Question

4．磷是生物體中不可缺少的元素之一，它能形成多種化合物．
（1）磷元素位于周期表的p區(qū)，基態(tài)磷原子中電子占據(jù)的最高能層符號為M，該能層具有的原子軌道數(shù)為4．
（2）第三周期中第一電離能位于鋁元素和磷元素之間的有2種．
（3）白磷（P₄）分子是正四面體結(jié)構(gòu)，其鍵角為60°，磷原子雜化方式為sp³，3.1g白磷中σ鍵的數(shù)目為0.15mol．P₄易溶于二氧化碳，難溶于水，原因是P₄和CO₂是非極性分子，H₂O是極性分子，根據(jù)相似相溶的原理，P₄易溶于CO₂，難溶于水．
（4）磷酸與Fe³⁺ 可形成H₃[Fe（PO₄）₂]，基態(tài)Fe³⁺的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，F(xiàn)e、P、O電負性由大到小的順序是O＞P＞Fe．
（5）磷化硼是一種超硬耐磨涂層材料，如圖為其晶胞，晶胞邊長為apm，阿伏伽德羅常數(shù)為N_A，則磷化硼晶體的密度為$\frac{168}{（a×10{\;}^{-10}）{\;}^{3}N{\;}_{A}}$g/cm³（列出計算式即可）．

Answer 1

分析 （1）P原子核外有15個電子，分三層排布，即有三個能層，最外層M能層為3s²p³，s能級有1個軌道，p能級有3個軌道，據(jù)此分析判斷；
（2）同一周期元素自左而右第一電離能呈增大趨勢，但P元素原子3p能級是半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素；
（3）P₄分子為正四面體構(gòu)型，鍵角為60°，P₄分子中每個P原子與相鄰的3個P原子形成3個σ鍵、并且含有1對孤對電子，雜化軌道數(shù)目為4；依據(jù)相似相溶的原理進行解答；
（4）Fe原子核外電子數(shù)為26，原子形成陽離子先按能層高低失去電子，能層越高的電子越容易失去，同一能層中按能級高低失去電子，能級越高越容易失去；同周期元素從左到右元素的電負性逐漸增強，則電負性：S＞P，同主族元素從上到下電負性逐漸減弱，則電負性：O＞S，由此分析解答；
（5）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，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算密度．

解答 解：（1）P原子核外有15個電子，分三層排布，即有三個能層，所以電子占據(jù)的最高能層符號為M；最外層為3s²p³，則磷元素位于周期表的p區(qū)，s能級有1個軌道，p能級有3個軌道，所以M能層具有的原子軌道數(shù)為4個；故答案為：p；M；4；
（2）同一周期元素自左而右第一電離能呈增大趨勢，但P元素原子3p能級是半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故鋁到磷元素的第一電離能P＞S＞Si＞Al，所以第三周期中第一電離能位于鋁元素和磷元素之間的有2種，故答案為：2；
（3）P₄分子為正四面體構(gòu)型，鍵角為60°，P₄分子中每個P原子與相鄰的3個P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，則P原子采取sp³雜化；
因為P₄分子中每個P原子與相鄰的3個P原子形成3個σ鍵，則平均每個P原子形成1.5個σ鍵，所以3.1g白磷中σ鍵的數(shù)目為$\frac{3.1g}{31g/mol}$×1.5=0.15mol；
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CO₂是非極性分子，H₂O是極性分子，根據(jù)相似相溶的原理，P₄易溶于CO₂，難溶于水，
故答案為：60°；sp³；0.15mol；P₄和CO₂是非極性分子，H₂O是極性分子，根據(jù)相似相溶的原理，P₄易溶于CO₂，難溶于水；
（4）Fe原子核外有26個電子，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，F(xiàn)e原子失去4s能級2個電子、3d能級1個電子形成Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵；同周期元素從左到右元素的電負性逐漸增強，則電負性：S＞P，同主族元素從上到下電負性逐漸減弱，則電負性：O＞S，所以電負性O＞P，又Fe為金屬元素，則電負性由大到小的順序是O＞P＞Fe，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵；O＞P＞Fe；
（5）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，晶胞邊長=a×10^-10cm，體積V=（a×10^-10cm）³，ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{4}{N{\;}_{A}}×42}{（a×10{\;}^{-10}）{\;}^{3}}$g•cm³=$\frac{168}{（a×10{\;}^{-10}）{\;}^{3}N{\;}_{A}}$g•cm³，
故答案為：$\frac{168}{（a×10{\;}^{-10}）{\;}^{3}N{\;}_{A}}$g•cm³．

點評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及電負性的比較、雜化方式的判斷、晶胞的計算、電子排布式等，側(cè)重于基礎知識的綜合應用的考查，題目難度較大，注意把握晶胞的計算方法．