等電子微粒——高考中的熱點(diǎn)

縱觀近年高考試題，等電子粒子是命題專家看好的考點(diǎn)，尤其是由短周期元素組成的10電子和18電子粒子，連年出現(xiàn)，故在高考復(fù)習(xí)指導(dǎo)中自然也成了倍受親睞的熱點(diǎn)。下面就如何對(duì)該類問題進(jìn)行有效復(fù)習(xí)作歸納分析，與各位同仁和正在備考的學(xué)子們作一交流。

一、常見的等電子粒子

對(duì)這類粒子，有些資料是按原子，分子，陰離子，陽離子分門別類地羅列出來，以供復(fù)習(xí)記憶，其實(shí)不用這樣去記，一則記不住，二則即便是記住了，容易遺忘。筆者建議借助相關(guān)元素在周期表中的位置尋找方為上策，此為科學(xué)的學(xué)習(xí)方法。

如表2(將表1折疊即得)所示:

1.10電子微粒

(1)原子:Ne

(2)單核陽離子:Ne下一周期的活潑金屬離子(Na+、Mg2+、Al3+)

(3)單核陰離子:與Ne同一周期的活潑非金屬離子(F-、O2-、N3-)

(4)多核分子:與Ne同一周期非金屬的氫化物(HF、H2O、NH3、CH4)

(5)多核陽離子:氫化物得到H+后生成的離子(NH4+、H3O+)

(6)多核陰離子:氫化物失去H+后生成的離子(OH-)

2. 18電子微粒

(1)原子:Ar

(2) 單核陽離子:Ar下一周期的活潑金屬離子(K+、Ca2+)

(3)單核陰離子:與Ar同一周期的活潑非金屬離子(Cl-、S2-、P3-)

(4)多核分子:與Ar同一周期非金屬的氫化物(HCl、H2S、PH3、SiH4)

(5)多核陽離子: 氫化物得到H+后生成的離子(無)

(6)多核陰離子:氫化物失去H+后生成的離子(HS-)

(7)多核復(fù)雜粒子:含第二周期元素的兩個(gè)核的氫化物(C2H6、N2H4、H2O2)

(8)由兩種10電子微粒組合出的復(fù)雜化合物:(CH3-OH、NH3-OH、CH3-CH3、CH3-F、CH3-NH2)

二、離子之間的相互反應(yīng)

1.10電子離子間反應(yīng)

(1)10電子的陽離子與10電子的陰離子反應(yīng)可生成兩種10電子的分子:

NH4++OH-=NH3+H2O

(2)10電子的陽離子與10電子的陰離子反應(yīng)可生成一種10電子的分子:

H3O++OH-=2H2O

(3)10電子的分子與10電子的陰離子之間反應(yīng)生成10電子的陰離子和10電子的分子

HF+OH-=F-+H2O

2. 18電子離子與10電子離子間反應(yīng)

(1)10電子的陰離子與18電子的陰離子反應(yīng)生成10電子分子與18電子陰離子:

OH-+HS-=H2O+S2-

(2)10電子的陰離子與18電子的分子反應(yīng)生成10電子分子和陰離子:

OH-+H2S=H2O+HS-，2OH-+H2S=2H2O+S2-

3. 18電子粒子間反應(yīng)

S2-+H2S=2HS-

S2-+HCl=HS-+Cl-

S2-+2HCl=H2S+Cl-

三、 常見10電子、18電子微粒的構(gòu)型及電子式

1.空間正四面體:CH4(非極性分子)、NH4+

2.三角錐型:NH3(極性分子)

3.直線型:CO2 、CS2(非極性分子)

四、 集合典型考題強(qiáng)化訓(xùn)練

例1.(04#8226;江蘇，22)1919年，Langmuir提出等電子原理:原子數(shù)相同、電子數(shù)相同的分子，互稱為等電子體。等電子體的結(jié)構(gòu)相似、物理性質(zhì)相近。

根據(jù)上述原理，僅由第2周期元素組成的共價(jià)分子中，互為等電子體的是:N2和CO ;CO2 和N2O。

此后，等電子原理又有所發(fā)展。例如，由短周期元素組成的微粒，只要其原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和相同，也可互稱為等電子體，它們也具有相似的結(jié)構(gòu)特征。在短周期元素組成的物質(zhì)中，與NO2互為等電子體的分子有:SO2 、O3 。

例2.(04#8226;內(nèi)蒙古)A、B、C、D、E分別代表5種微粒，每種微粒中都含有18個(gè)電子。其中A和C都是由單原子形成的陰離子，B、D和E都是分子;又知在水溶液中A跟B應(yīng)可生成C和D;E具有強(qiáng)氧化性。請(qǐng)回答:

(1)用化學(xué)符號(hào)表示上棕5種微粒:

AS2- ，BHCl，CCl-，DH2S，EF2。

(2)在水溶液中A跟B反應(yīng)的離子方程式是:S2-+2H+=H2S。

例3.(05#8226;全國卷I，27)(14電子粒子)甲、乙、丙、丁為前三周期元素形成的微粒，它們的電子總數(shù)相等。已知甲、乙、丙為雙原子分子或負(fù)二價(jià)雙原子陰離子，丁為原子。

⑴ 丙與鈣離子組成的離子化合物跟水反應(yīng)產(chǎn)生一種可燃性氣體，反應(yīng)的化學(xué)方程式是: CaC2 +2H2O = Ca(OH)2 + C2H2↑

⑵ 乙在高溫時(shí)是一種還原劑，請(qǐng)用化學(xué)方程式表示它在工業(yè)上的一種重要用途:

Fe2O3 + 3CO2Fe +3CO2 (或其他合理答案)。

⑶ 在一定條件下，甲與O2反應(yīng)的化學(xué)方程式是N2 + O22NO。

⑷ 丁的元素符號(hào)是Si ，它的原子結(jié)構(gòu)示意圖為。

⑸ 丁的氧化物的晶體結(jié)構(gòu)與 金剛石 的晶體結(jié)構(gòu)相似。

例4.已知A、B、C、D是中學(xué)化學(xué)中常見的四種不同粒子，它們之間存在如下轉(zhuǎn)化關(guān)系:

(1)如果A、B、C、D均是10電子的粒子，請(qǐng)寫出:

A的結(jié)構(gòu)式或 H—F;D的電子式。

(2)如果A和C是18電子的粒子，D和C是10電子的粒子，請(qǐng)寫出:

①A與B在溶液中反應(yīng)的離子方程式H2S+OH-=H2O+HS-或HS-+OH-=H2O+S2-或H2S+2OH-=2H2O+S2-。

②根據(jù)上述離子方程式，可以判斷C與B結(jié)合質(zhì)子的能力大小是(用化學(xué)方程式或離子符號(hào)表示):OH- > S2-(HS-)。

(3)已知肼(H2N—NH2)和甲胺(CH3—OH)都是含有18個(gè)電子的分子，分析肼和甲胺的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并從中受到啟發(fā)，寫出與其具有相同電子數(shù)的有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)簡式(至少寫兩個(gè)):CH3—CH3，CH3—F，CH3—NH2。

例5.有幾種元素的粒子的核外電子層結(jié)構(gòu)如圖所示:其中:

(1)某粒子一般不和其他元素的原子反應(yīng)，這種粒子的符號(hào)是 Ar 。

(2)某粒子的鹽溶液，能使溴水褪色，并出現(xiàn)渾濁，這種粒子的符號(hào)是S2- 。

(3)某粒子氧化性甚弱，但得到電子后還原性很強(qiáng)，且這種原子有一個(gè)最外層電子，這種離子的符號(hào)是 K+。

(4)某粒子還原性雖弱，但失電子后氧化性很強(qiáng)，且這種原子得到一個(gè)電子即達(dá)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這種粒子的符號(hào)是 Cl-。

例6.(06#8226;全國理綜II，27)已知X、Y、Z都是短周期元素，它們的原子序數(shù)依次遞增，X原子的電子層數(shù)與它的核外電子總數(shù)相同，而Z原子的最外層電子數(shù)是次外層的三倍。Y和Z可以形成兩種以上的氣態(tài)化合物。則:

(1)X是 H ，Y是 N ，Z是 O 。

(2)由Y和Z組成，且Y和Z的質(zhì)量比為7∶20的化合物的化學(xué)式是 N2O5。

(3)由X、Y、Z中的兩種元素組成，且與X2Z分子具有相同電子數(shù)的兩種離子是 NH4+(或H3O+)和OH- 。

例7.(07#8226;全國理綜II，27)用A+、B-、C2-、D、E、F、G和H分別表示含有18個(gè)電子的八種微粒(離子或分子)，請(qǐng)回答:

(1)A元素是K，B元素是Cl ，C元素是 S (用元素符號(hào)表示)。

(2)D元素是由兩種元素組成的雙原子分子，其分子式是HCl 。

(3)E是所有18電子的微粒中氧化能力最強(qiáng)的分子，其分子式是 F2 。

(4)F是由兩種元素組成的三原子分子，其分子式是H2S ，電子式是。

(5)G分子中含有4個(gè)原子，其分子式是H2O2、PH3。

(6)H分子中含有8個(gè)原子，其分子式是C2H6 。

例8.(08#8226;北京理綜，27)X、Y、Z、W為含有相同電子數(shù)的分子或離子，均由原子序數(shù)小于10的元素組成，X有5個(gè)原子核，通常狀況下W為無色液體，已知:X+YZ+W。

(1)Y的電子式是。

(2)液態(tài)Z與W的電離相似，都可電離出電子數(shù)相同的兩種離子，液態(tài)Z的電離方程式是 2NH3=NH4++NH2- 。

例9.(09#8226;全國I，29)已知周期表中，元素Q、R、W、Y與元素X相鄰，Y的最高價(jià)化合價(jià)氧化物的水化物是強(qiáng)酸，回答下面問題。

(4)這5種元素的氧化物分子中②電子總數(shù)相同的氫化物的化學(xué)式和立體結(jié)構(gòu)分別是SiH4(正四面體型)、PH3(三角錐型)、H2S(角型或V型)。

另外等電子體常考的還有N2和CO，從它們在表中的位置也不難看出，雙原子分子氮?dú)馀c它左右相鄰的兩種元素可形成等電子體一氧化碳。