Question

19．下列分子构型呈正四面体结构的是①③⑤．
①P₄  ②NH₃  ③CCl₄ ④金刚石 ⑤CH₄  ⑥SiO₂ ⑦H₂O  ⑧CO₂．

Answer 1

分析 分子或离子的结构可以根据价层电子对互斥理论确定，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，；常见的单质可以根据其结构图分析．
①P₄分子构型为正四面体；　
②NH₃分子中的氮原子sp³杂化，有一个杂化轨道容纳弧对电子对；　
③CCl₄分子中碳原子sp³杂化，没有弧对电子对；　
④金刚石中每个碳原子和4个碳原子以σ键相结合，且没有孤对电子，所以每个碳原子的价层电子对是4，则碳原子采取sp³杂化，构型为正四面体，但无分子存在；
⑤CH₄分子中碳原子sp³杂化，没有弧对电子对；　
⑥SiO₂是空间网状结构，一个Si原子周围连有4个O原子，Si原子原子核外最外层有4个电子，恰好与氧原子形成4个σ键，无孤对电子，而杂化轨道用于形成σ键和容纳孤对电子，故SiO₂中Si的杂化类型是sp³杂化，构型为正四面体，但无分子存在；
⑦H₂O分子中氧原子sp³杂化，有两对弧对电子对；　
⑧CO₂分子中碳原子sp杂化．

解答 解：①P₄ 为分子晶体，其分子结构为，为正四面体结构，故①正确；
②氨气分子中价层电子对个数=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，
故②错误；
③CCl₄中中心原子价层电子对个数为4，为四面体结构，4个共价键完全相同，是正四面体，故③正确；
④金刚石中每个碳原子和4个碳原子以σ键相结合，且没有孤对电子，碳原子采取sp³杂化，构型为正四面体结构，金刚石的结构为，但是金刚石为原子晶体，不存在分子，故④错误；
⑤CH₄中中心原子价层电子对个数为4，4个共价键完全相同，碳原子采用sp³杂化，则其分子结构为四面体结构，故⑤正确；
⑥SiO₂晶体结构，二氧化硅晶体中存在四面体结构单元，每个硅原子能构成四个共价键，每个氧原子能形成2个共价键，Si处于中心，O处于4个顶角，但是二氧化硅晶体为原子晶体，不存在分子，故⑥错误；
⑦H₂O中价层电子对个数=2+$\frac{1}{2}$×（6-2×1）=4，所以O原子采用sp³杂化，有两对弧对电子对，所以分子构型为V型，故⑦错误；　
⑧CO₂分子碳原子的价层电子对是2，一个CO₂分子中含有2个π键，C原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=2+0=2，所以碳原子采用SP杂化，所以分子构型为直线型，故⑧错误；
故答案为：①③⑤．

点评 本题考查了分子的空间构型的判断，注意把握价层电子对互斥理论的应用，明确晶体结构是解此题关键，注意理解熟记常见分子的空间构型，题目难度中等．