Question

磷元素是组成遗传物质核酸的基本成分之一，而锡元素(Sn)形成的某些化合物能够促进核酸的合成。回答下列问题。

(1)基态磷原子电子占据的最高能层符号是____，占据该能层的电子中能量最高的电子其电子云在空间有_____个伸展方向，原子轨道呈_____形。

(2)锡元素可形成白锡、灰锡、脆锡三种单质。研究灰锡晶体的结构最常用的仪器是_____。灰锡晶体与金刚石结构相同，但灰锡不稳定，其原因是_____。

(3)固态PCl₅结构中存在PCl₄⁺和PCl₆^-两种结构单元，其晶胞如图所示。

①PCl₄⁺的空间结构为________，PCl₃的键角小于PCl₄⁺键角的原因为___________。

②已知晶胞的边长为anm,阿伏加德罗常数值用N_A表示。则PCl₄⁺和PCl₆^-之间的最短距离为_______pm,固态PCl₅的密度为______g.cm^-3。

Answer

M 3 哑铃 X-射线衍射仪 Sn-Sn键的键长长，键能小,故灰锡不稳定 正四面体 PCl3和PCl4+中磷原子的杂化方式均为sp3杂化, PCl3磷原子价层电子对中有一对孤电子对, PCl4+磷原子价层电子对中无孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对之间的排斥力

【解析】(1)磷为15号元素，基态磷原子电子占据的最高能层符号是M，占据该能层的电子中能量最高的电子为3p，其电子云在空间有3个伸展方向，原子轨道呈哑铃形，故答案为：M；3；哑铃；

(2)研究晶体的结构最常用的仪器是X-射线衍射仪；灰锡晶体与金刚石结构相同，Sn-Sn键的键长较长，键能较小，导致灰锡不稳定，故答案为：X-射线衍射仪；Sn-Sn键的键长长，键能小，故灰锡不稳定；

（3）①PCl4+的中心原子P的价层电子对数=4+=4，采用sp3杂化，空间结构为正四面体，PCl3和PCl4+中磷原子的杂化方式均为sp3杂化, PCl3磷原子价层电子对中有一对孤电子对, PCl4+磷原子价层电子对中无孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，使得PCl3的键角小于PCl4+键角，故答案为：正四面体；PCl3和PCl4+中磷原子的杂化方式均为sp3杂化, PCl3磷原子价层电子对中有一对孤电子对, PCl4+磷原子价层电子对中无孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对之间的排斥力；

②根据晶胞结构可知，PCl4+和PCl6-的个数比为1:1，已知晶胞的边长为anm，则PCl4+和PCl6-之间的最短距离为晶胞体对角线的一半，为a×103 pm，晶胞中含有2个P和10个Cl原子，固态PCl5的密度为g.cm-3=g.cm-3，故答案为： a×103； 。