【知识解析】等电子原理

等电子原理原子总数相同、价层电子总数相同的分子或离子（即等电子体）具有相似的化学键特征，它们的许多性质是相近的，此原理称为等电子原理。名师提醒（1）互为等电子体的物质可以是分子与分子、分子与离子、离子与离子。（2）等电子体的价层电子总数相同，而构成原子的核外电子总数不一定相同。等电子体的性质根据等电子原理，互为等电子体的物质具有相似的化学键类型和空间结构，其物理性质相近，但化学性质差别较大。例如，CO和N2互为等电子体，其结构与某些性质的比较如表所示：分子N2CO原子总数22价层电子总数2×5＝104＋6＝10化学键1个σ键、2个π键1个σ键、2个π键等电子体的性质分子解离能/（kJ·mol－1）9461075分子空间结构直线形直线形沸点/℃－195.81－191.49熔点/℃－210.00－205.05在水中的溶解度（室温）1.6mL2.3mL续表等电子体的性质名师提醒等电子体的价层电子总数可由其电子式或构成微粒的原子的价层电子数来判断。等电子体价层电子总数的计算方法1．电子式中的键合电子数和孤对电子数之和即为价层电子总数。常见的等电子体类型实例2原子10价层电子3原子16价层电子3原子18价层电子4原子24价层电子5原子8价层电子CH4、SiH45原子32价层电子7原子48价层电子常见的等电子体注意：等电子体要满足2个条件：（1）微粒所含原子总数必须相同；（2）微粒所含价层电子总数必须相同。等电子原理的应用（1）判断一些简单分子或离子的空间结构（2）制造新材料等电子体不仅有相似的空间结构，而且有相似的性质。如晶体硅、锗均是良好的半导体材料，互为等电子体的AlP、GaAs也都是良好的半导体材料。典例详析例5－17（2020江苏启东月考）科学家常用等电子体来预测不同物质的结构与性质，例如NH4＋与CH4有相同的价层电子总数和空间结构。依此原理在下面的空格中填写相应的化学式。CH4N2B3N3H6C2H6CO2N2O4C6H6典例详析核心素养链接等电子体的原子总数、价层电子总数均相等，常常通过相邻元素的替换并调整微粒所带电荷数来寻找等电子体，主要发展学生宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知化学学科核心素养。典例详析例5－18（双选）下列各组粒子空间结构相似的是（）A．CS2与NO2

B．CO2与N2OC．SO2与O3

D．PCl3与BF3BC典例详析解析：A项中CS2的价层电子总数为16，NO2的价层电子总数为17，故二者不互为等电子体，空间结构不相似；B项中CO2和N2O的价层电子总数均为16，且均为3原子分子，二者互为等电子体，因此具有相似的空间结构；C项中SO2和O3的价层电子总数均为18，且均为3原子分子，二者互为等电子体，因此具有相似的空间结构；D项中PCl3的价层电子总数为26，BF3的价层电子总数为24，故二者不互为等电子体，空间结构不相似。典例详析例5－19（2）在铜锰氧化物的催化下，CO被氧化成CO2，HCHO被氧化成CO2和H2O。根据等电子原理，CO分子的结构式为________；1molCO2中含有的σ键数目为___