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CH₃OH、HCHO等重要化工原料．請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，填化學式）．
（2）在CH₄、CO、CH₃OH、HCHO中，碳原子采取sp³雜化的分子有CH₄、CH₃OH，根據“價層電子對互斥理論”，HCHO分子的中心原子上的孤電子對數的計算表達式為$\frac{1}{2}$（4-2×1-1×2）（只要求列算式，不必計算出結果），VSEPR模型名稱為平面三角形．

Answer 1

分析 （1）根據等電子體中原子數相同、價電子數相同分析；
（2）根據C原子所成σ數目、孤電子對數，確定雜化軌道數目，進而確定雜化方式；根據價層電子對互斥理論確定中心原子雜化方式及粒子的空間構型，價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數，σ鍵個數=配原子個數，孤電子對個數=$\frac{1}{2}$（a-xb），a指中心原子價電子個數，x指配原子個數，b指配原子形成穩(wěn)定結構需要的電子個數．

解答 解：（1）CO含有2個原子14個電子，所以CO互為等電子體的一種分子和一種離子的化學式為：N₂、CN^-（或O₂²⁺、C₂^2-、NO⁺），
故答案為：N₂；CN^-；
（2）CH₄中C原子成4個σ鍵，沒有孤對電子，碳原子采取sp³雜化；
在CO分子C與O原子之間形成3對共用電子對，成1個σ鍵，C原子含有1對孤電子對，所以碳原子采取sp雜化；
CH₃OH中C原子成4個σ鍵，沒有孤對電子，碳原子采取sp³雜化；
HCHO中C原子成3個σ鍵，沒有孤對電子，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數=$\frac{1}{2}$（4-2×1-1×2），
價層電子對個數=3+$\frac{1}{2}$（4-2×1-1×2）=3，且不含孤電子對，所以C原子為sp²雜化，空間構型為平面三角形；
故答案為：CH₄、CH₃OH；$\frac{1}{2}$（4-2×1-1×2）；平面三角形．

點評 本題考查了等電子體、原子雜化方式的判斷、粒子空間構型的判斷等知識點，掌握價層電子對互斥理論應用是解答關鍵，注意孤電子對個數的計算方法，為易錯點，題目難度中等．