化學鍵與分子 — 進階練習

詳解：O₃（臭氧）為角形分子，中心氧原子與兩側氧原子形成等價的鍵，但因共振結構導致電荷分布不均，分子具有極性。然而，O-O鍵因電負度相同，屬於非極性共價鍵。選項A CO₂為直線形，鍵極性抵消；B CH₄為正四面體，鍵極性抵消；D BF₃為平面三角形，鍵極性抵消。故只有O₃符合條件。

詳解：SF₄中硫原子有4個鍵結電子對和1個孤電子對，共5個電子對，因此需要5個混成軌域，採用sp³d混成。其分子幾何為蹺蹺板形。sp³混成對應4個電子對（如CH₄），sp³d²對應6個電子對（如SF₆），sp²對應3個電子對（如BF₃）。

詳解：N≡N包含1個σ鍵和2個π鍵。假設σ鍵能約等於N-N單鍵能（160 kJ mol⁻¹），則兩個π鍵總鍵能為945 - 160 = 785 kJ mol⁻¹。由於兩個π鍵強度相近，第二個π鍵的鍵能約為785/2 ≈ 392.5 kJ mol⁻¹。但實際因π鍵重疊程度不同，較接近465 kJ mol⁻¹。選項C最合理。注意：學生可能誤用減法，但需理解鍵能分配。

詳解：BeCl₂為直線形分子，中心Be原子無孤電子對，採用sp混成，鍵角為180°。H₂O有2對孤電子對，鍵角約104.5°；NH₃有1對孤電子對，鍵角約107°；CH₄正四面體，鍵角109.5°。因此BeCl₂鍵角最大。

詳解：色散力與分子中電子數目及分子量成正比。I₂的電子數最多（53×2=106），分子量最大，因此色散力最強。F₂、Cl₂、Br₂的電子數分別為18、34、70，色散力依次增強。注意：學生可能誤以為極性越強色散力越大，但此題均為非極性分子，色散力主導。

詳解：XeF₄中Xe原子有4個鍵結電子對和2個孤電子對，共6個電子對，採用sp³d²混成。電子對以八面體排列，孤電子對處於對位位置，因此分子為平面正方形。sp³混成（4對）、sp³d（5對）不符合。

詳解：SO₂為角形分子（中心S有1對孤電子對），鍵極性不能抵消，因此具有偶極矩。CCl₄為正四面體，CO₂為直線形，BF₃為平面三角形，均為對稱結構，偶極矩為零。

詳解：BF₃中B原子有3個鍵結電子對，無孤電子對，採用sp²混成，分子為平面三角形。NH₃（sp³）、H₂O（sp³）、CH₄（sp³）均為sp³混成。

詳解：CH₄和CCl₄均為正四面體形，中心原子均無孤電子對，鍵結電子對數均為4，故形狀相同。NH₃為三角錐形，BF₃為平面三角形；H₂O為角形，CO₂為直線形；SF₆為八面體形，XeF₄為平面正方形。

詳解：H₂O和H₂S中心原子均為sp³混成，有2對孤電子對。硫的原子半徑較氧大，鍵長較長，使得孤電子對與鍵結電子對之間的排斥力減弱，因此鍵角較小（92° vs 104.5°）。選項A：電負度影響鍵極性而非鍵角；C：氧原子半徑小，但鍵角反而大；D：電負度小不直接導致鍵角增大。