内容正文:
高考热点5 从氮到磷、砷及其化合物的迁移应用
1.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=1.6×10-2 mol·L-1,Ka2=7×10-7 mol·L-1,其电子式和结构式分别是
(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,它是一元弱酸,电离方程式:H3PO2H++H2P,其电子式和结构式分别是
2.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),故属于两性氧化物:As2O3+6NaOH2Na3AsO3+3H2O,As2O3+6HCl2AsCl3+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+3Na2S2Na3AsS3,As2S3+6NaOHNa3AsS3+Na3AsO3+3H2O。也可以与SnCl2、发烟盐酸反应转化为雄黄(As4S4):2As2S3+2SnCl2+4HClAs4S4+2SnCl4+2H2S↑。雄黄和雌黄均可以与氧气反应生成As2O3。
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1.(2026·浙江省“9+1”联盟一模)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:
下列说法正确的是 ( )
A.上述流程中每一步均有元素化合价变化
B.PH3在流程中都属于还原产物
C.次磷酸钠(NaH2PO2)属于酸式盐
D.2 mol次磷酸分解时转移2 mol电子
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+Ba(OH)2+6H2O3Ba(H2PO2)2+PH3↑;②H3PO2+NaOH(足量)NaH2PO2+H2O。下列推断错误的是 ( )
A.NaH2PO2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
D.每消耗2 mol P4,反应①中转移6 mol电子
3.(2026·湖北省部分高中协作体联考)中国自古有“信口雌黄”“雄黄入药”之说。雌黄(As2S3)和雄黄(As4S4)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。
(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中发生反应的离子方程式是 。
(2)Ⅱ中,雄黄在空气中加热至300 ℃时会产生两种物质,若4.28 g As4S4反应转移0.28 mol e-,则a为 (填化学式)。则反应Ⅱ的化学方程式是 。
(3)砒霜(As2O3)可用双氧水氧化成H3AsO4而除去,该反应的化学方程式为 。
(4)Ⅳ的化学方程式为 。
(5)AsH3是一种很强的还原剂,室温下,AsH3气体在空气中自燃,氧化产物为As2O3固体,AsH3自燃的化学方程式是 。
4.(2026·山东聊城开学考试)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)实验室用NH4Cl(s)和Ca(OH)2(s)制备氨气的化学方程式为
。
(2)现有浓H3PO4质量分数为85%,密度为1.7 g·mL-1。若实验需100 mL 1.7 mol·L-1的H3PO4溶液,则需浓H3PO4 mL(保留一位小数)。
(3)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。
(4)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。
(5)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。
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高考热点5 从氮到磷、砷及其化合物的迁移应用
1.B 【解析】 白磷与过量浓NaOH加热歧化得到NaH2PO2和PH3,次磷酸钠与硫酸复分解反应生成H3PO2和NaHSO4,次磷酸歧化分解得到PH3和H3PO4,整个流程通过歧化反应两次生成,实现的价态转化。NaH2PO2和H2SO4反应生成H3PO2和NaHSO4,无元素化合价发生变化,A错误;反应P4+3NaOH(浓)+3H2O3NaH2PO2+PH3↑中,P元素的化合价由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H3PO2分解生成PH3为还原反应,PH3属于还原产物,B正确; 白磷与过量氢氧化钠溶液反应生成NaH2PO2,且次磷酸(H3PO2)为一元酸,其分子中只有一个羟基氢可以电离,故NaH2PO2,为正盐,C错误;H3PO2分解方程式为2H3PO2H3PO4+PH3↑,P从+1价升高到+5价,同时,P从+1价降低到-3价,在该反应中,2 mol H3PO2,转移 4 mol电子,D错误。
2.A 【解析】 根据反应②可知NaH2PO2不能电离出氢离子和NaOH反应,为正盐,A错误;根据题干信息“有强还原性,可冶炼金属”可知,该物质具有强还原性,可使重金属离子变为金属单质,B正确;根据②反应可知H3PO2是一元酸,磷酸为弱酸,H3PO2的酸性比磷酸要弱,所以也为弱酸,电离方程式为H3PO2 H++H2P,C正确;根据①可知,每消耗2 mol P4,生成2 mol PH3,化合价升降数值是6,转移6 mol电子,D正确.
3.【答案】(1)-2 4H++2Sn2++2As2S32H2S↑+2Sn4++As4S4
(2)SO2 As4S4+7O22As2O3+4SO2
(3)2H2O2+H2O+As2O32H3AsO4
(4)2H3AsO3+3H2SAs2S3+6H2O
(5)2AsH3+3O2As2O3+3H2O
4.【答案】(1)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑
(2)11.5 (3)平衡气压防倒吸 倒吸
(4)N P
(5)酚酞 无色 浅红色
【解析】 本实验的实验目的为制备磷酸氢二铵[(NH4)2HPO4],实验原理为2NH3+H3PO4(NH4)2HPO4,结合相关实验基础知识分析解答问题。(1)实验室用NH4Cl(s)和Ca(OH)2(s)在加热的条件下制备氨气,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑。
(2)设需浓H3PO4的体积为V mL,则=0.1 L×1.7 mol·L-1,V≈11.5。(3)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。(4)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、P的浓度明显增加。(5)由(4)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。
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