题目
甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构,而不是正方形的平面结构,理由是A. (CH)_3(Cl) 不存在同分异构体B. (CH)_2(Cl)_2 不存在同分异构体C. (CHCl)_3 不存在同分异构体D. (CCl)_4 中含有极性键E. (CH)_4 分子是非极性分子
甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构,而不是正方形的平面结构,理由是
A. $\text{CH}_3\text{Cl}$ 不存在同分异构体
B. $\text{CH}_2\text{Cl}_2$ 不存在同分异构体
C. $\text{CHCl}_3$ 不存在同分异构体
D. $\text{CCl}_4$ 中含有极性键
E. $\text{CH}_4$ 分子是非极性分子
题目解答
答案
B. $\text{CH}_2\text{Cl}_2$ 不存在同分异构体
解析
本题考查甲烷分子的空间结构以及同分异构体的判断。解题的关键在于分析不同氯代甲烷在正四面体结构和正方形平面结构下是否存在同分异构体。
对各选项的分析
- A选项:
- 若甲烷是正方形平面结构,$\text{CH}_3\text{Cl}$ 中三个氢原子和一个氯原子无论如何排列,都只有一种结构;若甲烷是正四面体结构,$\text{CH}_3\text{Cl}$ 同样也只有一种结构。所以仅根据 $\text{CH}_3\text{Cl}$ 不存在同分异构体,无法判断甲烷是正四面体结构还是正方形平面结构。
- B选项:
- 假设甲烷是正方形平面结构:
- 当两个氯原子处于相邻位置时,和两个氯原子处于对角位置时,是两种不同的结构,即存在同分异构体。
- 假设甲烷是正四面体结构:
- 正四面体的任意两个顶点的位置都是相邻的,所以 $\text{CH}_2\text{Cl}_2$ 只有一种结构,不存在同分异构体。
- 由于实际情况是 $\text{CH}_2\text{Cl}_2$ 不存在同分异构体,所以可以证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构,而不是正方形的平面结构。
- 假设甲烷是正方形平面结构:
- C选项:
- 若甲烷是正方形平面结构,$\text{CHCl}_3$ 中一个氢原子和三个氯原子无论怎样排列,都只有一种结构;若甲烷是正四面体结构,$\text{CHCl}_3$ 同样也只有一种结构。所以仅根据 $\text{CHCl}_3$ 不存在同分异构体,不能判断甲烷的结构。
- D选项:
- $\text{CCl}_4$ 中碳氯键是极性键,这只能说明键的极性情况,与甲烷分子是正四面体结构还是正方形平面结构没有直接关系。
- E选项:
- $\text{CH}_4$ 分子是非极性分子,这是由分子的空间结构和化学键的极性共同决定的,但不能仅根据分子是非极性分子就判断其是正四面体结构还是正方形平面结构。