Question

19．下列各组物质中分子、离子或晶体的空间结构完全不同的是（　　）

• A． NH₃和H₃O⁺
• B． NH₄⁺和CH₄
• C． CO₂和SiO₂
• D． 金刚石和晶体硅

Answer 1

分析 根据价层电子对互斥理论：价层电子对个数=配原子个数+孤电子对个数，再根据价层电子对数判断电子构型，去掉孤电子对即是微粒构型，据此分析，
A．NH₃和H₃O⁺都为三角锥形；B．NH₄⁺和CH₄都是正四面体结构；C．CO₂为直线型分子，SiO₂以正四面体为基本结构单元的原子晶体；D．金刚石、晶体硅都以正四面体为基本结构单元的原子晶体．

解答 解：A．氨气分子中氮原子价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+$\frac{1}{2}$（5-3×1）=4，所以氮原子杂化方式是sp³，因为含有一个孤电子对，所以是三角锥型结构，水合氢离子中氧原子价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+$\frac{1}{2}$（6-2×1-2）=4，含有3个σ键和1个孤电子对，所以其采用sp³杂化，所以是三角锥型结构，两者空间结构完全相同，故A不选；
B．铵根离子中氮原子价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=4+$\frac{1}{2}$（5-3×1-2）=4，含有4个σ键且不含孤电子对，所以其采用sp³杂化，是正四面体结构；
CH₄分子中碳原子价层电子对个数=4+，$\frac{1}{2}$×（4-4×1）=4，且不含孤电子对，所以是正四面体结构，两者空间结构完全相同，故B不选；
C．二氧化碳分子中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=2+$\frac{1}{2}$（4-2×2）=2，所以碳原子采取sp杂化，空间构型为直线型，二氧化硅是原子晶体，硅原子采取sp³杂化，Si-O通过共价键形成四面体结构，四面体之间通过共价键无限延伸形成空间网状结构，两者晶体的空间结构完全不同，故C选；
D．金刚石是原子晶体，C-C通过共价键形成四面体结构，四面体之间通过共价键无限延伸形成空间网状结构，晶体硅是原子晶体，Si-Si通过共价键形成四面体结构，四面体之间通过共价键无限延伸形成空间网状结构，两者均采取sp³杂化，晶体的空间结构完全相同，故D不选；
故选C．

点评 本题考查了微粒空间构型的判断，根据价层电子对互斥理论来分析解答即可，该知识点为考试热点，要熟练掌握方法、技巧，难点是孤电子对个数的计算方法，题目难度中等．