Question

【題目】磷及其化合物與人們的健康和生產生活密切相關。請回答下列問題：

(1)基態磷原子價電子軌道表示式為___________，其第一電離能比硫的___________(填“大”或“小”)。

(2).羥基磷灰石[Ca(PO4)3OH]是牙齒中的重要礦物質，其中羥基(-OH)中氧原子的雜化方式為___________，PO43-的空間構型為___________，該化合物所含元素電負性最大的是___________。

(3)P4O6的分子結構中只含有單鍵，且每個原子的最外層都滿足8電子結構，則該分子中含有的共價鍵數目是___________。

(4)磷酸和亞磷酸(H3PO3)是磷元素的兩種含氧酸。亞磷酸與NaOH反應只生成NaHPO3和NaH2PO3兩種鹽，則H3PO3的結構式為___________，其為___________元酸，原因是___________。

(5)磷酸分子間脫水可生成多磷酸，其某一鈣鹽的結構如下圖所示：

由圖推知該多磷酸鈣鹽的通式為___________。

(6)磷化硼是一種超硬耐磨涂層材料，晶胞如下圖所示，其密度為ρg/cm3，設NA是阿伏加德羅常數的值，則磷原子的配位數為___________，晶胞參數為___________pm。

Answer 1

【答案】 大 sp3 正四面體形 O(或氧元素) 12 二 一個H3PO3分子中只有兩個羥基，含氧酸羥基上的氫易電離 (CaP2O6)n 4 ×1010

【解析】

(1)根據P原子核外電子排布式確定其價層電子的軌道表示式；結合原子核外電子排布確定P與S第一電離能的大小；

(2)根據-OH中氧原子的價層電子對數判斷氧原子雜化方式；根據價層電子對互斥理論確定其空間構型，根據元素的非金屬性越強，元素的的電負性越大分析；

(3)根據P4O6中每個原子的最外層都滿足8電子穩定結構，結合分子中各種元素的原子結構、原子個數分析；

(4)只有-OH中的H能電離，可以與堿反應，根據酸反應產生鹽的種類數目確定-OH個數，進而得到酸的元數，結合P最外層電子數及形成微粒的穩定性判斷其結構；

(5)根據多磷酸鈣的結構簡式分析其結構；

(6)根據白色球與周圍最近的4個黑色球形成正四面體，確定配位數；用均攤法計算晶胞中各原子數目，來確定晶胞質量，再根據晶體密度=晶胞質量÷晶胞體積，晶胞體積等于邊長的立方，計算晶胞參數。

(1) P是15號元素，原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p3，其價電子排布式為3s23p3，所以基態磷原子價電子軌道表示式為；由于其最外層的3p能級電子處于半充滿的穩定狀態，所以失去一個電子比16號元素S難，需要的能量高，故其第一電離能比硫的大；

(2)-OH中氧原子的價層電子對數為，所以氧原子按sp3方式雜化；PO43-中P原子價層電子對數=4+，沒有孤電子對，故PO43-為正四面體結構；根據元素的非金屬性越強，元素的的電負性越大， Ca、P、O、H四種元素中O的非金屬性最強，O元素的的電負性最大；

(3)P原子最外層有5個電子，能夠與3個O原子形成3對共用電子對，O原子最外層有6個電子，可以與2個P原子形成2對共用電子對，要使分子中每個原子都達到8電子穩定結構，其結構式為，可見分子中含有的共價鍵為12個；

(4)亞磷酸與NaOH溶液發生酸堿中和反應只生成NaHPO3和NaH2PO3兩種鹽，羥基H原子能電離產生H+，說明H3PO3分子中含有2個-OH，它屬于二元酸，由于P最外層有5個電子，則的結構式為；

(5)由圖推知該多磷酸鈣鹽最小的重復單元是CaP2O6，所以該多磷酸鈣鹽的通式為(CaP2O6)n；

(6)根據晶體結構可知每個B原子被四個距離相等且最近的P原子包圍，每個P原子被四個距離相等且最近的B原子包圍，所以P原子的配位數是4；在一個晶胞中含有的P原子數目：，在一個晶胞中含有的B原子數目：4×1=4，即1個晶胞中含有4個BP，晶胞的質量是m=g，由于晶胞密度為ρg/cm3，所以晶胞的體積為cm3，所以晶胞參數為cm=×1010pm。