Question

【化学——选修3物质结构与性质】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：

     

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___________；判断该物质在水中溶解度并加以解释_______________________。该物质可用于右上图所示物质A的合成：物质A中碳原子杂化轨道类型为__________________；一个A分子中手性碳原子数目为__________________。

（3）在图示中表示出四（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198 nm和206 nm两种，这两种离子的化学式为                      ；正四面体形阳离子中键角小于PCl₃的键角原因为__________________；该晶体的晶胞如右图所示，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_________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                    。

Answer

（1）（2）sp3 不溶于水。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）

（4）PCl4+和PCl6－ 两分子中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。或 （5）PBr5＝PBr4++Br－

【解析】

试题分析：（1）P是15号元素，核外有15个电子，P元素基态原子电子排布为1s22s22p63s23p3，最外层3p3个电子自旋方向相同，价电子排布图为；

（2）P原子以正四面体的形态围绕在钯原子中心上，钯原子与P原子成4个单键，杂化轨道数为4，钯原子的杂化轨道类型为sp3杂化；水为极性分子，四（三苯基膦）钯分子为非极性分子，分子，极性不同，不相溶，所以该物质在水中难溶；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，连接4个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子，如图所示：，故一个A分子中手性碳原子数目为3个；

（3）配位键是由含有孤电子对的原子指向含有空轨道的原子，Pd含有空轨道、P原子含有孤电子对，所以配位键由P原子指向Pd原子，如图：；

（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，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-，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，杂化方式是sp3，PCl5中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=4，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中键角小于PCl3的键角，晶胞中PCl5位于顶点8×1/8=1，1个PCl5分子位于晶胞内部，立方体的晶胞边长为a pm，所以密度为：ρ=m/V=；

（5）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，所以电离为PBr5＝PBr4++Br－。

考点：物质的结构与性质