Question

20．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（）：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．該物質可用于如圖所示物質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(shù)目為3．
（3）在圖示中表示出四（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的鍵角原因為兩微粒中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；該晶體的晶胞如圖所示，立方體的晶胞邊長為a pm，N_A為阿伏伽德羅常數(shù)的值，則該晶體的密度為$\frac{4.17×1{0}^{32}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$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）P原子價電子排布式為3s²2p³，結合泡利原理、洪特規(guī)則畫出價電子排布圖；
（2）P原子以正四面體的形態(tài)圍繞在鈀原子中心上，鈀原子的雜化軌道類型為sp³；四（三苯基膦）鈀分子為非極性分子，而水是極性分子，結合相似相溶原理判斷；A分子中C原子均沒有孤對電子，三鍵中C原子雜化軌道數(shù)目為2，雙鍵中碳原子雜化軌道數(shù)目為3，其它碳原子雜化軌道數(shù)目為4；連接4個不同的原子或原子團的碳原子為手性碳原子；
（3）Pd含有空軌道，P原子有1對孤對電子，提供孤對電子與Pd形成配位鍵；
（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，形成的正四面體形陽離子為PCl₄⁺，正六面體形陰離子為PCl₆^-；
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；
由晶胞結構可知，PCl₄⁺位于體心，PCl₆^-位于頂點，由均攤法可知晶胞中含有1個PCl₆^-，計算晶胞質量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算晶胞密度；
（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，則電離生成PBr₄⁺與Br^-．

解答 解：（1）P原子價電子排布式為3s²2p³，結合泡利原理、洪特規(guī)則，可知價電子排布圖為，
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，鈀原子的雜化軌道類型為sp³，
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，
A分子中C原子均沒有孤對電子，三鍵中C原子雜化軌道數(shù)目為2，雙鍵中碳原子雜化軌道數(shù)目為3，其它碳原子雜化軌道數(shù)目為4，碳原子雜化方式為：sp、sp²、sp³，
連接4個不同的原子或原子團的碳原子為手性碳原子，分子中有3個手性碳原子，
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）Pd含有空軌道，P原子有1對孤對電子，提供孤對電子與Pd形成配位鍵，分子中配位鍵為：，
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，形成的正四面體形陽離子為PCl₄⁺，正六面體形陰離子為PCl₆^-；
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，故正四面體形陽離子中鍵角小于PCl₃的鍵角，
由晶胞結構可知，PCl₄⁺位于體心，PCl₆^-位于頂點，由均攤法可知晶胞中含有PCl₆^-數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$=1，則晶胞質量為$\frac{417}{{N}_{A}}$g，晶胞邊長為a pm，則晶胞密度$\frac{417}{{N}_{A}}$g÷（a×10^-10 cm）³=$\frac{4.17×1{0}^{32}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：PCl₄⁺和PCl₆^-；兩微粒中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；$\frac{4.17×1{0}^{32}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$；
（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，則電離生成PBr₄⁺與Br^-，電離方程式為：PBr₅=PBr₄⁺+Br^-，
故答案為：PBr₅=PBr₄⁺+Br^-．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、雜化方式、配合物、分子結構與性質、晶胞計算等，側重考查學生對知識的遷移運用，是對學生綜合能力的考查，難度較大．