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

︰︰

‥

‥‥O‥

=1.6×10-2mol·L-1,=7×10-7mol·L-1,其电子式和结构式分别是H︰︰︰︰H、

‥‥‥

�a1�a2OPO

H

。

(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+H2P,其

−

电子式和结构式分别是O2

︰︰

‥

‥‥O

H︰︰︰H、。

‥‥

OP

二、砷及H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↑+3NaH2PO2

B.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+3H2O

PH3↑+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+3H2O

PH3↑+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:①

2P4+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+H2P

−

2

D.每消耗2molP4,反应①中转移12molO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:

-1-1

(1)现有浓H3PO4质量分数为85%,密度为1.7g·mL。若实验需100mL1.7mol·L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)N(4)酚酞无色浅红色

+3−

44

解析(1)设需浓H3PO4的体积为VmL,则HPO

-1

。由于3极易溶于水因此可选择打开活塞2以平

−1=0.1L×1.7mol·L,V≈11.5(2)NH,K

1.7g·mL×�mL×85%

−1

98g·mol

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、N、的浓度明显增加。

+3−

44

(4)由(3)可知,当pH为8.0~9.0时,可制得(NH4)2HPO4,说明(NH4)2HPO4溶H液显碱PO性,因此若不选用pH

传感器,还可以选用酚酞作指示剂,当溶液颜色由无色变为浅红色时,停止通入NH3,即可制得

(NH4)2HPO4溶液。

4.(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b

kJ热量,AsH3自燃的热化学方程式是

。

+2+4+

答案(1)①-24H+2Sn+2As2S3===2H2S↑+2Sn+As4S4

②SO2As2O3+2H2O2+H2O===2H3AsO4