第04讲 等电子体的推断（重难点训练）化学苏教版选择性必修2

第04讲 等电子体的推断 建议时间：25分钟 突破一 等电子体的判断 1．采用渣油、煤、焦炭为原料制合成气，常因含羰基铁[Fe(CO)5]等而导致以合成气为原料合成甲醇和合成氨等生产过程中的催化剂产生中毒。请回答下列问题： (1)[Fe(CO)5]中铁的化合价为0，写出铁原子的基态电子排布式： 。 (2)与CO互为等电子体的分子和离子分别为 和 (各举一种即可，填化学式)，CO分子的电子式为 ，CO分子的结构式可表示成 。 (3)在CH4、CO、CH3OH中，碳原子采取sp3杂化的分子有 ，CH3OH的熔、沸点比CH4高，其主要原因是 。 【答案】(1)1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 (2) N2 CN- (3)CH4、CH3OH CH3OH形成分子间氢键，沸点升高 【详解】（1）基态铁原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2； （2）等电子体中原子数和价电子数都相同，与CO互为等电子体的分子和离子分别为N2、CN-；CO分子的电子式为；CO的结构式为； （3）在CH4中，价层电子对数=σ键电子对数（4）+中心原子上的孤电子对数（0），所以碳原子采取sp3杂化；在CO分子中价层电子对数=σ键电子对数（1）+中心原子上的孤电子对数（1），所以碳原子采取sp杂化；CH3OH中，价层电子对数=σ键电子对数（4）+中心原子上的孤电子对数（0），所以碳原子采取sp3杂化；CH3OH的熔、沸点比CH4高,原因是CH3OH形成分子间氢键，沸点升高。 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。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。 突破二 等电子体的书写 3．太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。 (1)单晶硅制备过程中涉及还原的反应。 已知：，：，：，：，则反应   。 (2)与互为等电子体的离子为 (填离子符号，任写一种)。 (3)可发生水解反应，机理如图： ①含s、p、d轨道的杂化类型有：①、②、③，中间体()中Si采取的杂化类型为 (填标号)。 ②写出完全水解的化学反应方程式： 。 【答案】(1)236 (2)、、、、等(答案合理即可) (3) ② (或) 【详解】（1），焓变为反应物键能总和与生成物键能总和差值，； （2）原子数和价电子数均相等的分子或离子互为等电子体，故与SiCl4互为等电子体的离子有、、、、等； （3）①由图可知中间体SiCl4(H2O)中Si的σ键数为5，则中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为②sp3d； ②Si显+4价，因此SiCl4水解时生成硅酸和HCl，(或)； 4．如图是元素周期表的前四周期，①~⑨为相应的元素。 (1)①～⑨中，气态氢化物最稳定的元素是 (用元素符号回答，下同)，元素⑦在周期表中的位置为 。 (2)⑧元素位于周期表的 区，写出它的价层电子排布式为 。 (3)②、⑥两元素形成的化合物的空间结构为 。 (4)写出元素③与元素⑤形成型化合物的结构式 。 (5)元素④的硝酸钾中的空间结构为 ，写出与互为等电子体(原子数和价层电子总数分别相等的互为等电子体)的一种非极性分子的化学式： (任写一种)。 【答案】(1) F 第四周期第VIII族 (2) (3)平面三角形 (4) (5)平面三角形 或(其他合理答案均可） 【分析】根据元素在周期表中的位置，可以推断①为H元素，②为B元素，③为C元素，④为N元素，⑤为O元素，⑥为F元素，⑦为Fe元素，⑧为Cu元素，⑨为Zn元素。 【详解】（1）同周期主族元素从左往右非金属逐渐增强，同主族元素从上往下非金属逐渐减弱，可知非金属性最强的是F元素，非金属性越强，则对应气态氢化物越稳定，因此气态氢化物最稳定的元素是F元素； 元素⑦为Fe元素，是第26号元素，位于第四周期第VIII族。 （2）⑧为Cu元素，是第29号元素，价层电子排布式为3d104s1，属于ds区。 （3）②、⑥形成的化合物为BF3，价层电子对数为，无孤对电子，其空间结构为平面三角形。 （4）③、⑤形成型化合物为CO2，其结构式为O=C=O。 （5）中氮原子的价层电子对数是，不含有孤电子对，空间结构为平面三角形；原子数和价层电子数分别相等的互为等电子体，则与互为等电子体的一种非极性分子的化学式为SO3或BF3等(其他合理答案均可)。 突破三 等电子体的应用 5．三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。 6．已知A、B、C、D、E、F都是元素周期表中前36号的元素，它们的原子序数依次增大。A原子核外价电子排布式为nsnnpn；B原子核外有同周期元素中最多的未成对电子数；C原子核外s能级电子总数和p能级电子总数相同，且p能级成对电子数等于未成对电子数；D原子的第一电离能是短周期元素中最小的；E原子半径是前36号中最大的；F原子与A原子位于同一族，且是该族相对原子质量最小的金属元素。回答下列问题： (1)将上述6种元素的元素符号填入元素周期表的对应位置 。 (2)A、B、C的第一电离能由大到小的顺序为 (用元素符号表示)，说明理由 。 (3)B、C、D的简单离子半径最大的那个离子的电子式为 。 (4)B和C两元素形成的负离子中，B的杂化类型为 ，请用价层电子对互斥理论分析的空间结构 。 (5)与互为等电子体且含有A、C两元素的微粒是 (写化学式)。 (6)A的一种氢化物相对分子质量为26，其分子中的σ键与π键的个数之比为 。 (7)F元素的简化核外电子排布式为 ，位于周期表的 区，同周期中核外与其具有相同未成对电子数的主族元素是 (填元素名称)。 (8)钪元素常被称为“光明之子”。用于钪钠灯，给千家万户带来光明。如图为钪元素的部分信息。钪的基态原子结构示意图为 。 (9)以下判断元素非金属性强弱的方法正确的是 (填序号)。 ①NaI的还原性强于NaBr，说明溴的非金属性比碘强 ②N2与H2反应比C困难，说明碳的非金属性比氮强 ③F2不能从氯化钠溶液中置换出Cl2，说明氟的非金属性比氯弱 ④H2SO4的酸性比H2CO3强，说明硫的非金属性比碳强 ⑤Na2S溶液呈碱性，NaCl溶液呈中性，说明氯的非金属性比硫强 ⑥C2H6的热稳定性比H2O2强，说明碳的非金属性比氧强 【答案】(1) (2) N＞O＞C 同周期从左向右，第一电离能逐渐增大，且氮元素的第一电离能大于其右边相邻元素 (3) (4) sp2 NO中成键电子对数3，N无孤电子对，价层电子对数为3，为sp2杂化，空间构型为平面三角形 (5)CO (6)3∶2 (7)[Ar]3d104s24p2 p 硒 (8) (9)①④ 【分析】A原子核外价电子排布式为nsnnpn，根据核外电子排布规律，n=2，即A的价电子排布式为2s2p2，即A为C，C原子核外s能级电子总数等于p能级电子总数，且p能级成对电子数等于未成对电子数，则C为O，原子序数依次增大，则B为N，D的第一电离能是短周期元素中最小的，依据电离能规律，推出D为Na，E的原子半径是前36号元素中最大，推出E为K，F与A位于同一族，是该族相对原子质量最小的金属元素，则F为Ge，据此分析； 【详解】（1）根据上述分析，六种元素在周期表中的位置为；故答案为； （2）A、B、C分别为C、N、O，同周期从左向右，第一电离能逐渐增大，且氮元素的第一电离能大于其右边相邻元素，第一电离能大小顺序是N＞O＞C；故答案为N＞O＞C； （3）根据上述分析，B、C、D分别为N、O、Na，它们简单离子核外排布相同，原子序数越大，离子半径越小，即离子半径最大的是N3-，电子式为；故答案为； （4）B和C两元素形成负离子BC，化学式为NO，价层电子对数为3+=3，则N的杂化类型为sp2；NO中成键电子对数3，N无孤电子对，价层电子对数为3，为sp2杂化，空间构型为平面三角形；故答案为sp2；NO中成键电子对数3，N无孤电子对，价层电子对数为3，为sp2杂化，空间构型为平面三角形； （5）根据等电子体的定义，推出与NO互为等电子体且含有C、O两元素微粒是CO；故答案为CO； （6）A的一种氢化物，则该氢化物属于烃，相对分子质量为26的烃为C2H2，结构式为H-C≡C-H，因此σ键和π键个数之比为3∶2；故答案为3∶2； （7）F为Ge，位于第四周期ⅣA，简化核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2；最后一个电子填充在p能级上，因此它位于周期表的p区；Ge元素核外有2个未成对电子，因此同周期中与其有相同未成对电子的主族元素有硒；故答案为[Ar]3d104s24p2；p；硒； （8）根据图中信息，钪的原子序数为21，位于第四周期ⅢB族，其原子结构示意图为；故答案为； （9）①NaI的还原性强于NaBr，则还原性：I-＞Br-，从而推出Br的非金属性强于I，故①符合题意； ②N2中原子间存在三键，键能大，断裂时需要消耗较高能量，因此氮气与氢气反应比C困难，不能说明碳的非金属性比氮强，故②不符合题意； ③F2通入氯化钠溶液中，F2与水先反应，生成HF和氧气，因此氟气不能从氯化钠溶液中置换出氯气，不能说明氟的非金属性比氯弱，故③不符合题意； ④利用非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，因此最高价氧化物对应水化物的酸性：H2SO4＞H2CO3，说明硫的非金属性强于碳，故④符合题意； ⑤Na2S水溶液显碱性，NaCl水溶液显中性，说明酸性HCl＞H2S，但它们不是最高价氧化物的水化物，不能说明氯的非金属性强于硫，故⑤不符合题意； ⑥C2H6、H2O2不是C、O最简单氢化物，因此C2H6的热稳定性强于H2O2，不能说明碳的非金属性比氧强，故⑥不符合题意； 故答案为①④。 建议时间：30分钟 7．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。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．中键和大键的数目不相等 【答案】D 【详解】A．氮气分子中氮氮三键的键能大于氧气分子中氧氧双键的键能，键能越大，分子越稳定，所以相同条件下氮气比氧气稳定，故A正确； B．一氧化二氮、和二氧化碳的原子个数都为3，价电子数都为16，互为等电子体，等电子体具有相同的空间构型，二氧化碳的空间构型为直线形，所以一氧化二氮、的空间构型相同，均为直线形，故B正确； C．二氧化氮分子中氧元素的电负性大于氮元素，氮氧键的极性大于氮氮键，所以分子中氮氧键键比氮氮键更易断裂，故C正确； D．N2O的结构式N≡N→O，在一氧化二氮分子中，中心的氮原子采取sp轨道杂化，形成在同一条直线上的两个sp杂化轨道，分别与两侧的原子形成O-N和N-N两个σ键，另两个与其垂直的未杂化2p轨道与两侧原子的同位置2p轨道互相“肩并肩”重叠，形成两个互相垂直的三中心大π键：，中键和大键的数目均为2，因此，键和大键的数目相等，故D错误；故选D。 8．下列化学用语正确的是 A．中子数为1的氢原子： B．羟基的电子式： C．分子的球棍模型： D．分子中的键电子云轮廓图： 【答案】B 【详解】A．中子数为1的氢原子的质子数为1、质量数为2，核素的符号为，故A错误； B．羟基的结构简式为—OH，电子式为，故B正确； C．二氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3、孤对电子对数为1，分子的空间构型为V形，臭氧分子与二氧化硫分子的原子个数都为3、价电子数都为18，互为等电子体，等电子体具有相同的空间构型，则臭氧分子的空间构型为V形，不是直线形，故C错误； D．氢分子中含有ssσ键，电子云轮廓图为，故D错误；故选B。 9．以铁、硫酸、柠檬酸、双氧水、氨水等为原料可制备柠檬酸铁铵[(NH4)3Fe(C6H5O7)2]。 (1)Fe基态核外电子排布式为 。 (2)NH3分子中氮原子的杂化轨道类型为 ，分子空间构型为 ；NH3分子H—N—H键角比PH3分子中的H—P—H键角大，请解释其原因 。 (3)与NH互为等电子体的一种分子为 (填化学式)。 (4)柠檬酸的结构简式如图。 1 mol 柠檬酸分子中碳原子与氧形成的σ键的数目为 mol，π键的数目为 mol。 【答案】(1)1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 (2)sp3 三角锥形 NH3中N的电负性大于P，且键长N—H比P—H键短，N—H键间的排斥力大，故键角比PH3大 (3)CH4或SiH4 (4)7 3 【详解】（1）Fe核电荷数为26，基态Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2； （2）NH3分子中N原子上有一对孤对电子，且形成3个N﹣H键，NH3分子中氮原子的轨道杂化类型是sp3杂化；分子空间构型为三角锥形； NH3分子H—N—H键角比PH3分子中的H—P—H键角大，因为NH3中N的电负性大于P，且键长N—H比P—H键短，N—H键间的排斥力大，故键角比PH3大； （3）原子数、价电子数相同的微粒互为等电子体，与互为等电子体的一种分子为CH4或SiH4； （4）由图可知，柠檬酸分子中含3个﹣COOH、1个﹣OH，单键为σ键，双键中含1个σ键、1个π键，则1mol柠檬酸分子中碳原子与氧原子形成的σ键为7mol，π键的数目为3 mol。 10．ⅤA族的氮、磷、砷(As)等元素化合物在医药生产、微型激光器、太阳能电池等行业中起到重要作用。请回答下列问题： (1)基态磷原子核外电子占据最高能级的电子云形状为 形；基态砷原子的电子排布式为 。 (2)的沸点低于的原因是 。 (3)可作杀虫剂。的立体构型为 ，与互为等电子体的一种离子或分子为 。 (4)某砷的氧化物俗称“砒霜”，其分子结构如图所示。该化合物的分子式为 ，砷原子采取 杂化。 (5)GaAs是人工合成的新型半导体材料，熔点为1238℃，晶胞结构如图所示： ①GaN与GaAs具有相同的晶体类型，GaN熔点(1700℃)比GaAs高的原因是 。 ②GaAs晶体中，As与Ga之间存在的化学键有 (填字母)。 A．离子键    B．氢键      C．配位键      D．金属键     E．极性键 ③若砷化镓晶胞的边长为565pm。则该晶体密度为 (用含的代数式表示，其中相对原子质量Ga：70  As：75)。 【答案】(1)哑铃 (2)分子之间存在氢键 (3)正四面体形 或 (4) (5) GaN、GaAs都是原子晶体，原子半径，键长，键能，故的熔点比GaAs熔点高 CE 【详解】（1）P是15号元素，核外有15个电子，基态磷原子核外电子占据最高能级是3p，p能级电子云形状为哑铃形；砷是33号元素，基态砷原子的核外电子排布式为。 （2）分子之间存在氢键，所以的沸点低于； （3）中As原子的价电子对数为4，无孤电子对，立体构型为正四面体形；等电子体是原子数相等、价电子数也相等的微粒，与互为等电子体的一种离子或分子为、等。 （4）根据图示，该化合物的分子式为，砷原子价电子对数为4，采取杂化。 （5）①GaN、GaAs都是原子晶体，原子半径，键长，键能，所以的熔点比GaAs熔点高。 ②Ga原子价电子数为3，GaAs晶体中，Ga、As形成4个键，所以As与Ga之间存在的化学键有配位键、极性键，选CE。 ③砷化镓晶胞中含有4个As、4个Ga，若砷化镓晶胞的边长为565pm。则该晶体密度为。 11．下列说法不正确的是 A．臭氧是空间结构为V形的极性分子，在水中的溶解度大于氧气 B．在一定条件下将分子晶体的CO2转变为共价晶体的CO2的变化是化学变化 C．Mg的两种激发态原子[Ne]3s13p1和[Ne]3p2，前者失去第二个电子所需能量更多 D．将1 mol配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O加入含3 mol AgNO3的溶液中，将生成3 mol AgCl 【答案】D 【详解】A．臭氧与二氧化硫是等电子体，分子结构均为V形，则臭氧是极性分子，氧气是非极性分子，根据相似相溶规则，知臭氧在水中的溶解度大于氧气，A正确； B．分子晶体的CO2和共价晶体的CO2结构不同，是不同物质，将分子晶体的 CO2转变为共价晶体的 CO2的变化是化学变化，B正确； C．[Ne]3s13p1失去的第二个电子是3s电子，[Ne]3p2失去的第二个电子是3p电子，3p上的电子具有的能量高于3s电子，能量越高越容易失去，C正确； D．配合物中外界的离子容易电离，1 mol 配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中外界氯离子为2mol，则加入含3 mol AgNO3的溶液中，将生成2 mol AgCl沉淀，D错误；选D。 12．下列说法正确的是 A．所有非金属元素都分布在p区 B．石墨与金刚石互为同素异形体，两者不能发生相互转化 C．区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验 D．和均为直线形的非极性分子 【答案】C 【详解】A．非金属元素氢元素分布在元素周期表的s区，故A错误； B．石墨与金刚石是碳元素形成的不同种单质，互为同素异形体，一定条件下，石墨与金刚石能发生相互转化，故B错误； C．X射线衍射实验是区分晶体和非晶体最科学的方法，故C正确； D．臭氧和二氧化硫的原子个数都为3、价电子数都为18，互为等电子体，等电子体具有相同的空间构型，二氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3、孤对电子对数为1，二氧化硫的空间构型是结构不对称的V形，属于极性分子，则臭氧也是结构不对称的极性分子，故D错误；故选C。 13．已知硼、氮、铜是几种重要的元素，请回答下列问题： (1)的基态原子的电子排布式为 。 (2)的配合物A的结构如图，A中所含、、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（）受热分解可产生和，与互为等电子体，结构相似，且分子中只与一个相连，则的电子式为 。 (4)立方氮化硼的晶胞结构与金刚石结构相似（如下图），是超硬材料。 ①晶胞中每个氮原子周围与其最近且等距离的硼原子有 个。 ②氮化硼晶体的化学式为 ，晶体类型为 。 【答案】(1) (2) 、 (3) (4) 4 BN 共价晶体 【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； （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中饱和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，即配合物A中碳原子的杂化方式为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； （4）①由晶胞结构可知，晶胞中每个氮原子周围与其最近且等距离的硼原子形成正四面体结构，则每个氮原子周围与其最近且等距离的硼原子数目为4； ②由晶胞结构可知，该晶体属于共价晶体，晶胞中位于顶点和面心的硼原子个数为8×+6×=4，位于体内的氮原子个数为4，则氮化硼晶体的化学式为BN。 火山气体成分：H2O、CO2、H2S、SO2、H2、N2、CH4、CO等。 14．已知：核外电子数和原子数均相同的分子互为等电子体，化学键和结构很相似。 写出火山气体成分中与N2互为等电子体的气体的电子式 。 15．火山口固体成分中有大量硫单质，除了H2S受热分解外，还可能是SO2气体被H2、CO或_______还原。 A．H2O B．CO2 C．H2S D．CH4 【答案】14． 15．CD 【解析】14．根据等电子体的定义可知，火山气体成分中与N2互为等电子体的气体是CO，根据N2的电子数可知，CO的电子式为：，故答案为：； 15．A．H2O没有强还原性，与SO2反应生成H2SO3，A不合题意； B．CO2没有强还原性，与SO2不反应，B不合题意； C．H2S具有较强的还原性，与SO2反应生成S和H2O，反应方程式为：2H2S+SO2=3S↓+2H2O，C符合题意； D．CH4具有较强的还原性，能与SO2反应生成S、CO和H2O等，D符合题意；故答案为：CD。 16．磷是人体含量较多的元素之一，磷的化合物在药物生产和农药制造等方面用途非常广泛。回答下列问题： (1)基态磷原子的核外价层电子排布图为 。 (2)可用于制造火柴，其分子结构如下图所示。 ①第一电离能：磷 硫(填“＞”或“＜”下同)；电负性：磷 硫。 ②P4S3分子中硫原子的杂化轨道类型为 。 ③每个P4S3分子中孤电子对的数目为 。 (3)N、P、As、Sb均是ⅤA族的元素。 ①上述元素的简单氢化物的沸点关系如下图所示，沸点：PH3＜NH3，原因是 。 ②离子的结构式是 (如有配位键请标出)写出一种与互为等电子体的分子 。 【答案】(1) (2)＞ ＜ sp3 10 (3) NH3分子间存在氢键，PH3分子间无氢键 CH4 【详解】（1）P是15号元素，根据构造原理可知：基态磷原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p3，其价电子排布式是3s23p3，则基态磷原子的核外价层电子排布图为； （2）①一般情况下同一周期元素，原子序数越大，元素的第一电离能就越大，但当元素处于第ⅡA、第ⅤA元素时，原子核外电子处于轨道的全满、半满的稳定状态，其第一电离能大于同一周期相邻元素。P、S是第三周期元素，P是第ⅤA元素，S是第ⅥA元素，所以第一电离能：P＞S； 一般情况下同一周期元素，原子序数越大，元素的电负性就越大，P、S是同一周期元素，原子序数：P＜S，所以元素的电负性：P＜S； ②根据图示可知在P4S3分钟中，每个S原子形成2个S-P键，每个S原子上还有2个孤电子对，其价层电子对数是4，所以S原子杂化类型是sp3杂化； ③P原子最外层有5个电子，3个成单电子，1个孤电子对。根据图示可知：在P4S3分钟中每个P原子形成3个P-S键，P原子上还含有1个孤电子对、每个S原子含有2个孤电子对，所以每个P4S3分子中含有孤电子对数目是4+2×3=10个； （3）①N、P、As、Sb是同一主族元素，它们形成的氢化物NH3、PH3、AsH3、SbH3结构相似，都是由分子通过分子间作用力结合形成的分子晶体。对于结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力就越大，物质的熔沸点就越高。但由于N元素的非金属性很强，原子半径较小，在NH3分子之间存在氢键，增加了分子之间的吸引作用，导致其沸点比PH3的高，而PH3分钟之间无氢键，因此沸点：NH3＞PH3； ②为带有一个单位正电荷的阳离子，N与3个H原子原子形成3个共价键，还有一个共价键是配位键，该共价键是N原子提供孤电子对，H+提供空轨道形成的，其结构式是；与互为等电子体的分子是CH4。 17．完成下列问题。 (1)中H-N-H键角比中H-N-H键角 (填“大”或“小”)。 (2)正硝酸钠()为白色晶体，是一种重要的化工原料。 ①阴离子的空间构型为 ，其中心原子杂化方式为 。 ②写出一种与的阴离子互为等电子体的阴离子或分子 (填化学式)。 (3)①一个Cu2O晶胞(见图)中，Cu原子的数目为 。 ②Cu2O晶胞参数为anm，摩尔质量为M，求Cu2O的密度 g/cm3(只列出计算表达式) 【答案】(1)大 (2)正四面体 sp3 阴离子有、、等，分子有CCl4、CBr4、CI4、SiF4等 (3)4 【详解】（1）中的N原子没有孤电子对，键角较大，氨气中氮原子有1对孤电子对，其对成键电子对的排斥力较大，键角较小，因此中H-N-H键角比中H-N-H键角大，故答案为：大。 （2）①中阴离子为，中心N原子价电子对数=，无孤电子对，空间构型为正四面体形；其中心N原子采取杂化，故答案为：正四面体形；sp3； ②价电子总数和原子总数相同的分子、离子或基团互称为等电子体，则与互为等电子体的阴离子有、、等，分子有CCl4、CBr4、CI4、SiF4等，故答案为：阴离子有、、等，分子有CCl4、CBr4、CI4、SiF4等。 （3）①由题干晶胞图示可知，一个Cu2O晶胞中，白球的个数为：，黑球个数为4，结合化学式可知，黑球代表Cu原子，即一个晶胞中Cu原子的数目为：4，故答案为：4； ②一个晶胞中含有2个O、4个Cu，故Cu2O晶胞参数为anm，摩尔质量为M，Cu2O的g/cm3，故答案为：。 建议时间：10分钟 18．（2025·山东·高考真题）用硫酸和可制备一元弱酸。下列说法错误的是 A．的水溶液显碱性 B．的空间构型为V形 C．为含有共价键的离子化合物 D．的中心N原子所有价电子均参与成键 【答案】B 【详解】A．NaN3是强碱（NaOH）和弱酸（HN3）形成的盐，水解生成OH-，溶液显碱性，A正确。 B．与CO2是等电子体，两者结构相似 ，其中心原子均为sp杂化，其空间构型均为直线形，而非V形，B错误。 C．NaN3为离子化合物（Na+与通过离子键结合），内部三个N原子以共价键连接，C正确。 D．中心N原子通过sp杂化形成两个双键，无孤电子对，所有价电子参与成键，D正确。故选B。 （2024·甘肃·高考真题）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。 19．下列说法错误的是 A．原子半径： B．第一电离能： C．在水中的溶解度：苯<苯酚 D．苯和苯酚中C的杂化方式相同 20．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．中键和大键的数目不相等 【答案】19．B 20．D 【解析】19．A． C 、N 、O都是第二周期的元素，其原子序数依次递增；同一周期的元素，从左到右原子半径依次减小，因此，原子半径从小到大的顺序为O<N<C，A正确； B．同一周期的元素，从左到右电负性呈递增的趋势，其中ⅡA和ⅤA的元素因其原子结构相对较稳定而出现反常，使其电负性大于同周期相邻的元素，因此，第一电离能从小到大的顺序为C< O< N，B不正确； C．苯是非极性分子，苯酚是极性分子，且苯酚与水分子之间可以形成氢键，根据相似相溶规则可知，苯酚在水中的溶解度大于苯，C正确； D．苯和苯酚中C的杂化方式均为，杂化方式相同，D正确； 综上所述，本题选B。 20．A．分子中存在的，分子中虽然也存在双键，但是其键能小于，因此，相同条件下比稳定，A正确； B．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； C．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； D．N2O的结构式 N≡N→O，在一氧化二氮分子中，中心的氮原子采取sp轨道杂化，形成在同一条直线上的两个sp杂化轨道，分别与两侧的原子形成O-N和N-N两个σ键，另两个与其垂直的未杂化2p轨道与两侧原子的同位置2p轨道互相“肩并肩”重叠，形成两个互相垂直的三中心大π键：，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； 综上所述，本题选D。 / / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第04讲 等电子体的推断 建议时间：25分钟 突破一 等电子体的判断 1．采用渣油、煤、焦炭为原料制合成气，常因含羰基铁[Fe(CO)5]等而导致以合成气为原料合成甲醇和合成氨等生产过程中的催化剂产生中毒。请回答下列问题： (1)[Fe(CO)5]中铁的化合价为0，写出铁原子的基态电子排布式： 。 (2)与CO互为等电子体的分子和离子分别为 和 (各举一种即可，填化学式)，CO分子的电子式为 ，CO分子的结构式可表示成 。 (3)在CH4、CO、CH3OH中，碳原子采取sp3杂化的分子有 ，CH3OH的熔、沸点比CH4高，其主要原因是 。 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。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 突破二 等电子体的书写 3．太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。 (1)单晶硅制备过程中涉及还原的反应。 已知：，：，：，：，则反应   。 (2)与互为等电子体的离子为 (填离子符号，任写一种)。 (3)可发生水解反应，机理如图： ①含s、p、d轨道的杂化类型有：①、②、③，中间体()中Si采取的杂化类型为 (填标号)。 ②写出完全水解的化学反应方程式： 。 4．如图是元素周期表的前四周期，①~⑨为相应的元素。 (1)①～⑨中，气态氢化物最稳定的元素是 (用元素符号回答，下同)，元素⑦在周期表中的位置为 。 (2)⑧元素位于周期表的 区，写出它的价层电子排布式为 。 (3)②、⑥两元素形成的化合物的空间结构为 。 (4)写出元素③与元素⑤形成型化合物的结构式 。 (5)元素④的硝酸钾中的空间结构为 ，写出与互为等电子体(原子数和价层电子总数分别相等的互为等电子体)的一种非极性分子的化学式： (任写一种)。 突破三 等电子体的应用 5．三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 6．已知A、B、C、D、E、F都是元素周期表中前36号的元素，它们的原子序数依次增大。A原子核外价电子排布式为nsnnpn；B原子核外有同周期元素中最多的未成对电子数；C原子核外s能级电子总数和p能级电子总数相同，且p能级成对电子数等于未成对电子数；D原子的第一电离能是短周期元素中最小的；E原子半径是前36号中最大的；F原子与A原子位于同一族，且是该族相对原子质量最小的金属元素。回答下列问题： (1)将上述6种元素的元素符号填入元素周期表的对应位置 。 (2)A、B、C的第一电离能由大到小的顺序为 (用元素符号表示)，说明理由 。 (3)B、C、D的简单离子半径最大的那个离子的电子式为 。 (4)B和C两元素形成的负离子中，B的杂化类型为 ，请用价层电子对互斥理论分析的空间结构 。 (5)与互为等电子体且含有A、C两元素的微粒是 (写化学式)。 (6)A的一种氢化物相对分子质量为26，其分子中的σ键与π键的个数之比为 。 (7)F元素的简化核外电子排布式为 ，位于周期表的 区，同周期中核外与其具有相同未成对电子数的主族元素是 (填元素名称)。 (8)钪元素常被称为“光明之子”。用于钪钠灯，给千家万户带来光明。如图为钪元素的部分信息。钪的基态原子结构示意图为 。 (9)以下判断元素非金属性强弱的方法正确的是 (填序号)。 ①NaI的还原性强于NaBr，说明溴的非金属性比碘强 ②N2与H2反应比C困难，说明碳的非金属性比氮强 ③F2不能从氯化钠溶液中置换出Cl2，说明氟的非金属性比氯弱 ④H2SO4的酸性比H2CO3强，说明硫的非金属性比碳强 ⑤Na2S溶液呈碱性，NaCl溶液呈中性，说明氯的非金属性比硫强 ⑥C2H6的热稳定性比H2O2强，说明碳的非金属性比氧强 建议时间：30分钟 7．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。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．中键和大键的数目不相等 8．下列化学用语正确的是 A．中子数为1的氢原子： B．羟基的电子式： C．分子的球棍模型： D．分子中的键电子云轮廓图： 9．以铁、硫酸、柠檬酸、双氧水、氨水等为原料可制备柠檬酸铁铵[(NH4)3Fe(C6H5O7)2]。 (1)Fe基态核外电子排布式为 。 (2)NH3分子中氮原子的杂化轨道类型为 ，分子空间构型为 ；NH3分子H—N—H键角比PH3分子中的H—P—H键角大，请解释其原因 。 (3)与NH互为等电子体的一种分子为 (填化学式)。 (4)柠檬酸的结构简式如图。 1 mol 柠檬酸分子中碳原子与氧形成的σ键的数目为 mol，π键的数目为 mol。 10．ⅤA族的氮、磷、砷(As)等元素化合物在医药生产、微型激光器、太阳能电池等行业中起到重要作用。请回答下列问题： (1)基态磷原子核外电子占据最高能级的电子云形状为 形；基态砷原子的电子排布式为 。 (2)的沸点低于的原因是 。 (3)可作杀虫剂。的立体构型为 ，与互为等电子体的一种离子或分子为 。 (4)某砷的氧化物俗称“砒霜”，其分子结构如图所示。该化合物的分子式为 ，砷原子采取 杂化。 (5)GaAs是人工合成的新型半导体材料，熔点为1238℃，晶胞结构如图所示： ①GaN与GaAs具有相同的晶体类型，GaN熔点(1700℃)比GaAs高的原因是 。 ②GaAs晶体中，As与Ga之间存在的化学键有 (填字母)。 A．离子键    B．氢键      C．配位键      D．金属键     E．极性键 ③若砷化镓晶胞的边长为565pm。则该晶体密度为 (用含的代数式表示，其中相对原子质量Ga：70  As：75)。 11．下列说法不正确的是 A．臭氧是空间结构为V形的极性分子，在水中的溶解度大于氧气 B．在一定条件下将分子晶体的CO2转变为共价晶体的CO2的变化是化学变化 C．Mg的两种激发态原子[Ne]3s13p1和[Ne]3p2，前者失去第二个电子所需能量更多 D．将1 mol配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O加入含3 mol AgNO3的溶液中，将生成3 mol AgCl 12．下列说法正确的是 A．所有非金属元素都分布在p区 B．石墨与金刚石互为同素异形体，两者不能发生相互转化 C．区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验 D．和均为直线形的非极性分子 13．已知硼、氮、铜是几种重要的元素，请回答下列问题： (1)的基态原子的电子排布式为 。 (2)的配合物A的结构如图，A中所含、、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（）受热分解可产生和，与互为等电子体，结构相似，且分子中只与一个相连，则的电子式为 。 (4)立方氮化硼的晶胞结构与金刚石结构相似（如下图），是超硬材料。 ①晶胞中每个氮原子周围与其最近且等距离的硼原子有 个。 ②氮化硼晶体的化学式为 ，晶体类型为 。 火山气体成分：H2O、CO2、H2S、SO2、H2、N2、CH4、CO等。 14．已知：核外电子数和原子数均相同的分子互为等电子体，化学键和结构很相似。 写出火山气体成分中与N2互为等电子体的气体的电子式 。 15．火山口固体成分中有大量硫单质，除了H2S受热分解外，还可能是SO2气体被H2、CO或_______还原。 A．H2O B．CO2 C．H2S D．CH4 16．磷是人体含量较多的元素之一，磷的化合物在药物生产和农药制造等方面用途非常广泛。回答下列问题： (1)基态磷原子的核外价层电子排布图为 。 (2)可用于制造火柴，其分子结构如下图所示。 ①第一电离能：磷 硫(填“＞”或“＜”下同)；电负性：磷 硫。 ②P4S3分子中硫原子的杂化轨道类型为 。 ③每个P4S3分子中孤电子对的数目为 。 (3)N、P、As、Sb均是ⅤA族的元素。 ①上述元素的简单氢化物的沸点关系如下图所示，沸点：PH3＜NH3，原因是 。 ②离子的结构式是 (如有配位键请标出)写出一种与互为等电子体的分子 。 17．完成下列问题。 (1)中H-N-H键角比中H-N-H键角 (填“大”或“小”)。 (2)正硝酸钠()为白色晶体，是一种重要的化工原料。 ①阴离子的空间构型为 ，其中心原子杂化方式为 。 ②写出一种与的阴离子互为等电子体的阴离子或分子 (填化学式)。 (3)①一个Cu2O晶胞(见图)中，Cu原子的数目为 。 ②Cu2O晶胞参数为anm，摩尔质量为M，求Cu2O的密度 g/cm3(只列出计算表达式) 建议时间：10分钟 18．（2025·山东·高考真题）用硫酸和可制备一元弱酸。下列说法错误的是 A．的水溶液显碱性 B．的空间构型为V形 C．为含有共价键的离子化合物 D．的中心N原子所有价电子均参与成键 （2024·甘肃·高考真题）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。 19．下列说法错误的是 A．原子半径： B．第一电离能： C．在水中的溶解度：苯<苯酚 D．苯和苯酚中C的杂化方式相同 20．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．中键和大键的数目不相等 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $