Question

16．磷化硼是一種受關(guān)注的耐磨涂層材料，可作為鈦等金屬表面的保護(hù)薄膜．
（1）三溴化硼和三溴化磷在高溫條件下與氫氣反應(yīng)可制得磷化硼．
①磷原子中存在5種不同能量的電子，電子占據(jù)的最高能層符號為M．
②上述反應(yīng)的化學(xué)方程式為BBr₃+PBr₃+3H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$BP+6HBr．
③常溫下，三溴化磷是淡黃色發(fā)煙液體，可溶于丙酮、四氯化碳中，該物質(zhì)屬于
分子晶體（填晶體類型）．
（2）酸堿質(zhì)子理論認(rèn)為，在反應(yīng)過程中能給出質(zhì)子的物質(zhì)稱為酸，如H₃PO₄；酸堿電子理論認(rèn)為，可以接受電子對的物質(zhì)稱為路易斯酸，如硼酸[B（OH）₃]．
①已知pK_a=-lgK_a，酸性：BrCH₂COOH＞CH₃COOH．據(jù)此推測，
pK_a：AtCH₂COOH＞ClCH₂COOH（填“＞”、“＜”、“=”）
②磷酸是三元酸，寫出兩個與PO₄^3-具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式的分子或離子SO₄^2-、ClO₄^-等合理答案．
③硼酸是一元弱酸，它在水中表現(xiàn)出來的弱酸性，并不是自身電離出氫離子所致，而是水分子與B（OH）₃加合，生成一個酸根離子，請寫出該陰離子的結(jié)構(gòu)簡式．（若存在配位鍵需標(biāo)出）
（3）高溫陶瓷材料Si₃N₄的成鍵方式如圖1所示，結(jié)構(gòu)中N-Si-N的鍵角比Si-N-Si的鍵角來得大，其原因是N、Si原子均采取sp³雜化，一個Si原子與4個N原子成鍵，N-Si-N的鍵角為109.5°，而一個N原子與3個Si原子成鍵，N上還有一對孤對電子，孤電子對與成鍵電子對間的排斥力大于成鍵電子對之間的排斥力，所以Si-N-Si的鍵角更小．

（4）磷化硼的晶體結(jié)構(gòu)如圖2所示．晶胞中P原子的堆積方式為面心立方最密（填“簡單立方”、“體心立方”或“面心立方最密”）堆積．若該晶體中最鄰近的兩個P原子之間的距離為a nm，則晶體密度為$\frac{（11+31）×4}{（\sqrt{2}a×1{0}^{-7}）^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3．（列出計(jì)算式）

Answer 1

分析 （1）①P原子核外有1s、2s、2p、3s、3p五種能級，一種能級有一種能量的電子；電子占據(jù)的最高能層符號為M；
②根據(jù)反應(yīng)條件和反應(yīng)物、生成物書寫方程式；
③分子晶體熔沸點(diǎn)較低；
（2）①酸的酸性越強(qiáng)，該酸溶液的pK_a越��；
②等電子體的結(jié)構(gòu)和鍵合形式相同；
③硼酸電離方程式為B（OH）₃+H₂0?+H⁺，據(jù)此書寫其電離出陰離子結(jié)構(gòu)式；
（4）孤電子對與成鍵電子對間的排斥力大于成鍵電子對之間的排斥力；
（5）根據(jù)圖知，該晶胞是面心立方最密堆積，若該晶體中最鄰近的兩個P原子之間的距離為a nm，晶胞的棱長=$\sqrt{2}$anm，該晶胞中P原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，B原子個數(shù)為4，晶胞密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$．

解答 解：（1）①P原子核外有1s、2s、2p、3s、3p五種能級，一種能級有一種能量的電子；電子占據(jù)的最高能層符號為M，故答案為：5；M；
②根據(jù)反應(yīng)條件和反應(yīng)物、生成物書寫方程式為BBr₃+PBr₃+3H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ BP+6HBr，故答案為：BBr₃+PBr₃+3H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ BP+6HBr；
③分子晶體熔沸點(diǎn)較低，常溫下，三溴化磷是淡黃色發(fā)煙液體，可溶于丙酮、四氯化碳中，該晶體熔沸點(diǎn)較低，說明為分子晶體，故答案為：分子；
（2）①酸的酸性越強(qiáng)，該酸溶液的pK_a越小，酸性：BrCH₂COOH＞CH₃COOH，據(jù)此推測，酸性AtCH₂COOH＜ClCH₂COOH，則pK_a：AtCH₂COOH＞ClCH₂COOH，故答案為：＞；
②等電子體的結(jié)構(gòu)和鍵合形式相同，則與磷酸根離子互為等電子體的微粒為SO₄^2-、ClO₄^-等合理答案，故答案為：SO₄^2-、ClO₄^-等合理答案；
③硼酸電離方程式為B（OH）₃+H₂0?+H⁺，據(jù)此書寫其電離出陰離子結(jié)構(gòu)式為，故答案為：；
（4）N、Si原子均采取sp³雜化，一個Si原子與4個N原子成鍵，N-Si-N的鍵角為109.5°，而一個N原子與3個Si原子成鍵，N上還有一對孤對電子，孤電子對與成鍵電子對間的排斥力大于成鍵電子對之間的排斥力，所以Si-N-Si的鍵角更小，
故答案為：N、Si原子均采取sp³雜化，一個Si原子與4個N原子成鍵，N-Si-N的鍵角為109.5°，而一個N原子與3個Si原子成鍵，N上還有一對孤對電子，孤電子對與成鍵電子對間的排斥力大于成鍵電子對之間的排斥力，所以Si-N-Si的鍵角更��；
（5）根據(jù)圖知，該晶胞是面心立方最密堆積，若該晶體中最鄰近的兩個P原子之間的距離為a nm，晶胞的棱長=$\sqrt{2}$anm，該晶胞中P原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，B原子個數(shù)為4，晶胞密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$=$\frac{\frac{11+31}{{N}_{A}}×4}{（\sqrt{2}a×1{0}^{-7}）^{3}}$=$\frac{（11+31）×4}{（\sqrt{2}a×1{0}^{-7}）^{3}{N}_{A}}$．
故答案為：面心立方最密；$\frac{（11+31）×4}{（\sqrt{2}a×1{0}^{-7}）^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，涉及晶胞計(jì)算、鍵角、等電子體、晶體類型判斷等知識點(diǎn)，明確基本原理、基本計(jì)算機(jī)物質(zhì)空間結(jié)構(gòu)是解本題關(guān)鍵，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷及計(jì)算能力，題目難度中等．