物質の構成と化学結合(知識)の問題
次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、下のア〜エから 1 つ選べ。
二酸化炭素分子 は、炭素原子を中心に 2 つの酸素原子が結合した( a )の分子である。炭素原子と酸素原子の間の結合には極性がある。 は( b )分子である。
| a | b | |
|---|---|---|
| ア | 直線形 | 極性 |
| イ | 折れ線形 | 極性 |
| ウ | 直線形 | 無極性 |
| エ | 折れ線形 | 無極性 |
この問題で使うもの
- 分子の形と極性(説明と入口の問題)
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
「分子の形と極性」の知識を使う。まず の分子の形を思い出し、次に結合の極性が打ち消し合うかを考えよう。
ヒント 2
分子全体が極性をもつかどうかは、結合の極性の有無だけでなく、分子の形によって決まる。結合の極性が分子の形のために打ち消し合えば無極性分子になる。
ヒント 3
は のように原子が並ぶ。この並び方から a が決まり、選択肢は 2 つに絞れる。あとは、その形で 2 つの結合の極性がどうなるかを考えよう。
答えと解説
答えを見る
ウ
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解説を読む
手順 1:結合の極性を考える。 酸素は炭素より電気陰性度が大きいので、 結合では共有電子対が酸素原子のほうに引き寄せられ、酸素原子がわずかに負、炭素原子がわずかに正の電荷を帯びる。つまり、それぞれの 結合には極性がある。
手順 2:分子の形を考える。 は のように、炭素原子の両側に酸素原子が一直線上に並んだ直線形の分子である。よって a は「直線形」。
手順 3:分子全体の極性を判定する。 分子全体が極性をもつかどうかは、結合の極性だけでなく分子の形によって決まる。直線形の では、2 つの 結合の極性が大きさが等しく向きが反対になり、互いに打ち消し合う。そのため分子全体では電荷のかたよりがなく、 は無極性分子である。よって b は「無極性」。
選択肢の検討
- ア 形は正しいが、直線形の では結合の極性が打ち消し合うので「極性分子」は誤り。
- イ 折れ線形で極性分子なのは、水分子 などである。 ではない。
- ウ 直線形・無極性で正しい。
- エ は折れ線形ではない。また、折れ線形の分子では結合の極性が打ち消し合わない。
よって答えはウである。
別解
二酸化炭素 は、炭素原子の両側に酸素原子が一直線に並んだ直線形の分子である(a は直線形)。C=O 結合には極性があるが、直線形で対称なので、2 つの結合の極性が互いに打ち消し合い、分子全体としては極性がない無極性分子である(b は無極性)。
ア(直線形・極性): b が誤り。
イ(折れ線形・極性): a、b ともに誤り。
ウ(直線形・無極性): 両方正しい。
エ(折れ線形・無極性): a が誤り。
よって答えはウ。