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《第2節(jié)共價(jià)鍵與分子的空間結(jié)構(gòu)》同步訓(xùn)練(答案在后面)一、單項(xiàng)選擇題(本大題有16小題,每小題3分,共48分)1、已知甲烷分子中碳原子和氫原子通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合,每個(gè)碳原子形成4個(gè)共價(jià)鍵,每個(gè)氫原子形成1個(gè)共價(jià)鍵。下列關(guān)于甲烷分子結(jié)構(gòu)的說(shuō)法正確的是:A.甲烷分子中碳原子和氫原子的鍵角約為109°28′B.甲烷分子中碳原子的雜化軌道類型為sp2C.甲烷分子中碳原子和氫原子的共價(jià)鍵為離子鍵D.甲烷分子中碳原子和氫原子的共價(jià)鍵為極性共價(jià)鍵2、下列分子中,分子構(gòu)型為平面三角形的是()。A、CH4B、NH3C、CO2D、BF33、下列哪組分子中心原子的雜化軌道類型相同?()A、CH4、BF3B、NH3、CCl4C、SO3、CO2D、H2O、BF34、下列分子中,中心原子采取sp3雜化的是:A.CO2B.BF3C.CH4D.BeCl25、根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論,下列分子或離子中,價(jià)層電子對(duì)最少的為:A.H2OB.NH3C.CH4D.BF36、下列分子中,中心原子采用sp3雜化且分子空間結(jié)構(gòu)為正四面體的是()A、CO2B、CH4C、BF3D、SO27、下列關(guān)于甲烷(CH4)分子結(jié)構(gòu)描述正確的是()A、甲烷分子中碳和氫原子的sp3雜化軌道均為線性排列B、甲烷分子中碳原子采用sp雜化,氫原子采用sp2雜化C、甲烷分子中C-H鍵的鍵長(zhǎng)應(yīng)該小于C-C鍵的鍵長(zhǎng)D、甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體,四個(gè)C-H鍵的鍵角均為109°28′8、下列分子中,哪一個(gè)的中心原子采取sp3雜化?A.H2OB.BeCl2C.BF3D.CO29、下列關(guān)于分子空間結(jié)構(gòu)的說(shuō)法中,正確的是()A.同種原子間形成的共價(jià)鍵,鍵長(zhǎng)相同B.只含雙鍵或三鍵的分子一定是平面結(jié)構(gòu)C.常溫下為氣態(tài)的分子,其分子空間結(jié)構(gòu)一定是線性結(jié)構(gòu)D.具有相同電子式的分子,其分子空間結(jié)構(gòu)也相同10、下列分子中,分子空間結(jié)構(gòu)為平面正三角形的是()A.BCl?B.CCl?C.BF?D.SF?11、下列物質(zhì)中,其分子結(jié)構(gòu)屬于四面體型的是()A.H2OB.CO2C.SO2D.NH312、下列關(guān)于共價(jià)鍵的說(shuō)法正確的是:A.共價(jià)鍵是由兩個(gè)原子間的電子對(duì)共享形成的。B.在形成共價(jià)鍵的過(guò)程中,原子會(huì)失去或獲得電子。C.共價(jià)鍵只能在非金屬元素之間形成。D.氫鍵是一種比共價(jià)鍵強(qiáng)得多的相互作用力。13、下列分子中,中心原子采用sp3雜化軌道,且分子呈四面體構(gòu)型的是:A.NH3B.H2OC.CO2D.CH414、下列分子中的中心原子采取sp3雜化的是()A.BeCl?B.CCl?C.BF?D.SO?15、分子中原子數(shù)量比為1:2的分子結(jié)構(gòu)中,其空間構(gòu)型為:A.鍵角為180°,直線形B.鍵角大于109.5°,彎曲形C.鍵角小于109.5°,V形D.鍵角為120°,平面三角形16、下列分子中,中心原子采用sp3雜化的是:A.CH4B.NH3C.H2OD.CO2二、非選擇題(本大題有4小題,每小題13分,共52分)第一題題目:給出甲烷分子的結(jié)構(gòu)式和中心碳原子的雜化類型,并解釋為什么甲烷分子中所有鍵角都是109.5°。第二題根據(jù)以下化學(xué)鍵類型和分子的空間結(jié)構(gòu),判斷下列說(shuō)法的正確性。(每題有2個(gè)小題,每小題有兩個(gè)選項(xiàng),選擇正確的答案)1.CH4分子的空間結(jié)構(gòu)是正四面體,C-H鍵為非極性鍵;2.H2O分子中O-H鍵為極性鍵,分子空間結(jié)構(gòu)為V形。A.1正確,2正確B.1正確,2錯(cuò)誤C.1錯(cuò)誤,2正確D.1錯(cuò)誤,2錯(cuò)誤第三題已知甲烷(CH4)分子是正四面體結(jié)構(gòu),每個(gè)氫原子與碳原子通過(guò)共價(jià)鍵連接。假設(shè)甲烷分子中的碳原子和氫原子的化學(xué)鍵都是σ鍵,請(qǐng)回答以下問(wèn)題:(1)甲烷分子中碳原子的雜化軌道類型是什么?為什么?(2)如果甲烷分子中的碳原子與一個(gè)氫原子被氯原子取代,形成CH3Cl,這種取代后的分子結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化嗎?為什么?(3)比較甲烷和CH3Cl分子的極性,并解釋原因。第四題題目:請(qǐng)解釋為什么水分子(H2《第2節(jié)共價(jià)鍵與分子的空間結(jié)構(gòu)》同步訓(xùn)練及答案解析一、單項(xiàng)選擇題(本大題有16小題,每小題3分,共48分)1、已知甲烷分子中碳原子和氫原子通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合,每個(gè)碳原子形成4個(gè)共價(jià)鍵,每個(gè)氫原子形成1個(gè)共價(jià)鍵。下列關(guān)于甲烷分子結(jié)構(gòu)的說(shuō)法正確的是:A.甲烷分子中碳原子和氫原子的鍵角約為109°28′B.甲烷分子中碳原子的雜化軌道類型為sp2C.甲烷分子中碳原子和氫原子的共價(jià)鍵為離子鍵D.甲烷分子中碳原子和氫原子的共價(jià)鍵為極性共價(jià)鍵答案:A解析:甲烷分子中碳原子形成4個(gè)共價(jià)鍵,每個(gè)鍵角約為109°28′,符合四面體結(jié)構(gòu)的鍵角。因此,選項(xiàng)A正確。甲烷分子中碳原子的雜化軌道類型為sp3,而非sp2,所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤。甲烷分子中碳原子和氫原子的共價(jià)鍵為非極性共價(jià)鍵,因?yàn)樗鼈冎g的電負(fù)性差較小,所以選項(xiàng)C和D錯(cuò)誤。2、下列分子中,分子構(gòu)型為平面三角形的是()。A、CH4B、NH3C、CO2D、BF3答案:D解析:BF3(三氯化硼)的中心原子硼原子以三個(gè)sp2雜化軌道形成三個(gè)等價(jià)的σ鍵,且沒(méi)有孤對(duì)電子,因此其分子構(gòu)型呈現(xiàn)平面三角形結(jié)構(gòu)。CH4(甲烷)呈現(xiàn)正四面體結(jié)構(gòu),NH3(氨氣)呈現(xiàn)三角錐形結(jié)構(gòu),CO2(二氧化碳)呈現(xiàn)直線形結(jié)構(gòu)。故正確答案為D。3、下列哪組分子中心原子的雜化軌道類型相同?()A、CH4、BF3B、NH3、CCl4C、SO3、CO2D、H2O、BF3答案:D解析:A選項(xiàng)中,CH4的碳原子采用sp3雜化,而BF3的硼原子采用sp2雜化;B選項(xiàng)中,NH3的氮原子采用sp3雜化,CCl4的碳原子采用sp3雜化;C選項(xiàng)中,SO3的硫原子采用sp2雜化,而CO2的碳原子采用sp雜化;D選項(xiàng)中,H2O的氧原子采用sp3雜化,而BF3的硼原子采用sp2雜化。因此,只有D選項(xiàng)中的兩個(gè)分子中心原子的雜化軌道類型相同,均采用sp3雜化。4、下列分子中,中心原子采取sp3雜化的是:A.CO2B.BF3C.CH4D.BeCl2答案:C.CH4解析:在選項(xiàng)中,CO2和BeCl2的中心原子分別采取sp雜化,BF3的中心原子采取sp2雜化,而CH4中的碳原子則采取sp3雜化,形成四個(gè)等同的C-H鍵,使甲烷分子呈現(xiàn)出正四面體的空間構(gòu)型。因此,正確答案為C.CH4。5、根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論,下列分子或離子中,價(jià)層電子對(duì)最少的為:A.H2OB.NH3C.CH4D.BF3答案:D解析:根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論,分子的空間結(jié)構(gòu)主要由價(jià)層電子對(duì)的排斥力決定。在上述選項(xiàng)中,H2O分子有2個(gè)成鍵電子對(duì)和2個(gè)孤電子對(duì),NH3分子有3個(gè)成鍵電子對(duì)和1個(gè)孤電子對(duì),CH4分子有4個(gè)成鍵電子對(duì),而BF3分子有3個(gè)成鍵電子對(duì)。因此,BF3的價(jià)層電子對(duì)最少,為3個(gè)。6、下列分子中,中心原子采用sp3雜化且分子空間結(jié)構(gòu)為正四面體的是()A、CO2B、CH4C、BF3D、SO2答案:B解析:選項(xiàng)ACO2中碳原子采用sp雜化,形成直線形分子結(jié)構(gòu);選項(xiàng)BCH4中碳原子采用sp3雜化,空間結(jié)構(gòu)為正四面體;選項(xiàng)CBF3中硼原子采用sp2雜化,形成平面三角形結(jié)構(gòu);選項(xiàng)DSO2中硫原子采用sp2雜化,空間結(jié)構(gòu)為V形。因此,正確答案是B。7、下列關(guān)于甲烷(CH4)分子結(jié)構(gòu)描述正確的是()A、甲烷分子中碳和氫原子的sp3雜化軌道均為線性排列B、甲烷分子中碳原子采用sp雜化,氫原子采用sp2雜化C、甲烷分子中C-H鍵的鍵長(zhǎng)應(yīng)該小于C-C鍵的鍵長(zhǎng)D、甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體,四個(gè)C-H鍵的鍵角均為109°28′答案:D解析:甲烷分子中,碳原子通過(guò)sp3雜化,形成四個(gè)等價(jià)的sp3雜化軌道,用來(lái)與四個(gè)氫原子形成σ鍵。由于sp3雜化軌道是正四面體型排列,因此甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體。四個(gè)C-H鍵的鍵角均為109°28′。A、B、C選項(xiàng)均與甲烷分子的實(shí)際結(jié)構(gòu)不符。8、下列分子中,哪一個(gè)的中心原子采取sp3雜化?A.H2OB.BeCl2C.BF3D.CO2答案:A.H2O解析:在H2O分子中,氧原子周圍有兩對(duì)成鍵電子和兩對(duì)孤對(duì)電子,總共需要四個(gè)軌道來(lái)容納這些電子對(duì),因此氧原子采取sp3雜化。BeCl2中的鈹原子采取sp雜化,BF3中的硼原子采取sp2雜化,而CO2中的碳原子也采取sp雜化。因此,選項(xiàng)A正確。9、下列關(guān)于分子空間結(jié)構(gòu)的說(shuō)法中,正確的是()A.同種原子間形成的共價(jià)鍵,鍵長(zhǎng)相同B.只含雙鍵或三鍵的分子一定是平面結(jié)構(gòu)C.常溫下為氣態(tài)的分子,其分子空間結(jié)構(gòu)一定是線性結(jié)構(gòu)D.具有相同電子式的分子,其分子空間結(jié)構(gòu)也相同答案:D解析:選項(xiàng)A錯(cuò)誤,因?yàn)橥N原子間形成的共價(jià)鍵,其鍵長(zhǎng)受鍵能、原子半徑等因素的影響,不一定相同;選項(xiàng)B錯(cuò)誤,因?yàn)橹缓p鍵或三鍵的分子,其空間結(jié)構(gòu)受原子雜化狀態(tài)和孤對(duì)電子的影響,不一定是平面結(jié)構(gòu);選項(xiàng)C錯(cuò)誤,因?yàn)槌叵聻闅鈶B(tài)的分子,其分子空間結(jié)構(gòu)可以是線性結(jié)構(gòu),也可以是角形、四面體等非線性結(jié)構(gòu);選項(xiàng)D正確,具有相同電子式的分子,其分子空間結(jié)構(gòu)一定相同,因?yàn)榉肿涌臻g結(jié)構(gòu)取決于分子中原子的連接方式和原子間的電子排布。10、下列分子中,分子空間結(jié)構(gòu)為平面正三角形的是()A.BCl?B.CCl?C.BF?D.SF?答案:C解析:BF?為硼氟化物,其中硼原子周圍有3個(gè)孤對(duì)電子,但未參與配位,因此其分子空間結(jié)構(gòu)為平面正三角形。而BCl?、CCl?和SF?的分子空間結(jié)構(gòu)分別是平面三角形、正四面體和變形四面體。因此正確答案是C。11、下列物質(zhì)中,其分子結(jié)構(gòu)屬于四面體型的是()A.H2OB.CO2C.SO2D.NH3答案:D解析:根據(jù)分子的空間電子對(duì)排布和分子的幾何結(jié)構(gòu)理論,NH3分子為sp3雜化,含有一個(gè)孤電子對(duì),因此其空間結(jié)構(gòu)為三角錐形,而不是四面體型。H2O分子為sp3雜化,但含有兩個(gè)孤電子對(duì),為彎曲形(V型)。CO2和SO2均為直線形分子。正確答案是D中的NH3,因?yàn)樗哂腥齻€(gè)孤電子對(duì),并且其空間結(jié)構(gòu)較為接近四面體型。12、下列關(guān)于共價(jià)鍵的說(shuō)法正確的是:A.共價(jià)鍵是由兩個(gè)原子間的電子對(duì)共享形成的。B.在形成共價(jià)鍵的過(guò)程中,原子會(huì)失去或獲得電子。C.共價(jià)鍵只能在非金屬元素之間形成。D.氫鍵是一種比共價(jià)鍵強(qiáng)得多的相互作用力。答案:A解析:選項(xiàng)A描述了共價(jià)鍵的本質(zhì),即兩個(gè)原子通過(guò)共享一對(duì)或多對(duì)電子來(lái)形成穩(wěn)定的分子結(jié)構(gòu),這是正確的。而選項(xiàng)B則是對(duì)離子鍵的描述,因?yàn)楣矁r(jià)鍵并不涉及電子的完全得失。選項(xiàng)C雖然大多數(shù)情況下共價(jià)鍵確實(shí)是在非金屬元素之間形成,但也有例外,比如氮化硼中的共價(jià)鍵。最后,選項(xiàng)D不正確,因?yàn)闅滏I實(shí)際上是一種相對(duì)較弱的分子間作用力,遠(yuǎn)不如典型的共價(jià)鍵強(qiáng)度大。因此,正確答案為A。13、下列分子中,中心原子采用sp3雜化軌道,且分子呈四面體構(gòu)型的是:A.NH3B.H2OC.CO2D.CH4答案:D解析:在NH3中,氮原子采用sp3雜化,但由于有一個(gè)孤對(duì)電子,因此分子呈三角錐形;在H2O中,氧原子也采用sp3雜化,但由于有兩個(gè)孤對(duì)電子,分子呈V形;在CO2中,碳原子采用sp雜化,分子呈直線形;而在CH4中,碳原子采用sp3雜化,沒(méi)有孤對(duì)電子,因此分子呈四面體構(gòu)型。所以正確答案是D。14、下列分子中的中心原子采取sp3雜化的是()A.BeCl?B.CCl?C.BF?D.SO?答案:B.CCl?解析:在此題中,我們需要根據(jù)分子的價(jià)層電子對(duì)互斥理論(VSEPR理論)判斷中心原子的雜化類型。A.BeCl?中,鈹(Be)的價(jià)電子為2s2,與兩個(gè)氯原子形成兩個(gè)單鍵,還剩余兩個(gè)價(jià)電子,總共有4個(gè)電子對(duì),其中兩個(gè)為成鍵電子對(duì),兩個(gè)為孤對(duì)電子。根據(jù)VSEPR理論,這種情況下鈹原子采取sp3幾何構(gòu)型,但因?yàn)楣聦?duì)電子,實(shí)際的模樣趨向于平面三角形(三角錐形)構(gòu)型,因此中心原子并不完全是sp3雜化。B.CCl?中,碳(C)的價(jià)電子為2s22p2,與四個(gè)氯原子形成四個(gè)單鍵,總共有4個(gè)電子對(duì),全部為成鍵電子對(duì),因此碳原子采取sp3雜化,且分子的構(gòu)型為正四面體。C.BF?中,硼(B)的價(jià)電子為2s22p1,形成三個(gè)單鍵,剩余一個(gè)價(jià)電子。四個(gè)電子對(duì)中,三個(gè)是成鍵電子對(duì),一個(gè)為孤對(duì)電子,根據(jù)VSEPR理論,這種情況下硼原子采取sp2雜化,且分子的構(gòu)型為平面三角形。D.SO?中,硫(S)的價(jià)電子為3s23p?,與一個(gè)氧原子形成一個(gè)雙鍵,與另一個(gè)氧原子形成一個(gè)單鍵,剩余一個(gè)未成對(duì)電子,總共有4個(gè)電子對(duì),其中兩個(gè)是成鍵電子對(duì),兩個(gè)是孤對(duì)電子(一個(gè)雙鍵看作兩個(gè)成鍵電子對(duì))。根據(jù)VSEPR理論,這種情況下硫原子采取sp3雜化,但因?yàn)楣聦?duì)電子的斥力作用,分子的構(gòu)型實(shí)際上是V形。所以,采取sp3雜化的分子是B.CCl?。15、分子中原子數(shù)量比為1:2的分子結(jié)構(gòu)中,其空間構(gòu)型為:A.鍵角為180°,直線形B.鍵角大于109.5°,彎曲形C.鍵角小于109.5°,V形D.鍵角為120°,平面三角形答案:A解析:分子中原子數(shù)量比為1:2意味著分子中只有一個(gè)中央原子與兩個(gè)外圍原子形成共價(jià)鍵。這種結(jié)構(gòu)通常符合直線形構(gòu)型,例如CO2分子,其鍵角為180°,符合選項(xiàng)A的描述。選項(xiàng)B表示有彎曲的形狀,C表示V形,D表示平面三角形,這些構(gòu)型不符合題目中原子數(shù)量比為1:2的條件。16、下列分子中,中心原子采用sp3雜化的是:A.CH4B.NH3C.H2OD.CO2答案:A解析:在CH4分子中,碳原子形成了4個(gè)單鍵,沒(méi)有孤對(duì)電子,因此它的雜化軌道數(shù)為4,碳原子采用sp3雜化。而在NH3分子中,氮原子形成了3個(gè)單鍵,有一個(gè)孤對(duì)電子,所以它的雜化軌道數(shù)為4,氮原子也采用sp3雜化。H2O分子中,氧原子形成了2個(gè)單鍵,有兩個(gè)孤對(duì)電子,它的雜化軌道數(shù)為4,氧原子采用sp3雜化。CO2分子中,碳原子形成了2個(gè)雙鍵,沒(méi)有孤對(duì)電子,因此它的雜化軌道數(shù)為2,碳原子采用sp雜化。所以正確答案是A。二、非選擇題(本大題有4小題,每小題13分,共52分)第一題題目:給出甲烷分子的結(jié)構(gòu)式和中心碳原子的雜化類型,并解釋為什么甲烷分子中所有鍵角都是109.5°。答案:1.甲烷分子的結(jié)構(gòu)式:甲烷(CH?)分子是一個(gè)正四面體結(jié)構(gòu),中心碳原子被四個(gè)氫原子包圍。其結(jié)構(gòu)式可以表示為:C|H-H-H\/H2.中心碳原子的雜化類型:中心碳原子采取sp3雜化,形成四個(gè)sp3等性雜化軌道,分別與四個(gè)氫原子形成四個(gè)σ鍵。3.解釋鍵角為109.5°的原因:在sp3雜化中,四個(gè)sp3雜化軌道之間的夾角為109.5°。這是因?yàn)閟p3雜化軌道是由一個(gè)s軌道和三個(gè)p軌道混合而成的,四個(gè)雜化軌道空間分布呈正四面體結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使每個(gè)sp3雜化軌道上的電子云密度分布均勻,使得分子的能量達(dá)到最低,從而形成鍵角約為109.5°的鍵角。此角度使每個(gè)鍵都有最大的排斥力平衡,保證了分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。解析:該題考察了學(xué)生對(duì)甲烷分子結(jié)構(gòu)、雜化軌道以及分子空間構(gòu)型的理解。通過(guò)正確的描述甲烷分子的結(jié)構(gòu)式并分析中心碳原子的雜化類型和鍵角形成的原因,可以加深對(duì)共價(jià)鍵與分子空間結(jié)構(gòu)關(guān)系的認(rèn)識(shí)。甲烷作為典型的四中心四面體分子,其鍵角幾乎是理想狀態(tài)下的109.5°,是典型sp3雜化的一個(gè)直接體現(xiàn)。第二題根據(jù)以下化學(xué)鍵類型和分子的空間結(jié)構(gòu),判斷下列說(shuō)法的正確性。(每題有2個(gè)小題,每小題有兩個(gè)選項(xiàng),選擇正確的答案)1.CH4分子的空間結(jié)構(gòu)是正四面體,C-H鍵為非極性鍵;2.H2O分子中O-H鍵為極性鍵,分子空間結(jié)構(gòu)為V形。A.1正確,2正確B.1正確,2錯(cuò)誤C.1錯(cuò)誤,2正確D.1錯(cuò)誤,2錯(cuò)誤答案:B解析:1.CH4分子中C原子形成的四個(gè)單鍵完全相同,且分子呈正四面體結(jié)構(gòu),C-H鍵雖然存在極性,但在對(duì)稱分子中表現(xiàn)為非極性鍵,故說(shuō)法“CH4分子的空間結(jié)構(gòu)是正四面體,C-H鍵為非極性鍵”是正確的。2.H2O分子中O原子上有兩個(gè)孤電子對(duì),考慮這兩個(gè)孤電子對(duì)對(duì)O-H鍵夾角的影響,分子呈現(xiàn)V形結(jié)構(gòu)。由于O-H鍵的電負(fù)性差異,使得O-H鍵具有極性,故說(shuō)法“H2O分子中O-H鍵為極性鍵,分子空間結(jié)構(gòu)為V形”也是正確的。綜上所述,答案為B。第三題已知甲烷(CH4)分子是正四面體結(jié)構(gòu),每個(gè)氫原子與碳原子通過(guò)共價(jià)鍵連接。假設(shè)甲烷分子中的碳原子和氫原子的化學(xué)鍵都是σ鍵,請(qǐng)回答以下問(wèn)題:(1)甲烷分子中碳原子的雜化軌道類型是什么?為什么?(2)如果甲烷分子中的碳原子與一個(gè)氫原子被氯原子取代,形成CH3Cl,這種取代后的分子結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化嗎?為什么?(3)比較甲烷和CH3Cl分子的極性,并解釋原因。答案:(1)甲烷分子中碳原子的雜化軌道類型是sp3雜化。因?yàn)榧淄榉肿又刑荚优c四個(gè)氫原子形成四個(gè)σ鍵,沒(méi)有孤電子對(duì),根據(jù)雜化軌道理論,碳原子需要形成四個(gè)等價(jià)的雜化軌道來(lái)與氫原子的1s軌道重疊,形成四個(gè)σ鍵。(2)如果甲烷分子中的碳原子與一個(gè)氫原子被氯原子取代,形成CH3Cl,這種取代后的分子結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生微小的變化。由于氯原子的電負(fù)性比氫原子大,它會(huì)稍微拉電子,導(dǎo)致C-Cl鍵的鍵長(zhǎng)略短于C-H鍵,并且使得分子的極性增強(qiáng)。但是,由于CH3Cl分子仍然是四面體結(jié)構(gòu),其對(duì)稱性使得分子的整體極性不會(huì)發(fā)生顯著變化。(3)甲烷分子
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