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113學測自然 第11題 詳解

週期與共價鍵・判析 · 多選 · 題目出處:113 學年度學科能力測驗 自然考科(大學入學考試中心)

題目
在週期表之第二週期中,具有 4 個和 6 個價電子的元素分別以 X 和 Y 表示。下列哪些正確?(應選 3 項)
(A) Y 之價殼層電子數大於 X,故 Y 之原子半徑大於 X
(B) 12X^{12}\mathrm{X} 和 16Y^{16}\mathrm{Y} 之中子數和質子數的比值均為 1
(C) XY2\mathrm{XY_2} 和 XY\mathrm{XY} 互為同分異構物
(D) 由路易斯結構可知 XY2\mathrm{XY_2} 的孤對電子數是 XY\mathrm{XY} 的 2 倍
(E) XY2\mathrm{XY_2} 的水溶液呈弱酸性

答案(B)(D)(E)看逐步解析 ↓

逐步解析

  1. 1

    鎖定X與Y

    第二週期從 Li\mathrm{Li} 排到 Ne\mathrm{Ne},價電子數依序是 1 到 8。具 4 個價電子的是碳(電子排列 2、4),具 6 個價電子的是氧(電子排列 2、6),故 X 為 C\mathrm{C}、Y 為 O\mathrm{O};XY2\mathrm{XY_2} 就是 CO2\mathrm{CO_2}、XY\mathrm{XY} 就是 CO\mathrm{CO}。
  2. 2

    選項A看半徑

    (A) 錯。同週期由左至右質子數增加、核對電子的吸引力變強,原子半徑遞減,所以 O\mathrm{O} 的半徑小於 C\mathrm{C}。價電子較多不代表半徑較大,同週期的趨勢方向剛好相反。
  3. 3

    選項B數中子

    (B) 對。12C^{12}\mathrm{C}:質子 6、中子 12−6=612-6=6,中子數比質子數為 1;16O^{16}\mathrm{O}:質子 8、中子 16−8=816-8=8,比值也是 1。
  4. 4

    選項C與D結構

    (C) 錯:同分異構物必須「分子式相同、結構不同」,CO2\mathrm{CO_2} 與 CO\mathrm{CO} 連分子式都不同。(D) 對:路易斯結構中 O=C=O\mathrm{O=C=O} 兩端的 O 各有 2 對孤對電子,共 4 對;CO\mathrm{CO} 為三鍵(C≡O\mathrm{C\equiv O}),C 與 O 各留 1 對,共 2 對。4 對恰為 2 對的 2 倍。
  5. 5

    選項E看酸鹼

    (E) 對:CO2\mathrm{CO_2} 溶於水生成碳酸(CO2+H2O→H2CO3\mathrm{CO_2+H_2O\rightarrow H_2CO_3}),碳酸僅部分解離,水溶液呈弱酸性。汽水微酸就是這個原理。
  6. 6

    整理作答

    逐項判定:(A) 錯、(B) 對、(C) 錯、(D) 對、(E) 對。答案選 (B)(D)(E)。
答案
(B)(D)(E)

關鍵觀念:#週期表 #價電子 #路易斯結構

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常見卡點
(D) 的孤對電子最容易數錯:CO\mathrm{CO} 必須畫成三鍵 C≡O\mathrm{C\equiv O}、碳上也留一對孤對電子才滿足八隅體;畫成雙鍵會把 CO\mathrm{CO} 的孤對數成 4 對,(D) 就會誤判成錯。另外 (A) 別被「價電子多」帶走——同週期原子半徑是往右遞減,氧比碳小。

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