Question

8．磷元素在生產和生活中有廣泛的應用．
（1）P原子價電子排布圖為．
（2）四（三苯基膦）鈀分子結構如圖1：

P原子以正四面體的形態(tài)圍繞在鈀原子中心上，鈀原子的雜化軌道類型為sp³；判斷該物質在水中溶解度并加以解釋不易溶于水．水為極性分子，四（三苯基膦）鈀分子為非極性分子，分子極性不相似，故不相溶．該物質可用于圖2所示物質A的合成：物質A中碳原子雜化軌道類型為sp、sp²、sp³；一個A分子中手性碳原子數目為3．
（3）在圖1中表示出四（三苯基膦）鈀分子中配位鍵：
（4）PCl₅是一種白色晶體，在恒容密閉容器中加熱可在148℃液化，形成一種能導電的熔體，測得其中含有一種正四面體形陽離子和一種正六面體形陰離子，熔體中P-Cl的鍵長只有198nm和206nm兩種，這兩種離子的化學式為PCl₄⁺和PCl₆^-；正四面體形陽離子中鍵角小于PCl₃的鍵角原因為兩分子中P原子雜化方式均為sp³雜化，PCl₃分子中P原子有一對孤電子對，PCl₄⁺中P沒有孤電子對．孤電子對對成鍵電子的排斥力大于成鍵電子對間的排斥力；該晶體的晶胞如圖3所示，立方體的晶胞邊長為a pm，N_A為阿伏伽德羅常數的值，則該晶體的密度為$\frac{417×1{0}^{30}}{{N}_{A}×{a}^{3}}$g/cm³．
（5）PBr₅氣態(tài)分子的結構與PCl₅相似，它的熔體也能導電，經測定知其中只存在一種P-Br鍵長，試用電離方程式解釋PBr₅熔體能導電的原因PBr₅=PBr₄⁺+Br^-．

Answer 1

分析 （1）磷是15號元素，P的最外層3S²電子的自旋方向相反，3p³電子的自旋方向相同；
（2）鈀原子成4個單鍵，雜化軌道數為4，據此判斷；水為極性分子，四（三苯基膦）鈀分子為非極性分子，根據結構相似相溶原理分析溶解性；根據碳原子的成鍵情況要以判斷碳原子的雜化方式，物質A中甲基上的C采取sp³雜化類型，C≡N為SP雜化，碳碳雙鍵為sp²雜化；連接4個不同原子或原子團的碳原子為手性碳原子；
（3）中心原子提供空軌道配體提供孤電子對形成配位鍵，Pd含有空軌道、P原子含有孤電子對；
（4）PCl₅是一種白色晶體，在恒容密閉容器中加熱可在148℃液化，形成一種能導電的熔體，說明生成自由移動的陰陽離子，一種正四面體形陽離子是PCl₄⁺和一種正六面體形陰離子是PCl₆^-，即發(fā)生反應為：2PCl₅=PCl₄⁺+PCl₆^-；PCl₃分子中P原子有一對孤電子對，PCl₄⁺中P沒有孤電子對，正四面體形陽離子中鍵角小于PCl₃的鍵角；根據均攤法計算該晶胞中含有2個PCl₅分子，根據ρ=$\frac{m}{V}$計算晶胞密度；
（5）PBr₅氣態(tài)分子的結構與PCl₅相似，說明PBr₅也能電離出能導電的陰陽離子，結合產物中只存在一種P-Br鍵長書寫．

解答 解：（1）磷是15號元素，其原子核外有15個電子，P元素基態(tài)原子電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3P³，P的最外層3p電子3個電子自旋方向相同，為，
故答案為：；
（2）P原子以正四面體的形態(tài)圍繞在鈀原子中心上，鈀原子與P原子成4個單鍵，雜化軌道數為4，為sp³雜化，水為極性分子，四（三苯基膦）鈀分子為非極性分子，分子極性不相似，故不相溶，所以四（三苯基膦）鈀分子在水中難溶，物質A中甲基上的C采取sp³雜化類型，C≡N為SP雜化，碳碳雙鍵為sp²雜化，連接4個不同原子或原子團的碳原子為手性碳原子，如圖：，所以一個A分子中手性碳原子數目為3個，
故答案為：sp³；不易溶于水，水為極性分子，四（三苯基膦）鈀分子為非極性分子，分子極性不相似，故不相溶；sp、sp²、sp³；3；
（3）配位鍵由含有孤電子對的原子指向含有空軌道的原子，Pd含有空軌道、P原子含有孤電子對，所以配位鍵由P原子指向Pd原子，如圖：
故答案為：；

（4）PCl₅是一種白色晶體，在恒容密閉容器中加熱可在148℃液化，形成一種能導電的熔體，說明生成自由移動的陰陽離子，一種正四面體形陽離子是PCl₄⁺和一種正六面體形陰離子是PCl₆^-，即發(fā)生反應為：2PCl₅=PCl₄⁺+PCl₆^-，PCl₃中價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數=3+$\frac{5-3×1}{2}$=4，所以原子雜化方式是sp³，PCl₅中價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數=5+$\frac{5-5×1}{2}$=4，所以原子雜化方式是sp³，PCl₃分子中P原子有一對孤電子對，PCl₄⁺中P沒有孤電子對．孤電子對對成鍵電子的排斥力大于成鍵電子對間的排斥力，所以PCl₅中正四面體形陽離子中鍵角小于PCl₃的鍵角，晶胞中PCl₅位于頂點8×$\frac{1}{8}$=1，1個PCl₅分子位于晶胞內部，立方體的晶胞邊長為a pm，所以密度為：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{417×1{0}^{30}}{{N}_{A}×{a}^{3}}$，
故答案為：PCl₄⁺和PCl₆^-；兩分子中P原子雜化方式均為sp³雜化，PCl₃分子中P原子有一對孤電子對，PCl₄⁺中P沒有孤電子對．孤電子對對成鍵電子的排斥力大于成鍵電子對間的排斥力；$\frac{417×1{0}^{30}}{{N}_{A}×{a}^{3}}$；
（5）PBr₅氣態(tài)分子的結構與PCl₅相似，說明PBr₅也能電離出能導電的陰陽離子，而產物中只存在一種P-Br鍵長，所以發(fā)生這樣電離PBr₅═PBr₄⁺+Br^-，
故答案為：PBr₅═PBr₄⁺+Br^-．

點評 本題考查物質結構和性質，涉及電子排布圖、雜化方式的判斷、電離方式和微粒結構等，側重于基礎知識的綜合應用的考查，題目難度中等．