Question

(14分)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在電爐中高溫(～1550℃)下通過下面三個反應(yīng)共熔得到。

①4Ca3(PO4)2(s)+10C(s)＝12CaO(s)+2P4(s)+10CO2(g）ΔH1=＋Q1kJ·mol-1

②CaO(s)+SiO2(s)＝CaSiO3(s） ΔH2=－Q2 kJ·mol-1

③CO2 (g)＋C(s)＝2CO(g) ΔH3=＋Q3kJ·mol-1

已知：CaSiO3的熔點(1546℃)比SiO2低。

a、寫出由磷酸鈣礦制取白磷總的反應(yīng)方程式_____________________________。

b、上述反應(yīng)中SiO2起何作用？______________________________________。

（2）白磷在熱的濃氫氧化鉀溶液中岐化得到一種次磷酸鹽(KH2PO2)和一種氣體 (寫化學(xué)式)。

（3）磷的重要化合物NaH2PO4可通過H3PO4與NaOH溶液反應(yīng)獲得。工業(yè)上為了使反應(yīng)的主要產(chǎn)物是NaH2PO4，通常將pH控制在 之間(已知磷酸的各級電離常數(shù)為：K1= 7.1×103 K2 = 6.3×108 K3 =4.2×1013 lg7.1≈0.9 lg6.3≈0.8 lg≈0.6) 。Na2HPO4 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）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：

11P 4+60CuSO4+96H2O＝20Cu3P+24H3PO4+60H2SO4

60molCuSO4能氧化白磷的物質(zhì)的量是 。

Answer 1

⑴a、2Ca3(PO4)2＋6SiO2＋10C6CaSiO3＋P4＋10CO （2分）b、生成CaSiO3放出一定的能量使反應(yīng)熱△H降低；CaSiO3的熔點比SiO2低，成為熔融態(tài)浮在表面，對白磷有保護(hù)作用 （2分）

⑵PH3（2分）⑶2.1～7．2 （4分） 3Ca2++2HPO4-＝Ca3(PO4 )2↓+2H+（2分） ⑷3mol（2分）

【解析】

試題分析：（1）a、白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在電爐中高溫(～1550℃)下通過下面三個反應(yīng)共熔得到：①4Ca3(PO4)2(s)+10C(s)＝12CaO(s)+2P4(s)+10CO2(g）ΔH1=＋Q1kJ·mol-1，②CaO(s)+SiO2(s)＝CaSiO3(s） ΔH2=－Q2 kJ·mol-1，③CO2 (g)＋C(s)＝2CO(g) ΔH3=＋Q3kJ·mol-1，這說明反應(yīng)中還有硅酸鈣和CO生成，因此由磷酸鈣礦制取白磷總的反應(yīng)方程式為2Ca3(PO4)2＋6SiO2＋10C6CaSiO3＋P4＋10CO。

b、由于白磷易被氧化，生成CaSiO3放出一定的能量，而CaSiO3的熔點比SiO2低，是硅酸鈣成為熔融態(tài)浮在表面，對白磷有保護(hù)作用 。

（2）白磷在熱的濃氫氧化鉀溶液中岐化得到一種次磷酸鹽(KH2PO2)和一種氣體，則根據(jù)氧化還原反應(yīng)電子得失守恒可知，該氣體中P元素的化合價要低于0價，因此該氣體是PH3。

（3）如果磷酸只發(fā)生一級電離，則根據(jù)電離常數(shù)可知溶液的pH＝3—0.9＝2.1。根據(jù)二級電離常數(shù)可知溶液的pH＝8—0.8＝7.2，所以工業(yè)上為了使反應(yīng)的主要產(chǎn)物是NaH2PO4，通常將pH控制在2.1～7.2 之間。Na2HPO4 溶液顯堿性，若向溶液中加入足量的CaCl2 溶液，則發(fā)生反應(yīng)3Ca2++2HPO4-＝Ca3(PO4 )2↓+2H+，因此溶液則顯酸性。

（4）根據(jù)方程式可知被氧化的P化合價從0價升高到＋5價，失去5個電子，即1mol白磷失去20mol電子。硫酸銅中銅元素的化合價從＋2價降低到＋1價，得到1個電子。因此根據(jù)電子得失守恒可知60molCuSO4能氧化白磷的物質(zhì)的量是60mol÷20＝3mol。

考點：考查白磷制備、性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)以及電離常數(shù)應(yīng)用等