Question

【題目】[化學—選修3：物質結構與性質]

含硼、氮、磷的化合物有許多重要用途，如：(CH3)3N、Cu3P、磷化硼等。回答下列問題：

(1)基態B原子電子占據最高能級的電子云輪廓圖為____；基態Cu+的核外電子排布式為 ___。

(2)化合物(CH3)3N分子中N原子雜化方式為 ___，該物質能溶于水的原因是 ___。

(3)PH3分子的鍵角小于NH3分子的原因是 ___；亞磷酸(H3PO3)是磷元素的一種含氧酸，與NaOH反應只生成NaH2PO3和Na2HPO3兩種鹽，則H3PO3分子的結構式 為____。

(4)磷化硼是一種耐磨涂料，它可用作金屬的表面保護層。磷化硼晶體晶胞如圖1所示：

①在一個晶胞中磷原子的配位數為____。

②已知磷化硼晶體的密度為ρg/cm3，阿伏加德羅常數為NA，則B-P鍵長為____pm。

③磷化硼晶胞沿著體對角線方向的投影如圖2，請在答題卡上將表示B原子的圓圈涂黑________。

Answer 1

【答案】啞鈴形或紡錐形 [Ar]3d10 sp3雜化 (CH3)3N為極性分子，且可與水分子間形成氫鍵 電負性N>P，成鍵電子對離中心原子越近，成鍵電子對之間的排斥力就越大，因而鍵角就變大 或 4 或

【解析】

(1)第ⅢA族的價電子排布為ns2np1，由基態Cu的電子排布式書寫Cu+的電子排布式；

(2)根據所形成的σ鍵數和孤電子對數判斷雜化類型；根據影響物質溶解性的因素分析；

(3)根據P和N的電負性不同分析鍵角差異；由生成的鹽的種類判斷H3PO3為二元酸，結合P原子的最外層電子數分析；

(4)根據結構確定配位數，根據密度，求解晶胞的相關數據；

(1)B為5號元素，位于第二周期第ⅢA族元素，其電子排布為1s22s22p1，占據的最高的能級為2p能級，p能級的電子云輪廓圖為啞鈴形或紡錐形；基態Cu的核外電子排布為[Ar] 3d104s1，形成離子是從最外層開始失去， Cu＋的電子排布式為[Ar]3d10；

(2)(CH3)3N中，N形成3個σ鍵，N上還有1對孤電子對，則N為sp3雜化；(CH3)3N和H2O都為極性分子，而且(CH3)3N分子可以與H2O分子間形成氫鍵，所以(CH3)3N能溶于水；答案為：sp3雜化 (CH3)3N為極性分子，且可與水分子間形成氫鍵；

(3)根據價層電子對互斥理論，PH3中的P和NH3中的N的價層電子對數都為4，孤電子對數都為1，PH3和NH3都是三角錐形，但是P的電負性沒有N的電負性強，成鍵電子對離中心原子越近，成鍵電子對之間的排斥力就越大，因而鍵角就變大，故PH3分子的鍵角小于NH3分子；亞磷酸(H3PO3)是磷元素的一種含氧酸，與NaOH反應只生成NaH2PO3和Na2HPO3兩種鹽，說明H3PO3為二元酸，H3PO3分子中含2個羥基，P原子最外層有5個電子，則H3PO3的結構式為或；

(4)①黑球為磷原子，根據晶胞分析，P原子作面心立方最密堆積，從上底面面心的P原子分析，周圍等距且最近的B原子有4個，即P原子的配位數為4；

②1個晶胞中，包含P原子數目為8×1/8＋6×1/2=4個，含有B原子數目為4個，則1mol晶胞的質量為m=42×4g；設晶胞的邊長為apm，則晶胞的體積（a×10-10cm）3=÷ρg/cm3，則a=pm，B-P鍵長為a的，則B—P鍵長為 pm；

③根據晶胞結構分析，立方磷化硼晶胞沿著體對角線方向可以觀察到六邊形，中心B與P重合，六邊形中形成兩個倒立關系的正三角形，分別由3個B原或者3個P原子形成，所以畫圖為或 。