Question

【題目】氮、磷、硼、砷的化合物用途非常廣泛。根據所學知識回答下列問題：

(1)如圖所示，每條折線表示周期表ⅣA-ⅦA中的某一族元素氫化物的沸點變化。每個小黑點代表一種氫化物，其中a、b、c、d、e對應元素電負性最大的是__（用元素符號表示），e點代表的第三周期某元素的基態原子核外電子占據的最高能層符號為__，該能層具有的原子軌道數為__。

(2)已知反應：(CH3)3C-F+SbF5→(CH3)3CSbF6，該反應可生成(CH3)3C+，該離子中碳原子雜化方式有__。

(3)一種新型儲氫化合物氨硼烷是乙烷的等電子體，且加熱氨硼烷會慢慢釋放氫氣，推斷氨硼烷的結構式為__（若含有配位鍵，要求用箭頭表示）。

(4)PCl5是一種白色晶體，在恒容密閉容器中加熱可在148℃液化，形成一種能導電的熔體，測得其中含有一種正四面體形陽離子和一種正八面體形陰離子，熔體中P－Cl的鍵長只有198nm和206nm兩種，這兩種離子的化學式為__；正四面體形陽離子中鍵角大于PCl3的鍵角原因為___。

(5)砷化硼為立方晶系晶體，該晶胞中原子的分數坐標為：

B：（0，0，0）；（，，0）；（，0，）；（0，，）

As：(，，)；(，，)；(，，)；(，，)

①請在圖中畫出砷化硼晶胞的俯視圖__。

②與砷原子緊鄰的硼原子有__個，與每個硼原子緊鄰的硼原子有__個。

Answer 1

【答案】F M 9 sp3、sp2 PCl4+、PCl6- 兩者磷原子均采取sp3雜化，PCl3分子中P原子有一對孤電子對，孤電子和對成鍵電子對斥力更大，PCl4+中P沒有孤電子對，正四面體形陽離子中鍵角大于PCl3的鍵角 4 12

【解析】

(1)從圖中可以看出，a、b、c、d都是第二周期元素的氫化物的沸點，由于NH3、H2O、HF分子間都能形成氫鍵，使它們的沸點升高，只有CH4分子間不能形成氫鍵，所以沸點最低，從而得出d為CH4的沸點，e為SiH4的沸點。在形成氫化物的分子中，HF形成氫鍵的能量最大，沸點最高。

(2) (CH3)3C+離子中，CH3-價電子對數為4，與3個-CH3相連的C，價電子對數為3，由此可確定碳原子雜化方式。

(3)氨硼烷是乙烷的等電子體，則氨硼烷的結構簡式為H2NBH2，由此可推出其結構式。

(4)PCl5晶體中，正四面體形陽離子應為AB4+型，正八面體形陰離子應為AB6-型，由此可得出兩種離子的化學式；正四面體形陽離子中鍵角大于PCl3的鍵角，其原因可從孤電子對的排斥作用進行分析。

(5)從砷化硼晶體中原子的分數坐標可以看出，B原子在立方體的頂點和面心：As原子在晶胞中的八個小立方體的體心。

①砷化硼晶胞的俯視圖中，B原子位于正方形的中心、頂點和棱心，4個As原子位于對角線上，且離頂點四分之一處。

②與砷原子緊鄰的硼原子位于小立體的體心，砷原子位于小立方體的頂點；與每個硼原子(設此硼原子在立方體的頂點)緊鄰的硼原子在相交于此頂點的三個面心。

(1)由以上分析可知，d為CH4的沸點，e為SiH4的沸點。在形成氫化物的分子中，HF形成氫鍵的能量最大，沸點最高。從而得出a、b、c、d、e對應元素電負性最大的是F，在Si的基態原子中，核外電子占據的最高能層符號為M，該能層具有的原子軌道(包括3s、3p、3d所具有的軌道)數共為9。答案為：F；M；9；

(2) (CH3)3C+離子中，CH3-價電子對數為4，與3個-CH3相連的C，價電子對數為3，由此可確定碳原子雜化方式分別為sp3、sp2。答案為：sp3、sp2；

(3)氨硼烷是乙烷的等電子體，則氨硼烷的結構簡式為H2NBH2，由此可推出其結構式為。答案為：；

(4)PCl5晶體中，正四面體形陽離子應為AB4+型，正八面體形陰離子應為AB6-型，由此可得出兩種離子的化學式分別為PCl4+、PCl6-；正四面體形陽離子中鍵角大于PCl3的鍵角，其原因是：兩者磷原子均采取sp3雜化，PCl3分子中P原子有一對孤電子對，孤電子和對成鍵電子對斥力更大，PCl4+中P沒有孤電子對，正四面體形陽離子中鍵角大于PCl3的鍵角。答案為：PCl4+、PCl6-；兩者磷原子均采取sp3雜化，PCl3分子中P原子有一對孤電子對，孤電子和對成鍵電子對斥力更大，PCl4+中P沒有孤電子對，正四面體形陽離子中鍵角大于PCl3的鍵角；

(5)從砷化硼晶體中原子的分數坐標可以看出，B原子在立方體的頂點和面心：As原子在晶胞中的八個小立方體的體心。

①砷化硼晶胞的俯視圖中，B原子位于正方形的中心、頂點和棱心，4個As原子位于對角線上，且離頂點四分之一處。則砷化硼晶胞的俯視圖為。答案為：；

②與砷原子緊鄰的硼原子位于小立體的體心，砷原子位于小立方體的頂點，則與砷原子緊鄰的硼原子有4個；與每個硼原子(設此硼原子在立方體的頂點)緊鄰的硼原子在相交于此頂點的三個面心，則與每個硼原子緊鄰的硼原子有12個。答案為：4；12。