Question

7．磷及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用非常廣泛．回答下列問(wèn)題：
（1）基態(tài)磷原子的核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)共有15種，其價(jià)電子排布式為3s²3p³．
（2）磷的三種同素異形體的結(jié)構(gòu)如圖1所示．
①三種同素異形體中能導(dǎo)電的是黑磷（填名稱(chēng)）．
②每個(gè)白磷分子中含有的孤電子對(duì)數(shù)目為4，白磷易溶于CS₂，其原因是P₄和CS₂是非極性分子，根據(jù)相似相溶的原理，P₄易溶于 CS₂．
③紅磷熔點(diǎn)為72℃，沸點(diǎn)為350℃，紅磷屬于分子晶體．
（3）H₃PO₂（次磷酸）、H₃PO₃（亞磷酸）及H₃PO₄的酸性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镠₃PO₄＞H₃PO₃＞H₃PO₂（用化學(xué)式表示），與PO₄^3-空間構(gòu)型相同的分子和陰離子分別是CCl₄（或SiCl₄等）和SO₄^2-（或ClO₄^-、SiO₄^2-等）（各舉1例）．
（4）噻替哌的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖2所示，其 中氮原子的雜化軌道類(lèi)型為sp³，1mol噻替哌中含有的σ鍵數(shù)目約為25N_A．
（5）磷化銦（InP）是一種半導(dǎo)體材料，可用于光纖通信技術(shù)，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖3所示，晶胞參數(shù)α=0.587nm，則InP晶體的密度為4.8g•cm^-3．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)原子核外每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都由多個(gè)狀態(tài)參數(shù)描述，比如主量子數(shù)，角量子數(shù)等．同一核外沒(méi)有兩個(gè)電子的各個(gè)參數(shù)完全相同，故而原子核外每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都是不同的，然后根據(jù)核外電子數(shù)來(lái)分析；
（2）①黑磷結(jié)構(gòu)與石墨相似，黑磷能導(dǎo)電；
②P₄分子為正四面體構(gòu)型，P₄分子中N原子形成3個(gè)σ鍵、含有1對(duì)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目為4；根據(jù)相似相溶原理解答；
③紅磷熔沸點(diǎn)較低，應(yīng)為分子晶體；
（3）同種元素含氧酸，該元素化合價(jià)越高，其酸性越強(qiáng)，非羥基氧越多，酸性越強(qiáng)；PO₄^3-離子的立體構(gòu)型可由價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定；
（4）噻替哌分子中，N原子含有3個(gè) σ 鍵和一個(gè)孤電子對(duì)；鍵線式中省略的是C和H原子；
（5）根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中原子個(gè)數(shù)，根據(jù)密度$ρ=\frac{m}{V}$計(jì)算．

解答 解：P屬于15號(hào)元素，核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)共有15種，其價(jià)電子排布式為3s²3p³，故答案為：15；3s²3p³；
（2）①磷結(jié)構(gòu)與石墨相似，黑磷能導(dǎo)電，故答案為：黑磷；
②P₄分子為正四面體構(gòu)型，P₄分子中N原子形成3個(gè)σ鍵、含有1對(duì)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目為4，P原子采取sp³雜化．
相似相溶原理是指由于極性分子間的電性作用，使得極性分子組成的溶質(zhì)易溶于極性分子組成的溶劑，難溶于非極性分子組成的溶劑，非極性分子組成的溶質(zhì)易溶于非極性分子組成的溶劑，難溶于極性分子組成的溶劑，P₄和CS₂是非極性分子，根據(jù)相似相溶的原理，P₄易溶于 CS₂，
故答案為：4；P₄和CS₂是非極性分子，根據(jù)相似相溶的原理，P₄易溶于 CS₂；
③紅磷熔點(diǎn)為72℃，沸點(diǎn)為350℃，熔沸點(diǎn)較低，紅磷屬于分子晶體，故答案為：分子；
（3）H₃PO₂（次磷酸）、H₃PO₃（亞磷酸）及H₃PO₄中P元素化合價(jià)依次為+1、+3、+5，元素化合價(jià)越高，其酸性越強(qiáng)，非羥基氧越多，酸性越強(qiáng)，故酸性H₃PO₄＞H₃PO₃＞H₃PO₂．PO₄^3-中P原子的價(jià)層電子對(duì)=4+$\frac{1}{2}$（5+3-4×2）=4，且不含孤電子對(duì)，所以其空間構(gòu)型正四面體，與PO₄^3-空間構(gòu)型相同的分子和陰離子分別是CCl₄（或SiCl₄等）和SO₄^2-（或ClO₄^-、SiO₄^2-等），
故答案為：H₃PO₄＞H₃PO₃＞H₃PO₂；CCl₄（或SiCl₄等）和SO₄^2-（或ClO₄^-、SiO₄^2-等）；
（4）噻替哌分子中，N原子含有3個(gè) σ 鍵和一個(gè)孤電子對(duì)，所以采取sp³雜化，環(huán)上的C原子含有4個(gè) σ 鍵，一個(gè)噻替哌分子中含有25個(gè)σ 鍵，所以1mol噻替哌分子中 σ 鍵為25mol，故答案為：sp³；25N_A；
（5）磷化銦（InP）中P原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，In原子數(shù)目為4，晶胞質(zhì)量m=$\frac{（115+31）g/mol×4}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}$，晶胞體積V=a³，密度$ρ=\frac{m}{V}$=4.8g•cm^-3．故答案為：4.8．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、雜化方式判斷、晶胞計(jì)算等，本題關(guān)鍵是結(jié)合化學(xué)式、均攤法計(jì)算晶胞中原子數(shù)目．