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15.磷是地殼中含量較為豐富的非金屬元素,主要以難溶于水的磷酸鹽如Ca3(PO42等形式存在.它的單質(zhì)和化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用.
(1)白磷(P4)可由Ca3(PO42、焦炭和SiO2在電爐中高溫(1550℃)下通過下面三個反應(yīng)共熔得到.
①4Ca3(PO42(s)+10C(s)=12CaO(s)+2P4(s)+10CO2(g)
②CaO(s)+SiO2(s)=CaSiO3(s)
③CO2(g)+C(s)=2CO(g)
已知:CaSiO3的熔點(1546℃)比SiO2低.
a、寫出由Ca3(PO42、焦炭和SiO2在電爐中高溫(1550℃)制取白磷總的化學(xué)反應(yīng)方程式2Ca3(PO42+6SiO2+10C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6CaSiO3+P4+10CO.
b、白磷(P4)是正四面體結(jié)構(gòu),請畫出白磷(P4)的結(jié)構(gòu)式,并指出1mol白磷(P4)含有P-P鍵的數(shù)目6NA
(2)白磷在熱的濃氫氧化鉀溶液中歧化得到一種次磷酸鹽(KH2PO2)和一種氣體PH3(寫化學(xué)式).
(3)磷的重要化合物NaH2PO4可通過H3PO4與NaOH溶液反應(yīng)獲得.工業(yè)上為了使反應(yīng)的主要產(chǎn)物是NaH2PO4,通常將pH控制在2.1~7.2之間 (已知磷酸的各級電離常數(shù)為:K1=7.1×10-3K2=6.3×10-8K3=4.2×10-13 lg7.1≈0.9  lg6.3≈0.8  lg4.2≈0.6).Na2HPO4 溶液顯堿性,若向溶液中加入足量的CaCl2 溶液,溶液則顯酸性,其原因是3Ca2++2HPO42-=Ca3(PO42↓+2H+ (用離子方程式表示).

分析 (1)a、依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算所需化學(xué)方程式;
b、白磷(P4)是正四面體結(jié)構(gòu),P-P間形成共價鍵;
(2)歧化反應(yīng)磷元素升高為次磷酸鹽,磷元素化合價為+1價,降低的只能為負價,則為氫化物;
(3)H3PO4?H++H2PO4-K1=7.1×10-3;H2PO4-?H++HPO42-K2=6.3×10-8;HPO42-?H++HPO43-K3=4.2×10-13;上一級電離產(chǎn)生的H+對下一級電離有抑制作用;為獲得盡可能純的NaH2PO4,需H2PO4-濃度最大,根據(jù)K1、K2、以及pH=-lgc(H+)計算;
若向Na2HPO4溶液中加入足量的CaCl2溶液,HPO42-離子和Ca2+離子反應(yīng)生成沉淀,促進HPO42-的電離,溶液顯示酸性.

解答 解:(1)a、①4Ca3(PO42(s)+10C(s)=12CaO(s)+2P4(s)+10CO2(g)△H1=+Q1kJ•mol-1
②CaO(s)+SiO2(s)=CaSiO3(s)△H2=-Q2 kJ•mol-1
③CO2(g)+C(s)=2CO(g)△H3=+Q3kJ•mol-1
依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算得到①×$\frac{1}{2}$+③+②×6得到化學(xué)方程式為:2Ca3(PO42+6SiO2+10C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6CaSiO3+P4+10CO;
故答案為:2Ca3(PO42+6SiO2+10C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6CaSiO3+P4+10CO;
b、白磷(P4)是正四面體結(jié)構(gòu),P-P間形成共價鍵,白磷(P4)的結(jié)構(gòu)式,1mol白磷(P4)含有P-P鍵的數(shù)目為6NA
故答案為:;6NA
(2)白磷在熱的濃氫氧化鉀溶液中岐化得到一種次磷酸鹽(KH2PO2)和一種氣體,歧化反應(yīng)磷元素升高為次磷酸鹽,磷元素化合價為+1價,降低的只能為負價,則為氫化物PH3
故答案為:PH3
(3)為獲得盡可能純的NaH2PO4,需配制磷酸、磷酸二氫鈉的緩沖溶液,當溶液全部為磷酸溶液時,磷酸以第一步電離為主,所以H3PO4?H++H2PO4-K1=7.1×10-3;PH=-lgc(H+)=3-lg7.1≈2.1,當溶液全部為NaH2PO4溶液時,H2PO4-?H++HPO42-K2=6.3×10-8,所以pH=-lgc(H+)=8-lg6.3≈7.2,所以pH應(yīng)控制介于2.1~7.2之間;HPO42-離子既能發(fā)生電離又能發(fā)生水解,電離反應(yīng)式為HPO42-?PO43-+H+,水解反應(yīng)式為HPO42-+H2O?H2PO4-+OH-,溶液呈堿性,說明水解程度大于電離程度;由于HPO42-離子和Ca2+離子反應(yīng)生成沉淀:3Ca2++2HPO42-═Ca3(PO42↓+2H+,促進HPO42-的電離,溶液則顯酸性,
故答案為:2.1~7.2;3Ca2++2HPO42-=Ca3(PO42↓+2H+

點評 本題考查酸堿混合的定性判斷和計算,氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移計算,溶液的配制PH計算,側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計算能力的考查,為高考常見題型和高頻考點,注意把握圖象所給信息,為解答該題的關(guān)鍵,題目難度中等.

練習(xí)冊系列答案
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6.下列說法中有明顯錯誤的是(  )
A.對有氣體參加的化學(xué)反應(yīng),增大壓強,體系體積減小,可使單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增加
B.升高溫度,一般可使活化分子的百分數(shù)增大,分子間的碰撞頻率提高,因而反應(yīng)速率增大
C.活化分子之間發(fā)生的碰撞一定為有效碰撞
D.加入適宜的催化劑,可使活化分子的百分數(shù)大大增加,從而成千上萬倍地增大反應(yīng)速率

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3.ClO2與Cl2的氧化性相近.在自來水消毒和果蔬保鮮等方面應(yīng)用廣泛.某興趣小組通過圖1裝置(夾持裝置略)對其制備、吸收、釋放和應(yīng)用進行了研究.

(1)儀器D的名稱是錐形瓶,安裝F中導(dǎo)管時,應(yīng)選用圖2中的b.
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(3)關(guān)閉B的活塞,ClO2在D中被穩(wěn)定劑完全吸收生成NaClO2,此時F中溶液的顏色不變,則裝置C的作用是吸收Cl2
(4)已知在酸性條件下NaClO2可發(fā)生反應(yīng)生成NaCl并釋放出ClO2,該反應(yīng)的離子方程式為4H++5ClO2-=Cl-+4ClO2↑+2H2O,在ClO2釋放實驗中,打開E的活塞,D中發(fā)生反應(yīng),則裝置F的作用是驗證是否有ClO2 生成.
(5)已吸收ClO2氣體的穩(wěn)定劑Ⅰ和穩(wěn)定劑Ⅱ,加酸后釋放ClO2的濃度隨時間的變化如圖3 所示,若將其用于水果保鮮,你認為效果較好的穩(wěn)定劑是穩(wěn)定劑Ⅱ,原因是穩(wěn)定劑Ⅱ可以緩慢釋放ClO2,能較長時間維持保鮮所需的濃度.

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10.第31屆奧林匹克運動會于2016年8月5日在巴西里約開幕,禁止運動員使用興奮劑是奧運會的重要舉措之一.以下兩種興奮劑的結(jié)構(gòu)分別為:則關(guān)于以上兩種興奮劑的說法中正確的是(  )
A.兩種分子均屬于烴類
B.兩種分子中均有相同的官能團
C.兩種分子中的所有碳原子均不可能共平面
D.兩種興奮劑均能發(fā)生取代反應(yīng)

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20.某學(xué)生的實驗報告所列出的下列數(shù)據(jù)中合理的是(  )
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C.用廣泛pH試紙測得某溶液的pH為2.3
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4.設(shè)NA表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值,下列說法正確的是(  )
A.2H和18O所組成的水11g,其中所含的中子數(shù)為5NA
B.3NA個NO2分子跟水分子充分作用,轉(zhuǎn)移(偏移)的電子數(shù)為2NA
C.標準狀況下,11.2 L的氧氣和氮氣的混合物含有的分子數(shù)約為NA
D.62g白磷晶體中,含2NA個P-P鍵

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5.現(xiàn)用Zn與實驗室中的鹽酸反應(yīng)制取4.48LH2(標準狀況),求參加反應(yīng)的鋅的質(zhì)量?

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