Question

6．下列分子的立体构型和键角可用sp³杂化轨道来解释的是（　　）
①CH₄   ②NH₃   ③H₂O   ④CH≡CH   ⑤苯   ⑥CH₂=CH₂．

• A． ①②③
• B． ①⑤⑥
• C． ①②④
• D． ③⑤⑥

Answer 1

分析 根据价层电子对互斥理论确定中心原子杂化类型，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数，σ键个数=配原子个数，孤电子对个数=$\frac{1}{2}$×（a-xb），a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数．可用sp³杂化轨道来解释说明中心原子含有4个价层电子对，孤对电子对成键电子的排斥作用较强，键角减小，据此分析判断．

解答 解：①CH₄中碳原子价层电子对个数=4+$\frac{4-4}{2}$=4，为sp³杂化，不含孤电子对，所以空间构型是正四面体形，其键角为109°28′，可用sp³杂化轨道来解释，故①选；
②NH₃分子中价层电子对个数=3+$\frac{1}{2}$（5-3×1）=4，中心原子杂化类型分别为sp³，中心原子含有1个孤电子对，空间构型为三角锥，孤对电子对成键电子的排斥作用较强，键角减小，其键角为107°，故②选；
③H₂O中心原子O原子成2个σ键、含有$\frac{6-1×2}{2}$=2对孤对电子，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=2+2=4，杂化轨道数为4，采取sp³杂化，H₂O分子的立体构型是V形，其键角为104.5°，故③选；
④CH≡CH分子中每个碳原子形成1个C-H，1个C≡C三键，碳原子价层电子对个数=2+$\frac{1}{2}$（4-4×1）=2，每个碳原子杂化轨道数为2，所以采取sp杂化，其分子的立体构型是直线形，其键角为180°，故④不选；
⑤苯分子中碳原子价层电子对个数=3+$\frac{1}{2}$（4-4×1）=3，杂化轨道数为3，所以采取sp²杂化，其分子的立体构型是平面正六边形，其碳碳键角为120°，故⑤不选；
⑥CH₂═CH₂ 分子中碳原子价层电子对个数=3+$\frac{1}{2}$（4-4×1）=3，每个碳原子杂化轨道数为3，所以采取sp²杂化，其分子的立体构型是平面形，其碳氢键与碳碳键夹角约为120°，故⑥不选；
故选A．

点评 本题考查了原子杂化类型的判断，根据价层电子对互斥理论来分析解答，注意孤电子对个数=$\frac{1}{2}$（a-xb）中各个字母的含义，题目难度中等．