Question

7．磷和氮都是生物體不可缺少的元素，但磷在自然界總是以磷酸鹽的形式出現(xiàn)，如磷酸鈣礦Ca₃（PO₄）₂、磷灰石Ca₅F（PO₄）₃等．
（1）磷共有23種同位素，其中質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)相等的同位素是人類獲得的第一種人工放射性同位素，該核素可表示為³⁰₁₅P．
（2）單質(zhì)磷有多種同素異形體，如白磷、紅磷、黃磷等．
①磷酸鈣與焦炭、石英砂混合，在電爐中加熱到1400-1500℃生成白磷，反應(yīng)式：
2Ca₃（PO₄）₂+6SiO₂=6CaSiO₃+P₄O₁₀；10C+P₄O₁₀=P₄↑+10CO↑
上述反應(yīng)的各種物質(zhì)中，屬于酸酐的是SiO₂、P₄O₁₀（填化學(xué)式）．若體系一起處于還原性的氣氛中，那么每生成1mol P₄時(shí)有20mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移．
②黃磷（P₄）有毒，它能將金、銀、銅從其冷的鹽溶液中還原出來．寫出黃磷與冷硫酸銅溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式P₄+10CuSO₄+16H₂O=10Cu+4H₃PO₄+10H₂SO₄．
（3）比較N、P氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：PH₃＜NH₃（填“＜”或“＞”或“=”），請用原子結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)解釋其原因NP同主族最外層電子數(shù)相同，P的電子層數(shù)比N多，原子核對電子的吸引力弱，故磷化氫的穩(wěn)定性較差．
（4）磷酸鹽在水溶液中既有電離又有水解
①磷酸鈉的水溶液顯堿性，用離子方程式解釋原因PO₄^3-+H₂O?HPO₄^2-+OH^-（若有多個(gè)反應(yīng)，則寫出主要反應(yīng)即可）．
②磷酸是三元酸，在298K時(shí)，K₁=7.5×10^-3，K₂=6.2×10^-8，K₃=2.2×10^-13，則NaH₂PO₄溶液顯酸性（填“酸”或“堿”），通過簡單計(jì)算說明你的理由K_h（H₂PO₄^-）=$\frac{Kw}{{K}_{1}}$=$\frac{1×1{0}^{-14}}{7.5×1{0}^{-3}}$=1.33×10^-10＜K₂，H₂PO₄^-的電離強(qiáng)于水解，溶液中c（H⁺）＞c（OH^-）．

Answer 1

分析 （1）質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)相等的同位素，計(jì)算得到質(zhì)量數(shù)=15+15=30，結(jié)合原子符號書寫核素；
（2）①酸性氧化物是能和堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物，非金屬氧化物中非金屬化合價(jià)和酸中元素化合價(jià)相同，結(jié)合氧化還原反應(yīng)電子守恒計(jì)算電子轉(zhuǎn)移；
②黃磷（P₄）有毒，它能將金、銀、銅從其冷的鹽溶液中還原出來．寫出黃磷與冷硫酸銅溶液反應(yīng)生成銅，磷酸和硫酸，結(jié)合原子守恒配平書寫化學(xué)方程式；
（3）依據(jù)同主族非金屬性的強(qiáng)弱分析判斷氫化物的穩(wěn)定性，實(shí)質(zhì)是原子結(jié)構(gòu)的特征分析，原子核對最外層電子的吸引力判斷；
（4）①磷酸鈉的水溶液顯堿性是因?yàn)榱姿岣�離子分步水解，溶液中水的電離被促進(jìn)氫氧根離子濃度增大；
②K₁=7.5×10^-3，K₂=6.2×10^-8，K₃=2.2×10^-13，則NaH₂PO₄溶液中分析計(jì)算H₂PO₄^-的水解常數(shù)，和H₂PO₄^-的電離程度比較分析判斷溶液酸堿性；

解答 解：（1）質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)相等的同位素，計(jì)算得到質(zhì)量數(shù)=15+15=30，結(jié)合原子符號書寫核素為：³⁰₁₅P，
故答案為：³⁰₁₅P；
（2）①酸性氧化物是能和堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物，非金屬氧化物中非金屬化合價(jià)和酸中元素化合價(jià)相同，反應(yīng)2Ca₃（PO₄）₂+6SiO₂=6CaSiO₃+P₄O₁₀；10C+P₄O₁₀=P₄↑+10CO↑中，二氧化硅是硅酸的酸酐，P₄O₁₀是磷酸的酸酐，結(jié)合氧化還原反應(yīng)電子守恒計(jì)算電子轉(zhuǎn)移，每生成1mol P₄時(shí)碳元素化合價(jià)0價(jià)變化為+2價(jià)，磷元素化合價(jià)變化為+5價(jià)，電子轉(zhuǎn)移為20mol，
故答案為：20；
②黃磷（P₄）有毒，它能將金、銀、銅從其冷的鹽溶液中還原出來．寫出黃磷與冷硫酸銅溶液反應(yīng)生成銅，磷酸和硫酸，結(jié)合原子守恒配平書寫化學(xué)方程式為：P₄+10CuSO₄+16H₂O=10Cu+4H₃PO₄+10H₂SO₄，
故答案為：SiO₂、P₄O₁₀；P₄+10CuSO₄+16H₂O=10Cu+4H₃PO₄+10H₂SO₄；
（3）依據(jù)同主族非金屬性的強(qiáng)弱分析判斷氫化物的穩(wěn)定性，實(shí)質(zhì)是原子結(jié)構(gòu)的特征分析，原子核對最外層電子的吸引力判斷，N、P同主族最外層電子數(shù)相同，P的電子層數(shù)比N多，原子核對電子的吸引力弱，故磷化氫的穩(wěn)定性較差：PH₃＜NH₃，
故答案為：＜，N、P同主族最外層電子數(shù)相同，P的電子層數(shù)比N多，原子核對電子的吸引力弱，故磷化氫的穩(wěn)定性較差；
（4）①磷酸鈉的水溶液顯堿性是因?yàn)榱姿岣�離子分步水解，溶液中水的電離被促進(jìn)氫氧根離子濃度增大，水解離子方程式為：PO₄^3-+H₂O?HPO₄^2-+OH^-；
②K₁=7.5×10^-3，K₂=6.2×10^-8，K₃=2.2×10^-13，NaH₂PO₄溶液中分析計(jì)算H₂PO₄^-的水解常數(shù)，和H₂PO₄^-的電離程度比較分析判斷溶液酸堿性，K_h（H₂PO₄^-）=$\frac{c（{H}_{3}P{O}_{4}）c（O{H}^{-}）}{{c（H}_{2}P{{O}_{4}}^{-}）}$=$\frac{Kw}{{K}_{1}}$=$\frac{1×1{0}^{-14}}{7.5×1{0}^{-3}}$=1.33×10^-10＜K₂，H₂PO₄^-的電離強(qiáng)于水解，溶液中c（H⁺）＞c（OH^-），溶液顯酸性，
故答案為：酸，K_h（H₂PO₄^-）=$\frac{c（{H}_{3}P{O}_{4}）c（O{H}^{-}）}{{c（H}_{2}P{{O}_{4}}^{-}）}$=$\frac{Kw}{{K}_{1}}$=$\frac{1×1{0}^{-14}}{7.5×1{0}^{-3}}$=1.33×10^-10＜K₂，H₂PO₄^-的電離強(qiáng)于水解，溶液中c（H⁺）＞c（OH^-），溶液顯酸性．

點(diǎn)評 本題考查了磷奇跡化合物性質(zhì)的分析判斷，主要是氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移和化學(xué)方程式書寫，弱電解質(zhì)電離平衡，鹽類水解平衡的理解應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度較大．