
下列属于Lewis酸的有: A. 具有孤对电子的中性分子,如H2O B. 含有价层可扩展的原子的化合物,如SnCl4 C. 含有价层未充满原子的缺电子化合物,如BX3 D. 金属阳离子,如Cu2+,金属离子包含有可用于成键的未被占据的价轨道;
根据路易斯酸碱理论,能接受电子对的物质为路易斯酸。以下选项中属于路易斯酸的是 B、C、D,具体分析如下:
H₂O分子中氧原子含有孤对电子,可作为电子对给予体,属于路易斯碱。例如,H₂O能与BF₃等路易斯酸形成配位键(如H₂O→BF₃),其孤对电子是提供方而非接受方。
SnCl₄中的Sn⁴⁺具有空的5d轨道,价层可扩展以接受电子对,是典型的路易斯酸。例如,SnCl₄可与羰基氧配位增强羰基活性,或与Cl⁻结合生成[SnCl₆]²⁻,在酯化反应、Friedel-Crafts反应中表现强催化活性。其路易斯酸性源于Sn⁴⁺的正电性和空轨道,可接受多个配体形成六配位配合物。
BX₃(如BF₃、BCl₃)中的B原子外层仅有6个电子,存在空p轨道,是典型的缺电子路易斯酸。例如,BF₃可与NH₃形成稳定配合物,B原子接受NH₃的孤对电子形成配位键。其酸性强弱与LUMO轨道能量相关,轨道能量越低,越易接受电子对。
金属阳离子(如Cu²⁺、Sn⁴⁺、Al³⁺)因失去电子而具有空价轨道,可接受电子对。例如,Cu²⁺可催化酰胺键水解,Sn⁴⁺在Beta沸石中作为Lewis酸位催化Baeyer-Villiger氧化反应。这些阳离子通过配位不饱和状态发挥路易斯酸作用,如高温焙烧后暴露的Al³⁺可作为固体酸催化剂的活性位点。
路易斯酸的核心特征是电子对接受能力,其结构基础包括空轨道(BX₃)、价层可扩展性(SnCl₄)或正电荷(金属阳离子)。而含孤对电子的物质(如H₂O)属于路易斯碱。这一理论广泛涵盖了传统酸碱之外的物质,成为解释配位反应和催化机制的重要工具。
答案:B、C、D