Question

【题目】磷和砷的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题：

（1）黑磷是新型材料，具有类似石墨一样的片层结构(如图)，层与层之间以_____结合。从结构上可以看出单层磷烯并非平面结构，但其导电性却优于石墨烯的原因是________________。

（2）四（三苯基膦）钯分子结构如下图：

该物质可用于上图所示物质A的合成：物质A中碳原子杂化轨道类型为__________；

（3）PCl5是一种白色晶体，熔融时形成一种能导电的液体，测得其中含有一种正四面体形阳离子和一种正八面体形阴离子.(该晶体的晶胞如图所示).熔体中P－Cl的键长只有198 nm和206 nm两种，写这两种离子的化学式为______________________；正四面体形阳离子中键角_____ PCl3的键角(填> 或<或=),原因是______________________________________.

（4）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___________________________。

Answer 1

【答案】范德华力 石墨烯中1个碳原子和周围3个碳原子结合后还剩1个价电子 ，单层磷烯同层磷原子中1个磷原子和周围3个磷原子结合后还剩2个价电子 sp、sp2、sp3 PCl4+和PCl6－ > PCl3中P原子有一对孤电子对，PCl4+中P没有，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 PBr5＝PBr4++Br－

【解析】

（1）黑磷具有类似石墨一样的片层结构，石墨层间是范德华力连接，从结构上看，单层磷烯导电性优于石墨烯，从成键原子的电子结构分析；

（2）根据碳原子的成键情况要以判断碳原子的杂化方式，物质A中甲基上的C采取sp3杂化类型，C≡N为SP杂化，碳碳双键为sp2杂化；

（3）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，说明生成自由移动的阴阳离子，一种正四面体形阳离子是PCl4＋和一种正六面体形阴离子是PCl6－，即发生反应为：2PCl5=PCl4＋+PCl6－；PCl3分子中P原子有一对孤电子对，PCl4＋中P没有孤电子对，正四面体形阳离子中键角小于PCl3的键角；

（4）PBr5气态分子的结构与PCl5相似，说明PBr5也能电离出能导电的阴阳离子，结合产物中只存在一种P-Br键长书写．

（1）黑磷具有类似石墨一样的片层结构，石墨层间是范德华力连接，

从结构上看，单层磷烯导电性优于石墨烯，从成键原子的电子结构分析，石墨烯同层碳原子中，1个碳原子和周围3个碳原子结合后，还剩1个价电子，单层磷烯同层磷原子中，1个磷原子和周围3个磷原子结合后，还剩2个价电子，后者剩余电子多，导电性增强。

（2）物质A中甲基上的C采取sp3杂化类型，C≡N为SP杂化，碳碳双键为sp2杂化；

（3）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，说明生成自由移动的阴阳离子，一种正四面体形阳离子是PCl4＋和一种正六面体形阴离子是PCl6－，即发生反应为：2PCl5=PCl4＋+PCl6－，PCl3中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+（5-3×1）/2=4，所以原子杂化方式是sp3，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，所以PCl5中正四面体形阳离子（PCl4＋）中键角大于PCl3的键角。

（4）PBr5气态分子的结构与PCl5相似，说明PBr5也能电离出能导电的阴、阳离子，而产物中只存在一种P-Br键长，所以发生这样电离PBr5═PBr4＋+Br－。