等电子原理
定义
等电子原理等电子体具有相似的化学键特征,它们的结构相似,物理性质相近,此原理称为等电子原理。例如,CO和N2的熔沸点、溶解性、分子解离能等都非常相近。
等电子粒子
等电子粒子电子数相同的粒子(原子、分子、离子)称为等电子粒子。
常见的等电子粒子
⑥核外电子总数及质子数均相等的粒子:
等电子体
(1)原子总数相同、价电子总数相同的粒子互称为等电子体。如N2与CO是等电子体,但N2与C2H2不是等电子体;O2与SO2是等电子体。
(2)常见的等电子体
等电子原理的应用
(1)利用等电子原理可以较快判断一些分子或离子的构型,如的空间构型分别是三角锥形和正四面体形。
(2)在制造新材料方面有重要应用。如晶体硅、锗是良好的半导体材料,它们的等电子体磷化铝(AIP)、砷化镓(GaAs)也都是良好的半导体材料。
A、B、C、D、E分别代表5种粒子,每种粒子中都含有18个电子。其中A和C都是由单原子形成的阴离子,B、D和E都是由两种元素组成的分子;又知在水溶液中A跟B反应可生成C和D;E具有强氧化性。请回答:
(1)用化学符号表示上述5种粒子:
A、_______,B、_______,C、_______,D、_______,E、_______。
(2)在水溶液中A跟B反应的离子方程式是____________________________。1919年,Langmuir提出等电子原理:原子数相同、电子数相同的分子,互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。
(1)根据上述原理,仅由第二周期元素组成的共价分子中,互为等电子体的是:________和_______;
________和_________。
(2)此后,等电子原理又有所发展。例如,由短周期元素组成的微粒,只要其原子数相同,各原子最外层电子数之和相同,也可互称为等电子体,它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中,与NO互为等电子体的分子有:_________、_________。等电子体是指原子数相同,______________也相同的微粒。例如:CO和___________ 根据等电子原理,等电子体之间结构相似、物理性质也相近。以下各组粒子不能互称为等电子体的是 [ ] A.CO和N2
B.O3和SO2
C.CO2和N2O
D.N2H4和C2H41919年,Langmuir提出等电子原理:原子数相同、电子总数相同的分子,互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。
(1)根据上述原理,仅由第2周期元素组成的共价分子中,互为等电子体的是:________和________;
_________和__________。
(2)此后,等电子原理又有所发展。例如,由短周期元素组成的微粒,只要其原子数相同,各原子最外层电子数之和相同,也可互称为等电子体,它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中,与NO2-互为等电子体的分子有:____________、_____________。N2的结构可以表示为,CO的结构可以表示为,其中椭圆框表示π键,下列说法中不正确的是 [ ] A. N2分子与CO分子中都含有三键
B. CO分子与N2分子中的π键并不完全相同
C. N2与CO互为等电子体
D. N2与CO的化学性质相同根据等电子原理:由短周期元素组成的粒子,只要其原子数相同,各原子最外层电子数之和相同,可互称为等电子体,它们具有相似的结构特征。以下各组粒子结构不相似的是 [ ] A.CO和N2
B.O3和NO2-
C.CO2和N2O
D.N2H4和C2H4等电子原理认为:含有相同原子数和相同价电子数的分子或离子,具有相同的结构特征。下面各组粒子中,几何构型不相同的是 [ ] A.H3O+、NH3
B.NH4+、CH4
C.CO2、BeCl2
D.NH3、BF32010年上海世博会场馆,大量的照明材料或屏幕都使用了发光二极管 (LED)。目前市售LED晶片材质基本以GaAs(砷化镓)、AlGalnP(磷化铝镓铟)、InGaN(氮化铟镓)为主。砷化镓的晶胞结构如图。试回答 (1)镓的基态原子的电子排布式是____________。
(2)砷化镓晶胞中所包含的砷原子(白色球)个数为__________,与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间构型为__________
(3)下列说法正确的是__________(填字母)。
A.砷化镓晶胞结构与NaCl相同
B.第一电离能:As> Ga
C.电负性:As> Ga
D.砷化镓晶体中含有配位键
E.GaP与GaAs互为等电子体
(4)N、P、As处于同一主族,其氢化物沸点由高到低的顺序是_________________
(5)砷化镓可由(CH3)3Ga和AsH3在700℃时制得。(CH3)3Ga中镓原子的杂化方式为____________。砷化镓(GaAs)属于第三代半导体,用它制造的灯泡寿命是普通灯泡的100倍,而耗能只有其10%。推广砷化镓等发光二极管(LED)照明,是节能减排的有效举措。砷化镓的晶胞结构如下图。 试回答:
(1)As的核外电子排布式为_____________。
(2)砷化镓晶胞中所包含的Ga原子个数为_____________。
(3)下列说法正确的是__________(填字母)。
A.砷化镓晶胞结构与NaCl相同
B.第一电离能:As> Ca
C.电负性:As> Ga
D.砷化镓晶体中含有配位键
E.半导体GaP与CaAs互为等电子体
(4)砷化镓是将(CH3)3Ga和AsH3用MOCVD方法在700℃ 时制备得到。AsH3的空间形状为____,(CH3)3Ga中镓原子的杂化方式为_____________。
(5) AsH3沸点比NH3低,其主要原因是__________________下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表某一种化学元素。 (1)Y分别与D、E形成的化合物中熔点较高是___________(用化学式表示);T、X、Y原子的第一电离能由小到大的顺序是____________(用元素符号表示)。
(2)LX2分子的电子式是__________;XY2分子是_________(填“极性分子”或“非极性分子”);
QY3分子的立体结构是_____________。
(3)由J、L、R三种元素形成的某种配位化合物,该化合物具有挥发性,化学式为J(LR)5,其中J的化合价是0价。则J原子的基态核外电子排布式是____________;与配体粒子互为等电子体的离子是_________;J(LR)5固态时属于______ 晶体(填晶体类型)。
(4)L的一种单质是层状结构,英国曼彻斯特大学的海娒和诺沃肖洛夫通过撕胶带的方法获得了单层的二维结构材料,并发现这种材料具有独特的电子传导速度和强度,二人获得了2010年诺贝尔物理学奖。该材料结构如甲图,其中L原子是_________杂化,若在其中镶嵌E原子,其结构如乙图,该物质的化学式为
___________。元素周期表中第二周期某些非金属元素的单质或化合物与能源、环保等社会热点问题密切相关,备受关注。请回答下列问题 (1)CO2是导致温室效应的主要气体,CO2分子的结构式为__________。CO2在高温高压下所形成的晶胞如图所示。该晶体属于__________(选填“分子”、“原子”、“离子”或“金属”)晶体,该晶体中碳原子的杂化形式为__________。
(2)据最新报道,液氨有望成为汽车用清洁燃料。氨分子的空间构型为____________,氨易液化的主要原因是_____________________。
(3)乙烯的年产量可用于衡量一个国家石油化学工业水平。在乙烯分子中,σ键和π键的个数比为____,乙烯分子是____(填“极性”或“非极性”) 分子。
(4)含碳物质不完全燃烧会产生CO。血红蛋白中含有Fe2+,CO易与血红蛋白结合成稳定的配合物而使人 中毒。亚铁离子的基态电子排布式为_______;CO有多种等电子体,其中常见的两种为__________。根据等电子原理,由短周期元素组成的粒子,只要其原子总数和电子总数相同,均可互称为等电子体。等电子体之间结构相似、物理性质也相近。以下各组粒子不能互称为等电子体的是 [ ] A.CO和N2
B.O3和SO2
C.CO2和N2O
D.N2H4和C2H41919年,Langmuir提出等电子体的概念:原子数相同、电子总数相同的分子互称为等电子体;此后,等电子原 理又有所发展,由短周期元素组成的微粒,只要其原子数相同,各原子最外层电子数之和相同也可互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。根据上述原理,下列各对粒子中空间结构相似的是 [ ] A.SO2与O3
B.CO2与N2O
C.CS2与NO2
D.PCl3与BF3下列关于等电子体的说法中,正确的是 [ ] A.N2与CO不属于等电子体,故它们的熔沸点、溶解度相差较大
B.PO43-与SO42-不属于等电子体,故结构不相似
C.NO2-与O3属于等电子体,故NO2-为O2的同素异形体
D.苯与硼氮苯(路易斯结构式如上图)属于等电子体,故硼氮苯中含有大π键通常人们把质子数和电子数都相等的分子或离子叫做等电子体,等电子体间的结构和性质相似,B3N3H6和C6H6是等电子体,称之为无机苯。下列关于无机苯的叙述正确的是 [ ] A.因分子构成明显不同,B3N3H6分子与苯的性质差异极大
B.B3N3H6具有碱性
C.B3N3H6在一定条件下能发生加成反应和取代反应
D.B3N3H6各原子不在同一平面内1919年,Langmuir提出等电子原理:原子数相同、电子总数相同的分子,互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。
(1)根据上述原理,仅由第2周期元素组成的共价分子中,互为等电子体的是:__________和_________;
________和_________。
(2)此后,等电子原理又有所发展。例如,由短周期元素组成的微粒,只要其原子数相同,各原子最外层电子数之和相同,也可互称为等电子体,它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中,与
NO2-互为等电子体的分子有:__________、___________。等电子体原理是指两个或两个以上的分子(或离子),它们的原子数相同,分子(或离子)中价电子数也相同。
(1) SiO32-、SO3、NO3-三种粒子____(填“是”或“否”)等电子体,其中Si、S、N三种基态原子的第一电离能大小关系为_________。
(2)C2O42-和____是等电子体,C2O42-离子具有较强的还原性,它能使酸性KMnO4溶液退色,Mn原子在元素周期表中的位置是____________,外围电子构型为_________。
(3)两原子14个电子的等电子体共同特点是物质中都具有共价三键,请举出相应的3个例子__________(分子或离子)。每个分子或离子中含________个σ键,________个π键。氮可以形成多种离子,如N3-,NH2-,N3-,NH4+,N2H5+,N2H62+等,已知N2H5+与N2H62+是由中性分子结合质子形成的,类似于NH4+,因此有类似于NH4+的性质。
(1)写出N2H62+在碱性溶液中反应的离子方程式____________________。
(2)NH2-的电子式为_________。N3-有_________个电子。
(3)写出二种由多个原子组成的含有与N3-电子数相同的物质的化学式____________。
(4)据报道,美国科学家卡尔·克里斯特于1998年11月合成了一种名为“N5”的物质,由于其具有极强的爆炸性,又称为“盐粒炸弹”。迄今为止,人们对它的结构尚不十分清楚,只知道“N5”实际上是带正电荷的分子碎片,其结构是对称的,5个N排成V形。如果5个N结合后都达到8电子结构,且含有2个NN键。则“N5”分子碎片所带电荷是____。H3O+可看成由H2O分子与H+结合而成的,其中有一个O-H是配位键。下列说法中正确的是 [ ] A.O-H键都是O、H双方面提供电子形成
B.O-H配位键与其他O-H键键长不等
C.H3O+是三角锥形结构,O位于三角锥的顶点
D.O-H配位键与其他O-H键键能不等1919年,Langmuir提出等电子原理:原子数相同、电子总数相同的分子,互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。
(1)根据上述原理,仅由第2周期元素组成的共价分子中,互为等电子体的是:_______和_______;
_______和________。
(2)此后,等电子原理又有所发展。例如,由短周期元素组成的微粒,只要其原子数相同,各原子最外层电子数之和相同,也可互称为等电子体,它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中,与NO2-互为等电子体的分子有:__________、__________。1919年,langmuir提出等电子体的概念,后经发展,由短周期元素形成的粒子,只要其原子总数相同,各原子最外层电子数之和相同,就可互称为等电子体。等电子体的结构、物理性质均相似。根据上述原理,下列各对粒子中,空间结构相似的是 [ ] A.SO2和O3
B.CO2和NO2
C.CS2和NO2
D.PCl3和BF31919年,langmuir提出等电子原理,原子总数相同、核外电子数之和相同的分子,互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相似。
(1)根据上述原理,仅由第二周期元素组成的共价分子中,互为等电子体的是____和 ____;____和____。
(2)此后,等电子原理又有发展,原子总数相同、最外层电子数之和相同的分子互称为等电子体。由短周期元素组成的物质中,与笑气(N2O)互为等电子体的分子有____。(1)化学家常用“等电子体”来预测不同物质的结构,例如CH4与NH4+有相同的电子及空间构型。依此原理在下表空格中填出相应的化学式。 (2)笑气(N2O)是一种麻醉剂,有关理论认为N2O与CO2分子具有相似的结构(包括电子式)。已知N2O分子中氮原子只与氧原子相连,N2O的电子式为____,其空间构型是____,由此可知它是____(填“极性”或“非极性”)分子,结构式为____。 根据等电子原理:由短周期元素组成的微粒,只要其原子总数相同、各微粒的电子总数相同,则互称为等电子体。以下各组微粒不是等电子体的是 [ ] A.CO和N2
B.O3和NO2-
C.N2H4和C2H4
D.CO2和N2O[三选一—选修物质结构与性质]
科学新发现推动社会大发展。
(1)2010年11月,日本东京大学的几原雄一教授在研究氢与钒(V)的化合物时捕捉到了氢原子,成功拍下了世界首张氢原子的照片。如图所示是氢钒化合物的晶体构造。①写出基态钒原子的核外电子排布式___________。
②该氢钒化合物的化学式为____________。
(2)2010年8月,澳大利亚悉尼大学陈敏(Min Chen)博士等研究人员发现了一种能吸收红外光谱的叶绿素-f,这是迄今为止发现的第五种叶绿素。下图是某叶绿素的结构简式。① 叶绿素中含有C、H、O、N、Mg五种元素,C、N、O三种元素的第一电离能由小到大的顺序是_______________。
②叶绿素中氮原子的杂化方式为_______________,
在下图的方框内用“→”标出Mg2+的配位键。(3)二氧化钛(TiO2)是常用的、具有较高催化活性和稳定性的光催化剂,常用于污水处理。O2在其催化作用下,可将CN-氧化成CNO-,进而得到N2。与CNO-互为等电子体的分子、离子化学式分别为____________、______________(各写一种)。
(4)肼可用作火箭燃料,肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同,则N2H6SO4的晶体内不存在________ (填标号)。
a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.范德华力(1)化学家常用“等电子体”来预测不同物质的结构.例如CH4与NH4+有相同的电子及立体结构.依此原理在下表空格中填出相应的化学式. (2)“笑气”(N2O)是一种麻醉剂,有关理论认为N2O与CO2分子具有相似的结构(包括电子式).已知N2O分子中N原子只与O原子相连,N2O的电子式为________,其立体结构是________形,由此可知它是________(填“极性”或“非极性”)分子,结构式为________. 下列各组微粒,不能互称为等电子体的是( ) A.NO2、NO2+、NO2- B.CO2、N2O、N3- C.CO32-、NO3-、SO3 D.N2、CO、CN- 根据等电子原理,由短周期元素组成的粒子,只要其电子总数相同,均可互称为等电子体.等电子体之间结构相似、物理性质也相近.以下各组粒能互称为等电子体的是( ) A.O3和SO2 B.CO和N2 C.CO和NO D.N2H4 和C2H4 1919年,Langmuir提出等电子原理:原子数相同、电子总数相同的分子,互称为等电子体.等电子体的结构相似、物理性质相近.X、Y和Z是电子层数相同且原子序数依次增大的三种短周期元素,三种原子的价电子数之和为15,它们可以形成两对符合上述条件的等电子体分子.则下列说法不正确的是( ) A.常温常压下,XZ2和YZ2均为无色气体 B.XZ2与Y2Z互为等电子体 C.XZ2与YZ2+结构相似 D.氧化性:Z>Y>X
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