Question

【題目】黑磷是磷的一種穩定的同素異形體，黑磷具有正交晶系的晶體結構（圖A），晶胞參數a＝3.310A，b＝4.380A。，c＝10.500A。。黑磷烯是二維的單層黑磷（圖B），黑磷烯與石墨烯結構相似，P的配位數為3。與石墨烯相比，黑磷烯具有半導體性質，更適合于制作電子器件。已知黑磷結構中只有一種等效的三配位 P，所有P原子的成鍵環境一樣，圖 A中編 號為①的 P原子的晶胞內坐標為（0．500，0．090，0．598）。請回答下列問題：

（1）寫出基態P原子的價電子排布圖： __________。

（2）P和 F的電負性大小順序是 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）。

A 共價鍵 B σ鍵 C π鍵 D 范德華力

②紅磷、白磷與黑磷熔點從高到低的順序為__________，原因是___________。

（4）圖 A中編號為②的 P原子的晶胞內坐標為_______，黑磷的晶胞中含有________個 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，熔沸點越高 （0.500,-0.090,0.402） 8

【解析】

(1)基態P原子核外有15個電子，排布式為1s22s22p63s23p3，其價電子排布圖為：，故答案為：；

(2)原子半徑P>F，則電負性P<F，P和F形成的分子PF3和PF5，PF3價電子對數=，含有1對孤對電子，幾何構型為三角錐形，PF5的價電子對數=，不含有孤對電子，其幾何構型為三角雙錐形，故答案為：<；三角錐形；三角雙錐形；

(3)①已知黑磷結構中只有一種等效的三配位P，所有P原子的成鍵環境一樣，P的配位數為3，則價電子對數= ，其雜化方式為sp3，黑磷中P和P原子之間的作用力為σ鍵，層與層之間存在著范德華力，晶體中不存在π鍵，故答案為：sp3；C；

②黑磷相當于石墨，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，熔沸點越高，所以熔點：黑磷>紅磷>白磷，故答案為：黑磷>紅磷>白磷；黑磷相當于石墨，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，熔沸點越高；

(4)結合圖B可知，圖A中編號為②的P原子位于同一坐標軸a，關于坐標軸b對稱，且位于坐標軸c的值為1-0.598=0.402，該P原子在晶胞內的坐標為（0.500，-0.090，0.402），該晶胞中第一層含有P原子1+1=2個；第二層含有P原子1+1+1+1=4個；第三層含有P原子1+1=2個，共8個P原子，故答案為：（0.500，-0.090，0.402）；8。