Question

【題目】磷化硼（BP）是一種受到高度關(guān)注的金屬保護(hù)層耐磨材料，可由三溴化硼和三溴化磷在氫氣中高溫制得。

（1）合成BP的反應(yīng)中，基態(tài)原子未成對(duì)電子最多的元素符號(hào)為____，核外電子數(shù)最多的元素的基態(tài)原子電子占據(jù)最高能級(jí)上的電子數(shù)為____。B所在的周期第一電離能最大的元素名稱為____。

（2）三溴化磷分子的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為____，分子空間結(jié)構(gòu)為____形。BBr3空間結(jié)構(gòu)為____形，PBr3分子中鍵角比BBr3分子中鍵角____（填＞、＜或=）。

（3）N與P同主族。科學(xué)家在一定條件下把氮?dú)猓ǖ�氮三鍵鍵能為942kJmol－1）聚合為固體高聚氮，全部以N-N鍵相連且鍵能為160kJmol－1，這種固體高聚氮可能潛在的用途是____，這是因?yàn)?/span>____。

（4）BP晶胞，磷原子在晶胞中采用金屬銅原子的堆積方式，硼原子填充在其四面體空隙中，則其四面體填充率為____，已知晶胞參數(shù)a=478pm，則硼和磷原子的核間距為____pm（保留整數(shù)）。

Answer 1

【答案】P 5 氖 4 三角錐 平面三角形 ＜ 炸藥（或高能材料） 固體高聚氮斷開2molN-N鍵，結(jié)合成氮分子，且斷裂2molN-N鍵消耗320kJ，生成1mol氮氮三鍵放出942kJ，因此這是個(gè)劇烈放熱且劇烈熵增（產(chǎn)生大量氣體）的反應(yīng)。 50% 207

【解析】

（1）根據(jù)B、P、Br的核外電子排布式，判斷出基態(tài)原子未成對(duì)電子最多的元素、核外電子數(shù)最多的元素的基態(tài)原子電子占據(jù)最高能級(jí)上的電子數(shù)；

（2）結(jié)合ABn型分子的中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=鍵數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)，結(jié)合中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)，判斷出ABn型分子的中心原子的雜化類型，以及分子空間構(gòu)型；

（3）結(jié)合舊鍵斷裂吸收能量，新鍵形成釋放能量，依據(jù)題中給的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算；

（4）金屬銅為面心立方堆積，面心立方晶胞中存在8個(gè)四面體空隙，結(jié)合BP的化學(xué)式，計(jì)算出B原子填隙率；根據(jù)硼和磷原子的核間距為晶胞體對(duì)角線的，結(jié)合晶胞參數(shù)，計(jì)算出體對(duì)角線。

（1）基態(tài)B原子核外電子排布式1s22s22p1，基態(tài)P原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p3，基態(tài)溴原子的核外電子排布式為[Ar]3d104s24p5，根據(jù)洪特規(guī)則，基態(tài)原子未成對(duì)電子最多的元素符號(hào)為P，核外電子數(shù)最多的元素是Br，占據(jù)最高能級(jí)上的電子數(shù)為5；B在元素周期表中位于第二周期，第二周期第一電離能最大的元素是Ne，其核外電子排布為全充滿結(jié)構(gòu)；

（2）三溴化磷分子的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=鍵數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)，1個(gè)PBr3分子中含有3個(gè)鍵，中心P原子上的孤電子對(duì)數(shù)為1，故三溴化磷分子的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，PBr3分子空間結(jié)構(gòu)為三角錐形；BBr3分子的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)3，并且中心原子上不含孤電子對(duì)，故BBr3空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，PBr3分子中P原子的雜化方式為sp3雜化，BBr3分子中的B的雜化方式為sp2雜化，故PBr3分子中鍵角比BBr3分子中鍵角小；

（3）結(jié)合題中的數(shù)據(jù)信息，固體高聚氮斷開2molN-N鍵，結(jié)合成氮分子，且斷裂2molN-N鍵消耗320kJ，生成1mol氮氮三鍵放出942kJ，因此這是個(gè)劇烈放熱且劇烈熵增（產(chǎn)生大量氣體）的反應(yīng)，故固體高聚氮可以用作炸藥（或高能材料）；

（4）金屬銅為面心立方堆積，面心立方晶胞中存在8個(gè)四面體空隙，倘若被B原子全部填充，則不符合磷化硼的化學(xué)組成，據(jù)化學(xué)式BP可知B原子填隙率僅為50％，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，已知晶胞參數(shù)a=478pm，則晶胞的體對(duì)角線長(zhǎng)為，晶胞中硼和磷原子的核間距為體對(duì)角線的，所以晶胞中硼和磷原子的核間距為。