Question

 PCl₅是一种白色固体，加热到160℃，不经过液态阶段就变成蒸气，测得180℃时的蒸气密度（折合成标准状况）为9.3g?L^-1，P―Cl键的键长有204pm和211pm两种。继续加热到250℃时测得压强为计算值的两倍。PCl₅在加压下于148℃时液化，形成一种能导电的熔体，此时，测得P―Cl键的键长有198pm和206pm两种。（P、Cl的相对原子质量分别为31.0、35.5）
回答如下问题：
（1）在180℃时，PCl₅蒸气中存在什么分子？为什么？写出分子式。
（2）在250℃时，PCl₅蒸气中存在什么分子？为什么？写出分子式。
（3）PCl₅熔体为什么能导电？（用最简洁的方式作出解释）
（4）PBr₅气态分子的结构与PCl₅相似，它的熔体也能导电，但经测定其中P―Br键的键长只有一种。PBr₅熔体为什么能导电？（用最简洁的方式作出解释）

Answer 1

（1）180℃时蒸气组成为PCl₅，由标准状况下的密度可计算出该温度时蒸气的平均摩尔质量为9.3×22.4＝208.3（g?mol^-1），而PCl₅的相对分子质量为31.0＋35.5×5＝208.5，两者在数值上几乎相等。所以，180℃时PCl₅蒸气中应为PCl₅单体。
（2）250℃时压强为计算值的两倍表明1molPCl₅完全分解成1molPCl₃和1molCl₂，共2mol。所以，气体由等物质的量的PCl₃和Cl₂组成。
（3）2PCl₅＝＋。
（4）PBr₅＝＋Br^－。
【试题分析】
问题（1）只涉及第一句话给出的信息。由折合成标准状况的蒸气密度和五氯化磷的相对分子质量，经过简单的计算，就可以得出：180℃时的PCl₅是单体，即PCl₅就是它的分子式。
问题（2）的相关信息是第二句话给出的。该信息无疑表明，PCl₅分子在加热到250℃时分解了，生成等物质的量的两种气态分子。这种分解反应从类型上说，同学们应该是熟悉的，如三氧化硫分解生成二氧化硫和氧气。本题是将这种知识迁移到氯化物上来，所以五氯化磷的分解产物应是三氯化磷和氯气。
问题（3）涉及的是电解质的基本概念。题中给出了PCl₅熔体能导电的信息，由这个信息应当想到其中有正、负两种离子存在。那么，是哪两种离子呢？本题的信息是该熔体中有两种不同的P―Cl键键长，这就排除了一种是Cl^－另一种是的可能，因为无论如何不会有两种不同的键长（不管它是正四面体形还是平面四边形），所以两种离子可能是和。
问题（4）是对问题（3）的一个反馈性的暗示。其实就是在问，若将氯改换成溴，与相似的是不是也能形成。如果同学们脑海中浮现出溴离子和氯离子相对大小的图像，就会想像到6个溴离子包在半径很小的P⁵⁺外面可能实在太挤了，挤不下了，而较小的氯离子则是有可能的。因而，是不能形成的，所以PBr₅中的阴离子只能是溴离子。学化学需要有很好的想像力，而想像是创新所不可缺少的思维形式。