为正四面体结构 10．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，与互为等电子体的分子有 、 。 （3）与互为等电子体的一种阳离子为 (填化学式)，阴离子为 。 （4）与互为等电子体的阴离子是 ，阳离子是 。 【强化训练】 1．（24-25高二下·福建泉州·期中）下列微粒互为等电子体的是 A．和 B．和 C．和 D．和 2．（24-25高二下·上海·期末）B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似，也有大键，结构式如图所示。该分子的大键中含电子几个 A．1 B．2 C．3 D．6 3．（24-25高二下·福建龙岩·月考）根据等电子原理，下列各组分子或离子的空间结构不相似的是 A．和 B．和CH4 C．H3O+和NH3 D．CO2和H2O 4．（24-25高二下·山东泰安·期中）(氨硼烷)储氢量高，是具有广泛应用前景的储氢材料。下列说法错误的是 A．存在配位键 B．B原子采用杂化 C．熔点： D．与互为等电子体 5．（24-25高二下·福建泉州·月考）下列说法正确的是 A．溶于水和干冰升华都只有分子间作用力改变 B．BeCl2分子的模型是直线形 C．和互为等电子体，性质相似 D．的空间构型为三角锥形 6．（23-24高二下·河北石家庄·月考）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．和是等电子体，键角相同 B．和是等电子体，均为平面三角形结构 C．和是等电子体，均为三角锥形结构 D．已知和苯是等电子体，分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道 7．（23-24高二下·浙江丽水·期末）是一种绿色的硝化试剂，固态是离子型结构，存在和两种离子。已知原子总数相同，价电子总数相同的微粒结构相似。下列有关说法不正确的是 A．结构和结构相似 B．是平面三角形结构 C．的键角比的大 D．中σ键、π键个数比为1∶2 8．（2024·山东·三模）下列分子或离子中，空间构型不为直线形的是 A． B． C． D． 9．（24-25高二上·宁夏吴忠·期中）下列各组微粒中，都互为等电子体的是 A．、、、 B．、、、 C．、、 D．、、、 10．（2025高二上·全国·月考）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）与互为等电子体的分子为 。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $