Question

磷的单质及其化合物用途非常广泛。回答下列问题:

（1）基态磷原子价电子轨道表示式为______________________；磷的第一电离能比硫大，其原因是_____________________________________________。

（2）已知反应6P₂H₄==P₄+ 8PH₃↑。P₂H₄分子中磷原子杂化类型是________________；P₄分子的几何构型是________________________。

（3）N和P同主族。

①NH₃的沸点比PH₃高，其原因是_________________________；NH₃分子中键角比PH₃分子中键角大，其原因是______________________________________________。

②氮原子间可形成氮氮双键或氮氮叁键，而磷原子之间难以形成双键或叁键。从原子结构角度分析，原因是___________________________________________。

（4）磷化铟是一种半导体材料，其晶胞如下图所示，晶胞参数为a nm。In 的配位数为_______________；与In原子间距离为a nm 的In 原子有________个。

Answer

磷的3P轨道处于半充满状态，较稳定 sp3 正四面体 NH3 分子间可以形成氢键，PH3不能 N 的电负性大于P，成键电子对偏向N，从而增加了成键电子对间的斥力，键角变大 磷的原子半径大，磷原子间形成的σ键较长，p一p轨道间肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键 4 12

【解析】（1）P为15号元素，P的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3，则其价电子排布式为3s23p3，所以基态磷原子价电子轨道表示式为，磷原子最外层能级中，3p电子处于半满状态，相对比较稳定，失电子较难。答案为： 、磷的3P轨道处于半充满状态，较稳定

（2）P2H4分子中磷原子可以形成3个σ键，还有1对孤对电子，所以磷原子杂化类型是sp3杂化；在白磷中，磷原子的5个价电子中的3个形成了3个σ键，还剩下1个未成键价电子对，其非π键价层电子对总数是4，需要形成4个杂化轨道而采用sp3杂化，所以白磷分子是正四面体形结构。答案为：sp3 、正四面体

（3）①NH3和PH3为分子晶体，随着相对分子质量的增大，分子间作用力逐渐增大，熔沸点逐渐升高，但是NH3分子间可以形成氢键，PH3不能，故NH3的沸点比PH3高；N的电负性大于P，NH3中N－H键的键长比PH3中P－H键的键长要短，所以在NH3中成键电子对更靠近N，排斥力更大，以致键角更大. ②P原子半径大，原子间形成的σ单键较长，p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,所以难以形成π键。故答案为：①NH3 分子间可以形成氢键，PH3不能 、N 的电负性大于P，成键电子对偏向N，从而增加了成键电子对间的斥力，键角变大 ②磷的原子半径大，磷原子间形成的σ键较长，p一p轨道间肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键

（4）根据晶胞图可知磷化铟晶胞中：In原子数目为8×+6×=4，P原子数目为4，所以In的配位数为4；由于晶胞的边长为a nm，设晶胞中在一个平面上处于对角线上的In原子间距离为x nm,则x2=a2+ a2，所以x=a nm ，因此与In原子间距离为anm的In原子有几个，也就是In原子周围与In原子处于对角线中心的In原子有几个，根据晶胞结构图可知有12个。答案为：4、 12