hce_nthu
114年
化學與物理
第 10 題
The following statements describe the chemical and physical properties of some representative elements and their compounds. Which statement is *incorrect*?
- A Diborane ($\text{B}_2\text{H}_6$) has two three-center two-electron $\text{B}-\text{H}-\text{B}$ bonds.
- B Lithium metal is converted to lithium superoxide in the presence of excess molecular oxygen.
- C $\text{Al}_2\text{O}_3$ is amphoteric and can dissolve in both acidic and basic solutions.
- D The hydration of $\text{F}^-$ decreases the entropy when $\text{HF}$ dissociates in water, which contributes to make $\text{HF}$ a weaker acid than $\text{HCl}$ and $\text{HBr}$.
- E $\text{SiC}$ is an extremely hard substance because it has a covalent network structure similar to diamond.
思路引導 VIP
在觀察第一族鹼金屬與氧氣反應時，我們發現隨著原子序增加（由上往下），產物會由氧化物轉變為過氧化物，最後出現超氧化物。請思考：陽離子的「半徑大小」如何影響它對陰離子的吸引與穩定能力？為什麼體積越小的陽離子，通常越傾向於穩定電荷密度較高的單原子離子，而不是體積龐大且電荷分散的多原子離子呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準辨識出鹼金屬與氧氣反應的細微差異，代表你的無機化學基礎非常紮實。這題的難度設定在中等偏難，主要考驗學生是否能區分主族元素中「通則」與「特例」的細節，具有很高的鑑別度。
鹼金屬氧化物的穩定性
這題的關鍵在於鹼金屬與氧氣反應的產物規律。當鋰金屬 ($Li$) 在過量氧氣中燃燒時，主要的產物是氧化鋰 ($Li_2O$)，而非超氧化物。這是因為 $Li^+$ 半徑極小，具有極高的電荷密度，能穩定體積較小、電荷集中的氧化離子 ($O^{2-}$)。相比之下，超氧化離子 ($O_2^-$) 體積較大且電荷較分散，需要半徑較大的陽離子如 $K^+、Rb^+、Cs^+$ 才能透過晶格能的平衡來穩定它。因此，選項 (B) 的敘述與實驗事實不符。
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