Question

18．为了解释和预测分子的立体构型，科学家提出了价层电子对互斥（VSEPR）模型．
（1）利用VSEPR理论推断PO₄^3-的VSEPR模型是正四面体结构．
（2）有两种活性反应中间体粒子，它们的粒子中均含有1个碳原子和3个氢原子．请依据下面给出的这两种微粒的球棍模型，写出相应的化学式：CH₃⁺；CH₃^-．
（3）按要求写出第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式：平面三角形分子：BF₃，三角锥形分子：NF₃，四面体形分子：CF₄．
（4）写出SO₃常见的等电子体的化学式，一价阴离子：NO₃^-（写出一种，下同）；二价阴离子：CO₃^2-，它们的中心原子采用的杂化方式都是sp²．

Answer 1

分析 （1）磷酸根离子价层电子对个数为4且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断磷酸根离子空间构型；
（2）根据分子的空间构型、杂化类型以及价层电子数结合题干信息它们的粒子中均含有1个碳原子和3个氢原子来判断；
（3）由第二周期元素为中心原子，通过sp³杂化形成中性分子，如果该分子为正四面体结构，则该分子的价层电子对个数是4且不含孤电子对，如果是三角锥型分子，则该分子中价层电子对个数是4且含有一个孤电子对，如果是V型分子，则该分子中价层电子对个数是4且具有2个孤电子对；
（4）根据等电子体是指具有相同价电子总数和原子总数的分子或离子来回答；根据价电子对互斥理论确定原子的杂化方式，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数．

解答 解：（1）磷酸根离子价层电子对个数为4且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论知磷酸根离子空间构型为正四面体结构，
故答案为：正四面体结构；
（2）甲的空间结构为平面三角形，则碳原子为sp²杂化，中心碳原子无孤电子对，因此价层电子对数3，化学式为CH₃⁺，乙的空间结构为三角锥形，则碳原子为sp³杂化，中心碳原子有1个孤电子对，因此价层电子对数4，化学式CH₃^-，
故答案为：CH₃⁺；CH₃^-；
（3）由第二周期非金属元素构成的中性分子，第二周期元素为中心原子，通过sp²杂化形成中性分子，是平面形分子，该类型分子有BF₃，
第二周期元素为中心原子，通过sp³杂化形成中性分子，如果是三角锥型分子，则该分子中价层电子对个数是4且含有一个孤电子对，该类型分子有NF₃，
如果该分子为正四面体结构，则该分子的价层电子对个数是4且不含孤电子对，该类型分子有CF₄，
故答案为：BF₃；NF₃；CF₄．
（4）SO₃的原子数为4，价电子数为24，与SO₃互为等电子体的为NO₃^-或CO₃^2-、BF₃或COCl₂等，NO₃^-中N原子形成3个σ键，没有孤电子对，杂化类型为sp²，碳酸根离子中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+$\frac{1}{2}$（4+2-3×2）=3，所以原子杂化方式是sp²，SO₃分子中S原子电子对数为$\frac{6+0}{2}$，杂化类型为sp²，
故答案为：NO₃^-；CO₃^2-；sp²．

点评 本题考查较为综合，涉及电子排布式、分子的极性、杂化类型等知识，题目难度中等，注意杂化类型与空间构型的关系的判断，注意孤电子对个数的计算方法，为易错点．．