1、等电子体的书写和应用一、等电子体的书写等电子体是具有相同的原子总数和价电子总数的分子或离子等电子体的书写关键在于原子总数相同和价电子数均相同，书写时，常常从三个方面书写，下面以书写 CO2 的等电子体为例，简单介绍等电子体的书写方法1 同族元素上下换“同族元素上下换”就是按照元素周期表中同主族元素最外层电子数相等的规律，用相同主族的其他元素去替换，不改变价电子总数，即可得到相应的等电子体 如用 C 和 O 的同族元素去替换，很容易书写出 CO2 的等电子体，如 CS2 等2 相邻元素左右移“相邻元素左右移”就是按照元素周期表中同周期元素从左到右最外层电子数依次递增的规律，将微粒中的几种( 一般
2、为两种) 元素的原子向相反方向移动得到新的原子( 在移动过程中要保证价电子总数不变) ，重新组合即可得到相应的等电子体 如将 C 向右移一格变成 N，将 1 个 O 向左移一格也变成 N，得到 N2O;由 C 向左移两格变成 Be，2 个 O 各向右移一格变成 2 个 F，得到 BeF2 ，再结合方法 1，得到 BeCl2 按照这种方法得到 CO2 的等电子体有 N2O、BeCl 2 等( 书写时要注意舍去 离子晶体 和 原子晶体 ) 3 电子电荷相互换“电子电荷相互换”就是在价电子总数不变的条件下，将部分电子变换为微粒所带电荷，将分子改写成离子或将离子改写成分子，或将离子改成电荷不等的离子
3、如若要书写与 CO2 互为等电子体的阴离子，价电子总数 16 可改为 15 + 1 或 14 + 2 等。“15 + 1”表示三个原子最外层电子数之和为 15，该原子团带个单位负电荷 具体有(3 + 6 + 6) + 1 或(5 + 5 + 5) + 1 或(4+5+ 6)+1 等，相应改写出 BO2 ( 或 AlO2 ) 或 N3 或 CNO 等同理可以书写符合“14 + 2”的等电子体 这样阴离子主要有 BeO22 若要书写与 CO2 互为等电子体的阳离子，价电子总数 16 可改为 171 等，表示三个原子最外层电子数之和为 17，该原子团带 1 个单位正电荷综上所述，CO 2 的等电子体
4、常见的有: CS 2 、N 2O、BeCl 2 、BeO 22 、CNO 、SCN 、AlO 2 、N 3等例 1(2014 年江苏卷) (2) 与 OH 互为等电子体的一种分子为 ( 填化学式) 解析:根据“电子电荷相互换”，OH 的价电子总数 8 可以改为 1 + 7 得到 HF，2 + 6 得到 BeO( 高中阶段不作要求，舍去) ，3 + 5 得到 BN( 原子晶体中不存在分子，舍去)，4 + 4 得到 SiC( 舍去)。例 2(2014 年南京三模) (3) BaCO3 为离子化合物 CO23 中碳原子的杂化类型为 ，写出一种与 CO32 互为等电子体的阴离子 ( 填化学式) 解析:
5、与 CO32 互为等电子体的微粒可以有 BF3 、BCl 3 、SO 3 、AlCl 3 、NO 3 等。BF 3 的空间构型是平面三角形，中心原子 B 是 sp2 杂化，因此 CO32 中碳原子的杂化类型为 sp2 与 CO32 互为等电子体的阴离子为 NO3 点评:利用上述方法书写等电子体是时，书写出的微粒可能较多，我们应该从中挑选较为熟悉较为常见的微粒答题，避免出现错误二、等电子体原理的应用例 3 (1) NO 3 的空间构型是 ( 用文字描述) (2) 根据等电子体原理，CO 分子的结构式为 解析:(1) 解答本小题，可以利用杂化轨道理论也可以利用等电子原理根据杂化轨道理论，N 的孤电
6、子对数 = ( a xb) =(5+ 1 2 3) = 0，所以 N 的价层电子对数为 3，因此 N 为 sp2 杂化，NO 3 的空间构型是平面正三角形根据等电子原理，利用“电子电荷相互换”，得到与 NO3 互为等电子体的有 SO3 、BF 3 。 BF3 是我们较为熟悉的微粒，它的空间构型是平面三角形，因此 NO3 的空间构型也是平面三角形(2) 根据“相邻元素左右移”，很快知道它的等电子体是 N2 ，所以 CO 的结构式为 CO 也可以写成 C O例 4 (2014 年四川卷) ，XY 2 是红棕色气体;，请回答下列问题 :(2) XY2 离子的立体构型是 解析:XY 2 是红棕色气体容
7、易推知 XY2 是 NO2 ，XY 2 离子为 NO2 ，与 NO2 互为等电子体的是 SO2 ，因此 NO2 的体构型是 V 型练习1 (2014 年上海卷) 已知 CS2 与 CO2 分子结构相似，CS 2 的电子式是 CS2 熔点高于 CO2 ，其原因是 .2、科学家把 NaNO3 和 Na2 O 在一定条件下反应得到一种白色晶体，已知其中阴离子与 SO42 互为等电子体，且该阴离子中的各原子的最外层电子都满足 8 电子稳定结构 该阴离子的电子式是 ，其中心原子 N 的杂化方式是 3、写出与 N3 互为等电子体的分子和离子: 、 ( 各举 1 例) ，由此可推知 N3 的空间构型是 。4
8、、根据等电子体原理，推测无机化合物 B3N3H6 的空间构型为 （与某有机物构型类似）5(1)CH 、CH 3、CH 都是重要的有机反应中间体，它们的电子式分别是 3 3_、_、_；其中 CH 中四个原子是共平面的，三个键角相等，则键角应是 3_。来源:学科网(2)叠氮化合物在化学工业上有重要应用。N 叫做叠氮离子，请写出 3 种由三个原子构成的含有与 N 的电 3 3子数相同的粒子的化学式_、_、_。(3)NN 键的键能为 946 kJ/mol，NN 键的键能为 193 kJ/mol，说明 N2 中的_键比_键稳定(填“”或“”)(4)CaC2 中 C 与 O 互为等电子体， O 的电子式可
9、表示为_；1 mol O 中含有的 键数目22 22 22 22为_。(5)PH3 在常温下是一种无色、剧毒、易自燃的气体，分子结构和 NH3 相似。在常温下 1 体积的水能溶解 0.26体积的 PH3，PH 3 和卤化氢(HX)作用生成相应的化合物 PH4X，PH 4X 在水溶液中完全水解(PH 结构类似于 CH4)。 4PH3 的分子结构的形状是 _；在 PH 中 PH 键之间的夹角是_。 46. O3 能吸收大气中紫外线,保护人类赖以生存的空间。O 3 的分子结构如图, 呈 V 形,两个 OO 键的夹角为 116.5。三个原子以一个 O 为中心,与另外两个 O 分别构成非极性共价键;中间
10、 O 提供两个电子,旁边两个 O 各提供一个电子,构成一个特殊的化学键(虚线内部 )三个 O 均等地享有这四个电子。请回答:(1)题中非极性共价键的类型是 键,特殊的化学键 的类型是 键。 (2)由第二周期元素组成的与 O3 是等电子体的阴离子是 ，空间构型是 (3)下列分子中与 O3 分子的结构最相似的是 (填序号) 。 A.H2O B.CO2 C.SO2 D.BeCl2(4)分子中某原子有一对或几对没有与其他原子共用的价电子叫孤电子对,那么 O3 有 对孤电子对。 【答案】:(1) 大 (2)NO 2- V 型 (3)C (4)5分子为 ( 填化学式) 解析:根据“电子电荷相互换”，OH
11、的价电子总数 8 可以改为 1 + 7 得到 HF，2 + 6 得到 BeO( 高中阶段不作要求，舍去 ) ，3 + 5 得到 BN( 原子晶体中不存在分子，舍去 ) ，4 + 4 得到 SiC( 舍去) 例 5 2 (2014 年天津卷) (4) 晶体硅( 熔点 1410 ) 是良好的半Cl2 蒸馏导体材料 由粗硅制纯硅过程如下: Si( 粗)SiCl4 460 H2SiCl4 ( 纯)Si( 纯)与 CCl4 互为等电子体，因此 NO43 的立体构型是正四面体，其 1100 写出 SiCl4 的电子式: 中氮原子采取 sp3 杂化 NO43 的电子式与 CCl4 相似，电子式3 (1) 例
12、 6 (2013 年石家庄二模) 二氧化钛( TiO2 ) 是常用的、具 型为: 答案:有较高催化活性和稳定性的光催化剂 O2 在其催化作用下，可 1 CS2 和 CO2 ( 固态) 都是分子晶体，CS2将 CN 氧化成 CNO CN 的电子式为 ，CNO 的中心的相对分子质量比 CO2 大，因此 CS2 熔点比 CO2 高原子的杂化方式为 解析:CN 与 N是等电子体，因此电子式为 C N 2CNO 与 CO2 是等电子体，因此中心原子杂化方式相同，是 sp 2杂化点评:根据等电子原理，互为等电子体的微粒具有相同的 3 ( 1 ) N2 O 或 CO2 ; OCN 或 SCN 或 NO2+ 或 AlO2 或空间构型和化学键类型等结构特征 利用等电子原理书写电子 BeO22 ;直线型式、判断空间结构、化学键特征、中心原子的杂化类型等方面能 (2) 平面六边形( 提示:与 C6 H6 互为等电子体)够起到很好的效果 江苏省泰兴市第二高级中学 (225400) 巩固练习
