Question

18．為了解釋和預測分子的立體構(gòu)型，科學家提出了價層電子對互斥（VSEPR）模型．
（1）利用VSEPR理論推斷PO₄^3-的VSEPR模型是正四面體結(jié)構(gòu)．
（2）有兩種活性反應中間體粒子，它們的粒子中均含有1個碳原子和3個氫原子．請依據(jù)下面給出的這兩種微粒的球棍模型，寫出相應的化學式：CH₃⁺；CH₃^-．
（3）按要求寫出第二周期非金屬元素構(gòu)成的中性分子的化學式：平面三角形分子：BF₃，三角錐形分子：NF₃，四面體形分子：CF₄．
（4）寫出SO₃常見的等電子體的化學式，一價陰離子：NO₃^-（寫出一種，下同）；二價陰離子：CO₃^2-，它們的中心原子采用的雜化方式都是sp²．

Answer 1

分析 （1）磷酸根離子價層電子對個數(shù)為4且不含孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷磷酸根離子空間構(gòu)型；
（2）根據(jù)分子的空間構(gòu)型、雜化類型以及價層電子數(shù)結(jié)合題干信息它們的粒子中均含有1個碳原子和3個氫原子來判斷；
（3）由第二周期元素為中心原子，通過sp³雜化形成中性分子，如果該分子為正四面體結(jié)構(gòu)，則該分子的價層電子對個數(shù)是4且不含孤電子對，如果是三角錐型分子，則該分子中價層電子對個數(shù)是4且含有一個孤電子對，如果是V型分子，則該分子中價層電子對個數(shù)是4且具有2個孤電子對；
（4）根據(jù)等電子體是指具有相同價電子總數(shù)和原子總數(shù)的分子或離子來回答；根據(jù)價電子對互斥理論確定原子的雜化方式，價層電子對個數(shù)=σ鍵個數(shù)+孤電子對個數(shù)．

解答 解：（1）磷酸根離子價層電子對個數(shù)為4且不含孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論知磷酸根離子空間構(gòu)型為正四面體結(jié)構(gòu)，
故答案為：正四面體結(jié)構(gòu)；
（2）甲的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，則碳原子為sp²雜化，中心碳原子無孤電子對，因此價層電子對數(shù)3，化學式為CH₃⁺，乙的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，則碳原子為sp³雜化，中心碳原子有1個孤電子對，因此價層電子對數(shù)4，化學式CH₃^-，
故答案為：CH₃⁺；CH₃^-；
（3）由第二周期非金屬元素構(gòu)成的中性分子，第二周期元素為中心原子，通過sp²雜化形成中性分子，是平面形分子，該類型分子有BF₃，
第二周期元素為中心原子，通過sp³雜化形成中性分子，如果是三角錐型分子，則該分子中價層電子對個數(shù)是4且含有一個孤電子對，該類型分子有NF₃，
如果該分子為正四面體結(jié)構(gòu)，則該分子的價層電子對個數(shù)是4且不含孤電子對，該類型分子有CF₄，
故答案為：BF₃；NF₃；CF₄．
（4）SO₃的原子數(shù)為4，價電子數(shù)為24，與SO₃互為等電子體的為NO₃^-或CO₃^2-、BF₃或COCl₂等，NO₃^-中N原子形成3個σ鍵，沒有孤電子對，雜化類型為sp²，碳酸根離子中價層電子對個數(shù)=σ鍵個數(shù)+孤電子對個數(shù)=3+$\frac{1}{2}$（4+2-3×2）=3，所以原子雜化方式是sp²，SO₃分子中S原子電子對數(shù)為$\frac{6+0}{2}$，雜化類型為sp²，
故答案為：NO₃^-；CO₃^2-；sp²．

點評 本題考查較為綜合，涉及電子排布式、分子的極性、雜化類型等知識，題目難度中等，注意雜化類型與空間構(gòu)型的關(guān)系的判斷，注意孤電子對個數(shù)的計算方法，為易錯點．．