Question

【題目】磷化硼（BP）是一種受到高度關注的金屬保護層耐磨材料，可由三溴化硼和三溴化磷在氫氣中高溫制得。

（1）合成BP的反應中，基態原子未成對電子最多的元素符號為____，核外電子數最多的元素的基態原子電子占據最高能級上的電子數為____。B所在的周期第一電離能最大的元素名稱為____。

（2）三溴化磷分子的中心原子價層電子對數為____，分子空間結構為____形。BBr3空間結構為____形，PBr3分子中鍵角比BBr3分子中鍵角____（填＞、＜或=）。

（3）N與P同主族。科學家在一定條件下把氮氣（氮氮三鍵鍵能為942kJmol－1）聚合為固體高聚氮，全部以N-N鍵相連且鍵能為160kJmol－1，這種固體高聚氮可能潛在的用途是____，這是因為____。

（4）BP晶胞，磷原子在晶胞中采用金屬銅原子的堆積方式，硼原子填充在其四面體空隙中，則其四面體填充率為____，已知晶胞參數a=478pm，則硼和磷原子的核間距為____pm（保留整數）。

Answer 1

【答案】P 5 氖 4 三角錐 平面三角形 ＜ 炸藥（或高能材料） 固體高聚氮斷開2molN-N鍵，結合成氮分子，且斷裂2molN-N鍵消耗320kJ，生成1mol氮氮三鍵放出942kJ，因此這是個劇烈放熱且劇烈熵增（產生大量氣體）的反應。 50% 207

【解析】

（1）根據B、P、Br的核外電子排布式，判斷出基態原子未成對電子最多的元素、核外電子數最多的元素的基態原子電子占據最高能級上的電子數；

（2）結合ABn型分子的中心原子的價層電子對數=鍵數+孤電子對數，結合中心原子上的孤電子對數，判斷出ABn型分子的中心原子的雜化類型，以及分子空間構型；

（3）結合舊鍵斷裂吸收能量，新鍵形成釋放能量，依據題中給的數據進行相關計算；

（4）金屬銅為面心立方堆積，面心立方晶胞中存在8個四面體空隙，結合BP的化學式，計算出B原子填隙率；根據硼和磷原子的核間距為晶胞體對角線的，結合晶胞參數，計算出體對角線。

（1）基態B原子核外電子排布式1s22s22p1，基態P原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p3，基態溴原子的核外電子排布式為[Ar]3d104s24p5，根據洪特規則，基態原子未成對電子最多的元素符號為P，核外電子數最多的元素是Br，占據最高能級上的電子數為5；B在元素周期表中位于第二周期，第二周期第一電離能最大的元素是Ne，其核外電子排布為全充滿結構；

（2）三溴化磷分子的中心原子價層電子對數=鍵數+孤電子對數，1個PBr3分子中含有3個鍵，中心P原子上的孤電子對數為1，故三溴化磷分子的中心原子價層電子對數為4，PBr3分子空間結構為三角錐形；BBr3分子的中心原子價層電子對數3，并且中心原子上不含孤電子對，故BBr3空間結構為平面三角形，PBr3分子中P原子的雜化方式為sp3雜化，BBr3分子中的B的雜化方式為sp2雜化，故PBr3分子中鍵角比BBr3分子中鍵角小；

（3）結合題中的數據信息，固體高聚氮斷開2molN-N鍵，結合成氮分子，且斷裂2molN-N鍵消耗320kJ，生成1mol氮氮三鍵放出942kJ，因此這是個劇烈放熱且劇烈熵增（產生大量氣體）的反應，故固體高聚氮可以用作炸藥（或高能材料）；

（4）金屬銅為面心立方堆積，面心立方晶胞中存在8個四面體空隙，倘若被B原子全部填充，則不符合磷化硼的化學組成，據化學式BP可知B原子填隙率僅為50％，其晶胞結構如圖所示，已知晶胞參數a=478pm，則晶胞的體對角線長為，晶胞中硼和磷原子的核間距為體對角線的，所以晶胞中硼和磷原子的核間距為。