高考热点18　从氮到磷、砷及其化合物的迁移应用

高考热点18从氮到磷、砷及其化合物的迁移应用一、磷及其化合物1.磷的氢化物(PH3)PH3(磷化氢)又称为膦,膦分子与氨分子的结构相似,也呈三角锥形。膦是一种较强的还原剂,稳定性较差,在水中的溶解度很小。2.磷的含氧酸(1)亚磷酸(H3PO3)的性质和结构纯净的亚磷酸是一种无色固体,在水中有较大溶解度;亚磷酸是一种中强二元酸,它的电离常数是Ka1=1.6×10-2mol·L-1,Ka2=7×10-7mol·L-1,其电子式和结构式分别是H︰O‥(2)次磷酸(H3PO2)的性质和结构次磷酸是一种无色晶体,熔点26.5℃,易溶解,它是一元中强酸,电离方程式:H3PO2H++H2PO2-,H︰O‥‥︰P二、砷及其化合物1.砷(As)旧名“砒”。有灰、黄、黑褐三种同素异形体。2.砷的氢化物(AsH3)砷与氢结合生成剧毒的砷化氢(AsH3),砷化氢相当不稳定,加热时分解为单质砷,砷化氢还是一种很强的还原剂。3.砷的氧化物砷有两种氧化物:三氧化二砷(As2O3)和五氧化二砷(As2O5)。三氧化二砷,俗称砒霜。是最古老的毒物之一,无臭无味,外观为白色霜状粉末,故称砒霜。As2O3微溶于水生成亚砷酸(H3AsO3),可被过氧化氢氧化成砷酸(H3AsO4),属于两性氧化物:As2O3+6NaOH===2Na3AsO3+3H2O,As2O3+6HCl===2AsCl3+3H2O。As2O5遇热不稳定,在熔点(300℃)附近即失去O变成As2O3。4.砷的硫化物As2S3俗称雌黄,可溶于碱性硫化物或碱溶液中:As2S3+3Na2S===2Na3AsS3,As2S3+6NaOH===Na3AsS3+Na3AsO3+3H2O。也可以与SnCl2、发烟盐酸反应转化为雄黄(As4S4):2As2S3+2SnCl2+4HCl===As4S4+2SnCl4+2H2S↑。雄黄和雌黄均可以与氧气反应生成As2O3。热点训练1.研究人员在金星大气中探测到了磷化氢(PH3)气体。PH3常作为一种熏蒸剂,在贮粮中用于防治害虫,一种制备PH3的流程如图所示:下列说法错误的是()A.白磷与浓NaOH溶液反应的化学方程式为P4+3NaOH+3H2OPH3↑+3NaH2PO2B.次磷酸的分子式为H3PO2,属于一元酸C.流程中,PH3为还原产物D.理论上,1mol白磷可生产2molPH3答案D解析由流程图分析可知,白磷与浓NaOH溶液反应的化学方程式为P4+3NaOH+3H2OPH3↑+3NaH2PO2,A正确;由次磷酸钠分子式可知,次磷酸的分子式为H3PO2,由于氢氧化钠过量,所以其属于一元酸,B正确;反应P4+3NaOH+3H2OPH3↑+3NaH2PO2中,P的化合价由0价降至PH3中的-3价,PH3为还原产物,H3PO2中P的化合价为+1价,PH3的化合价为-3价,所以次磷酸分解生成PH3为还原反应,PH3为还原产物,C正确;根据图示可知发生的反应有P4+3NaOH+3H2OPH3↑+3NaH2PO2、2NaH2PO2+H2SO4===Na2SO4+2H3PO2、2H3PO2===PH3↑+H3PO4,P4~2.5PH3,若起始时有1molP4参加反应,则整个工艺流程中共生成2.5molPH3,D错误。2.次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品,有强还原性,可冶炼金属。已知:①2P4+3Ba(OH)2+6H2O===3Ba(H2PO2)2+2PH3↑,②H3PO2+NaOH(足量)===NaH2PO2+H2O。下列推断错误的是()A.NaH2PO2不是酸式盐B.H3PO2具有强还原性,可使重金属离子变为金属单质C.H3PO2电离方程式:H3PO2H++H2PO2D.每消耗2molP4,反应①中转移12mol电子答案D解析根据反应②可知H3PO2与足量NaOH反应生成NaH2PO2,故NaH2PO2为正盐,A正确;根据反应①可知,每消耗2molP4,生成2molPH3,转移6mol电子,D错误。3.(2022·海南卷)磷酸氢二铵[(NH4)2HPO4]常用于干粉灭火剂。某研究小组用磷酸吸收氨气制备(NH4)2HPO4,装置如图所示(夹持和搅拌装置已省略)。回答问题:(1)现有浓H3PO4质量分数为85%,密度为1.7g·mL-1。若实验需100mL1.7mol·L-1的H3PO4溶液,则需浓H3PO4mL(保留一位小数)。

(2)装置中活塞K2的作用为。

实验过程中,当出现

现象时,应及时关闭K1,打开K2。(3)当溶液pH为8.0~9.0时,停止通NH3,即可制得(NH4)2HPO4溶液。若继续通入NH3,当pH>10.0时,溶液中OH-、和(填离子符号)浓度明显增加。

(4)若本实验不选用pH传感器,还可选用作指示剂,当溶液颜色由变为时,停止通NH3。

答案(1)11.5(2)平衡气压防倒吸倒吸(3)NH4+PO解析(1)设需浓H3PO4的体积为VmL,则1.7g·mL-1×VmL×85%98g·mol-1=0.1L×1.7mol·L-1,V≈11.5。(2)由于NH3极易溶于水,因此可选择打开活塞K2以平衡气压,防止发生倒吸,所以实验过程中,当出现倒吸现象时,应及时关闭K1,打开K2。(3)继续通入NH3,(NH4)2HPO4继续反应生成(NH4)3PO4,当pH>10.0时,溶液中OH-、NH4+、PO43-的浓度明显增加。(4)由(3)可知,当pH为8.0~9.0时,可制得(NH4)2HPO4,说明(NH4)2HPO4溶液显碱性,因此若不选用pH4.(1)中国自古有“信口雌黄”“雄黄入药”之说。雄黄(As4S4)和雌黄(As2S3)都是自然界中常见的砷化物,早期都曾用作绘画颜料,因都有抗病毒疗效也用来入药。一定条件下,雌黄和雄黄的转化关系如图所示。①砷元素有+2、+3、+5等常见价态。雌黄和雄黄中S元素的价态相同,其价态是。Ⅰ中发生的离子方程式是

。

②Ⅱ中,雄黄在空气中加热至300℃会产生两种物质,若4.28gAs4S4反应转移0.28mole-,则a为(填化学式),砒霜(As2O3)可用双氧水将其氧化成H3AsO4而除去,该反应的化学方程式为

。

(2)AsH3是一种很强的还原剂,室温下,0.4molAsH3气体在空气中自燃,氧化产物为As2O3固体,放出bkJ热量,AsH3自燃的热化学方程式是。

答案(1)①-24H++2Sn2++2As2S3===2H2S↑+2Sn4++As4S4②SO2As2O3+2H2O2+H2O===2H3AsO4(2)2AsH3(g)+3O2(g)===As