Question

 PCl₅是一種白色固體，加熱到160℃，不經(jīng)過液態(tài)階段就變成蒸氣，測得180℃時的蒸氣密度（折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況）為9.3g?L^-1，P―Cl鍵的鍵長有204pm和211pm兩種。繼續(xù)加熱到250℃時測得壓強(qiáng)為計算值的兩倍。PCl₅在加壓下于148℃時液化，形成一種能導(dǎo)電的熔體，此時，測得P―Cl鍵的鍵長有198pm和206pm兩種。（P、Cl的相對原子質(zhì)量分別為31.0、35.5）
回答如下問題：
（1）在180℃時，PCl₅蒸氣中存在什么分子？為什么？寫出分子式。
（2）在250℃時，PCl₅蒸氣中存在什么分子？為什么？寫出分子式。
（3）PCl₅熔體為什么能導(dǎo)電？（用最簡潔的方式作出解釋）
（4）PBr₅氣態(tài)分子的結(jié)構(gòu)與PCl₅相似，它的熔體也能導(dǎo)電，但經(jīng)測定其中P―Br鍵的鍵長只有一種。PBr₅熔體為什么能導(dǎo)電？（用最簡潔的方式作出解釋）

Answer 1

（1）180℃時蒸氣組成為PCl₅，由標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度可計算出該溫度時蒸氣的平均摩爾質(zhì)量為9.3×22.4＝208.3（g?mol^-1），而PCl₅的相對分子質(zhì)量為31.0＋35.5×5＝208.5，兩者在數(shù)值上幾乎相等。所以，180℃時PCl₅蒸氣中應(yīng)為PCl₅單體。
（2）250℃時壓強(qiáng)為計算值的兩倍表明1molPCl₅完全分解成1molPCl₃和1molCl₂，共2mol。所以，氣體由等物質(zhì)的量的PCl₃和Cl₂組成。
（3）2PCl₅＝＋。
（4）PBr₅＝＋Br^－。
【試題分析】
問題（1）只涉及第一句話給出的信息。由折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況的蒸氣密度和五氯化磷的相對分子質(zhì)量，經(jīng)過簡單的計算，就可以得出：180℃時的PCl₅是單體，即PCl₅就是它的分子式。
問題（2）的相關(guān)信息是第二句話給出的。該信息無疑表明，PCl₅分子在加熱到250℃時分解了，生成等物質(zhì)的量的兩種氣態(tài)分子。這種分解反應(yīng)從類型上說，同學(xué)們應(yīng)該是熟悉的，如三氧化硫分解生成二氧化硫和氧氣。本題是將這種知識遷移到氯化物上來，所以五氯化磷的分解產(chǎn)物應(yīng)是三氯化磷和氯氣。
問題（3）涉及的是電解質(zhì)的基本概念。題中給出了PCl₅熔體能導(dǎo)電的信息，由這個信息應(yīng)當(dāng)想到其中有正、負(fù)兩種離子存在。那么，是哪兩種離子呢？本題的信息是該熔體中有兩種不同的P―Cl鍵鍵長，這就排除了一種是Cl^－另一種是的可能，因為無論如何不會有兩種不同的鍵長（不管它是正四面體形還是平面四邊形），所以兩種離子可能是和。
問題（4）是對問題（3）的一個反饋性的暗示。其實就是在問，若將氯改換成溴，與相似的是不是也能形成。如果同學(xué)們腦海中浮現(xiàn)出溴離子和氯離子相對大小的圖像，就會想像到6個溴離子包在半徑很小的P⁵⁺外面可能實在太擠了，擠不下了，而較小的氯離子則是有可能的。因而，是不能形成的，所以PBr₅中的陰離子只能是溴離子。學(xué)化學(xué)需要有很好的想像力，而想像是創(chuàng)新所不可缺少的思維形式。