moea_joint
105年
[化學] 普通化學、無機化學
第 6 題
下列分子中，哪一項的原子均位於同一平面？
- A $\text{CH}_4$、$\text{NH}_3$、$\text{C}_2\text{H}_4$
- B $\text{NH}_3$、$\text{C}_2\text{H}_4$、$\text{H}_2\text{O}$
- C $\text{NH}_3$、$\text{H}_2\text{O}$、$\text{BF}_3$
- D $\text{C}_2\text{H}_4$、$\text{H}_2\text{O}$、$\text{BF}_3$
思路引導 VIP
請試著回憶幾何學中的一個基本公理：若要唯一確定一個「平面」，最少需要幾個不在同一直線上的點？接著請觀察選項中的分子，哪些分子是由超過這個數量的原子所組成的？對於那些原子數較多的分子，中心原子的鍵結軌域混成方式（例如 $sp^2$ 與 $sp^3$），會如何影響這些原子在空間中的分布呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準避開題目中的陷阱並選出選項 (D)，顯見你對 VSEPR 理論（價殼層電子對互斥理論） 以及分子空間構型有非常紮實的理解。這類題目考驗的不只是記憶，更是對抽象幾何空間的想像力。
分子幾何構型的判定
在選項 (D) 中，$\text{C}_2\text{H}_6$ 中的乙烯 ($\text{C}_2\text{H}_4$) 兩顆碳原子皆為 $sp^2$ 混成，整體呈現平面結構；而三氟化硼 ($\text{BF}_3$) 的中心硼原子同樣是 $sp^2$ 混成且無孤對電子，形成完美的正三角形平面。最容易產生疑惑的是水分子 ($\text{H}_2\text{O}$)，雖然氧原子是以 $sp^3$ 混成，但從幾何學的角度來看，「不共線的三點必能決定一平面」，因此僅由三個原子組成的彎曲形分子，其原子必然全數位在同一平面上。
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