Question

3．下列一组粒子的中心原子杂化类型相同，分子的键角不相等的是（　　）

• A． CCl₄、SiCl₄、SiH₄
• B． H₂S、NCl₃、CH₄
• C． BCl₃、CH₂═CH₂、环己烷
• D． SO₃、C₆H₆（苯）、CH₃C≡CH

Answer 1

分析 根据价电子对互斥理论确定微粒的空间构型和原子的杂化方式，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，
A．中心原子都是sp³杂化，其键角相同；
B．中心原子都是sp³杂化，但孤电子对数不同，分子的键角不相同；
C．BCl₃和CH₂═CH₂的中心原子都是sp²杂化，环己烷中碳原子为sp³杂化，分子的键角不相同；
D．SO₃和C₆H₆的中心原子为sp²杂化，而CH₃C≡CH中碳原子为sp和sp³杂化，分子的键角不相同．

解答 解：A．CCl₄中C原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=4+0=4，所以采取sp³杂化，SiCl₄中C原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=4+0=4，所以采取sp³杂化，SiH₄中C原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=4+0=4，所以采取sp³杂化，中心原子都是sp³杂化，其键角相同，故A错误；
B．H₂S中S原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=2+$\frac{6-2}{2}$=4，所以采取sp³杂化，分子构型为V型，NCl₃中氮原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=3+$\frac{5-3}{2}$=4，所以采取sp³杂化，分子构型为四面体型，CH₄中C原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=4+0=4，所以采取sp³杂化，分子构型为正四面体型，中心原子都是sp³杂化，孤电子对数不同，分子的键角不相同，故B正确；
C．BCl₃中B原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=3+0=3，sp²杂化，分子的立体构型为平面三角形，乙烯分子中每个碳原子杂化轨道数为3，所以采取sp²杂化，BCl₃和CH₂═CH₂的中心原子都是sp²杂化，环己烷中碳原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=4+0=4，为sp³杂化，BCl₃、CH₂═CH₂、环已烷中心原子杂化类型不相同，分子或离子的键角不相等，故C错误；
D．SO₃中，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+$\frac{1}{2}$（6-3×2）=3，含孤电子对数为0，杂化轨道数3，硫原子采用sp²杂化，分子形状为平面三角形；苯中碳原子杂化轨道数为3，所以采取sp²杂化，丙炔中含有4个C-H键，两个C-C键，两个π键，即C≡N中含有1个σ键和2个π键，甲基采取sp³杂化，C≡C中的碳为sp杂化，中心原子杂化类型不相同，分子或离子的键角不相等，故D错误；
故选B．

点评 本题主要考查了原子的杂化、分子的空间构型等知识，为高频考点，注意孤电子对的确定以及原子杂化理论的应用为解答关键，题目难度中等．