Question

19．下列各組物質中分子、離子或晶體的空間結構完全不同的是（　　）

• A． NH₃和H₃O⁺
• B． NH₄⁺和CH₄
• C． CO₂和SiO₂
• D． 金剛石和晶體硅

Answer 1

分析 根據價層電子對互斥理論：價層電子對個數=配原子個數+孤電子對個數，再根據價層電子對數判斷電子構型，去掉孤電子對即是微粒構型，據此分析，
A．NH₃和H₃O⁺都為三角錐形；B．NH₄⁺和CH₄都是正四面體結構；C．CO₂為直線型分子，SiO₂以正四面體為基本結構單元的原子晶體；D．金剛石、晶體硅都以正四面體為基本結構單元的原子晶體．

解答 解：A．氨氣分子中氮原子價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數=3+$\frac{1}{2}$（5-3×1）=4，所以氮原子雜化方式是sp³，因為含有一個孤電子對，所以是三角錐型結構，水合氫離子中氧原子價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數=3+$\frac{1}{2}$（6-2×1-2）=4，含有3個σ鍵和1個孤電子對，所以其采用sp³雜化，所以是三角錐型結構，兩者空間結構完全相同，故A不選；
B．銨根離子中氮原子價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數=4+$\frac{1}{2}$（5-3×1-2）=4，含有4個σ鍵且不含孤電子對，所以其采用sp³雜化，是正四面體結構；
CH₄分子中碳原子價層電子對個數=4+，$\frac{1}{2}$×（4-4×1）=4，且不含孤電子對，所以是正四面體結構，兩者空間結構完全相同，故B不選；
C．二氧化碳分子中價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數=2+$\frac{1}{2}$（4-2×2）=2，所以碳原子采取sp雜化，空間構型為直線型，二氧化硅是原子晶體，硅原子采取sp³雜化，Si-O通過共價鍵形成四面體結構，四面體之間通過共價鍵無限延伸形成空間網狀結構，兩者晶體的空間結構完全不同，故C選；
D．金剛石是原子晶體，C-C通過共價鍵形成四面體結構，四面體之間通過共價鍵無限延伸形成空間網狀結構，晶體硅是原子晶體，Si-Si通過共價鍵形成四面體結構，四面體之間通過共價鍵無限延伸形成空間網狀結構，兩者均采取sp³雜化，晶體的空間結構完全相同，故D不選；
故選C．

點評 本題考查了微粒空間構型的判斷，根據價層電子對互斥理論來分析解答即可，該知識點為考試熱點，要熟練掌握方法、技巧，難點是孤電子對個數的計算方法，題目難度中等．