PCl5是一种白色固体,加热到160℃不经过液态阶段就变成蒸气,测得180℃下的蒸气密度(折合成标准状况)为9.3g/L, 极性为零,P—Cl键长为204pm和
题型:不详难度:来源:
PCl5是一种白色固体,加热到160℃不经过液态阶段就变成蒸气,测得180℃下的蒸气密度(折合成标准状况)为9.3g/L, 极性为零,P—Cl键长为204pm和211pm两种。继续加热到250℃时测得压力为计算值的两倍。PCl5在加压下于148℃液化,形成一种能导电的熔体,测得P—Cl的键长为198pm和206pm两种。(P、Cl相对原子质量为31.0、35.5)回答如下问题:(1)180℃下PCl5蒸气中存在什么分子?为什么?写出分子式,画出立体结构。(2)在250℃下PCl5蒸气中存在什么分子?为什么?写出分子式,画出立体结构。(3)PCl5熔体为什么能导电?用最简洁的方式作出解释。(4) PBr5气态分子结构与PCl5相似,它的熔体也能导电,但经测定其中只存在一种P-Br键长。PBr5熔体为什么导电?用最简洁的形式作出解释。 |
答案
(1)9.5×22.4="208.3g/mol " (1分) PCl5相对分子质量31.0+35.5×5="208.5 " (1分) 蒸气组成为PCl5 (1分) 呈三角双锥体。 三角双锥分子无极性,有两种键长。 (2分) (注:若答成四方锥体不给分, 因它有极性,与题面给的信息不符) (2) PCl5 = PCl3 + Cl2 氯分子 Cl-Cl 三氯化磷分子 (本小题共3分) (压力为计算值的两倍表明1mol PCl5完全 分解成1molPCl3和1mol Cl2, 共2mol。 气体由等摩PCl3和Cl2组成。) (3) PCl5 = PCl4+ + PCl6– (本小题共3分) (注:含PCl4+和PCl6—两种离子,前者为四面体,后者为八面体, 因此前者只有一种键长,后者也只有一种键长,加起来有两种键长。) (4) PBr5 = PBr4+ + Br – PBr4+结构同PCl4+ (本小题共2分) (其他答案只要正确也可得分,但适当扣分。) |
解析
本题是四个虽相关却又相互独立的问题。问题(1)只涉及第一句话给出的信息。由折合成标准状态的蒸气密度和五氯化磷的化学式量,经过属于中学教学内容的简单的计算,就可以得出:180℃下的PCl5是单体,即PCl5就是它的分子式。PCl5分子有5个Cl原子围绕着P原子排列,信息表明其中有两种不同键长的P-Cl键,可见不可能是平面的五角形的分子(它的磷氧键是一种),一定具有三维立体结构;三维立体结构还可能有两种:三角双锥或者四角锥体,后者的极性不等于零,所以PCl5分子是三角双锥型分子。问题(2)的相关信息是第二句话给出的。该信息无疑表明,PCl5分子在加热到250℃时分解了,生成等量/摩尔的两种气态分子。这种分解反应从类型上说,有的学生可能是熟悉的,例如氧化铜分解生成氧化亚铜和氧气,二氧化锰分解生成四氧化三锰和氧气,三氧化硫分解生成二氧化硫和氧气等等。本题是将这种知识迁移到氯化物上来。所以,可以想见,五氯化磷的分解产物是三氯化磷和氯气。如果答不上来,也不会影响解答后面的问题,这叫做东方不亮西方亮,即便受点挫折,也要经受考验,本题在设计时有这种心理素质考验,因而对第二问的信息提供得较少。问题(3)涉及的是电解质的基本概念:电解质的定义之一是它的熔体能够导电。但是中学课本里对熔体的导电粒子的讨论很少。本问题首先给出PCl5熔体能导电的信息,由这个信息应当想见其中有正、负两种离子存在。那么,是哪两种离子呢?本题的信息是该熔体中有两种不同的P-Cl键长,这就排除了一种是Cl–另一种是PCl4+的可能,因为四配位的PCl4+无论如何不会有两种不同的键长(不管它是正四面体型还是平面四边形),所以两种离子可能是PCl4+和PCl6–。这个小题在表述中避免了画出结构式之类的用语,是为减少暗示。问题(4)是对问题(3)的一个反馈性的暗示。意思无非是说,若将氯改换成溴,与PCl6–相似的PBr6–是不能形成的,因而其中的阴离子只是氯离子。如果学生脑中浮现溴离子比氯离子大得多的图象,就会想象,6个溴离子包在半径很小的P5+外面可能实在太挤了,挤不下了,而较小的氯离子则是有可能的。学化学比起学物理需要有更多的想象力,而想象是创新所不可缺少的思维形式,这或许是化学吸引一大批有志为人类进步、社会发展、祖国昌盛作出一番贡献的人的缘故之一。本题有意进行这样的引导。 |
举一反三
将氯水分别滴入下列溶液中,观察有何现象? ① 紫色石蕊试液;② 氯化亚铁溶液;③碳酸钠溶液 |
新制氯水中含有Cl2、H2O、HClO、H+、Cl-等粒子,根据下列性质选择恰当的粒子进行填空。 (1)使新制氯水呈现浅绿色的物质是 ; (2)能起***菌消毒作用,光照易分解的弱酸是 ; (3)能与硝酸银溶液作用生成白色沉淀的离子是 。 |
从海水中提取溴有如下反应:5NaBr+NaBrO3+3H2SO4=3Br2+Na2SO4+3H2O,与该反应在氧化还原反应原理上最相似的是( )
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有五瓶溶液分别是①10mL0.60mol·L-1NaOH水溶液②20mL0.5mol·L-1H2SO4水溶液③30mL0.40mol·L-1HCl水溶液④40mL0.30mol·L-1HCl水溶液⑤50mL0.20mol·L-1蔗糖水溶液。以上各瓶溶液所含离子、分子总数大小顺序是……( ) A.①>②>③>④>⑤ | B.②>①>③>④>⑤ | C.②>③>④>①>⑤ | D.⑤>④>③>②>① |
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在实验室中由浓盐酸和二氧化锰制备氯气时,生成的气体一般让其通过两个洗气瓶,第一个洗气瓶中应该有……( ) |
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