Question

已知甲烷分子中的氢原子可被其他原子或原子团代替，如甲烷分子中的氢原子被氯原子取代可得到四种物质：CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄，这四种产物的结构能充分说明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构吗？

Answer 1

答案：
解析：

甲烷分子中有四个等同的C－H键，在空间可能有两种对称分布，正四面体结构和平面正方形结构．本题可用“反证法”，假设甲烷是正方形的平面结构，CH3Cl、CHCl3、CCl4都只有一种结构，不能从它们只有一种结构说明不是正方形的平面结构；而CH2Cl2分子里的五个原子若在同一平面上，应有两种结构：和，只有甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，CH2Cl2才能只有一种结构；所以CH2Cl2只有一种结构，才能说明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构． 　　本题主要考查甲烷分子的空间结构，要理解甲烷分子中一个碳原子和四个氢原子以及四个C－H键在空间的分布，可看作甲烷分子中的碳原子位于一个立方体的中心，四个氢原子分别位于立方体彼此处于对角的四个顶点，这样四个氢原子完全等效． 　　对有机物的结构理解，要以立体几何知识为依托，重点理解有机物分子中的价键在空间的分布，注意有机物结构式或结构简式的书写仅表示原子连接的次序，不代表有机物的空间结构，烷烃的结构可从甲烷的立体结构拓展想象，如乙烷(CH3CH3)可认为是甲烷分子中的一个氢原子被－CH3取代形成的，三个碳原子以上的烷烃分子中的碳原子呈锯齿形，可能共平面，但不可能共直线．结构类的试题常考查原子共面问题和同分异构体数目的判断．