Question

磷存在于人体所有细胞中，是维持骨骼和牙齿的必要物质，几乎参与所有生理上的化学反应。回答下列问题：

（1）基态P原子的核外电子排布式为__________，有______个未成对电子。写出磷及其同周期相邻元素第一电离能的大小顺序_________。

（2）磷的一种同素异形体——白磷（P₄）的其键角为_________，推测其在CS₂中的溶解度___________（填“大于”或“小于”）在水中的溶解度

（3）两种三角锥形气态氢化物膦（PH₃）和氮（NH₃）的键角分别为93.6°和107°，试分析PH₃、的键角小于NH₃的原因_________。写出一种与互为等电子体的阳离子_________。

（4）PCl₃中心原子杂化轨道类型为________，VSEPR 模型为_______。

（5）磷化硼（BP）是一种超硬耐磨涂层材料，下图为其立方体晶胞，其中的每个原子均满足8电子稳定结构，试判断其熔点______（填“高于”或“低于”）金刚石熔点。

已知其B-P键长均为x cm，则其密度为_____g/cm³（列出计算式即可）

Answer

1s22p63s23p3 3 P>S>Si或Si>S>P 60° 大于 电负性N强于P，中心原子的电负性越大，成键的电子对离中心原子越近，成键电子对之间距离越小，成键电子对之间的排斥力增大，键角变大 H3O+ sp3杂化 四面体型（正四面体型不给分） 低于 或

【解析】(1)P原子的核电荷数为15，则基态P原子的核外电子排布式为1s22p63s23p3 ，p轨道上有3个未成对电子；同周期主族元素的第一电离通常随核电荷数增大，呈增大趋势，但P的p轨道为半充满结构，相对稳定，第一电离能较大，则Si、P、S第一电离能的大小顺序P>S>Si；

(2)白磷(P4)是正四面体结构，6个P—P键键长均相等，则其键角为60°，P4是含有非极性键的非极性分子，根据相似相溶原理，推测其在非极性溶剂CS2中的溶解度大于极性溶剂水中的溶解度；

(3)因N的非金属性比P强，则电负性N强于P，中心原子的电负性越大，成键的电子对离中心原子越近，成键电子对之间距离越小，成键电子对之间的排斥力增大，键角变大，故PH3的键角小于NH3；与NH3分子互为等电子体的一种阳离子微粒，应具有相同的价电子数8和原子数4，此微粒为H3O+；

(4)PCl3中P原子的价电子对数3，孤对电子数为=1，则P原子的杂化轨道类型为 sp3杂化，VSEPR 模型为四面体型；

(5)晶胞中：P位于顶点和面心，数目为8×+6×=4，B位于晶胞内，数目为4，则磷化硼晶体的化学式为BP，由于磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，属于原子晶体，因C的原子半径比B和P均小，即C—C的键长比B—P键长短，则晶体BP的熔点比金刚石低；由图示可知B-P键长为对晶胞对角线的，则晶胞边长为cm，晶胞的体积为(cm)3，1mol晶胞的质量为4×42g，故晶胞的密度为(4×42g)÷[NA×(cm)3]=g/cm3。

点睛：价层电子对互斥模型（简称VSEPR模型），根据价电子对互斥理论，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数．σ键个数=配原子个数，孤电子对个数=×（a-xb），a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数；分子的立体构型是指分子中的原子在空间的排布，不包括中心原子未成键的孤对电子；实际空间构型要去掉孤电子对，略去孤电子对就是该分子的空间构型。