Question

价电子（最外层电子）数和重原子（即比氢重的原子）数相同的分子（或离子）互称等电子体．等电子体的结构相似、物理性质相近，称为等电子原理．如N₂和CO为等电子体，下表为部分元素等电子体的分类和空间构型表：

等电子体类型	代表物质	空间构型
四原子24电子等电子体	SO3	平面三角形
四原子26电子等电子体	SO32-	三角锥形
五原子32电子等电子体	CCl4	四面体形
六原子40电子等电子体	PCl5	三角双锥
七原子48电子等电子体	SF6	八面体形

根据上述信息，回答下列问题：
（1）写出分子或离子的空间构型：IO₃^-

 

、SiO₃^2-

 

（2）由第一、二周期元素组成，与氧化性最强的单质分子互为等电子体的分子有N₂H₄

 

、

 

（写两种）；
（3）如图是六方最密堆积（Be、Mg、Zn）的晶胞图之一，如果金属镁的密度是ρ g/cm³，且假设镁原子是互相接触的刚性小球，
镁的相对原子质量为M，阿伏加德罗常数为N_A，则镁原子的半径为

 

cm．

Answer 1

分析：（1）价电子（最外层电子）数和重原子（即比氢重的原子）数相同的分子（或离子）互称等电子体，等电子体的结构相似，由表格信息分析；
（2）由元素周期表可知氧化性最强的为F₂，根据等电子体的概念分析；
（3）镁原子的半径为rcm，晶胞底面为平行四边形，其各边长为a=2r，然后求出其面积，由图可知平行四面体的高度等于两个四面体的高度和，再求出晶胞的体积，根据ρ=

m

V

待人已知数据求得r的值．

解答：解：（1）已知价电子（最外层电子）数和重原子（即比氢重的原子）数相同的分子（或离子）互称等电子体，等电子体的结构相似，IO₃^-与SO₃^2-互为等电子体，由表格信息可知二者的空间构型为三角锥形；SO₃与SiO₃^2-互为等电子体，由表格信息可知二者的空间构型为平面三角形；
故答案为：三角锥形；平面三角形；
（2）同周期从左到右单质的氧化性增强，同主族从上到下单质的氧化性减弱，所以氧化性最强的为第二周期第VIIA族氟元素的单质F₂，由第一、二周期元素组成而且与F₂互为等电子体的有N₂H₄、H₂O₂、C₂H₆；
故答案为：H₂O₂；C₂H₆；
（3）设镁原子的半径为rcm，晶胞底面为平行四边形，其各边长为a=2r，所以平行四边形的面积为S=a?asin60°=

3

2

a²，
晶胞中平行四面体的h=2×边长为a的四面体的高=2×

6

3

a=

2 6

3

a，所以V（晶胞）=S×h=

3

2

a²×

2 6

3

a=

2

a³=8

2

r³，
晶胞中Mg原子个数为1+

1

8

×1=2，已知金属镁的密度是ρ g/cm³，镁的相对原子质量为M，阿伏加德罗常数为N_A，则ρ=

m

V

=

2M        NA

8 2 ?r3

，
即r=

3	M 2 2 ρNA

；
故答案为：

3	M 2 2 ρNA

．

点评：本题考查了等电子体以及晶胞的计算，明确等电子体的概念以及晶胞体积与密度、相等原子质量的关系是解本题关键，难度较大，注意晶胞的边长不是金原子直径，题目难度较大．