Question

3．在石油工業(yè)中常用天然氣為原料制合成氣（主要成分為CO、H₂），用以生產(chǎn)CH₃OH、HCHO等重要化工原料．請(qǐng)按要求回答下列問題：
（1）分別寫出與CO互為等電子體的分子和離子N₂；CN^-（各舉一種即可，填化學(xué)式）．
（2）在CH₄、CO、CH₃OH、HCHO中，碳原子采取sp³雜化的分子有CH₄、CH₃OH，根據(jù)“價(jià)層電子對(duì)互斥理論”，HCHO分子的中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)的計(jì)算表達(dá)式為$\frac{1}{2}$（4-2×1-1×2）（只要求列算式，不必計(jì)算出結(jié)果），VSEPR模型名稱為平面三角形．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)等電子體中原子數(shù)相同、價(jià)電子數(shù)相同分析；
（2）根據(jù)C原子所成σ數(shù)目、孤電子對(duì)數(shù)，確定雜化軌道數(shù)目，進(jìn)而確定雜化方式；根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定中心原子雜化方式及粒子的空間構(gòu)型，價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)，σ鍵個(gè)數(shù)=配原子個(gè)數(shù)，孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=$\frac{1}{2}$（a-xb），a指中心原子價(jià)電子個(gè)數(shù)，x指配原子個(gè)數(shù)，b指配原子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)需要的電子個(gè)數(shù)．

解答 解：（1）CO含有2個(gè)原子14個(gè)電子，所以CO互為等電子體的一種分子和一種離子的化學(xué)式為：N₂、CN^-（或O₂²⁺、C₂^2-、NO⁺），
故答案為：N₂；CN^-；
（2）CH₄中C原子成4個(gè)σ鍵，沒有孤對(duì)電子，碳原子采取sp³雜化；
在CO分子C與O原子之間形成3對(duì)共用電子對(duì)，成1個(gè)σ鍵，C原子含有1對(duì)孤電子對(duì)，所以碳原子采取sp雜化；
CH₃OH中C原子成4個(gè)σ鍵，沒有孤對(duì)電子，碳原子采取sp³雜化；
HCHO中C原子成3個(gè)σ鍵，沒有孤對(duì)電子，碳原子采取sp²雜化；
HCHO分子中中心原子碳原子上的孤電子對(duì)數(shù)=$\frac{1}{2}$（4-2×1-1×2），
價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+$\frac{1}{2}$（4-2×1-1×2）=3，且不含孤電子對(duì)，所以C原子為sp²雜化，空間構(gòu)型為平面三角形；
故答案為：CH₄、CH₃OH；$\frac{1}{2}$（4-2×1-1×2）；平面三角形．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了等電子體、原子雜化方式的判斷、粒子空間構(gòu)型的判斷等知識(shí)點(diǎn)，掌握價(jià)層電子對(duì)互斥理論應(yīng)用是解答關(guān)鍵，注意孤電子對(duì)個(gè)數(shù)的計(jì)算方法，為易錯(cuò)點(diǎn)，題目難度中等．