专题03 等电子体的推断（重难点讲义）化学鲁科版选择性必修2

专题03 等电子体的推断 1.理解等电子体 “原子总数、价电子总数相同” 的定义，区分价电子总数与总电子数（难点）。 2.熟记 CO₂与 CS₂、SO4²⁻与 PO4³⁻等实例，掌握 “同主族替换、电荷迁移” 推断方法（重点）。 3.能推断简单粒子（如 CO₂→N2O）及复杂离子（如 BF4⁻）的等电子体，并用其推测空间结构。 4.学会类比迁移思维，突破复杂粒子推断难点。 一、等电子体原理 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。 【特别提醒】核外电子总数不一定相同； 等电子体可以拓展到离子。 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 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、确定等电子体的方法 同主族代换或同周期相邻元素替换，交换过程中注意电荷变化。变换过程中注意电荷变化，并伴有元素种类的改变 序号 方法 示例 1 竖换：把同族元素(同族原子价电子数相同)上下交换， 即可得到相应的等电子体 CO2与CS2、O3与SO2 2 横换：换相邻主族元素，这时候价电子发生变化，再通过得失电子使价电子总数相等 N2与CO 3 可以将分子变换为离子，也可以将离子变换为分子 O3与NO、CH4与NH CO与CN－ 三、常见等电子体 等电子(价电子)类型 常见等电子体 空间结构 2原子10电子 CO、N2、CN－、C、NO＋ 直线形 2原子14电子 F2、O、Cl2 直线形 3原子16电子 CO2、N2O、CNO－、N、NO、SCN－、HgCl2、BeCl2(g)、CS2 直线形 3原子18电子 O3、SO2、NO 角形 4原子8电子 NH3、PH3、CH、H3O＋ 三角锥形 4原子24电子 SO3(g)、CO、NO、BO、BF3 平面三角形 4原子26电子 SO、ClO、BrO、IO、XeO3 三角锥形 5原子8电子 CH4、SiH4、NH、PH、BH 正四面体形 5原子32电子 CCl4、SiF4、SiO、SO、ClO 正四面体形 12原子30电子 C6H6、N3B3H6(俗称无机苯) 平面六边形 题型01 等电子体的判断 【典例】、、、都是重要的含氮微粒。下列说法错误的是 A．与互为等电子体 B．中心原子采取杂化 C．键角： D．的空间结构为角形 【答案】D 【详解】A．与所含原子数相同，价电子数均为16，互为等电子体，故A正确； B．中心N原子的价层电子对数，N原子采取杂化，故B正确； C．中心N原子的价层电子对数，N 原子采取sp杂化，离子呈直线形；中心N原子的价层电子对数，N 原子采取sp2杂化，离子呈平面三角形；中心N原子的价层电子对数，N原子采取杂化，且存在一对孤对电子，其键角小于，故知三种离子键角，故C正确； D．与CO2互为等电子体，其构型与CO2相同呈直线形，故D错误； 故选：D。 【变式】（2024·山东日照·二模）利用粒子轰击不同原子，可获得核素和的过程为；。下列说法错误的是 A．基态原子第一电离能：M>Z B．可用于测定文物年代 C．原子半径：M<Z D．与互为等电子体 【答案】B 【分析】根据与，可得a=8，b=17，c=6，d=12，则和分别是O、C。 【详解】A．同周期从左到右，元素的第一电离能有逐渐增大的趋势，第与第族元素的第一电离能比同周期相邻元素的第一电离能大，则基态原子第一电离能：O>C，A正确； B．可用于测定文物年代，B错误； C．同周期从左到右，原子半径逐渐减小，则原子半径：O<C，C正确； D．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，则与互为等电子体，D正确； 故选B。 题型02 等电子体的书写 【典例】根据要求回答下列问题： (6)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与互为等电子体的分子有 、 。 【答案】(6) SO2 O3 【详解】（6）与NO互为等电子体的分子中必须含有3个原子且价电子数为18，在短周期元素组成的物质中，与其互为等电子体的分子有SO2、O3，故答案为：SO2；O3 【变式】含碳元素的物质是化学世界中最庞大的家族。回答下列问题： (2)和分子中属于非极性分子的是 ；与互为等电子体的阳离子是 ；与互为等电子体的阴离子是 。 【答案】(2) 、 【详解】（2）甲烷中心原子C的价电子对数为4+(4-14)=4，采取sp3杂化，空间构型为正四面体，正负电荷重心重合，为非极性分子，二氧化碳中心原子C的价电子对数为2+(4-22)=2，采取sp杂化，空间构型为直线型，正负电荷重心重合，为非极性分子；甲烷分子中原子数为5、价电子总数为8，二氧化碳分子中原子数为3、价电子总数为16，利用同主族变换和左右移位法可得，与CH4互为等电子体的阳离子是，与CO2互为等电子体的阴离子是。 题型03 等电子体的应用 【典例】氮(N)形成的单质及它形成的化合物有重要的研究和应用价值，回答下列问题： (1)已知NO与CO2互为等电子体，NO的结构式为 ，中心原子N的杂化方式为 。 【答案】(1) [O=N=O]+ sp杂化 【详解】（1）等电子体具有相同的原子个数和价电子数，二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2，孤对电子对数为0，碳原子的杂化方式为杂化，分子的空间构型为直线形，由离子与二氧化碳为等电子体可知，离子中氮原子的杂化方式为杂化，离子的空间构型为直线形，结构式为。 【变式】复印机周围的特殊腥味是造成的。下列关于的说法错误的是 A．分子内存在大键 B．与互为等电子体 C．与互为同分异构体 D．在水中的溶解度大于 【答案】C 【详解】A．分子内中心O原子分别与O形成键，同时三个O原子之间形成 ，故A正确； B．与所含原子数均为3，价电子数均为18，互为等电子体，故B正确； C．与均为O元素形成的单质，互为同素异形体，故C错误； D．为V形极性分子，为非极性分子，根据相似相溶原理可知在水中的溶解度大于，故D正确； 故选：C。 【巩固训练】 1．(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 【详解】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。 2．反应曾用于检测司机是否酒后驾驶。下列说法错误的是 A．基态核外价电子排布式为 B．与互为等电子体 C．反应中碳原子的杂化方式不变 D．与可以任意比互溶原因之一为分子间可以形成氢键 【答案】C 【详解】A．基态Cr原子的价电子排布式为，基态核外价电子排布式为，A正确； B．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，与互为等电子体，B正确； C．乙醇中C原子的杂化方式为sp3，乙酸中C原子的杂化方式为sp3、sp2，C错误； D．与均含有氧原子，两者可以形成分子间氢键，可以任意比互溶，D正确； 故选C。 3．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； 【详解】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。 4．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 【详解】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。 5．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 【分析】等电子体的判断：①原子总数相同，②价电子数之和相等。 【详解】A．12CO2和14CO原子总数不同，不是等电子体，A错误； B．H2O和NH3原子总数不同，不是等电子体，B错误； C．NO＋和CN-原子总数同，价电子总数为10，互为等电子体，C正确； D．NO和CO，原子总数同，价电子总数分别为11、10，不是等电子体，D错误； 故选C。 6．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 【详解】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．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 【详解】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．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； 【详解】（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。 9．按要求回答下列问题： (1)基态N原子的价电子排布式是 。 (2)已知(CN)2是直线形分子，并有对称性，则(CN)2中π键和σ键的个数比为 。 (3)写出一种与SCN-互为等电子体的分子 (用化学式表示) (4)基态F原子的价电子轨道表示式为 。 (5)有机化合物的正确命名为 。 【答案】(1)2s22p3 (2)4∶3 (3)CS2或CO2 (4) (5)3，3，4-三甲基己烷 【详解】（1）基态N原子的价电子排布式是：2s22p3； （2）已知(CN)2是直线形分子，并有对称性，其结构式为：，则(CN)2中π键和σ键的个数比为4：3； （3）SCN-的原子总数为3、价电子总数为16，与其互为等电子体的分子为：CS2或CO2； （4） 基态F原子的价电子轨道表示式为：； （5） 的最长碳链含6个碳原子，正确命名为：3，3，4-三甲基己烷。 10．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)和是等电子体的阴离子是 。 (3)和是等电子体的分子有 ，阴离子有 ，阳离子有 。 (4)和是等电子体的阴离子是 。 (5)和是等电子体的阳离子是 ，与NH互为等电子体的一种分子为 ，与NH互为等电子体的一种分子为 。 (6)和是等电子体的阴离子是 。 (7)和是等电子体的阴离子是 。 (8)和是等电子体的阳离子是 。 (9)和是等电子体的阴离子是 。 【答案】(1) CN- NO+ (2) (3) CS2 SCN- (4) (5) H3O+ CH4 (6) (7) (8)NH (9) 【详解】（1）的价电子数为10，和是等电子体的阴离子有CN-、阳离子有NO+。 （2）的价电子数为8，和是等电子体的阴离子是； （3）的价电子数为16，和是等电子体的分子有CS2，阴离子有SCN-，阳离子有。 （4）的价电子数为18，和是等电子体的阴离子是； （5）的价电子数为8，和是等电子体的阳离子是H3O+；NH的价电子数为8，与NH互为等电子体的一种分子为；NH的价电子数为8，与NH互为等电子体的一种分子为CH4。 （6）的价电子数为24，和是等电子体的阴离子是； （7）的价电子数为26，和是等电子体的阴离子是； （8）的价电子数为8，和是等电子体的阳离子是NH； （9）的价电子数为32，和是等电子体的阴离子是； 【强化训练】 1．（高二上·山东青岛·期末）三元催化器是汽车排气系统中重要的净化装置，可同时将碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物转化为二氧化碳、氮气和水等无害物质。下列说法不正确的是 A．Pd(钯)与Ni(镍)同族，属于ds区元素 B．的空间构型是直线形状 C．亚硝酸根的空间构型是角形 D．是极性分子 【答案】A 【详解】A．Pd(钯)与Ni(镍)同族，是Ⅷ族元素，属于d区，故A错误； B．与为等电子体，空间构型相同，为直线形分子，的空间构型也是直线形状，故B正确； C．中中心原子N的价层电子对数为 ，孤电子对数为1，VSEPR模型是平面三角形，空间构型为角形，故C正确； D．H2O2是V形分子，正负电荷的重心不重合，为极性分子，故D正确； 故答案为：A。 2．（高二下·山东德州·阶段练习）某种合成医药、农药的中间体W结构如图所示，其中X、Y、Z、M、R均为短周期元素，原子序数依次增大。下列说法错误的是 A．Z2和YM为等电子体 B．RM3的空间构型为平面三角形 C．W分子中R的杂化方式为sp2 D．W分子中既存在极性共价键，又存在非极性共价键 【答案】C 【分析】X、Y、Z、M、R均为短周期元素，原子序数依次增大；且由图可知，X只形成1个共价键，所以为H元素；Y形成4个共价键，所以为C元素；Z形成3个共价键，所以为N元素；M形成1个双键，所以为O元素；R形成了两个单键和两个双键，所以为S元素；据此分析解题。 【详解】A．Z2为N2；YM为CO；N2和CO均是含有14电子的双原子分子，为等电子体，故A正确； B．RM3为SO3，三氧化硫分子中价层电子对数是3+0=3，空间构型为平面三角形，故B正确； C．如图所示，W分子中R形成四个σ键且无孤电子对，杂化方式为sp3，故C错误； D．W分子中既存在极性共价键，如Y-X，Z-X；又存在非极性共价键，如Y-Y，故D正确； 故答案选C。 3．（高二上·山东青岛·期末）2020年，比亚迪宣布推出基于磷酸铁锂技术的“刀片电池”，刀片电池能量密度大，安全性高。电池的正极活性材料是。请回答下列问题 (1)铁元素位于周期表第四周期第 族；基态的最外层电子排布式为 。 (2)正极材料的阴离子的空间结构为 ，请写出一个与为等电子体的分子 。 【答案】(1) VIII 3s23p63d6 (2) 正四面体形 SiCl4 【详解】（1）铁是26号元素，位于周期表第四周期第VIII族；基态的最外层电子排布式为3s23p63d6； （2）的空间结构为正四面体形，由5个原子构成，价电子总数为32，与为等电子体的分子有SiCl4、CCl4等； 4．（24-25高二下·上海·期末）V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠，已知空间构型与相同。 (1)中心原子价层孤电子对数目为_______。 A．0 B．1 C．2 D．3 (2)短周期元素形成的各微粒中，与空间构型相同的微粒有 (任写一种)。 【答案】(1)A (2)CH4、、、CCl4等任写一种 【详解】（1）由题干信息可知，空间构型与相同即为正四面体形，则中心原子周围的价层电子对数为4，则可知中心原子价层孤电子对数目为0，故答案为：A； （2）由题干信息可知，空间构型与相同即为正四面体形，短周期元素形成的各微粒中，与空间构型相同的微粒有CH4、、、CCl4等，故答案为：CH4、、、CCl4等任写一种。 5．（高二上·江苏盐城·期末）已知硼、氮、铜是几种重要的元素，请回答下列问题： (1)Cu的基态原子的电子排布式为 。 (2)Cu的配合物A的结构如图，A中所含C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为 ，配合物A中碳原子的杂化方式为 。 (3)配体氨基乙酸根（）受热分解可产生CO2和N2，N2O与CO2互为等电子体，结构相似，且N2O分子中O只与一个N相连，则N2O的电子式为 。 【答案】(1)[Ar]3d104s1 (2) N>O>C sp2、sp3 (3) 【详解】（1）铜元素的原子序数为29，基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s1，故答案为：[Ar]3d104s1； （2）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，元素的第一电离能大于相邻元素，则第一电离能由大到小的顺序为N>O>C；由结构式可知，配合物A中单键碳原子的杂化方式为sp3杂化，双键碳原子的杂化方式为sp2杂化，故答案为：N>O>C；sp2、sp3； （3） 二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2、孤对电子对数为0，分子的空间构型为直线形，等电子体具有相同的空间构型，则一氧化二氮的空间构型为直线形，电子式为，故答案为：； 6．（24-25高二下·山东济宁·期中）I．一水合甘氨酸锌是一种配合物，微溶于水，主要用作药物辅料，是锌营养强化剂，比一般的补锌剂、等稳定性和吸收率较好，其结构简式如图： (1)基态Zn原子的核外电子有 种空间运动状态。 (2)作为配位原子的氮原子还可以形成均为平面结构的吡咯()和吡啶()等环状化合物，吡咯和吡啶在盐酸中溶解度较小的为 ，原因是 。 (3)以氧化锌矿物为原料，提取锌的过程中涉及反应：，已知化学通式相同(如)且价电子总数相等的分子或离子互为等电子体，等电子体具有相同的化学键类型和空间结构，下列分子或者离子与互为等电子体的是_______。 A． B． C． D． II．冠醚是大环多醚类物质的总称，是有机合成中重要的相转移催化剂，图为常见的两种冠醚结构。已知：可以嵌入冠醚的空穴中形成超分子。 (4)下列说法正确的是_______。 A．电负性： B．第一电离能： C．离子半径： D．冠醚b部分H原子被F原子取代，与形成的超分子稳定性将减弱 (5)下列冠醚中O原子的基态或激发态价电子中，能量由低到高排列的正确顺序为 。 (6)比较键角：超分子c 二甲醚()(“”、“”或“”)。 【答案】(1) 15 (2) 吡咯 吡咯中，氮原子的孤对电子参与了环的芳香性，这使得氮原子上的电子云密度降低，从而减弱了其碱性，更难与盐酸反应，即降低其溶解性 (3)B (4)BD (5)②①③ (6) 【详解】（1）根据结构简式，基态Zn原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，核外电子有15种空间运动状态； （2）吡咯中，氮原子的孤对电子参与了环的芳香性，这使得氮原子上的电子云密度降低，从而减弱了其碱性，更难与盐酸反应，即降低其溶解性，吡咯和吡啶在盐酸中溶解度较小的为吡咯； （3）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，的价电子总数为8，的价电子总数为32，与不是等电子体；化学通式与相同，且价电子总数为8，与互为等电子体；、的化学通式与价电子总数与都不相同，与不是等电子体；故选B； （4）A．同周期元素，原子序数越大，电负性越强，故电负性O>N>C，CH4中H元素显正价，故电负性C>H，电负性：，A错误； B．同周期元素，从左至右，第一电离能有增大趋势，N的2p轨道半充满，较稳定，第一电离能大于O，第一电离能：，B正确； C．核外电子排布相同的离子，原子序数大，离子半径小，离子半径：，C错误； D．冠醚b部分H原子被F原子取代，F的吸电子效应，使O不易与结合，与形成的超分子稳定性将减弱，D正确； 故选BD； （5） 是O原子的基态价电子排布，、是O原子的激发态价电子排布，3p能级能量更高，能量最高，能量由低到高排列的正确顺序为②①③； （6）两者中心原子O原子价层电子对数均为4，超分子中O与形成配位键，O上孤电子对数为1，二甲醚()O上孤电子对数为2，孤电子对越多，对成键电子排斥力越强，键角越小，键角：超分子c二甲醚()。 7．（高二下·山东日照·期中）化学家维勒用无机物氰酸铵(NH4OCN)合成了有机物尿素[CO(NH2)2]，开创了合成有机化合物的新时代。回答下列问题： (1)氰酸(HCNO)是一元弱酸，碳原子的杂化方式为sp，氰酸的结构式为 。氯化氰(CNCl)与水反应制得氰酸，化学反应方程式为 。与氰酸根互为等电子体且为非极性分子的是 (填化学式)。 (2)分子中的大键可用符号表示，其中m代表参与形成大键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数。异氰酸(O=C=N-H)分子中存在大π键，可表示为 。 【答案】(1) H-O-C≡N HCNO+HCl CO2或CS2 (2)或2个 【详解】（1）氰酸(HCNO)是一元弱酸，碳原子的杂化方式为sp，则C原子形成2个σ键，根据C原子价电子数目是4个，H原子价电子是1，N最外层5个电子，O原子最外层有6个电子，可知氰酸的结构式为H-O-C≡N； 氯化氰(CNCl)与水反应制得氰酸，该反应的化学反应方程式为CNCl+H2O=HCNO+HCl； 氰酸根的CNO-中含有3个原子，价电子数目和是16，则与CNO-互为等电子体且为非极性分子的可以是CO2或CS2； （2）在异氰酸(O=C=N-H)分子中存在大π键，其中的O、C、N共有3个原子的4个电子形成大π键，可表示为； 8．（高二上·山东枣庄·期末）氮族元素可以形成许多结构和性质重要的化合物。回答下列问题： (1)向铜盐中滴加氨水至过量生成[Cu(NH3)4]2＋离子。 ①基态铜原子的价电子构型为 。 ②某同学将N原子的电子排布式写成1s22s12p2p，违背了 原理。 (2)吡啶分子是大体积平面分子，其结构简式为。 ①分子中，C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为 ；电负性由大到小的顺序为 。 ②该分子中N原子的杂化方式为 。 (3)KH2PO4晶体具有优异的非线性光学性能。 ①与PO电子总数相同的等电子体的分子式为 。 ②基态K原子的占有能级数为 ；PO的空间构型为 。 (4)已知KH2PO2是次磷酸的正盐。则H3PO2的结构式为 。 (5)已知有关氮、磷的键能数据(kJ•mol-1)如表： N-N N≡N P-P P≡P 193 946 197 489 从键能角度解释，氮以N2、而磷以P4()形式存在的原因 。 【答案】(1) 3d104s1 洪特规则 (2) N>O>C O>N>C sp2 (3) 6 正四面体 (4) (5)氮氮三键的键能大于3个氮氮单键的键能之和；P4的6个磷磷单键的键能之和大于2个磷磷三键的键能之和 【详解】（1）①铜是29号元素，基态铜原子的价电子排布式为3d104s1。 ②N原子的电子排布式为1s22s22p2p2p，将N原子的电子排布式写成1s22s12p2p，违背了洪特规则。 （2）①N原子2p能级半充满，结构稳定，第一电离能大于同周期相邻元素，C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C；同周期元素从左到右电负性依次增大，电负性由大到小的顺序为O>N>C。 ②该分子中N原子形成2个σ键，有1个孤电子对，价电子对数为3，杂化方式为sp2。 （3）①与PO的价电子数为32，电子总数为50，电子总数相同的等电子体的分子式为。 ②基态K原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1，占有能级数为6；PO中P原子价电子对数为4，无孤电子对，空间构型为正四面体。 （4）KH2PO2是次磷酸的正盐，则H3PO2是一元酸，含有1个羟基，则H3PO2的结构式为。 （5）氮氮三键的键能大于3个氮氮单键的键能之和；P4的6个磷磷单键的键能之和大于2个磷磷三键的键能之和，所以氮以N2、而磷以P4()形式存在。 9．（高二下·福建龙岩·期末）亚铁离子是一种重要的金属阳离子，在化工、医药、农业等领域有广泛的用途。 (1)[Fe(H2O)6]2+是一种常见催化剂，能催化臭氧(O3)与烟气(SO2、NOx)的反应。 ①O、N、S元素的第一电离能由大到小的顺序为 。 ②请写出一种与互为等电子体的分子 。 【答案】(1) N＞O＞S SiF4或CCl4等其它合理答案   【详解】（1）①同一主族元素，原子序数越大，元素的第一电离能就越小。O、S是同一主族元素，所以第一电离能：O＞S；同一周期主族元素的第一电离能随原子序数的增大而呈增大趋势，但当元素处于第ⅡA、第ⅤA时，原子核外电子排布处于轨道的全充满、半充满的稳定状态，其第一电离能大于同一周期相邻元素，所以第一电离能：N＞O；因此O、N、S元素的第一电离能由大到小的顺序为：N＞O＞S； ②等电子体是原子总数相等，原子最外层电子数也相等的微粒。则与互为等电子体的分子可以是SiF4或CCl4； 10．（高二上·重庆长寿·期末）氢叠氮酸()属于叠氮化物，是一种弱酸，其酸性类似于醋酸，能微弱电离出和。分子结构示意图如图所示。回答下列问题： (1)下列有关说法正确的是_____(填字母符号)。 A．中含有5个键 B．中三个氮原子采用的都是杂化 C．、都是极性分子 D．、、分子间都可以形成氢键 (2)叠氮酸根可作为一种配体，在中钴显 价，基态钴原子的价电子排布式为 。空间形状为 。 (4)与互为等电子体的分子有 (写出两种即可)。 【答案】(1)CD (2) 正四面体形 (4)、、、等 【详解】（1）A．单键为σ键，双键中含有1个σ键，由结构示意图可知，HN3分子中含有3个σ键，选项A错误； B．由结构示意图可知，HN3分子中中间氮原子形成2个氮氮双键，原子的杂化方式为sp杂化，选项B错误； C．由结构示意图可知，HN3分子与亚硝酸、水和肼都是结构不对称的、正负电荷重心不重合的极性分子，选项C正确； D．肼分子中含有氮原子，能形成分子间氢键，分子间作用力较大，沸点较高，选项D正确； 答案选CD； （2）该配合物中叠氮酸根离子为﹣1价、硫酸根离子为﹣2价，根据化合物中各元素化合价的代数和为0知，Co元素化合价为+3价； Co是27号元素，其原子核外有27个电子，根据构造原理书写其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2，价电子排布式为3d74s2；硫酸根离子价层电子对个数是4且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断硫酸根离子空间构型为正四面体形；故答案为：+3； 3d74s2；正四面体； （4）原子个数相等、价电子数相等的微粒互为等电子体，氢叠氮酸根离子与一氧化二氮、二氧化碳、二硫化碳、二氟化铍等分子的原子个数都为3、价电子数都为16，互为等电子体，故答案为：、、、等； / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 等电子体的推断 1.理解等电子体 “原子总数、价电子总数相同” 的定义，区分价电子总数与总电子数（难点）。 2.熟记 CO₂与 CS₂、SO4²⁻与 PO4³⁻等实例，掌握 “同主族替换、电荷迁移” 推断方法（重点）。 3.能推断简单粒子（如 CO₂→N2O）及复杂离子（如 BF4⁻）的等电子体，并用其推测空间结构。 4.学会类比迁移思维，突破复杂粒子推断难点。 一、等电子体原理 1.含义： 相同、 相同的 互为等电子体。 【特别提醒】核外电子总数不一定相同； 等电子体可以拓展到离子。 2.特点：等电子体具有相似的 特征(立体结构和化学键类型)及 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 利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的 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 杂化，都是 形结构。 二、确定等电子体的方法 同主族 或同周期 元素替换，交换过程中注意 变化。变换过程中注意电荷变化，并伴有元素种类的改变 序号 方法 示例 1 竖换：把同族元素(同族原子价电子数相同) 交换， 即可得到相应的等电子体 CO2与CS2、O3与SO2 2 横换：换 主族元素，这时候价电子发生变化，再通过得失电子使价电子总数相等 N2与CO 3 可以将分子变换为 ，也可以将离子变换为 O3与NO、CH4与NH CO与CN－ 三、常见等电子体 等电子(价电子)类型 常见等电子体 空间结构 2原子10电子 CO、N2、CN－、C、NO＋ 2原子14电子 F2、O、Cl2 3原子16电子 CO2、N2O、CNO－、N、NO、SCN－、HgCl2、BeCl2(g)、CS2 3原子18电子 O3、SO2、NO 4原子8电子 NH3、PH3、CH、H3O＋ 4原子24电子 SO3(g)、CO、NO、BO、BF3 4原子26电子 SO、ClO、BrO、IO、XeO3 5原子8电子 CH4、SiH4、NH、PH、BH 5原子32电子 CCl4、SiF4、SiO、SO、ClO 12原子30电子 C6H6、N3B3H6(俗称无机苯) 题型01 等电子体的判断 【典例】、、、都是重要的含氮微粒。下列说法错误的是 A．与互为等电子体 B．中心原子采取杂化 C．键角： D．的空间结构为角形 【变式】（2024·山东日照·二模）利用粒子轰击不同原子，可获得核素和的过程为；。下列说法错误的是 A．基态原子第一电离能：M>Z B．可用于测定文物年代 C．原子半径：M<Z D．与互为等电子体 题型02 等电子体的书写 【典例】根据要求回答下列问题： (6)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与互为等电子体的分子有 、 。 【变式】含碳元素的物质是化学世界中最庞大的家族。回答下列问题： (2)和分子中属于非极性分子的是 ；与互为等电子体的阳离子是 ；与互为等电子体的阴离子是 。 题型03 等电子体的应用 【典例】氮(N)形成的单质及它形成的化合物有重要的研究和应用价值，回答下列问题： (1)已知NO与CO2互为等电子体，NO的结构式为 ，中心原子N的杂化方式为 。 【变式】复印机周围的特殊腥味是造成的。下列关于的说法错误的是 A．分子内存在大键 B．与互为等电子体 C．与互为同分异构体 D．在水中的溶解度大于 【巩固训练】 1．(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 2．反应曾用于检测司机是否酒后驾驶。下列说法错误的是 A．基态核外价电子排布式为 B．与互为等电子体 C．反应中碳原子的杂化方式不变 D．与可以任意比互溶原因之一为分子间可以形成氢键 3．下列微粒互为等电子体的是 A．和 B．和 C．和 D．和 4．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 5．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 6．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．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．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 。 9．按要求回答下列问题： (1)基态N原子的价电子排布式是 。 (2)已知(CN)2是直线形分子，并有对称性，则(CN)2中π键和σ键的个数比为 。 (3)写出一种与SCN-互为等电子体的分子 (用化学式表示) (4)基态F原子的价电子轨道表示式为 。 (5)有机化合物的正确命名为 。 10．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)和是等电子体的阴离子是 。 (3)和是等电子体的分子有 ，阴离子有 ，阳离子有 。 (4)和是等电子体的阴离子是 。 (5)和是等电子体的阳离子是 ，与NH互为等电子体的一种分子为 ，与NH互为等电子体的一种分子为 。 (6)和是等电子体的阴离子是 。 (7)和是等电子体的阴离子是 。 (8)和是等电子体的阳离子是 。 (9)和是等电子体的阴离子是 。 【强化训练】 1．（高二上·山东青岛·期末）三元催化器是汽车排气系统中重要的净化装置，可同时将碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物转化为二氧化碳、氮气和水等无害物质。下列说法不正确的是 A．Pd(钯)与Ni(镍)同族，属于ds区元素 B．的空间构型是直线形状 C．亚硝酸根的空间构型是角形 D．是极性分子 2．（高二下·山东德州·阶段练习）某种合成医药、农药的中间体W结构如图所示，其中X、Y、Z、M、R均为短周期元素，原子序数依次增大。下列说法错误的是 A．Z2和YM为等电子体 B．RM3的空间构型为平面三角形 C．W分子中R的杂化方式为sp2 D．W分子中既存在极性共价键，又存在非极性共价键 3．（高二上·山东青岛·期末）2020年，比亚迪宣布推出基于磷酸铁锂技术的“刀片电池”，刀片电池能量密度大，安全性高。电池的正极活性材料是。请回答下列问题 (1)铁元素位于周期表第四周期第 族；基态的最外层电子排布式为 。 (2)正极材料的阴离子的空间结构为 ，请写出一个与为等电子体的分子 。 4．（24-25高二下·上海·期末）V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠，已知空间构型与相同。 (1)中心原子价层孤电子对数目为_______。 A．0 B．1 C．2 D．3 (2)短周期元素形成的各微粒中，与空间构型相同的微粒有 (任写一种)。 5．（高二上·江苏盐城·期末）已知硼、氮、铜是几种重要的元素，请回答下列问题： (1)Cu的基态原子的电子排布式为 。 (2)Cu的配合物A的结构如图，A中所含C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为 ，配合物A中碳原子的杂化方式为 。 (3)配体氨基乙酸根（）受热分解可产生CO2和N2，N2O与CO2互为等电子体，结构相似，且N2O分子中O只与一个N相连，则N2O的电子式为 。 6．（24-25高二下·山东济宁·期中）I．一水合甘氨酸锌是一种配合物，微溶于水，主要用作药物辅料，是锌营养强化剂，比一般的补锌剂、等稳定性和吸收率较好，其结构简式如图： (1)基态Zn原子的核外电子有 种空间运动状态。 (2)作为配位原子的氮原子还可以形成均为平面结构的吡咯()和吡啶()等环状化合物，吡咯和吡啶在盐酸中溶解度较小的为 ，原因是 。 (3)以氧化锌矿物为原料，提取锌的过程中涉及反应：，已知化学通式相同(如)且价电子总数相等的分子或离子互为等电子体，等电子体具有相同的化学键类型和空间结构，下列分子或者离子与互为等电子体的是_______。 A． B． C． D． II．冠醚是大环多醚类物质的总称，是有机合成中重要的相转移催化剂，图为常见的两种冠醚结构。已知：可以嵌入冠醚的空穴中形成超分子。 (4)下列说法正确的是_______。 A．电负性： B．第一电离能： C．离子半径： D．冠醚b部分H原子被F原子取代，与形成的超分子稳定性将减弱 (5)下列冠醚中O原子的基态或激发态价电子中，能量由低到高排列的正确顺序为 。 (6)比较键角：超分子c 二甲醚()(“”、“”或“”)。 7．（高二下·山东日照·期中）化学家维勒用无机物氰酸铵(NH4OCN)合成了有机物尿素[CO(NH2)2]，开创了合成有机化合物的新时代。回答下列问题： (1)氰酸(HCNO)是一元弱酸，碳原子的杂化方式为sp，氰酸的结构式为 。氯化氰(CNCl)与水反应制得氰酸，化学反应方程式为 。与氰酸根互为等电子体且为非极性分子的是 (填化学式)。 (2)分子中的大键可用符号表示，其中m代表参与形成大键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数。异氰酸(O=C=N-H)分子中存在大π键，可表示为 。 8．（高二上·山东枣庄·期末）氮族元素可以形成许多结构和性质重要的化合物。回答下列问题： (1)向铜盐中滴加氨水至过量生成[Cu(NH3)4]2＋离子。 ①基态铜原子的价电子构型为 。 ②某同学将N原子的电子排布式写成1s22s12p2p，违背了 原理。 (2)吡啶分子是大体积平面分子，其结构简式为。 ①分子中，C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为 ；电负性由大到小的顺序为 。 ②该分子中N原子的杂化方式为 。 (3)KH2PO4晶体具有优异的非线性光学性能。 ①与PO电子总数相同的等电子体的分子式为 。 ②基态K原子的占有能级数为 ；PO的空间构型为 。 (4)已知KH2PO2是次磷酸的正盐。则H3PO2的结构式为 。 (5)已知有关氮、磷的键能数据(kJ•mol-1)如表： N-N N≡N P-P P≡P 193 946 197 489 从键能角度解释，氮以N2、而磷以P4()形式存在的原因 。 9．（高二下·福建龙岩·期末）亚铁离子是一种重要的金属阳离子，在化工、医药、农业等领域有广泛的用途。 (1)[Fe(H2O)6]2+是一种常见催化剂，能催化臭氧(O3)与烟气(SO2、NOx)的反应。 ①O、N、S元素的第一电离能由大到小的顺序为 。 ②请写出一种与互为等电子体的分子 。 10．（高二上·重庆长寿·期末）氢叠氮酸()属于叠氮化物，是一种弱酸，其酸性类似于醋酸，能微弱电离出和。分子结构示意图如图所示。回答下列问题： (1)下列有关说法正确的是_____(填字母符号)。 A．中含有5个键 B．中三个氮原子采用的都是杂化 C．、都是极性分子 D．、、分子间都可以形成氢键 (2)叠氮酸根可作为一种配体，在中钴显 价，基态钴原子的价电子排布式为 。空间形状为 。 (4)与互为等电子体的分子有 (写出两种即可)。 / 学科网（北京）股份有限公司 $