2020-2021学年人教版高二化学选修32.1.2《 共价键的键参数 等电子原理》课件（共27张）
文档属性
| 名称 | 2020-2021学年人教版高二化学选修32.1.2《 共价键的键参数 等电子原理》课件（共27张） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 735.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2021-06-22 10:23:37 | ||
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文档简介
第二课时
共价键的键参数 等电子原理
第一节 共价键
第二章 分子结构与性质
核心素养发展目标
1.通过阅读思考、数据分析，认识键能、键长、键角等键参数的概念，能用键参数――键能、键长、键角说明简单分子的某些性质。
2通过讨论交流、问题探究等活动，知道等电子原理，会判断简单的等电子体，能结合实例说明“等电子原理的应用。
【情景导入】N2与H2在常温下很难反应，必须在高温下才能发生反应，而F2与H2在冷暗处就能发生化学反应，为什么？要解决这个问题就要了解这些分子中共价键的构成和共价键的键参数。
活动一、共价键的价参数
【阅读思考1】（1）阅读教材P30页内容，结合表2-1，思考键能的概念是什么？键能与分子的稳定性有何关系？
【温馨提示】①键能是气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。键能的单位是kJ·mol－1。例如：形成1 mol H—H键释放的最低能量为436.0 kJ，即H—H键的键能为436.0 kJ·mol—1。
②下表中是H—X键的键能数据
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}共价键
H—F
H—Cl
H—Br
H—I
键能/kJ·mol－1
568
431.8
366
298.7
A.若使2 mol H—Cl键断裂为气态原子，则发生的能量变化是吸收863.6kJ的能量。 B.表中共价键最难断裂的是H—F键，最易断裂的是H—I键。 C.由表中键能数据大小说明键能与分子稳定性的关系：HF、HCl、HBr、HI的键能依次减小，说明四种分子的稳定性依次减弱，即HF分子很稳定，最难分解，HI分子最不稳定，最易分解。
【阅读思考2】（2）阅读教材P31页内容，根据表2-2数据，思考键长的概念是什么？并举例说明键长与键能有何关系？
【温馨提示】①键长是指形成共价键的两个原子之间的核间距，因此原子半径决定化学键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短。
②键长与共价键的稳定性之间的关系：共价键的键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定。 ③H2、Cl2、Br2三种分子中，共价键的键长最长的是③，键能最大的是①。
【阅读思考3】（3））阅读教材P31-32页内容，思考键角的概念是什么？键角与分子的空间构型有何关系？
【温馨提示】①键角是指在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角。在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有方向性。键角是描述分子立体结构的重要参数。②根据立体构型填写下列分子的键角：
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}分子立体构型
键角
实例
正四面体形
109°28′
CH4、CCl4
平面形
120°
苯、乙烯、BF3
三角锥形
107°
NH3
V形(或角形)
105°
H2O
直线形
180°
CO2、CS2、CH≡CH
③键角决定分子的空间构型。如：
【讨论交流1】（1）键能、键长、键角对物质性质有何影响？
【温馨提示】
【讨论交流2】（2）如何判断共价键的强弱？
【温馨提示】①由原子半径和共用电子对数判断：成键原子的原子半径越小，共用电子对数越多，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。如原子半径：F＜Cl＜Br＜I，则共价键的牢固程度：H—F＞H—Cl＞H—Br＞H—I，稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI。如共用电子对数：N≡N＞Cl—Cl，则共价键的牢固程度：N≡N ＞Cl—Cl。②由键能判断：共价键的键能越大，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越多。③由键长判断：共价键的键长越短，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越多。
【讨论交流3】（3）共价键的键能与化学反应热有何关系？
【温馨提示】①化学反应的实质：化学反应的实质就是反应物分子内旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成。
②化学反应过程有能量变化：反应物和生成物中化学键的强弱决定着化学反应过程中的能量变化。
③放热反应和吸热反应
放热反应：旧键断裂吸收的总能量小于新键形成放出的总能量。
吸热反应：旧键断裂吸收的总能量大于新键形成放出的总能量。
④反应热(ΔH)与键能的关系 ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。
注意：ΔH＜0时，为放热反应；ΔH＞0时，为吸热反应。
【讨论交流4】（4）结合教材P32“资料卡片”，思考什么是共价半径？
【温馨提示】相同原子形成的共价键键长的一半称为共价半径。如：卤素单质的键长与共价半径
【问题探究1】（1）试从键长和键能的角度分析卤素氢化物稳定性逐渐减弱的原因是什么？
【温馨提示】卤素原子从F到I原子半径逐渐增大，分别与H原子形成共价键时，按H—F、H—Cl、H—Br、H—I，键长逐渐增长，键能逐渐减小，故分子的稳定性逐渐减弱。
【问题探究2】（2）是否原子半径越小、键长越短，键能越大，分子就越稳定？
【温馨提示】不一定，电负性大的双原子分子，键长较短的键能不一定大。如F2中氟原子的半径很小，因此键长比较短，而两个氟原子形成共价键时，核间距离很小，排斥力很大，即其键能不大，因此F2的稳定性差。
【问题探究3】（3）“键长越短，键能越大”适合于一切分子吗？
【温馨提示】①不适合，如F2。F原子的半径很小，因此其键长短，而由于键长短，两F原子形成共价键时，原子核之间的距离很近，排斥力很大，因此键能不大，F2的稳定性差，很容易与其他物质反应。 ②一般来讲，形成共价键的两原子半径之和越小，共用电子对数越多，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用电子对数相同(1对)，因F、Cl、Br、I的原子半径依次增大，故共价键牢固程度H—F＞H—Cl＞H—Br＞H—I，因此，稳定性HF＞HCl＞HBr＞HI。
【对应训练】
1．下列说法正确的是( ) A．分子的结构是由键角决定的 B．共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定 C．CF4、CCl4、CBr4、CI4中C—X(X＝F、Cl、Br、I)键的键长、键角均相等 D．H2O分子中两个O—H键的键角为180°
【答案】B【解析】分子的结构是由键角、键长共同决定的，A项错误；由于F、Cl、Br、I的原子半径不同，故C—X(X===F、Cl、Br、I)键的键长不相等，C项错误；H2O分子中两个O—H键的键角为105°，D项错误。
2．下列事实不能用键能的大小来解释的是( ) A．氮元素的电负性较大，但N2的化学性质很稳定 B．稀有气体一般难发生反应 C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱 D．HF比H2O稳定
【答案】B【解析】由于N2分子中存在三键，键能很大，破坏共价键需要很大的能量，所以N2的化学性质很稳定；稀有气体都为单原子分子，没有化学键；卤族元素从F到I，原子半径逐渐增大，其氢化物中化学键的键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI；由于H—F键的键能大于H—O键，所以稳定性：HF＞H2O。
3.从实验测得不同物质中氧—氧之间的键长和键能数据(如下表)：其中X、Y的键能数据尚未测定，但可根据规律性推导键能的大小顺序为W>Z>Y>X。该规律性是( )
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}氧氧键数据
O2
键长/10－12m
149
128
121
112
键能(kJ·mol－1)
X
Y
Z＝494
W＝628
A.成键时电子数越多，键能越大 B．键长越长，键能越小
C．成键所用的电子数越少，键能越大
D．成键的电子对越偏移，键能越大
【答案】B【解析】利用题中提供的信息，去伪存真找到正确的规律是学习中应着力训练的能力。电子数由多到少的顺序为：O22－>O2－>O2>O2＋，键能大小顺序为W>Z>Y>X，A项错误；这些微粒都是由相同的原子组成，电子对无偏移，D项错误；对于这些微粒在成键时所用电子情况，题中无信息，已有的知识中也没有，说明这不是本题考查的知识点，故不选C项。
活动二、等电子原理
【阅读思考】阅读教材P32-33ye内容，结合表2-3，思考什么叫等电子原理和等电子体？
【温馨提示】（1）等电子原理是原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质是相近的。 （2）等电子体是满足等电子原理的分子称为等电子体。如CO和N2具有相同的原子总数和相同的价电子总数，属于等电子体。
【讨论交流1】（1）根据等电子原理，列举常见的等电子体，完成小表内容：
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}类型
实例
三原子、16个价电子的等电子体
两原子、10个价电子的等电子体
三原子、18个价电子的等电子体
四原子、24个价电子的等电子体
五原子、32个价电子的等电子体
【讨论交流1】（2）等电子体具有许多性质相近，立体构型相同的特点，因此在化学上有哪些应用？
【温馨提示】①利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的立体构型。如NH3和H3O＋，原子总数和价电子总数都相等，其立体构型相同(三角锥形)；SiCl4、SO42－、SiO44－、PO43－等的原子数目和价电子总数都相等，互为等电子体，都呈正四面体形。
②应用于制造新材料。等电子体不仅有相似的立体构型，而且有相似的性质。如晶体硅、锗是良好的半导体材料，它们的等电子体AlP、GaAs也都是良好的半导体材料。
③利用等电子原理针对某物质找等电子体。
【问题探究1】（1）“只要两种分子中所含的电子总数相等，这两种分子就是等电子体”这句话对吗？
【温馨提示】不对。等电子体的价电子总数相同，而组成原子的核外电子总数不一定相同，如CO2和CS2。
【问题探究2】（2）NO2－和O3是等电子体吗？
【温馨提示】只要原子总数相同，各原子最外层电子数之和也相同，即可互称等电子体，NO2－是三原子组成的离子，其最外层电子数(即价电子)之和为5＋6×2＋1＝18，SO2、O3均含三原子分子，价电子总数为6×3＝18。因此NO2－和O3是等电子体。
【问题探究3】（3）如何正确判断“等电子体”？
【温馨提示】要互为等电子体，就是要求粒子中原子总数和各原子价电子总数均相等，其解决方法通常为：①将粒子中的两个原子换成原子序数分别增加n和减少n(n＝1,2等)的原子，如N2与CO、N3－和CNO－均互为等电子体。②将粒子中一个或几个原子换成原子序数增加(或减少)n的元素的带n个单位电荷的阳离子(或阴离子)，如N2O和N3－互为等电子体。③同主族元素最外层电子数相等，故可将粒子中原子换成同主族元素原子，如O3和SO2互为等电子体。
【对应训练】
1.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NO2 C．CS2与NO2 D．PCl3与BF3
【答案】 A【解析】 由题中信息可知，只要算出分子中各原子最外层电子数之和即可判断。B的最外层电子数为3；C的最外层电子数为4；N、P的最外层电子数为5；O、S的最外层电子数为6。
2.下列几组微粒互为等电子体的是( )
①N2和CO ②NO和O2- ③CO2和CS2
④N2O和CO2 ⑤NO2-和O3 ⑥BF3和SO3 A.①②③ B.④⑤⑥ C.①③④⑥ D.①②③④⑤⑥
【答案】 D【解析】 等电子体具有两个显著特点:一是原子总数相同,二是价电子总数相同。这是判断等电子体的根本依据。从原子总数上看①~⑥都符合条件,关键是看它们之间的价电子总数。①N2和CO价电子总数均为10;②NO和价电子总数均为11;③④二组中四种微粒价电子总数均为16;⑤N和O3价电子总数均为18;⑥BF3和SO3价电子总数均为24。故全部符合题意。
课堂检测
1．N—H键键能的含义是( ) A．由N和H形成1 mol NH3所放出的能量 B．把1 mol NH3中的共价键全部拆开所吸收的能量 C．拆开约6.02×1023个N—H键所吸收的能量 D．形成1个N—H键所放出的能量
【答案】 C【解析】 N—H键的键能是指形成1 mol N—H键放出的能量或拆开1 mol N—H键所吸收的能量，不是指形成1个N—H键释放的能量，1 mol NH3分子中含有3 mol N—H键，拆开1 mol NH3或形成1 mol NH3吸收或放出的能量应是N—H键键能的3倍。
2．下列说法正确的是( ) A．键能越大，表示该分子越容易受热分解 B．共价键都具有方向性 C．在分子中，两个成键的原子间的距离叫键长 D．H—Cl的键能为431.8 kJ·mol－1，H—Br的键能为366 kJ·mol－1，这可以说明HCl比HBr分子稳定
【答案】 D【解析】 键能越大，分子越稳定，A项错，D项正确。H—H键没有方向性，B项错。形成共价键的两个原子之间的核间距叫键长，C项错。
3．NH3分子的空间构型是三角锥形结构而不是平面正三角形结构，最充分的理由是( ) A．NH3分子内3个N—H键键长均相等 B．NH3分子内三个价键的键角和键长均相等 C．NH3分子内3个N—H键的键长相等，键角都等于107° D．NH3分子内3个N—H键的键长相等，键角都等于120°
【答案】 C【解析】 NH3分子内的键角和键长都相等，可能有两种情况，一是平面正三角形。二是空间立体结构，如果键角为120°，则必然为正三角形。
4．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
【答案】 D【解析】 从题图可以看出，N2分子与CO分子中均含有一个σ键和两个π键，所以二者都含有三键，A正确；N2分子中的两个π键是由每个氮原子各提供两个p轨道以“肩并肩”的方式形成的，而CO分子中的一个π键是氧原子单方面提供电子对形成的，B正确；N2与CO的原子总数和价电子总数均相同，为等电子体，性质相似，但并不完全相同，C正确，D错误。
5．通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，则下列有关说法中正确的是( ) A．CH4和NH4＋是等电子体，键角均为60° B．NO3－和CO32－是等电子体，均为平面正三角形结构 C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构 D．B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道
【答案】 B【解析】 甲烷是正四面体形结构，键角是109°28′，A错；NO3－和CO32－是等电子体，均为平面正三角形结构，B对；H3O＋和PCl3的价电子总数不相等，C错；苯的结构中存在“肩并肩”式的重叠轨道，故B3N3H6分子中也存在，D错。
谢谢聆听！
共价键的键参数 等电子原理
第一节 共价键
第二章 分子结构与性质
核心素养发展目标
1.通过阅读思考、数据分析，认识键能、键长、键角等键参数的概念，能用键参数――键能、键长、键角说明简单分子的某些性质。
2通过讨论交流、问题探究等活动，知道等电子原理，会判断简单的等电子体，能结合实例说明“等电子原理的应用。
【情景导入】N2与H2在常温下很难反应，必须在高温下才能发生反应，而F2与H2在冷暗处就能发生化学反应，为什么？要解决这个问题就要了解这些分子中共价键的构成和共价键的键参数。
活动一、共价键的价参数
【阅读思考1】（1）阅读教材P30页内容，结合表2-1，思考键能的概念是什么？键能与分子的稳定性有何关系？
【温馨提示】①键能是气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。键能的单位是kJ·mol－1。例如：形成1 mol H—H键释放的最低能量为436.0 kJ，即H—H键的键能为436.0 kJ·mol—1。
②下表中是H—X键的键能数据
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}共价键
H—F
H—Cl
H—Br
H—I
键能/kJ·mol－1
568
431.8
366
298.7
A.若使2 mol H—Cl键断裂为气态原子，则发生的能量变化是吸收863.6kJ的能量。 B.表中共价键最难断裂的是H—F键，最易断裂的是H—I键。 C.由表中键能数据大小说明键能与分子稳定性的关系：HF、HCl、HBr、HI的键能依次减小，说明四种分子的稳定性依次减弱，即HF分子很稳定，最难分解，HI分子最不稳定，最易分解。
【阅读思考2】（2）阅读教材P31页内容，根据表2-2数据，思考键长的概念是什么？并举例说明键长与键能有何关系？
【温馨提示】①键长是指形成共价键的两个原子之间的核间距，因此原子半径决定化学键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短。
②键长与共价键的稳定性之间的关系：共价键的键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定。 ③H2、Cl2、Br2三种分子中，共价键的键长最长的是③，键能最大的是①。
【阅读思考3】（3））阅读教材P31-32页内容，思考键角的概念是什么？键角与分子的空间构型有何关系？
【温馨提示】①键角是指在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角。在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有方向性。键角是描述分子立体结构的重要参数。②根据立体构型填写下列分子的键角：
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}分子立体构型
键角
实例
正四面体形
109°28′
CH4、CCl4
平面形
120°
苯、乙烯、BF3
三角锥形
107°
NH3
V形(或角形)
105°
H2O
直线形
180°
CO2、CS2、CH≡CH
③键角决定分子的空间构型。如：
【讨论交流1】（1）键能、键长、键角对物质性质有何影响？
【温馨提示】
【讨论交流2】（2）如何判断共价键的强弱？
【温馨提示】①由原子半径和共用电子对数判断：成键原子的原子半径越小，共用电子对数越多，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。如原子半径：F＜Cl＜Br＜I，则共价键的牢固程度：H—F＞H—Cl＞H—Br＞H—I，稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI。如共用电子对数：N≡N＞Cl—Cl，则共价键的牢固程度：N≡N ＞Cl—Cl。②由键能判断：共价键的键能越大，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越多。③由键长判断：共价键的键长越短，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越多。
【讨论交流3】（3）共价键的键能与化学反应热有何关系？
【温馨提示】①化学反应的实质：化学反应的实质就是反应物分子内旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成。
②化学反应过程有能量变化：反应物和生成物中化学键的强弱决定着化学反应过程中的能量变化。
③放热反应和吸热反应
放热反应：旧键断裂吸收的总能量小于新键形成放出的总能量。
吸热反应：旧键断裂吸收的总能量大于新键形成放出的总能量。
④反应热(ΔH)与键能的关系 ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。
注意：ΔH＜0时，为放热反应；ΔH＞0时，为吸热反应。
【讨论交流4】（4）结合教材P32“资料卡片”，思考什么是共价半径？
【温馨提示】相同原子形成的共价键键长的一半称为共价半径。如：卤素单质的键长与共价半径
【问题探究1】（1）试从键长和键能的角度分析卤素氢化物稳定性逐渐减弱的原因是什么？
【温馨提示】卤素原子从F到I原子半径逐渐增大，分别与H原子形成共价键时，按H—F、H—Cl、H—Br、H—I，键长逐渐增长，键能逐渐减小，故分子的稳定性逐渐减弱。
【问题探究2】（2）是否原子半径越小、键长越短，键能越大，分子就越稳定？
【温馨提示】不一定，电负性大的双原子分子，键长较短的键能不一定大。如F2中氟原子的半径很小，因此键长比较短，而两个氟原子形成共价键时，核间距离很小，排斥力很大，即其键能不大，因此F2的稳定性差。
【问题探究3】（3）“键长越短，键能越大”适合于一切分子吗？
【温馨提示】①不适合，如F2。F原子的半径很小，因此其键长短，而由于键长短，两F原子形成共价键时，原子核之间的距离很近，排斥力很大，因此键能不大，F2的稳定性差，很容易与其他物质反应。 ②一般来讲，形成共价键的两原子半径之和越小，共用电子对数越多，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用电子对数相同(1对)，因F、Cl、Br、I的原子半径依次增大，故共价键牢固程度H—F＞H—Cl＞H—Br＞H—I，因此，稳定性HF＞HCl＞HBr＞HI。
【对应训练】
1．下列说法正确的是( ) A．分子的结构是由键角决定的 B．共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定 C．CF4、CCl4、CBr4、CI4中C—X(X＝F、Cl、Br、I)键的键长、键角均相等 D．H2O分子中两个O—H键的键角为180°
【答案】B【解析】分子的结构是由键角、键长共同决定的，A项错误；由于F、Cl、Br、I的原子半径不同，故C—X(X===F、Cl、Br、I)键的键长不相等，C项错误；H2O分子中两个O—H键的键角为105°，D项错误。
2．下列事实不能用键能的大小来解释的是( ) A．氮元素的电负性较大，但N2的化学性质很稳定 B．稀有气体一般难发生反应 C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱 D．HF比H2O稳定
【答案】B【解析】由于N2分子中存在三键，键能很大，破坏共价键需要很大的能量，所以N2的化学性质很稳定；稀有气体都为单原子分子，没有化学键；卤族元素从F到I，原子半径逐渐增大，其氢化物中化学键的键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI；由于H—F键的键能大于H—O键，所以稳定性：HF＞H2O。
3.从实验测得不同物质中氧—氧之间的键长和键能数据(如下表)：其中X、Y的键能数据尚未测定，但可根据规律性推导键能的大小顺序为W>Z>Y>X。该规律性是( )
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}氧氧键数据
O2
键长/10－12m
149
128
121
112
键能(kJ·mol－1)
X
Y
Z＝494
W＝628
A.成键时电子数越多，键能越大 B．键长越长，键能越小
C．成键所用的电子数越少，键能越大
D．成键的电子对越偏移，键能越大
【答案】B【解析】利用题中提供的信息，去伪存真找到正确的规律是学习中应着力训练的能力。电子数由多到少的顺序为：O22－>O2－>O2>O2＋，键能大小顺序为W>Z>Y>X，A项错误；这些微粒都是由相同的原子组成，电子对无偏移，D项错误；对于这些微粒在成键时所用电子情况，题中无信息，已有的知识中也没有，说明这不是本题考查的知识点，故不选C项。
活动二、等电子原理
【阅读思考】阅读教材P32-33ye内容，结合表2-3，思考什么叫等电子原理和等电子体？
【温馨提示】（1）等电子原理是原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质是相近的。 （2）等电子体是满足等电子原理的分子称为等电子体。如CO和N2具有相同的原子总数和相同的价电子总数，属于等电子体。
【讨论交流1】（1）根据等电子原理，列举常见的等电子体，完成小表内容：
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}类型
实例
三原子、16个价电子的等电子体
两原子、10个价电子的等电子体
三原子、18个价电子的等电子体
四原子、24个价电子的等电子体
五原子、32个价电子的等电子体
【讨论交流1】（2）等电子体具有许多性质相近，立体构型相同的特点，因此在化学上有哪些应用？
【温馨提示】①利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的立体构型。如NH3和H3O＋，原子总数和价电子总数都相等，其立体构型相同(三角锥形)；SiCl4、SO42－、SiO44－、PO43－等的原子数目和价电子总数都相等，互为等电子体，都呈正四面体形。
②应用于制造新材料。等电子体不仅有相似的立体构型，而且有相似的性质。如晶体硅、锗是良好的半导体材料，它们的等电子体AlP、GaAs也都是良好的半导体材料。
③利用等电子原理针对某物质找等电子体。
【问题探究1】（1）“只要两种分子中所含的电子总数相等，这两种分子就是等电子体”这句话对吗？
【温馨提示】不对。等电子体的价电子总数相同，而组成原子的核外电子总数不一定相同，如CO2和CS2。
【问题探究2】（2）NO2－和O3是等电子体吗？
【温馨提示】只要原子总数相同，各原子最外层电子数之和也相同，即可互称等电子体，NO2－是三原子组成的离子，其最外层电子数(即价电子)之和为5＋6×2＋1＝18，SO2、O3均含三原子分子，价电子总数为6×3＝18。因此NO2－和O3是等电子体。
【问题探究3】（3）如何正确判断“等电子体”？
【温馨提示】要互为等电子体，就是要求粒子中原子总数和各原子价电子总数均相等，其解决方法通常为：①将粒子中的两个原子换成原子序数分别增加n和减少n(n＝1,2等)的原子，如N2与CO、N3－和CNO－均互为等电子体。②将粒子中一个或几个原子换成原子序数增加(或减少)n的元素的带n个单位电荷的阳离子(或阴离子)，如N2O和N3－互为等电子体。③同主族元素最外层电子数相等，故可将粒子中原子换成同主族元素原子，如O3和SO2互为等电子体。
【对应训练】
1.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NO2 C．CS2与NO2 D．PCl3与BF3
【答案】 A【解析】 由题中信息可知，只要算出分子中各原子最外层电子数之和即可判断。B的最外层电子数为3；C的最外层电子数为4；N、P的最外层电子数为5；O、S的最外层电子数为6。
2.下列几组微粒互为等电子体的是( )
①N2和CO ②NO和O2- ③CO2和CS2
④N2O和CO2 ⑤NO2-和O3 ⑥BF3和SO3 A.①②③ B.④⑤⑥ C.①③④⑥ D.①②③④⑤⑥
【答案】 D【解析】 等电子体具有两个显著特点:一是原子总数相同,二是价电子总数相同。这是判断等电子体的根本依据。从原子总数上看①~⑥都符合条件,关键是看它们之间的价电子总数。①N2和CO价电子总数均为10;②NO和价电子总数均为11;③④二组中四种微粒价电子总数均为16;⑤N和O3价电子总数均为18;⑥BF3和SO3价电子总数均为24。故全部符合题意。
课堂检测
1．N—H键键能的含义是( ) A．由N和H形成1 mol NH3所放出的能量 B．把1 mol NH3中的共价键全部拆开所吸收的能量 C．拆开约6.02×1023个N—H键所吸收的能量 D．形成1个N—H键所放出的能量
【答案】 C【解析】 N—H键的键能是指形成1 mol N—H键放出的能量或拆开1 mol N—H键所吸收的能量，不是指形成1个N—H键释放的能量，1 mol NH3分子中含有3 mol N—H键，拆开1 mol NH3或形成1 mol NH3吸收或放出的能量应是N—H键键能的3倍。
2．下列说法正确的是( ) A．键能越大，表示该分子越容易受热分解 B．共价键都具有方向性 C．在分子中，两个成键的原子间的距离叫键长 D．H—Cl的键能为431.8 kJ·mol－1，H—Br的键能为366 kJ·mol－1，这可以说明HCl比HBr分子稳定
【答案】 D【解析】 键能越大，分子越稳定，A项错，D项正确。H—H键没有方向性，B项错。形成共价键的两个原子之间的核间距叫键长，C项错。
3．NH3分子的空间构型是三角锥形结构而不是平面正三角形结构，最充分的理由是( ) A．NH3分子内3个N—H键键长均相等 B．NH3分子内三个价键的键角和键长均相等 C．NH3分子内3个N—H键的键长相等，键角都等于107° D．NH3分子内3个N—H键的键长相等，键角都等于120°
【答案】 C【解析】 NH3分子内的键角和键长都相等，可能有两种情况，一是平面正三角形。二是空间立体结构，如果键角为120°，则必然为正三角形。
4．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
【答案】 D【解析】 从题图可以看出，N2分子与CO分子中均含有一个σ键和两个π键，所以二者都含有三键，A正确；N2分子中的两个π键是由每个氮原子各提供两个p轨道以“肩并肩”的方式形成的，而CO分子中的一个π键是氧原子单方面提供电子对形成的，B正确；N2与CO的原子总数和价电子总数均相同，为等电子体，性质相似，但并不完全相同，C正确，D错误。
5．通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，则下列有关说法中正确的是( ) A．CH4和NH4＋是等电子体，键角均为60° B．NO3－和CO32－是等电子体，均为平面正三角形结构 C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构 D．B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道
【答案】 B【解析】 甲烷是正四面体形结构，键角是109°28′，A错；NO3－和CO32－是等电子体，均为平面正三角形结构，B对；H3O＋和PCl3的价电子总数不相等，C错；苯的结构中存在“肩并肩”式的重叠轨道，故B3N3H6分子中也存在，D错。
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