Question

【題目】黑磷是磷的一種穩(wěn)定的同素異形體，黑磷具有正交晶系的晶體結(jié)構(gòu)（圖A），晶胞參數(shù)a=3.310A，b=4.380A，c=10.500A。黑磷烯是二維的單層黑磷（圖B），黑磷烯與石墨烯結(jié)構(gòu)相似，P的配位數(shù)為3。與石墨烯相比，黑磷烯具有半導(dǎo)體性質(zhì)，更適合于制作電子器件。已知黑磷結(jié)構(gòu)中只有一種等效的三配位P，所有P原子的成鍵環(huán)境一樣，圖A中編號(hào)為①的P原子的晶胞內(nèi)坐標(biāo)為（0.50，0.090，0.598）。請(qǐng)回答下列問題：

（1）寫出P原子的價(jià)電子排布：___。

（2）P和F的電負(fù)性大小順序是X(P)___X(F)。（填“<”“=”或“>”）P和F形成的分子PF3和PF5，它們的幾何構(gòu)型分別為__、__。

（3）①黑磷中P原子雜化類型是__。黑磷中不存在__（選填字母序號(hào)）。

A.共價(jià)鍵 B.σ鍵 C.π鍵 D.范德華力

②紅磷、白磷與黑磷熔點(diǎn)從高到低的順序?yàn)?/span>__，原因是__。

（4）圖A中編號(hào)為②的P原子的晶胞內(nèi)坐標(biāo)為__，黑磷的晶胞中含有__個(gè)P原子。

Answer 1

【答案】 ＜ 三角錐 三角雙錐 sp3 C 黑磷＞紅磷＞白磷 黑磷相當(dāng)于石墨，屬于混合晶體；紅磷和白磷都是分子晶體，紅磷是大分子，白磷是小分子，分子量越大，范德華力越大，熔沸點(diǎn)越高；所以熔點(diǎn)高低順序?yàn)楹诹?/span>>紅磷>白磷 (0.500，-0.090，0.402) 8

【解析】

根據(jù)P最外層5個(gè)電子，寫出價(jià)電子排布圖；根據(jù)電負(fù)性遞變規(guī)律，以N元素為中間，判斷P與F的電負(fù)性大小，以VSEPR理論，判斷PF3和PF5的空間構(gòu)型；根據(jù)黑磷烯與石墨烯結(jié)構(gòu)相似，P的配位數(shù)為3，判斷P原子雜化類型和熔點(diǎn)高低；根據(jù)題中圖示和所給信息，判斷P原子的坐標(biāo)及晶胞中P原子個(gè)數(shù)。

（1）P為15號(hào)元素，其核外價(jià)電子排布為3s23p3，價(jià)電子排布圖為：；答案為：。

（2）同一周期元素，元素的電負(fù)性隨著原子序數(shù)的增大而呈增大，N、F同一周期，電負(fù)性x(N)＜x(F)，同一主族，從上到下，電負(fù)性依次減弱，N、P屬于同主族，電負(fù)性x(N)＞x(P)，P和 F的電負(fù)性大小順序是 x(P)＜x(F)；PF3的價(jià)層電子對(duì)數(shù)3+=4，有一對(duì)孤電子對(duì)，所以空間構(gòu)型為三角錐形，PF5的價(jià)層電子對(duì)數(shù)5+=5，無孤電子對(duì)，所以空間構(gòu)型為三角雙錐形；答案為＜，三角錐，三角雙錐。

（3）①黑磷烯與石墨烯結(jié)構(gòu)相似，P的配位數(shù)為3，有一對(duì)孤電子對(duì)，黑磷中 P原子雜化類型是sp3，黑鱗中，P與P形成共價(jià)鍵，即有σ鍵，黑磷烯與石墨烯結(jié)構(gòu)相似，層與層之間有分子間作用力，即范德華力，故不存在π鍵；答案為sp3，C。

②黑磷相當(dāng)于石墨，屬混合晶體，紅磷和白磷都是分子晶體，紅磷是大分子，白磷是小分子，分子量越大，范德華力越大，熔沸點(diǎn)越高，所以熔點(diǎn)高低順序?yàn)楹诹祝炯t磷＞白磷；答案為黑磷＞紅磷＞白磷，黑磷相當(dāng)于石墨，屬混合晶體，紅磷和白磷都是分子晶體，紅磷是大分子，白磷是小分子，分子量越大，范德華力越大，熔沸點(diǎn)越高。

（4）結(jié)合圖B可知，圖A中編號(hào)為②的P原子位于同一坐標(biāo)軸a，關(guān)于坐標(biāo)軸b對(duì)稱，且位于坐標(biāo)軸c的值為1-0.598=0.402，該P原子在晶胞內(nèi)的坐標(biāo)為(0.500，-0.090，0.402)；該晶胞中第一層含有P原子1+1=2個(gè)，第二層含有P原子1+1+1+1=4個(gè)，第三層含有P原子1+1=2個(gè)，共8個(gè)P原子；答案為(0.500，-0.090，0.402)，8。