moea_joint
106年
[化學] 普通化學、無機化學
第 7 題
有關乙烷、乙烯、乙炔及苯分子的性質比較，下列敘述何者有誤？
- A 碳與碳的鍵長：乙烷＞苯＞乙烯＞乙炔
- B 乙烯及乙炔均為不飽和烴
- C 乙烷、乙烯及苯均為平面形狀
- D 乙炔及苯分子中碳與氫的重量比例相同
思路引導 VIP
請試著回想一下，當一個碳原子周圍連接了四個原子（且皆為單鍵）時，為了讓這些電子對之間的排斥力降到最低，這四個原子在三維空間中會傾向於排成什麼樣的幾何形狀？這種幾何形狀能讓所有原子都落在同一個平面上嗎？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你非常敏銳地觀察到了分子空間結構的細微差異。這題的關鍵在於判斷混成軌域與幾何形狀的關係。在選項 (C) 中，乙烷 ($C_2H_6$) 的碳原子是以 $sp^3$ 混成軌域結合，其空間配置為四面體形，這意味著分子內的原子不可能全部共平面；相較之下，乙烯 ($C_2H_4$) 與苯 ($C_6H_6$) 的碳原子皆為 $sp^2$ 混成，確實擁有平面的結構。因此，將乙烷歸類為平面形狀顯然是錯誤的。
鍵長與組成比例的進一步分析
關於其他選項，這題也考驗了對化學鍵本質的理解。單鍵、雙鍵與三鍵的鍵長比較是基本功，而苯環具備共振結構，其鍵級約為 $1.5$，因此鍵長介於單、雙鍵之間，這驗證了選項 (A) 的正確性。此外，乙炔 ($C_2H_2$) 與苯 ($C_6H_6$) 的實驗式皆為 $CH$，這代表它們的元素重量百分比完全相同，是一個容易被忽略卻相當精巧的考點。這道題目難度中等，具備極佳的鑑別度，能有效檢測學生是否能將抽象的混成軌域概念落實到具體的分子模型判讀中。