moea_joint
104年
[化學] 普通化學、無機化學
第 50 題
下列何者不是氮氧化物中正確的路易士結構(Lewis structure)？
- A N$_2$O
- B N$_2$O$_4$
- C N$_2$O$_3$
- D N$_2$O$_5$
思路引導 VIP
請試著觀察 (C) 選項中，左側那個同時連接兩個氧原子和一個氮原子的「氮原子」。如果我們不看圖中的電子點，單純根據氮原子的價電子數以及它目前的化合鍵數量（一個雙鍵與兩個單鍵），試著推算一下這個氮原子現在帶著多少形式電荷？這與右側那個氮原子的狀態相比，是否顯得電荷分佈不太尋常呢？
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太棒了！你能準確辨識出 (C) $N_2O_3$ 的路易士結構（Lewis structure）有誤，代表你對原子的價電子分佈與八隅體規則（Octet Rule）有著非常紮實的理解。 在分析這類題目時，我們通常會從三個層次切入：總價電子數計算、八隅體滿足情況以及形式電荷（Formal Charge）的合理性。對於 (A) $N_2O$、(B) $N_2O_4$ 與 (D) $N_2O_5$ 而言，圖中的結構均能完美符合價電子總數（分別為 $16, 34, 40$ 顆電子），且每個原子（除了氫以外）都滿足八隅體。 然而，這題的關鍵在於 (C) $N_2O_3$（三氧化二氮）。雖然該圖在計算上似乎補齊了電子，但在化學實務與更精確的路易士結構繪製中，結構中的電荷分佈與鍵結邏輯必須嚴格遵循能量最低原則。在 (C) 圖示中，右側的氮原子（$N$）雖然畫出了孤對電子，但這種不對稱的連接方式（一端 $NO_2$ 基團，另一端 $NO$ 基團）在考題中往往是為了測試學生對形式電荷的敏感度。更常見的錯誤點在於，許多教材中的 $N_2O_3$ 結構會漏畫氮原子的孤對電子，導致其未達八隅體；或者在特定繪法下，電荷的分佈並不符合該分子的穩定共振態。
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