Question

磷化硼（BP）是一种受到高度关注的金属保护层耐磨材料，可由三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温制得。

（1）合成BP的反应中，基态原子未成对电子最多的元素符号为____，核外电子数最多的元素的基态原子电子占据最高能级上的电子数为____。B所在的周期第一电离能最大的元素名称为____。

（2）三溴化磷分子的中心原子价层电子对数为____，分子空间结构为____形。BBr₃空间结构为____形，PBr₃分子中键角比BBr₃分子中键角____（填＞、＜或=）。

（3）N与P同主族。科学家在一定条件下把氮气（氮氮三键键能为942kJ•mol^－1）聚合为固体高聚氮，全部以N-N键相连且键能为160kJ•mol^－1，这种固体高聚氮可能潜在的用途是____，这是因为____。

（4）BP晶胞，磷原子在晶胞中采用金属铜原子的堆积方式，硼原子填充在其四面体空隙中，则其四面体填充率为____，已知晶胞参数a=478pm，则硼和磷原子的核间距为____pm（保留整数）。

Answer

P 5 氖 4 三角锥 平面三角形 ＜ 炸药（或高能材料） 固体高聚氮断开2molN-N键，结合成氮分子，且断裂2molN-N键消耗320kJ，生成1mol氮氮三键放出942kJ，因此这是个剧烈放热且剧烈熵增（产生大量气体）的反应。 50% 207

【解析】

（1）根据B、P、Br的核外电子排布式，判断出基态原子未成对电子最多的元素、核外电子数最多的元素的基态原子电子占据最高能级上的电子数；

（2）结合ABn型分子的中心原子的价层电子对数=键数+孤电子对数，结合中心原子上的孤电子对数，判断出ABn型分子的中心原子的杂化类型，以及分子空间构型；

（3）结合旧键断裂吸收能量，新键形成释放能量，依据题中给的数据进行相关计算；

（4）金属铜为面心立方堆积，面心立方晶胞中存在8个四面体空隙，结合BP的化学式，计算出B原子填隙率；根据硼和磷原子的核间距为晶胞体对角线的，结合晶胞参数，计算出体对角线。

（1）基态B原子核外电子排布式1s22s22p1，基态P原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p3，基态溴原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p5，根据洪特规则，基态原子未成对电子最多的元素符号为P，核外电子数最多的元素是Br，占据最高能级上的电子数为5；B在元素周期表中位于第二周期，第二周期第一电离能最大的元素是Ne，其核外电子排布为全充满结构；

（2）三溴化磷分子的中心原子价层电子对数=键数+孤电子对数，1个PBr3分子中含有3个键，中心P原子上的孤电子对数为1，故三溴化磷分子的中心原子价层电子对数为4，PBr3分子空间结构为三角锥形；BBr3分子的中心原子价层电子对数3，并且中心原子上不含孤电子对，故BBr3空间结构为平面三角形，PBr3分子中P原子的杂化方式为sp3杂化，BBr3分子中的B的杂化方式为sp2杂化，故PBr3分子中键角比BBr3分子中键角小；

（3）结合题中的数据信息，固体高聚氮断开2molN-N键，结合成氮分子，且断裂2molN-N键消耗320kJ，生成1mol氮氮三键放出942kJ，因此这是个剧烈放热且剧烈熵增（产生大量气体）的反应，故固体高聚氮可以用作炸药（或高能材料）；

（4）金属铜为面心立方堆积，面心立方晶胞中存在8个四面体空隙，倘若被B原子全部填充，则不符合磷化硼的化学组成，据化学式BP可知B原子填隙率仅为50％，其晶胞结构如图所示，已知晶胞参数a=478pm，则晶胞的体对角线长为，晶胞中硼和磷原子的核间距为体对角线的，所以晶胞中硼和磷原子的核间距为。