Question

7．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）△H₁=+3359.26kJ•mol^-1
CaO（s）+SiO₂（s）═CaSiO₃（s）△H₁=-89.61kJ•mol^-1
2Ca₃（PO₄）₂（s）+6SiO₂（s）+10C（s）═6CaSiO₃（s）+P₄（s）+10CO（g）△H₃
則△H₃=2821.6kJ•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+60H₂SO₄，60mol CuSO₄能氧化白磷的物質(zhì)的量是3 mol．
（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?jǐn)?shù)（平衡時(shí)某物種的濃度占各物種濃度之和的分?jǐn)?shù)）與pH的關(guān)系如圖1所示．

①為獲得盡可能純的NaH₂PO₄，pH應(yīng)控制在4～5.5；pH=8時(shí)，溶液中主要含磷物種濃度大小關(guān)系為c（HPO₄^2-）＞c（H₂PO₄^-）．
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3Ca²⁺+2 HPO₄^2-═Ca₃（PO₄）₂↓+2H⁺（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(shí)，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 的核磁共振氫譜如圖2所示．
①酸性氣體是HCl（填化學(xué)式）．
②X的結(jié)構(gòu)簡式為．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的系數(shù)并進(jìn)行相應(yīng)的加減，據(jù)此計(jì)算；
（2）根據(jù)氧化劑CuSO₄得到的電子等于還原劑白磷失去的電子來分析；
（3）①根據(jù)為獲得盡可能純的NaH₂PO₄，pH應(yīng)控制從圖表中找出H₂PO₄^-分布分?jǐn)?shù)最大值所在區(qū)間；溶液中主要含磷物種濃度大小關(guān)系可由圖表得出；
②HPO₄^2-離子既能發(fā)生電離又能發(fā)生水解，溶液呈堿性，說明水解程度大于電離程度，根據(jù)HPO₄^2-離子和Ca²⁺離子反應(yīng)生成沉淀使得水解程度小于電離程度；
（4）根據(jù)核磁共振氫譜可知：季戊四醇中有兩種氫原子，而新型阻燃劑中間體X中只有一種氫原子，說明三氯氧磷（）與季戊四醇（）以物質(zhì)的量之比2：1 反應(yīng)時(shí)，季戊四醇中羥基氫全部消失，生成氯化氫酸性氣體．

解答 解：（1）①2Ca₃（PO₄）2（s）+10C（s）═6CaO（s）+P₄（s）+10CO（g）△H₁=+3359.26 kJ•mol^-1
②CaO（s）+SiO₂（s）═CaSiO₃（s）△H₂=-89.61kJ•mol^-1
①+②×6得2Ca₃（PO₄）₂（s）+6SiO₂（s）+10C（s）═6CaSiO₃（s）+P₄（s）+10CO（g）△H₃=△H₁+△H₂×6=+2821.6kJ•mol^-1，
故答案為：+2821.6；
（2）CuSO₄中銅的化合價(jià)由+2價(jià)變?yōu)?1價(jià)，1個(gè)CuSO₄得到1個(gè)電子，60molCuSO₄共得到電子60mol，白磷中磷的化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?5價(jià)，1個(gè)白磷得到20個(gè)電子，所以60molCuSO₄能氧化白磷的物質(zhì)的量為3mol，
故答案為：3mol；
（3）①為獲得盡可能純的NaH₂PO₄，pH應(yīng)控制從圖表中找出H₂PO₄^-分布分?jǐn)?shù)最大值所在區(qū)間，即4～5.5（介于此區(qū)間內(nèi)的任意值或區(qū)間均可），溶液中主要含磷物種濃：度大小關(guān)系可由圖表得出 c（HPO₄^2-）＞c（H₂PO₄^-），
故答案為：4～5.5（介于此區(qū)間內(nèi)的任意值或區(qū)間均可）；c（HPO₄^2-）＞c（H₂PO₄^-）；
②HPO₄^2-離子既能發(fā)生電離又能發(fā)生水解，電離反應(yīng)式為HPO₄^2-?PO₄^3-+H⁺，水解反應(yīng)式為HPO₄^2-+H₂O?H₂PO₄^-+OH^-，溶液呈堿性，說明水解程度大于電離程度；
由于HPO₄^2-離子和Ca²⁺離子反應(yīng)生成沉淀：3Ca²⁺+2HPO₄^2-═Ca₃（PO₄）₂↓+2H⁺，使得水解程度小于電離程度，溶液則顯酸性，
故答案為：3Ca²⁺+2HPO₄^2-═Ca₃（PO₄）₂↓+2H⁺；
（4）核磁共振氫譜可知：季戊四醇中有兩種氫原子，而新型阻燃劑中間體X中只有一種氫原子，說明三氯氧磷（）與季戊四醇（）以物質(zhì)的量之比2：1 反應(yīng)時(shí)，季戊四醇中羥基氫全部消失，生成氯化氫酸性氣體，X的結(jié)構(gòu)簡式為：；
故答案為：①HCl； ②．

點(diǎn)評(píng) 本題圍繞磷及其化合物展開，涉及元素化合物性質(zhì)、熱化學(xué)方程式、氧化還原反應(yīng)判斷、離子反應(yīng)方程式的書寫、讀圖讀表、pH控制、核磁共振氫譜等知識(shí)，難度中等以上．