Question

氮、磷、硼、砷的化合物用途非常广泛。根据所学知识回答下列问题：

(1)如图所示，每条折线表示周期表ⅣA-ⅦA中的某一族元素氢化物的沸点变化。每个小黑点代表一种氢化物，其中a、b、c、d、e对应元素电负性最大的是__（用元素符号表示），e点代表的第三周期某元素的基态原子核外电子占据的最高能层符号为__，该能层具有的原子轨道数为__。

(2)已知反应：(CH₃)₃C-F+SbF₅→(CH₃)₃CSbF₆，该反应可生成(CH₃)₃C⁺，该离子中碳原子杂化方式有__。

(3)一种新型储氢化合物氨硼烷是乙烷的等电子体，且加热氨硼烷会慢慢释放氢气，推断氨硼烷的结构式为__（若含有配位键，要求用箭头表示）。

(4)PCl₅是一种白色晶体，在恒容密闭容器中加热可在148℃液化，形成一种能导电的熔体，测得其中含有一种正四面体形阳离子和一种正八面体形阴离子，熔体中P－Cl的键长只有198nm和206nm两种，这两种离子的化学式为__；正四面体形阳离子中键角大于PCl₃的键角原因为___。

(5)砷化硼为立方晶系晶体，该晶胞中原子的分数坐标为：

B：（0，0，0）；（，，0）；（，0，）；（0，，）

As：(，，)；(，，)；(，，)；(，，)

①请在图中画出砷化硼晶胞的俯视图__。

②与砷原子紧邻的硼原子有__个，与每个硼原子紧邻的硼原子有__个。

Answer

F M 9 sp3、sp2 PCl4+、PCl6- 两者磷原子均采取sp3杂化，PCl3分子中P原子有一对孤电子对，孤电子和对成键电子对斥力更大，PCl4+中P没有孤电子对，正四面体形阳离子中键角大于PCl3的键角 4 12

【解析】

(1)从图中可以看出，a、b、c、d都是第二周期元素的氢化物的沸点，由于NH3、H2O、HF分子间都能形成氢键，使它们的沸点升高，只有CH4分子间不能形成氢键，所以沸点最低，从而得出d为CH4的沸点，e为SiH4的沸点。在形成氢化物的分子中，HF形成氢键的能量最大，沸点最高。

(2) (CH3)3C+离子中，CH3-价电子对数为4，与3个-CH3相连的C，价电子对数为3，由此可确定碳原子杂化方式。

(3)氨硼烷是乙烷的等电子体，则氨硼烷的结构简式为H2NBH2，由此可推出其结构式。

(4)PCl5晶体中，正四面体形阳离子应为AB4+型，正八面体形阴离子应为AB6-型，由此可得出两种离子的化学式；正四面体形阳离子中键角大于PCl3的键角，其原因可从孤电子对的排斥作用进行分析。

(5)从砷化硼晶体中原子的分数坐标可以看出，B原子在立方体的顶点和面心：As原子在晶胞中的八个小立方体的体心。

①砷化硼晶胞的俯视图中，B原子位于正方形的中心、顶点和棱心，4个As原子位于对角线上，且离顶点四分之一处。

②与砷原子紧邻的硼原子位于小立体的体心，砷原子位于小立方体的顶点；与每个硼原子(设此硼原子在立方体的顶点)紧邻的硼原子在相交于此顶点的三个面心。

(1)由以上分析可知，d为CH4的沸点，e为SiH4的沸点。在形成氢化物的分子中，HF形成氢键的能量最大，沸点最高。从而得出a、b、c、d、e对应元素电负性最大的是F，在Si的基态原子中，核外电子占据的最高能层符号为M，该能层具有的原子轨道(包括3s、3p、3d所具有的轨道)数共为9。答案为：F；M；9；

(2) (CH3)3C+离子中，CH3-价电子对数为4，与3个-CH3相连的C，价电子对数为3，由此可确定碳原子杂化方式分别为sp3、sp2。答案为：sp3、sp2；

(3)氨硼烷是乙烷的等电子体，则氨硼烷的结构简式为H2NBH2，由此可推出其结构式为。答案为：；

(4)PCl5晶体中，正四面体形阳离子应为AB4+型，正八面体形阴离子应为AB6-型，由此可得出两种离子的化学式分别为PCl4+、PCl6-；正四面体形阳离子中键角大于PCl3的键角，其原因是：两者磷原子均采取sp3杂化，PCl3分子中P原子有一对孤电子对，孤电子和对成键电子对斥力更大，PCl4+中P没有孤电子对，正四面体形阳离子中键角大于PCl3的键角。答案为：PCl4+、PCl6-；两者磷原子均采取sp3杂化，PCl3分子中P原子有一对孤电子对，孤电子和对成键电子对斥力更大，PCl4+中P没有孤电子对，正四面体形阳离子中键角大于PCl3的键角；

(5)从砷化硼晶体中原子的分数坐标可以看出，B原子在立方体的顶点和面心：As原子在晶胞中的八个小立方体的体心。

①砷化硼晶胞的俯视图中，B原子位于正方形的中心、顶点和棱心，4个As原子位于对角线上，且离顶点四分之一处。则砷化硼晶胞的俯视图为。答案为：；

②与砷原子紧邻的硼原子位于小立体的体心，砷原子位于小立方体的顶点，则与砷原子紧邻的硼原子有4个；与每个硼原子(设此硼原子在立方体的顶点)紧邻的硼原子在相交于此顶点的三个面心，则与每个硼原子紧邻的硼原子有12个。答案为：4；12。