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第63讲-等电子体与物质的性质

知识重构

1.教材中对等电子原理的论述

（1）鲁科版

（2）人教版

2.等电子原理

（1）定义（2）核心价值（3）应用

3.等电子体

（1）定义（2）特征（3）书写技巧

①同族元素相互替换法

将已知粒子中的某元素替换成与它同族元素，注意元素原子的替换应保证总数不变，同一元素多个原子可用同族同一元素原子全部或部分替换，总的原则是：必须确保价电子总数及原子总数保持不变。

②价电子迁移变换法：

是将已知粒子中的某元素原子的价电子逐一转移给粒子中的另一种元素的原子，此时相应两原子的价电子数也随之改变（减少或增加）。

例如：（1）将C原子价电子增加1可变为N+，

C原子价电子增加2可变为O2+；

（2）将N原子价电子减少1可变为C-，

将N原子价电子增加1可变为O+；

（3）将O原子价电子减少1可变为N-，

若减少2可变为C2-。

③价电子与电荷相互转换法：

将已知粒子中的某元素原子的价电子逐一转化为粒子所带的电荷，或将粒子所带的电荷折合成某元素原子的价电子，相互转换过程中始终确保价电子总数及原子总数保持不变，这种方法可实现分子与离子的相互转化。

二、重温经典

温室气体N2O在催化剂作用下可分解为O2和N2，也可作为氧化剂氧化苯制苯酚。

据此完成下面小题。

1.【2024甘肃14题】下列说法错误的是

A.相同条件下N2比O2稳定B.N2O与NO2+的空间构型相同

C.N2O中N?O键比N?N键更易断裂D.N2O中σ键和大π键数目不相等

【答案】D

【解析】N2分子中存在的N≡N，O2分子中虽然也存在叁键，但是其键能小于N≡N，

因此，相同条件下N2比O2稳定，A正确；N2O与NO2+均为CO2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；N2O的中心原子是N，其在催化剂作用下可分解为O2和N2，说明N2O中N?O键比N?N键更易断裂，C正确；N2O中σ键和大π键的数目均为2，因此，σ键和大π键的数目相等，D不正确。

2.【2024湖南9题】通过理论计算方法优化了P和Q的分子结构，P和Q呈平面

六元并环结构，原子的连接方式如图所示，下列说法错误的是

P为非极性分子，Q为极性分子

第一电离能：B＜C＜N

1molP和1molQ所含电子数目相等

P和Q分子中C、B和N均为sp2杂化

【答案】A

【解析】由所给分子结构图，P和Q分子都满足对称，正负电荷重心重合，都是非极性分子，A错误；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，第一电离能大于相邻元素，则第一电离能由小到大的顺序为B＜C＜N，故B正确；根据等电子体原理，B和N原子相当于两个C原子，故1molP和1molQ所含电子数目相等，C正确；由所给分子结构可知，P和Q分子中C、B和N均与其它三个原子成键，P和Q分子呈平面结构，故P和Q分子中C、B和N均为sp2杂化，

D正确。

3.【2022年湖南卷(3)】科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物，该物质可以在温和条件下直接活化H2，将N3-转化为NH2-，反应过程如图所示：

②与NH2-互为等电子体的一种分子为_______(填化学式)。

【答案】H2O

【解析】NH2-的1个负电荷换成1个价电子，中心元素N价电子数+1可得到O元素，因此该分子为H2O。水分子和氨基阴离子的原子个数都为3、价电子数都为8，互为等电子体。

4.【2021河北卷】KH2PO4晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大KH2PO4晶体已应用于大功率固体激光器，填补了国家战略空白。

（5）与PO43－电子总数相同的等电子体的分子式为。

【答案】SiF4SO2F2等

【解析】PO43－的3个负电荷换成3个价电子，2个O转化成2个F，1个P转化成1个S，因此该分子为SO2F2。若4个O转化成4个F，则需1个P转化成1个Si，因为该分子为SiF4。若进行同主族替换，还可以得到：SO2Cl2SiCl4CF4CCl4等。

5.【2021年海南卷节选】金属羰基配位化合物在催化反应中有着重要应用。回答问题：

（4）CO32－中碳原子的杂化轨道类型是 ，写出一种与其具有相同空间结构的－1价无机酸根离子的化学式 。

【答案】NO3-

【解析】CO32－中的1个负电荷转化成1个价电子，则C替换成了N，化学式为NO3-。

6.【2020·全国卷Ⅲ，35(3)】与NH3BH3原子总数相等的等电子体___________(写分子式)

【答案】CH3CH3

【解析】