Question

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(PO4)2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(PO4)2、焦炭和SiO2在一定條件下反應(yīng)獲得。相關(guān)熱化學(xué)方程式如下：

2Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)=6CaO(s)＋P4(s)＋10CO(g)　 ΔH1＝＋3359.26 kJ·mol－1

CaO(s)＋SiO2(s)=CaSiO3(s) ΔH1＝－89.61 kJ·mol－1

2Ca3(PO4)2(s)＋6SiO2(s)＋10C(s)=6CaSiO3(s)＋P4(s)＋10CO(g)　 ΔH3

則ΔH3＝________kJ·mol－1。

(2)白磷中毒后可用CuSO4溶液解毒，解毒原理可用下列化學(xué)方程式表示：

11P4＋60CuSO4＋96H2O=20Cu3P＋24H3PO4＋60H2SO4

60 mol CuSO4能氧化白磷的物質(zhì)的量是________。

(3)磷的重要化合物NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4可通過H3PO4與NaOH溶液反應(yīng)獲得，含磷各物種的分布分數(shù)(平衡時某物種的濃度占各物種濃度之和的分數(shù))與pH的關(guān)系如下圖所示。

 

①為獲得盡可能純的NaH2PO4，pH應(yīng)控制在________；pH＝8時，溶液中主要含磷物種濃度大小關(guān)系為________。

②Na2HPO4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________(用離子方程式表示)。

（4）磷的化合物三氯氧磷（）與季戊四醇（）以物質(zhì)的量之比2:1反應(yīng)時，可獲得一種新型阻燃劑中間體X，并釋放出一種酸性氣體。季戊四醇與X的核磁共振氫蠻如下圖所示：

 

 

①酸性氣體是______________________(填化學(xué)式)。

②X的結(jié)構(gòu)簡式為__________________。

 

Answer 1

(1)2821.6　(2)3 mol　(3)①4～5.5(介于此區(qū)間內(nèi)的任意值或區(qū)間均可)　c(HPO42—)＞c(H2PO4—)

②3Ca2＋＋2HPO42—=Ca3(PO4)2↓＋2H＋

(4)①HCl　

【解析】應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)原理分析相關(guān)問題，得出合理答案。

(1)2Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)=6CaO(s)＋P4(s)＋10CO(g)　ΔH＝＋3359.26 kJ·mol－1①

CaO(s)＋SiO2(s)=CaSiO3(s)　ΔH2＝－89.61 kJ·mol－1②根據(jù)蓋斯定律，①＋②×6得ΔH3＝＋2821.6 kJ·mol－1。

(2)該反應(yīng)中，Cu2＋轉(zhuǎn)化為Cu＋，則60 mol CuSO4轉(zhuǎn)移60 mol e－，，1 mol P4被CuSO4氧化時得20 mol e－，所以60 mol CuSO4可以氧化3 mol P4。

(3)根據(jù)圖像可知獲得純凈的NaH2PO4應(yīng)控制pH在4～5.5之間。pH＝8時溶質(zhì)主要是Na2HPO4和NaH2PO4。此時c(HPO42—)＞c(H2PO4—)。加入CaCl2后，Ca2＋結(jié)合HPO42—電離出的PO42—生成沉淀，促進了HPO42—的電離，反應(yīng)的離子方程式為3Ca3＋＋2HPO42—=Ca3(PO4)2↓＋2H＋。

(4)根據(jù)元素種類可以判定酸性氣體是HCl，根據(jù)元素守恒及反應(yīng)物季戊四醇的核磁共振氫譜、生成物X的核磁共振氫譜推出反應(yīng)為

 

點撥：知識：反應(yīng)熱計算、氧化還原反應(yīng)、離子濃度大小比較、離子方程式等。能力：考查學(xué)生對化學(xué)知識綜合運用、解決問題的能力。試題難度：較大。