Question

11．試依次回答下列相關(guān)問題：
（1）磷有兩種氧化物P₄O₆和P₄O₁₀，其球棍模型結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中磷元素的雜化類型分別是sp³、sp³．

（2）磷有三種含氧酸H₃PO₂、H₃PO₃、H₃PO₄，其中磷元素均以sp³雜化與相鄰原子形成四個(gè)σ鍵，則H₃PO₃的結(jié)構(gòu)式是，寫出H₃PO₂與足量氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式NaOH+H₃PO₂=Na H₂PO₂+H₂O．磷的三種含氧酸H₃PO₂、H₃PO₃、H₃PO₄的酸性強(qiáng)弱順序?yàn)镠₃PO₂＜H₃PO₃＜H₃PO₄，其原因是H₃PO₂、H₃PO₃、H₃PO₄中磷元素的化合價(jià)依次為+1，+3和+5價(jià)，中心磷原子的正電荷依次升高，導(dǎo)致P-O-H中O的電子更易向P偏移，因而H₃PO₂、H₃PO₃、H₃PO₄越易電離出氫離子，酸性越來越強(qiáng)．
（3）磷的一種化合物磷化硼是一種受到高度關(guān)注的耐磨涂料，它可用作金屬的表面保護(hù)層．磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氫氣中高溫反應(yīng)合成．三溴化硼分子和三溴化磷分子的立體構(gòu)型分別是平面三角形、三角錐．
（4）今有金屬鉬（Mo）與氯形成的配合物A，在水溶液中完全電離，生成一種簡(jiǎn)單陰離子和一種陽離子，個(gè)數(shù)比為4：1．其中陽離子結(jié)構(gòu)呈立方體，十分對(duì)稱，任意兩個(gè)相離最遠(yuǎn)的氯原子的連線為此離子的三重軸，任意兩個(gè)相離最遠(yuǎn)的Mo原子的連線為此離子的四重軸（n重軸表示某物質(zhì)繞此軸旋轉(zhuǎn)360°/n的角度，不能察覺其是否旋轉(zhuǎn)過）．
①寫出配合物A的化學(xué)式[Mo₆Cl₈]Cl₄．
②在圖2中畫出A溶液中陽離子的結(jié)構(gòu)：
③把一種常見含氯的二元化合物的晶胞去掉所有的氯原子，發(fā)現(xiàn)剩余部分與A中陽離子的結(jié)構(gòu)竟十分相似．這種常見二元化合物是NaCl．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鮑林（Pauling）的雜化軌道理論：價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)，σ鍵個(gè)數(shù)=配原子個(gè)數(shù)，據(jù)此判斷磷原子的雜化方式；
（2）根據(jù)磷元素均以sp³雜化與相鄰原子形成四個(gè)σ鍵判斷，進(jìn)而畫出分子的結(jié)構(gòu)式，H₃PO₂為一元弱酸，磷的三種含氧酸H₃PO₂、H₃PO₃、H₃PO₄的中心磷原子的正電荷依次升高，導(dǎo)致P-O-H中O的電子更易向P偏移，影響其酸性強(qiáng)弱；
（3）根據(jù)雜化軌道理論分析硼原子和磷原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)判斷分子構(gòu)型；
（4）配合物中內(nèi)界原子不能發(fā)生電離，外界離子在水溶液里能發(fā)生電離，金屬鉬（Mo）與氯形成的配合物A，在水溶液中完全電離，生成一種簡(jiǎn)單陰離子和一種陽離子，個(gè)數(shù)比為4：1，則配離子和外界離子之比為1：4，陽離子結(jié)構(gòu)呈立方體，十分對(duì)稱，任意兩個(gè)相離最遠(yuǎn)的氯原子的連線為此離子的三重軸，任意兩個(gè)相離最遠(yuǎn)的Mo原子的連線為此離子的四重軸，含有8個(gè)Cl，六個(gè)面含有Mo，把一種常見含氯的二元化合物的晶胞去掉所有的氯原子，剩余部分與A中陽離子的結(jié)構(gòu)竟十分相似，為氯化鈉結(jié)構(gòu)，據(jù)此分析．

解答 解：（1）球棍模型結(jié)構(gòu)中紅球代表磷原子，黃球代表氧原子，P₄O₆分子中每個(gè)磷原子形成3個(gè)σ鍵，1孤電子對(duì)，所以磷原子的雜化方式為sp³，P=O雙鍵中有一σ鍵，P₄O₁₀分子中每個(gè)磷原子形成4個(gè)σ鍵，無孤電子對(duì)，所以磷原子的雜化方式為sp³，
故答案為：sp³；  sp³；
（2）H₃PO₃其中磷元素與相鄰原子形成四個(gè)σ鍵，以sp³雜化，含有兩個(gè)-OH，所以磷和氧形成一個(gè)單鍵，一個(gè)雙鍵，所以H₃PO₃的結(jié)構(gòu)式是，亞磷酸是二元酸，亞磷酸的電離為：H₃PO₃?H⁺+H₂PO₃^-，H₂PO₃^-?H⁺+HPO₃^2-，亞磷酸與足量NaOH溶液反應(yīng)，生成Na₂HPO₃，該反應(yīng)方程式為：NaOH+H₃PO₂=Na H₂PO₂+H₂O，H₃PO₂、H₃PO₃、H₃PO₄中磷元素的化合價(jià)依次為+1，+3和+5價(jià)，中心磷原子的正電荷依次升高，導(dǎo)致P-O-H中O的電子更易向P偏移，因而H₃PO₂、H₃PO₃、H₃PO₄越易電離出氫離子，酸性越來越強(qiáng)，
故答案為：； NaOH+H₃PO₂=Na H₂PO₂+H₂O；H₃PO₂、H₃PO₃、H₃PO₄中磷元素的化合價(jià)依次為+1，+3和+5價(jià)，中心磷原子的正電荷依次升高，導(dǎo)致P-O-H中O的電子更易向P偏移，因而H₃PO₂、H₃PO₃、H₃PO₄越易電離出氫離子，酸性越來越強(qiáng)；
（3）三溴化硼分子中硼原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為$\frac{3+3}{2}$=3，B原子按sp²方式雜化，沒有孤電子對(duì)，所以分子空間構(gòu)型為平面三角形，結(jié)構(gòu)式為，三溴化磷分子中磷原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為$\frac{5+3}{2}$=4，P原子按sp³方式雜化，有一對(duì)孤電子對(duì)，所以分子空間構(gòu)型為三角錐形，結(jié)構(gòu)式為，
故答案為：平面三角形；三角錐；
（4）①配合物中內(nèi)界原子不能發(fā)生電離，外界離子在水溶液里能發(fā)生電離，金屬鉬（Mo）與氯形成的配合物A，在水溶液中完全電離，生成一種簡(jiǎn)單陰離子和一種陽離子，個(gè)數(shù)比為4：1，則配離子和外界離子之比為1：4，陽離子結(jié)構(gòu)呈立方體，十分對(duì)稱，任意兩個(gè)相離最遠(yuǎn)的氯原子的連線為此離子的三重軸，任意兩個(gè)相離最遠(yuǎn)的Mo原子的連線為此離子的四重軸，含有8個(gè)Cl，六個(gè)面含有Mo，所以配合物A的化學(xué)式為：[Mo₆Cl₈]Cl₄，
故答案為：[Mo₆Cl₈]Cl₄；
②A溶液中陽離子為：[Mo₆Cl₈]⁴⁺，含有8個(gè)Cl，在立方體的8個(gè)頂點(diǎn)，含有6個(gè)Mo，在六個(gè)面的中心，所以陽離子的結(jié)構(gòu)為：，
故答案為：；
 ③氯化鈉晶胞結(jié)構(gòu)為：，沿X、Y、Z三軸切割的方法知，X軸上有2個(gè)氯離子，Y軸上有2個(gè)氯離子，Z軸上有2個(gè)氯離子，鈉離子的配位數(shù)是6，去掉所有的氯原子，剩余部分與A中陽離子的結(jié)構(gòu)相似，
故答案為：NaCl．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)的綜合性知識(shí)，分子的空間構(gòu)型、雜化等知識(shí)點(diǎn)是高考的熱點(diǎn)，應(yīng)重點(diǎn)掌握，根據(jù)題干信息結(jié)合相關(guān)知識(shí)是解答關(guān)鍵，題目難度中等．