Question

7．磷及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上應用非常廣泛．回答下列問題：
（1）基態(tài)磷原子的核外電子運動狀態(tài)共有15種，其價電子排布式為3s²3p³．
（2）磷的三種同素異形體的結構如圖1所示．
①三種同素異形體中能導電的是黑磷（填名稱）．
②每個白磷分子中含有的孤電子對數(shù)目為4，白磷易溶于CS₂，其原因是P₄和CS₂是非極性分子，根據(jù)相似相溶的原理，P₄易溶于 CS₂．
③紅磷熔點為72℃，沸點為350℃，紅磷屬于分子晶體．
（3）H₃PO₂（次磷酸）、H₃PO₃（亞磷酸）及H₃PO₄的酸性由強到弱的順序為H₃PO₄＞H₃PO₃＞H₃PO₂（用化學式表示），與PO₄^3-空間構型相同的分子和陰離子分別是CCl₄（或SiCl₄等）和SO₄^2-（或ClO₄^-、SiO₄^2-等）（各舉1例）．
（4）噻替哌的結構簡式如圖2所示，其 中氮原子的雜化軌道類型為sp³，1mol噻替哌中含有的σ鍵數(shù)目約為25N_A．
（5）磷化銦（InP）是一種半導體材料，可用于光纖通信技術，其晶胞結構如圖3所示，晶胞參數(shù)α=0.587nm，則InP晶體的密度為4.8g•cm^-3．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)原子核外每個電子的運動狀態(tài)都由多個狀態(tài)參數(shù)描述，比如主量子數(shù)，角量子數(shù)等．同一核外沒有兩個電子的各個參數(shù)完全相同，故而原子核外每個電子的運動狀態(tài)都是不同的，然后根據(jù)核外電子數(shù)來分析；
（2）①黑磷結構與石墨相似，黑磷能導電；
②P₄分子為正四面體構型，P₄分子中N原子形成3個σ鍵、含有1對孤對電子，雜化軌道數(shù)目為4；根據(jù)相似相溶原理解答；
③紅磷熔沸點較低，應為分子晶體；
（3）同種元素含氧酸，該元素化合價越高，其酸性越強，非羥基氧越多，酸性越強；PO₄^3-離子的立體構型可由價層電子對互斥理論確定；
（4）噻替哌分子中，N原子含有3個 σ 鍵和一個孤電子對；鍵線式中省略的是C和H原子；
（5）根據(jù)均攤法計算晶胞中原子個數(shù)，根據(jù)密度$ρ=\frac{m}{V}$計算．

解答 解：P屬于15號元素，核外電子運動狀態(tài)共有15種，其價電子排布式為3s²3p³，故答案為：15；3s²3p³；
（2）①磷結構與石墨相似，黑磷能導電，故答案為：黑磷；
②P₄分子為正四面體構型，P₄分子中N原子形成3個σ鍵、含有1對孤對電子，雜化軌道數(shù)目為4，P原子采取sp³雜化．
相似相溶原理是指由于極性分子間的電性作用，使得極性分子組成的溶質(zhì)易溶于極性分子組成的溶劑，難溶于非極性分子組成的溶劑，非極性分子組成的溶質(zhì)易溶于非極性分子組成的溶劑，難溶于極性分子組成的溶劑，P₄和CS₂是非極性分子，根據(jù)相似相溶的原理，P₄易溶于 CS₂，
故答案為：4；P₄和CS₂是非極性分子，根據(jù)相似相溶的原理，P₄易溶于 CS₂；
③紅磷熔點為72℃，沸點為350℃，熔沸點較低，紅磷屬于分子晶體，故答案為：分子；
（3）H₃PO₂（次磷酸）、H₃PO₃（亞磷酸）及H₃PO₄中P元素化合價依次為+1、+3、+5，元素化合價越高，其酸性越強，非羥基氧越多，酸性越強，故酸性H₃PO₄＞H₃PO₃＞H₃PO₂．PO₄^3-中P原子的價層電子對=4+$\frac{1}{2}$（5+3-4×2）=4，且不含孤電子對，所以其空間構型正四面體，與PO₄^3-空間構型相同的分子和陰離子分別是CCl₄（或SiCl₄等）和SO₄^2-（或ClO₄^-、SiO₄^2-等），
故答案為：H₃PO₄＞H₃PO₃＞H₃PO₂；CCl₄（或SiCl₄等）和SO₄^2-（或ClO₄^-、SiO₄^2-等）；
（4）噻替哌分子中，N原子含有3個 σ 鍵和一個孤電子對，所以采取sp³雜化，環(huán)上的C原子含有4個 σ 鍵，一個噻替哌分子中含有25個σ 鍵，所以1mol噻替哌分子中 σ 鍵為25mol，故答案為：sp³；25N_A；
（5）磷化銦（InP）中P原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，In原子數(shù)目為4，晶胞質(zhì)量m=$\frac{（115+31）g/mol×4}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}$，晶胞體積V=a³，密度$ρ=\frac{m}{V}$=4.8g•cm^-3．故答案為：4.8．

點評 本題是對物質(zhì)結構與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、雜化方式判斷、晶胞計算等，本題關鍵是結合化學式、均攤法計算晶胞中原子數(shù)目．