等电子体的书写和应用

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、BeCl2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．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17－1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，CO2的等电子体常见的有:CS2、N2O、BeCl2、BeO22－、CNO－、SCN－、AlO2－、N3－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:与CO32－互为等电子体的微粒可以有BF3、BCl3、SO3、AlCl3、NO3－等。BF3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)②NO3－的空间构型是(用文字描述)．(2)①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的孤电子对数=½(a－xb)=½(5+1－2×3)=0，所以N的价层电子对数为3，因此N为sp2杂化，NO3－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、BF3。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C≡O也可以写成CO．例4(2014年四川卷)…，XY2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:XY2是红棕色气体容易推知XY2是NO2，XY2－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，CS2的电子式是．CS2熔点高于CO2，其原因是.2、科学家把NaNO3和Na2O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、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＋3、CH3、CH－3都是重要的有机反应中间体，它们的电子式分别是__________、_________、__________；其中CH＋3中四个原子是共平面的，三个键角相等，则键角应是__________。[来源:学科网](2)叠氮化合物在化学工业上有重要应用。N－3叫做叠氮离子，请写出3种由三个原子构成的含有与N－3的电子数相同的粒子的化学式__________、__________、__________。(3)N≡N键的键能为946kJ/mol，N—N键的键能为193kJ/mol，说明N2中的_____键比___键稳定(填“σ”或“π”)(4)CaC2中C2－2与O2＋2互为等电子体，O2＋2的电子式可表示为__________；1molO2＋2中含有的π键数目为________。(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，PH3和卤化氢(HX)作用生成相应的化合物PH4X，PH4X在水溶液中完全水解(PH＋4结构类似于CH4)。PH3的分子结构的形状是__________；在PH＋4中P—H键之间的夹角是__________。6.O3能吸收大气中紫外线,保护人类赖以生存的空间。O3的分子结构如图,呈V形,两个O—O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.H2OB.CO2C.SO2D.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)σ大π(2)NO2-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－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52．(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［∶CN］－．2CNO－与CO2是等电子体，因此中心原子杂化方式相同，是sp2．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)N2O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C6H6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