Question

7．磷元素在生产和生活中有广泛的应用
（1）P原子价电子排布图为．
（2）四（三苯基膦）钯分子结构如下图1：

P原子以正四面体的形态围绕在钯原子中心上，钯原子的杂化轨道类型为sp³；判断该物质在水中溶解度并加以解释不易溶于水，水为极性分子，四（三苯基膦）钯分子为非极性分子，分子极性不相似，故不相溶，该物质可用于图2所示物质A的合成：
物质A中碳原子杂化轨道类型为sp、sp²、sp³；一个A分子中手性碳原子数目为3．
（3）在图3中表示出四（三苯基膦）钯分子中配位键：
（4）PCl₅是一种白色晶体，在恒容密闭容器中加热可在148℃液化，形成一种能导电的熔体，测得其中含有一种正四面体形阳离子和一种正六面体形阴离子，熔体中P-Cl的键长只有198nm和206nm两种，这两种离子的化学式为PCl₄⁺和PCl₆^-；正四面体形阳离子中键角小于PCl₃的键角原因为两微粒中P原子杂化方式均为sp³杂化，PCl₃分子中P原子有一对孤电子对，PCl₄⁺中P没有孤电子对，孤电子对对成键电子的排斥力大于成键电子对间的排斥力；该晶体的晶胞如图4所示，立方体的晶胞边长为a pm，N_A为阿伏伽德罗常数的值，则该晶体的密度为$\frac{4.17×1{0}^{32}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³．
（5）PBr₅气态分子的结构与PCl₅相似，它的熔体也能导电，经测定知其中只存在一种P-Br键长，试用电离方程式解释PBr₅熔体能导电的原因PBr₅=PBr₄⁺+Br^-．

Answer 1

分析 （1）P原子价电子排布式为3s²2p³，结合泡利原理、洪特规则画出价电子排布图；
（2）P原子以正四面体的形态围绕在钯原子中心上，钯原子的杂化轨道类型为sp³；四（三苯基膦）钯分子为非极性分子，而水是极性分子，结合相似相溶原理判断；A分子中C原子均没有孤对电子，三键中C原子杂化轨道数目为2，双键中碳原子杂化轨道数目为3，其它碳原子杂化轨道数目为4；连接4个不同的原子或原子团的碳原子为手性碳原子；
（3）Pd含有空轨道，P原子有1对孤对电子，提供孤对电子与Pd形成配位键；
（4）PCl₅是一种白色晶体，在恒容密闭容器中加热可在148℃液化，形成一种能导电的熔体，形成的正四面体形阳离子为PCl₄⁺，正六面体形阴离子为PCl₆^-；
PCl₃分子中P原子有一对孤电子对，PCl₄⁺中P没有孤电子对，孤电子对对成键电子的排斥力大于成键电子对间的排斥力；
由晶胞结构可知，PCl₄⁺位于体心，PCl₆^-位于顶点，由均摊法可知晶胞中含有1个PCl₆^-，计算晶胞质量，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶胞密度；
（5）PBr₅气态分子的结构与PCl₅相似，它的熔体也能导电，经测定知其中只存在一种P-Br键长，则电离生成PBr₄⁺与Br^-．

解答 解：（1）P原子价电子排布式为3s²2p³，结合泡利原理、洪特规，可知价电子排布图为，
故答案为：；
（2）P原子以正四面体的形态围绕在钯原子中心上，钯原子的杂化轨道类型为sp³，
水为极性分子，四（三苯基膦）钯分子为非极性分子，分子极性不相似，故不相溶，
A分子中C原子均没有孤对电子，三键中C原子杂化轨道数目为2，双键中碳原子杂化轨道数目为3，其它碳原子杂化轨道数目为4，碳原子杂化方式为：sp、sp²、sp³，
连接4个不同的原子或原子团的碳原子为手性碳原子，分子中有3个手性碳原子，
故答案为：sp³；不易溶于水，水为极性分子，四（三苯基膦）钯分子为非极性分子，分子极性不相似，故不相溶；sp、sp²、sp³；3；
（3）Pd含有空轨道，P原子有1对孤对电子，提供孤对电子与Pd形成配位键，分子中配位键为：，
故答案为：；
（4）PCl₅是一种白色晶体，在恒容密闭容器中加热可在148℃液化，形成一种能导电的熔体，形成的正四面体形阳离子为PCl₄⁺，正六面体形阴离子为PCl₆^-；
P原子杂化方式均为sp³杂化，PCl₃分子中P原子有一对孤电子对，PCl₄⁺中P没有孤电子对，孤电子对对成键电子的排斥力大于成键电子对间的排斥力，故正四面体形阳离子中键角小于PCl₃的键角，
由晶胞结构可知，PCl₄⁺位于体心，PCl₆^-位于顶点，由均摊法可知晶胞中含有PCl₆^-数目为8×$\frac{1}{8}$=1，则晶胞质量为$\frac{417}{{N}_{A}}$g，晶胞边长为a pm，则晶胞密度$\frac{417}{{N}_{A}}$g÷（a×10^-10 cm）³=$\frac{4.17×1{0}^{32}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案为：PCl₄⁺和PCl₆^-；两微粒中P原子杂化方式均为sp³杂化，PCl₃分子中P原子有一对孤电子对，PCl₄⁺中P没有孤电子对，孤电子对对成键电子的排斥力大于成键电子对间的排斥力；$\frac{4.17×1{0}^{32}}{{a}^{3}{N}_{A}}$；
（5）PBr₅气态分子的结构与PCl₅相似，它的熔体也能导电，经测定知其中只存在一种P-Br键长，则电离生成PBr₄⁺与Br^-，电离方程式为：PBr₅=PBr₄⁺+Br^-，
故答案为：PBr₅=PBr₄⁺+Br^-．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、杂化方式、配合物、分子结构与性质、晶胞计算等，侧重考查学生对知识的迁移运用，是对学生综合能力的考查．