“等电子原理”的应用 知识点

指两个或两个以上的分子或离子,它们的原子数目相同,电子数目也相同,常具有相似的电子结构,相似的几何构型,而且有时在性质上也有许多相似之处。

“等电子原理”的应用 知识点题库

根据等电子原理: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,可互称为等电子体,它们具有相似的结构特征.以下各组微粒结构不相似的是(  )

A . CO和N2 B . O3和NO2 C . CO2和N2O D . N2H4和C2H4
下列说法错误的是(  )

A . NH4+和CH4属于等电子体,立体构型都是正四面体 B . 主族元素的原子核外电子最后填入的能级是s能级或p能级 C . BF3、NCl3、H2O分子中所有原子都满足最外层为8电子结构的是NCl3 D . 向盛有硫酸铜溶液的试管里加入过量氨水,将得到蓝色的氢氧化铜沉淀
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)NH2的电子式为   .

(2)N3有   个电子.

(3)写出两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)等电子数的粒子往往具有相似的结构,试预测N3的构型 

(5)据报道,美国科学家卡尔•克里斯特于1998年11月2日合成了一种名为“N5”的物质,由于其极强的爆炸性,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排列成V形.如果5个N结合后都达到8个电子结构,且含有2个氮氮三键,则“N5”分子碎片所带电荷是 

(1)与CO互为等电子体的分子和离子分别为   和   (各举一种即可,填化学式),与NH4+互为等电子体的分子为   一种即可,填化学式).

(2)H2O的中心原子的价层电子对数为   ,VSEPR模型名称为 ,分子的立体结构名称为  CO32的中心原子的价层电子对数为   ,VSEPR模型名称为 ,离子的立体结构名称为  CCl4的中心原子的价层电子对数为  ,VSEPR模型名称为 ,分子的立体结构名称为 

(3)在CH4、CH3OH中,碳原子采取sp3杂化的分子有   ,SiH4的熔、沸点比CH4高,其主要原因是  

(4)烯烃易发生加成反应的原因  ,可用苯从溴水中萃取溴的原因 .氨气极易溶于水的因 

下列物质属于不等电子体的是(   )
A . CH4和NH4+ B . B3H6N3和C6H6 C . CO2、N2O D . H2O和CH4
不属于等电子体的一组的是(   )
A . CH4和NH4+ B . CO32和NO3 C . CO和N2 D . H2O和CH4
填写下列空白:
  1. (1) 表示含有17个质子、20个中子的原子的化学符号是
  2. (2) 第三周期ⅤA族元素的最高价氧化物对应的水化物的分子式为
  3. (3) 周期表中最活泼的非金属元素位于第周期、第族.
  4. (4) 与H2O分子具有相同电子数的分子有(写分子式,只写出两种).
  5. (5) 一定条件,在水溶液中1mol Cl、ClOX(x=1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示.

    ①D是(填离子符号).

    ②B→A+C反应的离子方程式为;生成1molC时, kJ的热量(填“吸收”或“放出”以及具体数值).

我国从国外进口某原料经测定主要含有A、B、C、D、E五种前四周期元素,且原子序数依次增大。元素A、B、C、D、E的原子结构等信息如下:

元素

元素性质或原子结构

A

周期表中原子半径最小的元素

B

原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同

C

最外层p轨道半充满

D

位于短周期,其原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍

E

位于第四周期,内层电子全充满,且原子的最外层电子数与A的相同

请回答下列问题(用A、B、C、D、E所对应的元素符号作答):

  1. (1) B、C、D第一电离能由小到大为
  2. (2) E的基态原子的核外电子排布式为
  3. (3) A2B2D4常用作除锈剂,该分子中B的杂化方式为;1 mol A2B2D4分子中含有σ键数目为
  4. (4) 与化合物BD互为等电子体的阴离子化学式为(任写一种)。
  5. (5) B2A6、C2A4分子中均含有18个电子,它们的沸点相差较大,主要原因是


  6. (6) BD2在高温高压下所形成晶体的晶胞如图所示。

    一个该晶胞中含个D原子。

根据等电子体原理判断,下列说法中错误的是       (  )
A . B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上 B . B3N3H6分子中存在双键,可发生加成反应 C . H3O+和NH3互为等电子体,均为三角锥形 D . CH4和N 互为等电子体,均为正四面体
B元素和N元素对植物生长及人体健康有着十分重要的作用,也广泛应用于新型材料的制备。
  1. (1) 基态氮原子的外围电子排布图为;晶体硼单质的基本结构单元为正二十面体,其能自发地呈现多面体外形,这种性质称为晶体的性。
  2. (2) 氨硼烷(NH3BH3)被认为是最具潜力的新型储氢材料之一,与氨硼烷互为等电子体的分子、离子的化学式分别是。 (各举一例),第二周期元素中第一电离能介于B和N之间的元素是(填元素符号)。
  3. (3) 血红素是吡咯(C4H5N)的重要衍生物,血红素(含Fe2+)可用于治疗缺铁性贫血。吡咯和血红素的结构如下图:

    ①已知吡咯中的各个原子均在同一平面内;则吡咯分子中N原子的杂化类型为

    ②1mol吡咯分子中所含的σ键总数为个;分子中的大π键可用Π 表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数,则吡咯环中的大π键应表示为

    ③C、N、O三种元素的简单氢化物键角由小到大的顺序为(填化学式),原因是

    ④血液中的O2是由血红素在人体内形成的血红蛋白来输送的,则血红蛋白中的Fe2+与O2是通过键相结合。

  4. (4) 氮化硼(BN)是受高度关注的耐磨材料,可作为金属表面的保护层,其结构与金刚石类似,晶胞结构如图所示。已知该晶体密度为ag/cm3 , 根据硬球接触模型计算晶体中两个最近的N原子间的距离为:pm。(用含a的代数式表示,NA表示阿伏加德罗常数)

回答下列各题:
  1. (1) CH3+、—CH3、CH3-都是重要的有机反应中间体,它们的电子式分别是;其中CH 的键角应是
  2. (2) 叠氮化合物在化学工业上有重要应用。N 叫作叠氮离子,请写出由三个原子构成的含有与N 的电子数相同的分子的结构式
  3. (3) SiO 、SO3、NO 三种粒子是等电子体,它们的立体构型为,其中SiO44-、PO43-、SO42-的立体构型为
  4. (4) C2O42-是等电子体,C2O42-具有较强的还原性,能使酸性KMnO4溶液褪色,写出反应的离子方程式
  5. (5) 2原子14电子的等电子体的共同特点是粒子中都具有共价三键,请举出相应的3个例子(分子或离子)。每个分子或离子均含有个σ键,个π键。
水是生命之源,它与我们的生活密切相关。在化学实验和科学研究中,水也是一种常用的试剂。
  1. (1) 水分子中氧原子在基态时核外电子排布式为
  2. (2) 写出与H2O分子互为等电子体的微粒(填2种)。
  3. (3) 水分子在特定条件下容易得到一个H , 形成水合氢离子(H3O)。下列对上述过程的描述不合理的是_        
    A . 氧原子的杂化类型发生了改变   B . 微粒的形状发生了改变 C . 微粒的化学性质发生了改变   D . 微粒中的键角发生了改变
  4. (4) 下列是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞图(未按顺序排序)。与冰的晶体类型相同的是(请用相应的编号填写)

  5. (5) 在冰晶体中,每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键(如图所示),已知冰的升华热是51 kJ/mol,除氢键外,水分子间还存在范德华力(11 kJ/mol),则冰晶体中氢键的“键能” 是kJ/mol;
  6. (6) 将白色的无水CuSO4溶解于水中,溶液呈蓝色,是因为生成了一种呈蓝色的配合离子。请写出生成此配合离子的离子方程式:
硼、磷元素在化学中有很重要的地位,硼、磷及其化合物广泛应用于开发新型储氢材料、超导材料、富燃料材料、复合材料等高新材料领域。回答下列问题。
  1. (1) Ti(BH4)3是一种储氢材料,可由TiCl4和LiBH4反应制得

    ①基态Ti3+的未成对电子数有个。

    ②LiBH4由Li+和BH4-构成,BH4-呈正四面体构型LiBH4中不存在的作用力有(填标号)。

    A.离子键    B.共价键    C.金属键    D.配位键

  2. (2) 氨硼烷(NH3BH3)是一种新型储氢材料,其分子中存在配位键,则氨硼烷分子结构式为 ,写出一种与氨硼烷互为等电子体的分子(填化学式)。
  3. (3) 硼酸(H3BO3)是一种片层状结构白色晶体,层内的H3BO3分子间通过氢键相连[如下图]。

    读图分析1molH3BO3的晶体中有 mol氢键。

  4. (4) 四(三苯基膦)钯分子结构如图:

    P原子以正四面体的形态围绕在钯原子中心上,钯原子的杂化轨道类型为;判断该物质在水中(填写“易溶”或者“难溶”),并加以解释

  5. (5) 硼氢化钠是一种常用的还原剂。其晶胞结构如右图所示:

    ①该晶体中Na+的配位数为

    ②已知硼氢化钠晶体的密度为ρg/cm3 , NA代表阿伏加德罗常数的值,则a= (用含ρ、NA的最简式子表示)

下列说法中错误的是(   )
A . N2O与CO2、CCl3F与CCl2F2互为等电子体 B . CCl2F2无同分异构体,说明其中碳原子采用sp3方式杂化 C . H2CO3与H3PO4的非羟基氧原子数均为1,二者的酸性(强度)非常相近 D . 由I A族和VIA族元素形成的原子个数比为1:1、电子总数为38的化合物,是含有共价键的离子化合物
硼和氮元素在化学中有很重要的地位,回答下列问题:
  1. (1) 化合物H3BNH3是一种潜在的储氢材料,可利用化合物B3N3H6通过如下反应制得:3CH4+2B3N3H6+6H2O=3CO2+6H3BNH3

    ①H3BNH3分子中是否存在配位键(填“是”或“否”),B、C、N、O的第一电离能由小到大的顺序为

    ②与B3N3H6互为等电子体的分子是(填一个即可),B3N3H6为非极性分子,根据等电子原理写出B3N3H6的结构式:

  2. (2) “嫦娥五号”探测器采用太阳能电池板提供能量,在太阳能电池板材料中除单晶硅外,还有铜、铟、镓、硒等化学物质,回答下列问题:

    ①SeO3分子的立体构型为

    ②某种铜合金的晶胞结构如图所示,该晶胞中距离最近的铜原子和氮原子间的距离为 a pm,则该晶体的密度为(用含a的代数式表示,设NA为阿伏加德罗常数的值)。

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2017年4月26日,海军成立68周年时,我国第一艘国产航母成功下水。建造航母需要大量的新型材料。航母的龙骨要耐冲击,航母的甲板要耐高温,航母的外壳要耐腐蚀。
  1. (1) 镍铬钢抗腐蚀性能强,基态镍原子的价电子排布式为,同一周期中与基态铬原子有相同的最外层电子数目的原子还有种(填数字)。
  2. (2) 航母甲板涂有一层耐高温的材料聚硅氧烷(结构如图所示)。其O原子杂化方式为杂化,元素C、O、F、Si的电负性由大到小的顺序为

  3. (3) 海洋是元素的摇篮,海水中含有大量卤族元素。

    ①根据下表数据判断:最有可能生成较稳定单核阳离子的卤素原子是(填元素名称)

    ②写出一个ClO2的等电子体的化学符号

    ③已知HClO3酸性强于HClO,从结构上分析其原因是

  4. (4) 海底金属软泥是在洋海底覆盖着的一层红棕色沉积物,蕴藏着大量的资源,含有硅、氧化铁、锰、锌等。Zn2与S2形成的一种晶体结构如图所示(黑球表示Zn2 , 白球表示S2)。则该晶胞中六个面心的离子围成的立体图形为。已知该晶体的密度为ρg.cm3 , 阿伏加德罗常数为NA , 该晶体中Zn2和S2之间的最短距离为体对角线的 ,则该晶体中S2和Zn2之间的最短距离为nm。(写出计算式即可)
硼(B)、钴(Co)和锰(Mn)形成物质时比较复杂和变化多端。
  1. (1) Co基态原子价电子排布式为,在第二周期中,第一电离能比N高的元素是
  2. (2) Na[B(OH)4]可用于织物漂白。Na[B(OH)4]的化学键除了σ键外,还存在
  3. (3) 硝酸锰是工业制备中常用的催化剂,Mn(NO3)2的NO 空间构型为;写出两种与NO 互为等电子体的微粒的化学式:
  4. (4) 下图表示偏硼酸根的一种无限长的链式结构,其化学式可表示为(以n表示硼原子的个数);

    下图表示的是一种五硼酸根离子, 其中B原子的杂化方式为

  5. (5) 立方BN和立方AlN均为原子晶体,结构相似,BN的熔点高于AlN的原因为
  6. (6) 一种新型轻质储氢材料的晶胞结构如下图所示,设阿伏加德罗常数的值为NA , 该晶体的密度为g•cm-3(用含a、NA的代数式表示)。

下列说法中错误的是(     )
A . N2O与CO2、CCl3F与CCl2F2互为等电子体 B . Cl2F2无同分异构体,说明其中碳原子采取sp3杂化 C . H2CO3与H3PO4的非羟基氧原子数均为1,二者的酸性强度非常相近 D . 由第ⅠA族和第ⅥA族元素形成的原子个数比为1:1、电子总数为38的化合物,是含有共价键的离子化合物
氨硼烷()是一种新型储氢材料,分子中存在配位键。下列关于氨硼烷说法错误的是(   )
A . 氨硼烷中N提供孤电子对,B提供空轨道,形成配位键 B . 氨硼烷分子间能形成氢键 C . 氨硼烷中B原子的杂化类型为 D . 互为等电子体,两者熔点相同
第四周期过渡金属元素,其单质及化合物在诸多领域中都有广泛的应用。
  1. (1) 二茂铁[]是由一个二价铁离子和2个环戊烯基负离子构成,熔点是173℃(在100℃时开始升华),沸点是249℃,不溶于水,易溶于苯、乙醚等非极性溶剂。据此可推断二茂铁晶体为晶体,在二茂铁结构中,之间形成的化学键类型是
  2. (2) 向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的溶液,溶液变成红色。可用方程式表示。经研究表明,是配合物,不仅能以的个数比配合,还可以其他个数比配合。

    ①所得的配合物中,主要是以个数比配合所得离子显红色。含该离子的配合物的化学式是

    ②铁的另一种配合物铁氰化钾俗称赤血盐,可用于检验 , 两者反应生成带有特征蓝色的沉淀,该赤血盐中心原子的配位数是,请写出一种与其配体互为等电子体的分子

  3. (3) 已知的立体结构如下图,其中1~6处的小圆圈表示分子,且各相邻的分子间的距离相等(图中虚线长度相等)。位于八面体的中心,若其中两个取代,所形成的的结构有种。