Question

12．分析原子的杂化方式，并根据等电子体原理判断下列各组分子中的所有原子，或者处于同一平面，或者在一条直线上的是（　　）

• A． C₂H₂、HClO、C₂H₆
• B． CO₂、N₂O、HC≡C-NH₂
• C． C₆H₅CH₃、C₃H₄、CH₄
• D． C₆H₆、C₂H₄、HCN

Answer 1

分析 根据价层电子对互斥理论判断中心原子杂化类型及分子空间构型，价层电子对个数=成键电子对个数+孤电子对个数．
A．C₂H₂、HClO、C₂H₆杂化分别为sp杂化、sp³杂化、sp³杂化，三者不处于同一平面；
B．CO₂、N₂O、HC≡C-NH₂杂化分别为sp杂化、sp杂化、O原子采用sp杂化、N原子sp³杂化，三者不处于同一平面；
C．C₆H₅CH₃、C₃H₄、CH₄杂化分别为苯环上碳sp²杂化甲基上碳sp³杂化、碳碳三键上的碳sp杂化甲基上碳sp³杂化、sp³杂化，三者不处于同一平面；
D．C₆H₆、C₂H₄、HCN杂化分别为sp²杂化、sp²杂化、sp杂化，三者空间构型都在同一平面．

解答 解：A．乙炔的结构式为H-C≡C-H，每个碳原子价层电子对个数是2且不含孤电子对，所以C原子采用sp杂化，为直线形结构，HClO中，O原子的价层电子对数是4，中心原子以sp³杂化轨道成键，含有2个孤电子对，分子为V形，乙烷分子中，每个碳原子的价层电子对数=4，不含孤电子对，所以采取sp³杂化，正四面体形，C₂H₂、HClO、C₂H₆原子总数分别为4、3、8不是等电子体，它们的空间构型不同不处于同一平面，故A错误；
B．二氧化碳分子中碳原子含有2个σ键且不含孤电子对，所以碳原子采用sp杂化，二氧化碳是直线型分子，N₂O分子中氧原子含有2个σ键和0个孤电子对，所以其采用sp杂化，分子为是直线型分子；HC≡C-NH₂中C原子采用sp杂化，N原子杂化轨道数为$\frac{1}{2}$×（5+3）=4，采取 sp³杂化方式，-NH₂四面体形，它们的空间构型不同不处于同一平面，故B错误；
C．C₆H₆分子中碳原子杂化轨道数为3，所以采取sp²杂化，所有原子处于同一平面，CH₄分子中碳原子杂化轨道数为4，所以采取sp³杂化，正四面体形，C₆H₅CH₃所有原子不处于同一平面，CH≡CH分子中每个碳原子杂化轨道数为2，所以采取sp杂化，是直线型分子，-CH₃采取sp³杂化，正四面体形，C₃H₄所有原子不处于同一平面，CH₄分子中碳原子杂化轨道数为4，所以采取sp³杂化，正四面体形，它们的空间构型不同不处于同一平面，故C错误；
D．C₆H₆分子中碳原子杂化轨道数为3，所以采取sp²杂化，所有原子处于同一平面，CH₂=CH₂分子中每个碳原子杂化轨道数为3，所以采取sp²杂化，所有原子处于同一平面，HCN结构简式为H-C≡N，碳原子杂化轨道数为2，所以采取sp杂化，所有原子处于同一直线共面，故D正确；
故选D．

点评 本题考查原子杂化方式及分子空间构型判断，为高频考点，明确价层电子对互斥理论内涵是解答关键，题目难度中等．