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1997年全国高中学生化学竞赛(初赛) 试题及分析

第二题(13分) 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。
[解题思路与试题分析]本题与上题是两种不同类型的信息题。上题是先集中到一点，攻破这个关键，其余问题不难解决。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

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