Question

【題目】磷化硼是一種典型的超硬無機材料，常以BCl3、PH3為原料制備。回答下列問題：

（1）基態P原子與B原子中未成對電子數之比為___。

（2）與BC13分子互為等電子體的一種離子為___（填化學式）。

（3）PH3分子的立體結構為___；PH3的沸點___（填“高于”或“低于”）NH3，理由是___。

（4）BCl3、PCl3和PF3三種分子中鍵角由大到小的順序為___。

（5）BCl3可轉化為硼酸，硼酸為一元強酸的原因是___（用離子方程式表示）。

（6）磷化硼晶胞的示意圖如圖甲所示，其中實心球表示P原子，空心球表示B原子，晶胞中P原子空間堆積方式為___。已知磷化硼晶體的密度為ρg·cm－3，設阿伏加德羅常數的值為NA，則晶胞中B原子與P原子間最短距離為___pm。若磷化硼晶胞沿著體對角線方向的投影如圖乙所示（虛線圓圈表示P原子的投影），請在圖乙中用實線圓圈畫出B原子的投影位置___（注意原子體積的相對大小）。

Answer 1

【答案】3：1 CO32-或NO3- 三角錐形 低于 NH3分子之間存在氫鍵 BCl3＞PCl3＞PF3 H3BO3＋H2OH＋＋[B(OH)4]－ 面心立方最密堆積 ×1010 或

【解析】

（1）基態P原子的最外層電子排布為，而B原子的最外層電子排布為，因此二者未成對電子數之比為3:1；

（2）原子數和價電子數分別均相等的是等電子體，與互為等電子體的離子有很多，例如或均可；

（3）的結構與一致，均為三角錐形，也可根據VSEPR理論來判斷，磷原子為雜化且有一對孤電子；中存在氫鍵，所以熔沸點均高于其它同主族氫化物；

（4）為平面三角形，因此鍵角為120°，為三角錐形，鍵角為100.1°，而發生的是非等性雜化，為三角錐形，但是氯原子的半徑大于氟原子，空間阻力更大，因此的鍵角小于，因此鍵角BCl3＞PCl3＞PF3；

（5）硼是缺電子原子，能結合水中的氫氧根來釋放質子，因此是一元酸，電離方程式為：；

（6）根據甲圖可以看出每個面的面心上均有磷原子，因此是面心立方最密堆積；晶胞中白色球周圍最近的4個黑色球構成正四面體結構，白色球處于正四面體的中心，頂點黑色球與正四面體中心白色球連線處于晶胞體對角線上，由幾何知識可知晶胞中硼原子位于晶胞的體對角線處，因此根據先求出晶胞常數a值，再用a值求出體對角線的長度的即＝cm＝×1010pm；根據晶胞結構分析，立方磷化硼晶胞沿著體對角線方向可以觀察到六邊形，中心B與P重合，外側大正六邊形均由P原子構成，而內部小正六邊形由3個B原子、3個P原子形間隔成，所以畫圖為或，注意硼原子的半徑小于磷原子。