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【题目】【化学一选修3:物质结构与性质】
磷及其化合物在工农业生产上应用非常广泛。
(1)磷元素位于周期表的_______区,基态磷原子价层电子排布图________,最高能层符号________。
(2)磷的三种同素异形体的结构如下图所示。
①三种同素异形体中能导电的是_______(填名称)。
②白磷易溶于CS2,其原因是___________。
(3)磷酸与Fe3+可形成H3[Fe(PO4)2],Fe、P、O电负性由大到小的顺序是________。与PO43-空间构型相同的分子和阴离子分别是________(各举1例)。
(4)噻替哌的结构简式如右图所示,其中氮原子的杂化轨道类型为_______,1mol噻替哌中含有的σ键数目为______。
(5)磷化铟(InP)是一种半导体材料,可用于光纤通信技术,其晶胞结构如图所示。
①结构化学上常用原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置,晶胞中P原子的坐标参数分别有:P(0,0,0),P(,0, );P(0, , )等,则距离上述三个P原子最近且等离的In原子的坐标参数为_____。
②已知晶胞参数a=0.587m,则InP晶体的密度为______g/cm3。
【答案】 p M 黑磷 P4和 CS2是非极性分子,根据相似相溶的原理,P4易溶于 CS2 O>P>Fe CCl4(或SiCl4等)和SO42- (或ClO4-等) sp3 25NA (1/4, 1/4, 1/4) 4.8
【解析】(1)P原子核外有15个电子,核外电子排布为1s22s22p63s23p3, 最外层为3s23p3,则磷元素位于周期表的p区;分三层排布,即有三个能层,所以电子占据的最高能层符号为M;基态磷原子价层电子排布图 ;正确答案: p ; ; M 。
(2) ①磷结构与石墨相似,黑磷能导电,正确答案:黑磷。
②相似相溶原理是指因为极性分子间的电性作用,使得极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂,难溶于非极性分子组成的溶剂,非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂,难溶于极性分子组成的溶剂;和是非极性分子,根据相似相溶的原理,易溶于;正确答案: P4和 CS2是非极性分子,根据相似相溶的原理,P4易溶于 CS2。
(3) 同周期元素,从左到右电负性逐渐增大,同主族元素从下到上,电负性逐渐增大,所以Fe、P、O电负性由大到小的顺序O>P>Fe;P原子的价层电子对,且不含孤电子对,所以其空间构型正四面体,与空间构型相同的分子和阴离子分别是(或等)和(或、);正确答案:O>P>Fe ;CCl4(或SiCl4等)和SO42- (或ClO4-等)。
(4)噻替哌分子中,N原子含有3个键和一个孤电子对,所以采取杂化,环上的C原子含有4个键,一个噻替哌分子中含有25个键,所以噻替哌分子中键为数目为25NA ,正确答案: sp3 ;25NA。
(5) ①将左下角的P原子理解为(0,0,0),由图可知距离上述三个P原子最近且等离的In原子的坐标参数为(1/4,1/4,1/4) ;正确答案:(1/4, 1/4, 1/4)。
②磷化铟InP中P原子数目为,In原子数目为4,晶胞质量,晶胞体积=(0.587×10-7)3cm3;晶体的密度密度ρ=m/V=/(0.587×10-7)3=4.8 g/cm3;正确答案:4.8。