ＺＨＯＮＧＸＵＥ ＪＬ Ｗ（ＵＥ ＣＡＮＫＡＯ 热点分析 等电子原理的应用及考点分析 北京大学南宁附属实验学校（５３００２２） 刘长庚 等电子粒子是指含有相等数目电子的微粒。如果 如下：Ｈ Ｏ多个Ｈ 变为Ｈ。（ ，少个Ｈ 变为ＯＨ ； 具有相同的重原子（原子序数不小于４）、具有相同通式 ＮＨ。多个Ｈ 变为ＮＨ［，少个Ｈ 变为ＮＨ 。 和相同价电子的微粒称之为等电子体。等电子粒子涉 ２．１８电子的微粒的记忆 及知识点多，能考查学生的思维能力和学科综合能力， （１）类似于１Ｏ电子微粒的记忆方法，以Ａｒ为中心 故在近几年高考推断题中出现的频率较高。然而，等电 的１８电子微粒有：Ｓ２、Ｃｌ一、Ａｒ、Ｋ 、Ｃａ抖；利用氢原子 子微粒和等电子体的种类及数目比较多，学生难以记 或氢离子组合得到的１８电子微粒：ＨＣＩ、Ｈ Ｓ、ＰＨ。、 忆。本文尝试总结等电子原理内在的规律以便于记忆， ＳｉＨ 、ＨＳ一、（）２ 。 并结合相应高考题目进行解析。 （２）１８电子也可以看成“９＋９”：９电子微粒可以看 一、等电子微粒 成１Ｏ电子的分子少一个氢原子，即：一Ｆ、一ＯＨ、ＮＨ 、 许多教辅材料按微粒的类别对等电子微粒进行分 ＣＨ。一；可以两两组合为１８电子微粒，如Ｆ２、Ｈ （）２、 类。本文是按某个微粒的电子数进行变换和重组，使重 Ｎ２Ｈ 、Ｃ２Ｈ 、ＣＨ３ＯＨ等。 组前后的微粒的电子数相等来区分。近年来１Ｏ电子微 粒和１８电子微粒是高考备受青睐的热点，本文给出如 ３．等电子微粒在高考中的考查 下记忆方法。 为巩固提升对上述１０电子和１８电子微粒的掌握， １．１０电子的微粒的记忆 下面通过高考题目对此知识点进行例析。 （１）原子序数为１０的是Ｎｅ，以此为中心的前后元素 【例１１（２００７年江苏）通常情况下，微粒Ａ和Ｂ为 的原子可以通过得失电子变成１Ｏ电子微粒。如：Ｎ 、 分子，Ｃ和Ｅ为阳离子，Ｄ为阴离子，它们都含有１０个电 ００一、Ｆ一、Ｎｅ、Ｎａ 、Ｍｇ２ 、Ａｌ。 。 子；Ｂ溶于Ａ后所得的物质可电离出Ｃ和Ｄ；Ａ、Ｂ、Ｅ三 （２）Ｈ只有一个电子，Ｎｅ前面的元素的原子可以与 种微粒反应后可得Ｃ和一种白色沉淀。请回答： 氢原子组合得到１０电子微粒：ＨＦ、Ｈ。Ｏ、ＮＨ。、ＣＨ 。 （１）用化学符号表示下列４种微粒： （３）Ｈ 是一个裸露的质子，核外无电子，记忆规律 Ａ． Ｂ． Ｃ． Ｄ 玻璃深埋地下。 ３．不溶于水的油状易挥发溶液 废洗液，可用ＫＭｎＯ４氧化法使其再生后使用。少 不溶于水的油状易挥发溶液（如ＣＳ２、乙醚、苯等）， 量的废洗液也可加废碱液或石灰使其生成Ｃｒ（ＯＨ）。沉 不能直接倒入下水道，以免不慎引起火灾。少量的乙 淀，将沉淀深埋于地下即可。 醚、苯可放在盘中在通风橱内自燃销毁，不可燃的少量 卤素实验中的Ｂｒ。、ＨＦ有腐蚀性，不能随意排放。 的该类物质可放在通风橱内自行挥发，大量的应回收。 Ｂａ要用Ｎａ Ｃ０３吸收或用Ｎａ Ｓ２０３（海波）还原后，再用 酚类的若大量应回收，少量应加废碱性溶液反应后排入 水冲走。如有剩余的ＨＦ，应在安全的地方将瓶子打碎， 下水道。废草酸溶液应在Ｈ ＳＯ４中加ＫＭｎＯ４氧化后 用ＣａＣＯ３小心中和，然后用大量水冲走。 用大量的水冲人下水道。 无机碱液如ＮａＯＨ、ＮＨ。的水溶液，用１：１稀ＨＣ１ 四、注意事项 溶液中和后用大量水冲走。也可留作酸性气体的吸收 １．处理废渣废液时尽可能避免使用强氧化剂（如硝 剂。 酸盐、高氯酸盐、重铬酸盐、过氧化氢、过氧化钠）和强还 ２．含重金属的废液 原剂（如有机物、镁、铝、锌、硫、磷等易燃物），这些易形 含酸性铜、汞、铅的废液先用碱把ｐＨ调至６以上， 成爆炸物。如Ｎａ ０２遇水激烈反应产生热量发生爆炸。 加入过量的Ｎａ２ Ｓ生成硫化物沉淀，将沉淀物深埋地下。 ２．凡用完的试剂的空瓶，必须洗净后才能废之，以 也可在加过量ＮａｚＳ的同时加入ＦｅＳＯ４作为共沉淀剂， 免别人洗瓶时发生意外事故。盛放过剧毒物的容器处 过量的ｓ２一和Ｆｅ抖沉淀，从而吸附ＨｇＳ共沉淀下来，以 理后应打碎深埋地下。同时空的盛放过可分解出气体 便能比较完全地清除Ｃｕ 、Ｈ 、Ｐｂ。 离子。单一Ｃｕ。 的试剂的瓶子，其产生的气体与瓶子中的空气混合，可 离子溶液可加Ｆｅ粉回收Ｃｕ。 能形成爆炸物，非常危险，应置于阴冷地方并远离火源。 含镉废液，要把ｐＨ值调至９左右，可生成ｃｄ（ＯＨ） 总之，在实验教学中，一方面要确保学生的人身安 沉淀，对于铅、镉离子废液处理通常用混凝沉淀法中和 全，另外尽可能在教学中提高实验的效果，也尽可能应 沉淀。可用碱或石灰乳将Ｃｒ３ 、Ｃ 、Ｐｂ。 生成ｃｒ 用“以废制废、变废为利”的原则，科学合理地处理废气、 （ＯＨ）。、Ｐｂ（ＯＨ） 、Ｃｄ（ＯＨ） 沉淀，同时加入ＦｅＳＯ，作 废渣和废水，培养学生树立绿色化学的理念，达到节能 共沉淀剂也可和前面讲述的一样用过量Ｎａ Ｓ和ＦｅＳＯ４ 减排的目的。 共沉淀除去。 （责任编辑 罗 艳） ８９ Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｘｊｘｃｋＩｋ＠１６３・ｃｏｍ Ｉ学教学参考 热点分析 （２）写出Ａ、Ｂ、Ｅ三种微粒反应的离子方程式： 解析：本题是对１Ｏ电子微粒的考查，要求学生能准 确复述１Ｏ电子微粒，掌握１０电子微粒之间的反应并能 熟练应用。 根据Ｂ溶于Ａ后所得的物质可电离出Ｃ和Ｄ，且 ＮＨ ＋Ｈ２Ｏ ＮＨ３・Ｈ２Ｏ ＮＨ＋＋ＯＨ一，易知Ｂ 为ＮＨ。，Ａ为Ｈ Ｏ。考虑到Ｃ为阳离子，Ｄ为阴离子，故 Ｃ为ＮＨ４＋，Ｄ为（）Ｈ。 南题意知，Ｅ为１０电子的阳离子，应在Ｎａ 、Ｍ 、 Ａｌ针范围内。又由Ａ，Ｂ，Ｅ三种微粒反应后可得Ｃ和一 种白色沉淀，可排除Ｎａ 。因此，Ａ，Ｂ，Ｅ反应的离子方 程式为：２ＮＨ。＋２Ｈ。Ｏ＋Ｍ 。。一Ｍｇ（ＯＨ）。＋＋２ＮＨ 或：３ＮＨ。＋３Ｈ２Ｏ＋Ａｌ 一Ａｌ（ＯＨ）３ ＋３ＮＨ＋。 【例２】（２００９年北京）甲、乙、丙、丁４种物质分别 含２种或３种元素，它们的分子中各含１８个电子。甲是 气态氢化物，在水中分步电离出两种阴离子。下列推断 合理的是（ ）。 Ａ．某钠盐溶液含甲电离出的阴离子，则该溶液显碱 性，只能与酸反应 Ｂ＿乙与氧气的摩尔质量相同，则乙一定含有极性键 和非极性键 Ｃ丙中含有第２周期ⅣＡ族的元素，则丙一定是甲 烷的同系物 Ｄ．丁和甲中各元素质量比相同，则丁中一定含有 一ｌ价的元素 解析：本题是对１８电子微粒的考查。要注意含１８ 电子的气体氢化物，且能在水中分步电离出两种阴离子 的只有Ｈ。Ｓ，不难得出甲为Ｈ。Ｓ。选项Ａ，其钠盐有 Ｎａ Ｓ和ＮａｒｉＳ，其中ＮａｒｉＳ能与盐酸反应，也能与碱 ＮａＯＨ等反应，故Ａ不符。选项Ｂ，（＝）２的摩尔质量为３２ ｇ／ｍｏｌ，与（） 的摩尔质量相同的乙为：ＣＨ。ＯＨ、Ｈ。Ｓ、 Ｓｉｌ 和Ｎ。Ｈ 等，但ＣＨ。ＯＨ和Ｓｉｌ 只有极性键，故Ｂ 不符。选项ｃ，第２周期ⅣＡ族元素为Ｃ，ＣＨ。ＯＨ符合， 但ＣＨ。ＯＨ不是ＣＨ 的同系物，相互矛盾。选项Ｄ，Ｈ。Ｓ 中元素的质量比为１／１６（Ｈ／Ｓ），１８电子的Ｈ ０ 分子中 元素的质量比也为１／１６（Ｈ／Ｏ），则丁为Ｈ：（）２，且Ｈ。（）２ 中氧元素的价态为一１价，符合。故本题推断合理的选 项为Ｄ。 二、等电子体 等电子体的多样性和规律性决定了它在历年竞赛 中备受青睐，其相关题目构思巧妙，难度有加大的趋势。 只有多钻研等电子体的内在规律和应用，才能对此类题 型应付自如。 １．考查等电子体的书写 【例３１（２０１０年广西化学竞赛）两个或两个以上 的分子（包含带有电荷的离子）它们的原子数相同，分子 中的电子数也相同。这些分子（称为等电子体）具有相 ９０ 中学教学参考（中旬）２。１２・６总第１２５期 似的几何结构和物理性质。（ 的等电子体是 ； Ｎｊ１分子的几何构型是 ；（ＢＮ） 晶体（ｎ是一个 很大的数目）结构类似于 。 解析：将Ｏ 拆开，一个氧原子带一个单位的正电荷 可以换作Ｎ，所以（ 的等电子体为ＮＯ；在周期内，位 于中间的元素的原子序数等于其左右相邻元素的原子 序数的和的一半，根据此特点，可以得到Ｎ２的等电子 体ＣＯ （直线型），（ＢＮ） 的等电子体是（ ） 。 答案：ＮＯ；直线型；金刚石或石墨。 ２．考查等电子体的结构 【例４１（２００６年我爱奥赛杯）化合物Ａ的分子中 原子的连接顺序为Ｎ—Ｓ—Ｆ，Ａ与 为等电子 体，空间构型为 ；Ａ可以结合一个Ｆ一成为阴离 子Ｂ，Ｂ的空间构型为 。 解析：Ａ为３原子价电子为１８的微粒，与Ｓ 、（ 、 ＮＯ 为等电子体，空间构型为Ｖ形；Ａ结合Ｆ一变成４ 原子价电子为２６的微粒，Ｂ为三角锥形。 ３．考查等电子体的性质 【例５１ （２０１０年浙江化学竞赛）下图中，Ａ、Ｂ、ｃ、 Ｄ、Ｅ、Ｆ在常温时均为气体，Ａ、Ｂ分子中的电子数相同， Ｇ、Ｈ均为含氧化合物，其中反应生成的水及含铜化合物 均略去，反应条件未注明。 试根据上图各物质间的变化回答下列问题： （１）写出Ｘ的化学式 ； （２）写出物质Ｃ和Ｙ的电子式：Ｃ 、Ｙ ； （３）反应Ｉ的化学方程式 ； （４）反应Ⅱ的离子方程式 ； （５）在上述各步反应中，有两种物质既做氧化剂又 做还原剂，它们是 、 。 解析：这是一道改编自高考试题的竞赛题，解推断 题的关键在于找到“题眼”。本题的“题眼”在Ｃｕ与Ｚ反 应能得到两种不同的产物且两种产物可以相互转化，可 以推测Ｚ为ＨＮ（）３、Ｅ为ＮＯ、Ｆ为Ｎ（＝）２，进而推得Ｄ为 ０。、Ｈ为Ｈ Ｏ。由Ａ和 反应生成ＮＯ可知：Ａ为Ｎ。 或ＮＨ。；由题目中条件知Ａ、Ｂ分子中的电子数相同，若 Ａ为Ｎ。，则Ｂ为ＣＯ，没有物质可以与碱石灰反应同时 得到Ｎ 和Ｃ０；所以Ａ为ＮＨ。，进而推测Ｂ为其等电子 体ＣＨ 。 答案：（１）ＣＨ ＣＯＯＮＨ ；（２）ｃ的电子式： ：：ｃ：： ： Ｙ：［Ｙ： Ｎｇ 厂．： ． ： ：。 ０．． ． ：Ｎ Ｎ２－ ；（３） －４ＮＨ ３＋５＋ ０２４ＮＯ＋６Ｈ２Ｏ；（４）３Ｃｕ＋８Ｈ ＋２ＮＯ 一３Ｃｕ ＋２ＮＯ十 ＋４Ｈ２Ｏ；（５）Ｎａ２Ｏ２；ＮＯ２。 （责任编辑 罗艳） ｌ＝
