2027届高考化学一轮复习讲义：高考热点18 从氮到磷、砷及其化合物的迁移应用

这是一份2027届高考化学一轮复习讲义：高考热点18 从氮到磷、砷及其化合物的迁移应用，共15页。学案主要包含了磷及其化合物，砷及其化合物等内容，欢迎下载使用。
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 ml·L-1,Ka2=7×10-7 ml·L-1,其电子式和结构式分别是H︰O‥‥︰P‥‥︰H︰O‥︰O‥‥︰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++H2PO2−,其电子式和结构式分别是
H︰O‥‥︰P‥‥︰H︰O‥︰H、。
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↑+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,1 ml白磷可生产2 ml PH3
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1 ml P4参加反应,则整个工艺流程中共生成2.5 ml PH3,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++H2PO2−
D.每消耗2 ml P4,反应①中转移12 ml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2 ml P4,生成2 ml PH3,转移6 ml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1.7 g·mL-1。若实验需100 mL 1.7 ml·L-1的H3PO4溶液,则需浓H3PO4 mL(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+ PO43− (4)酚酞 无色 浅红色
解析 (1)设需浓H3PO4的体积为V mL,则
1.7 g·mL−1×VmL×85%98 g·ml−1=0.1 L×1.7 ml·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4.28 g As4S4反应转移0.28 ml e-,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,0.4 ml AsH3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
。
答案 (1)①-2 4H++2Sn2++2As2S3===2H2S↑+2Sn4++As4S4
②SO2 As2O3+2H2O2+H2O===2H3AsO4
(2)2AsH3(g)+3O2(g)===As2O3(s)+3H2O(l) ΔH=-5b kJ·ml-1
解析 (1)②若4.28 g(即0.01 ml) As4S4反应转移0.28 ml e-,则1 ml雄黄失去28 ml电子,其中As元素失去4 ml电子,所以1 ml S元素失去6 ml电子,其化合价从-2价升高到+4价,则a为SO2。