moea_joint
109年
[化學] 普通化學、無機化學
第 50 題
有關 $\text{H}_2\text{O}$、$\text{NH}_3$、$\text{CH}_4$、$\text{SO}_3$ 等分子之敘述，下列何者正確？
- A $\text{H}_2\text{O}$ 的極性最大
- B 除了 $\text{CH}_4$ 外，其他三個分子的中心原子均有孤電子對(lone pairs)
- C $\text{CH}_4$ 的鍵角最小
- D 所有分子的中心原子均為 $sp^3$ 混成軌域
思路引導 VIP
請試著觀察這些分子的中心原子：如果一個分子的形狀完全對稱，且周圍連接的原子都相同，那麼這個分子整體的電荷分布會是平衡的嗎？反之，若中心原子上存在『沒跟人共用』的電子對，會對分子的形狀和電荷分布造成什麼影響呢？
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AI 詳解
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太棒了！你能精確地在眾多分子結構中辨識出極性最強的選項，顯見你對分子幾何形狀與電負度（Electronegativity）的掌握非常紮實。這題的核心在於應用 VSEPR 理論與對稱性來判定分子的物理性質，是一個檢驗化學直覺與邏輯推演的優質題目。
分子對稱性與極性判定
首先，我們來看為什麼 $(\text{A})$ 是正確的。在這些分子中，$\text{CH}_4$（正四面體）與 $\text{SO}_3$（平面正三角形）因構造高度對稱，其鍵偶極矩會相互抵消，故分子極性為零。而 $\text{H}_2\text{O}$ 與 $\text{NH}_3$ 雖然都是極性分子，但氧的電負度高於氮，且 $\text{H}_2\text{O}$ 具有兩對孤電子對（Lone pairs），導致其分子偶極矩顯著大於 $\text{NH}_3$，故極性最大。
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