第63講-等電子體與物質(zhì)的性質(zhì)知識(shí)重構(gòu)1.教材中對(duì)等電子原理的論述（1）魯科版（2）人教版2.等電子原理（1）定義（2）核心價(jià)值（3）應(yīng)用3.等電子體（1）定義（2）特征（3）書寫技巧①同族元素相互替換法將已知粒子中的某元素替換成與它同族元素，注意元素原子的替換應(yīng)保證總數(shù)不變，同一元素多個(gè)原子可用同族同一元素原子全部或部分替換，總的原則是：必須確保價(jià)電子總數(shù)及原子總數(shù)保持不變。②價(jià)電子遷移變換法：是將已知粒子中的某元素原子的價(jià)電子逐一轉(zhuǎn)移給粒子中的另一種元素的原子，此時(shí)相應(yīng)兩原子的價(jià)電子數(shù)也隨之改變（減少或增加）。例如：（1）將C原子價(jià)電子增加1可變?yōu)镹+，C原子價(jià)電子增加2可變?yōu)镺2+；（2）將N原子價(jià)電子減少1可變?yōu)镃-，將N原子價(jià)電子增加1可變?yōu)镺+；（3）將O原子價(jià)電子減少1可變?yōu)镹-，若減少2可變?yōu)镃2-。③價(jià)電子與電荷相互轉(zhuǎn)換法：將已知粒子中的某元素原子的價(jià)電子逐一轉(zhuǎn)化為粒子所帶的電荷，或?qū)⒘Ｗ铀鶐У碾姾烧酆铣赡吃卦拥膬r(jià)電子，相互轉(zhuǎn)換過(guò)程中始終確保價(jià)電子總數(shù)及原子總數(shù)保持不變，這種方法可實(shí)現(xiàn)分子與離子的相互轉(zhuǎn)化。二、重溫經(jīng)典1.（2020·全國(guó)卷Ⅲ，35(3)）與NH3BH3原子總數(shù)相等的等電子體___________(寫分子式)【答案】CH3CH3【解析】因?yàn)橹髯逶氐膬r(jià)電子數(shù)=主族序數(shù)，根據(jù)B和N在元素周期表中的位置進(jìn)行替換。2.[2020·江蘇卷，21，A](3)與NH4+互為等電子體的一種分子為_(kāi)___________(填化學(xué)式)?！敬鸢浮緾H4或SiH4【解析】因NH4+帶1個(gè)正電荷，則由N的價(jià)電子-1，則N替換成了C，化學(xué)式為CH4，同主族替換可以得到SiH4。3.（2018·江蘇卷）臭氧（O3）在[Fe(H2O)6]2+催化下能將煙氣中的SO2、NOx分別氧化為SO42-和NO3-，NOx也可在其他條件下被還原為N2。（3）與O3分子互為等電子體的一種陰離子為_(kāi)____________（填化學(xué)式）?！敬鸢浮縉O2?【解析】用替代法，與O3互為等電子體的一種陰離子為NO2-。4.（2022年湖南卷(3)）科學(xué)家近期合成了一種固氮酶模型配合物，該物質(zhì)可以在溫和條件下直接活化H2，將N3-轉(zhuǎn)化為NH2-，反應(yīng)過(guò)程如圖所示：②與NH2-互為等電子體的一種分子為_(kāi)______(填化學(xué)式)。【答案】H2O【解析】NH2-的1個(gè)負(fù)電荷換成1個(gè)價(jià)電子，中心元素N價(jià)電子數(shù)+1可得到O元素，因此該分子為H2O。水分子和氨基陰離子的原子個(gè)數(shù)都為3、價(jià)電子數(shù)都為8，互為等電子體。5.（2021河北卷）KH2PO4晶體具有優(yōu)異的非線性光學(xué)性能。我國(guó)科學(xué)工作者制備的超大KH2PO4晶體已應(yīng)用于大功率固體激光器，填補(bǔ)了國(guó)家戰(zhàn)略空白。（5）與PO43－電子總數(shù)相同的等電子體的分子式為?！敬鸢浮縎iF4SO2F2等【解析】PO43－的3個(gè)負(fù)電荷換成3個(gè)價(jià)電子，2個(gè)O轉(zhuǎn)化成2個(gè)F，1個(gè)P轉(zhuǎn)化成1個(gè)S，因此該分子為SO2F2。若4個(gè)O轉(zhuǎn)化成4個(gè)F，則需1個(gè)P轉(zhuǎn)化成1個(gè)Si，因?yàn)樵摲肿訛镾iF4。若進(jìn)行同主族替換，還可以得到：SO2Cl2SiCl4CF4CCl4等。6.（2020·山東高考真題）B3N3H6(無(wú)機(jī)苯)的結(jié)構(gòu)與苯類似，也有大π鍵。下列關(guān)于B3N3H6的說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．其熔點(diǎn)主要取決于所含化學(xué)鍵的鍵能B．形成大π鍵的電子全部由N提供C．分子中B和N的雜化方式相同D．分子中所有原子共平面【答案】A【解析】A．無(wú)機(jī)苯是分子晶體，其熔點(diǎn)主要取決于分子間的作用力，A錯(cuò)誤；B．B原子最外層3個(gè)電子，與其它原子形成3個(gè)σ鍵，N原子最外層5個(gè)電子，與其它原子形成3個(gè)σ鍵，還剩余2個(gè)電子，故形成大π鍵的電子全部由N原子提供，B正確；C．無(wú)機(jī)苯與苯是等電子體，分子中含有大π鍵，故分子中B、N原子的雜化方式為sp2雜化，C正確；D．無(wú)機(jī)苯與苯是等電子體，分子中含有大π鍵，故分子中B、N原子的雜化方式為sp2雜化，所以分子中所有原子共平面，D正確；答案選A。7.（2021年海南卷節(jié)選）金屬羰基配位化合物在催化反應(yīng)中有著重要應(yīng)用。回答問(wèn)題：（4）CO32－中碳原子的雜化軌道類型是 ，寫出一種與其具有相同空間結(jié)構(gòu)的－1價(jià)無(wú)機(jī)酸根離子的化學(xué)式 ?！敬鸢浮縉O3-【解析】CO32－中的1個(gè)負(fù)電荷轉(zhuǎn)化成1個(gè)價(jià)電子，則C替換成了N，化學(xué)式為NO3-。三、模型建構(gòu)命題角度1利用等電子原理針對(duì)某物質(zhì)找等電子體從概念入手，“原子總數(shù)相同，價(jià)電子總數(shù)相同的分子或離子互為等電子體?！睂ふ夷撤N物質(zhì)的等電子體。例如尋找CO2的等電子體：命題角度2推寫陌生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式或者電子式根據(jù)等電子原理，等電子體之間具有相似的化學(xué)鍵特征，由此我們可以從已學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式推測(cè)陌生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式。例如CO2的結(jié)構(gòu)式為O=C=O，推測(cè)N2O的結(jié)構(gòu)式？（2022·安徽馬鞍山·三模）人類對(duì)第二周期的元素及化合物認(rèn)識(shí)最早。(5)SCN—中C原子的雜化類型為_(kāi)______，其中含有兩個(gè)相同的大π鍵，其形式為_(kāi)______。(用π表示，n為原子數(shù)，m為電子數(shù))，檢驗(yàn)Fe3+時(shí)，SCN—以S原子配位不以N原子配位的原因是_______?！敬鸢浮縮p

π

S元素的電負(fù)性小，離子中S原子易給出孤對(duì)電子【解析】硫氰酸根離子與二氧化碳的原子個(gè)數(shù)都為3、價(jià)電子數(shù)目都為16，互為等電子體，等電子體具有相同的空間構(gòu)型，則硫氰酸根離子與二氧化碳的空間構(gòu)型相同，都為直線形，所以碳原子的雜化方式為sp雜化；離子中碳原子未參與雜化的2個(gè)p電子與硫原子和氮原子的p電子形成大π鍵，其形式為π；硫氰酸根離子中硫元素的電負(fù)性小于氮元素，相對(duì)于氮原子，硫原子易給出孤對(duì)電子，所以檢驗(yàn)鐵離子時(shí)，離子以硫原子配位不以氮原子配位，故答案為：sp；π；S元素的電負(fù)性小，離子中S原子易給出孤對(duì)電子。命題角度3根據(jù)等電子原理計(jì)算陌生物質(zhì)的σ鍵、π鍵數(shù)目根據(jù)等電子體之間具有相似的化學(xué)鍵特征，我們還可以在結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上數(shù)出根據(jù)等電子體之間具有相似的化學(xué)鍵特征，我們還可以在結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上數(shù)出σ鍵、π鍵的多少。例如：碳化鈣中的C22-與O22+互為等電子體，則O22+中σ鍵和π鍵數(shù)目之比為：。命題角度4判斷一些陌生的簡(jiǎn)單分子或離子的空間構(gòu)型思考：寫出下列物質(zhì)的空間構(gòu)型思考：寫出下列物質(zhì)的空間構(gòu)型（1）N3－（2）CNO－（3）N2O【【2017·新課標(biāo)1卷】[化學(xué)——選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]（3）X射線衍射測(cè)定等發(fā)現(xiàn)，I3AsF6中存在I3+離子。I3+離子的幾何構(gòu)型為_(kāi)____________，中心原子的雜化形式為_(kāi)_________。思考：S2O思考：S2O32-中中心元素S的雜化方式？命題角度6預(yù)測(cè)新物質(zhì)（化學(xué)競(jìng)賽試題節(jié)選）(BN)n是一種新無(wú)機(jī)合成材料，它與某單質(zhì)互為等電子體。工業(yè)上制造（BN)n辦法之一是用砂和尿素在1073~1273K時(shí)反映，得到a-(BN)n及其他元素氧化物，a-(BN)n可作高溫潤(rùn)滑劑、電器材料和耐熱材料等。如在更高溫度下反應(yīng)，可制得β-(BN)n，β-(BN)n硬度特別高，是作超高溫耐熱陶瓷材料、磨料、精密刀具好材料。試問(wèn)：（化學(xué)競(jìng)賽試題節(jié)選）(BN)n是一種新無(wú)機(jī)合成材料，它與某單質(zhì)互為等電子體。工業(yè)上制造（BN)n辦法之一是用砂和尿素在1073~1273K時(shí)反映，得到a-(BN)n及其他元素氧化物，a-(BN)n可作高溫潤(rùn)滑劑、電器材料和耐熱材料等。如在更高溫度下反應(yīng)，可制得β-(BN)n，β-(BN)n硬度特別高，是作超高溫耐熱陶瓷材料、磨料、精密刀具好材料。試問(wèn)：（1）它與什么單質(zhì)互為等電子體？（2）依照等電子原理畫出a-(BN)n和β-(BN)n的結(jié)構(gòu)。四、名師導(dǎo)學(xué)1、等電子原理是1919年美國(guó)物理化學(xué)家IrvingLangmuir提出的一個(gè)定性的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，在預(yù)測(cè)化合物的存在，構(gòu)型和性質(zhì)方面，常有一些例外。例如無(wú)機(jī)苯和有機(jī)苯雖然很相象，但間-硼氮六環(huán)易于和HCl進(jìn)行加合反應(yīng)，而苯則不能?；瘜W(xué)的證據(jù)表明，無(wú)機(jī)苯幾乎沒(méi)有芳香性，在它的平面六角環(huán)上、下方的離域電子云成團(tuán)地分布在電負(fù)性比B大的N原子上，相對(duì)于苯分子中的完全離域化而言，間-硼氮六環(huán)分子中電子的部分定域化削弱了B-N鍵，結(jié)果使分子的芳香性穩(wěn)定化作用減小2.運(yùn)用等電子原理預(yù)測(cè)分子或離子的空間構(gòu)型時(shí)，不能簡(jiǎn)單的認(rèn)為價(jià)電子數(shù)相等的兩種微粒即為等電子體，必須注意等電子體