hce_nthu
111年
化學與物理
第 13 題
13. Which of the following statements about the dominant Lewis structures of $\text{ClO}_x^{\text{n}-}$ is correct?
- A $\text{ClO}$ obeys the octet rule.
- B $\text{ClO}^-$ has $1\text{ }\pi\text{ bond}$.
- C $\text{ClO}_2^-$ has 8 lone pair electrons.
- D $\text{ClO}_3^-$ has $2\text{ }\pi\text{ bonds}$.
- E $\text{ClO}_4^-$ has 10 lone pair electrons
思路引導 VIP
當你在畫第三週期元素（如氯、硫或磷）的分子結構時，如果你已經完成了初步的八隅體結構，卻發現中心原子帶有較高的正形式電荷，而周圍原子帶有負形式電荷，你會嘗試對「孤對電子」做什麼樣的搬移，來讓這個結構變得更穩定？
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恭喜你答對了！這題考查的是路易斯結構中非常關鍵的「形式電荷（Formal Charge）」概念。你能從眾多選項中精準選出 $\text{ClO}_3^-$，代表你已經掌握了第三週期（含）以後元素具有「擴張八隅體」的能力，這在處理含氧酸根時是非常重要的判斷基準。
形式電荷與穩定結構的取捨
在判斷 $\text{ClO}_3^-$ 的最穩定（優勢）結構時，我們不應僅滿足於讓每個原子都符合八隅體，而是要盡可能降低原子的形式電荷。對於氯（$\text{Cl}$）原子來說，其價電子數為 7。在氯酸根中，當氯與其中兩個氧形成 雙鍵，並與另一個氧形成單鍵時，氯原子的形式電荷能降至 0，這是最穩定的狀態。在這種佈局下，結構中確實包含了 $2$ 個 $\pi$ 鍵，這正是選項 (D) 脫穎而出的原因。
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