化學(xué)教案（通用版）專題10肼及磷砷的主要化合物

微專題·大素養(yǎng)eq\o(○,\s\up1(10))肼及磷、砷的主要化合物一、N2H4的性質(zhì)二、P4、PH3、P2O5、PCl5等的性質(zhì)1．P4和PH32．P2O5（1）常用作干燥劑，能干燥酸性或中性物質(zhì)，與H2O反應(yīng)生成HPO3或H3PO4。（2）在硝酸存在的條件下，煮沸P4O10的水溶液，才能較快地轉(zhuǎn)變?yōu)檩^純凈的H3PO4。3．P的含氧酸4．PCl3和PCl5（1）磷與氯氣反應(yīng)：氯氣足量時生成PCl5（白煙）；氯氣不足時生成PCl3（白霧）。（2）PCl5、PCl3都易水解：PCl5＋4H2O（足量）=H3PO4＋5HCl、PCl3＋3H2O=H3PO3＋3HCl。（3）PCl3可被Cl2氧化為PCl5：PCl3＋Cl2=PCl5。三、As及其化合物1．As及其氧化物2．H3AsO4的性質(zhì)【素養(yǎng)專練】1．疊氮化鈉（NaN3）是重要的化工原料。以甲醇、亞硝酸鈉等為原料制備NaN3的流程如圖所示。已知：水合肼（N2H4·H2O）不穩(wěn)定，具有強還原性。下列有關(guān)說法錯誤的是（）A.反應(yīng)①和反應(yīng)③中濃硫酸的作用相同B.反應(yīng)②的化學(xué)方程式為N2H4·H2O＋CH3ONO＋NaOH=NaN3＋CH3OH＋3H2OC.反應(yīng)③分離出的CH3OH可導(dǎo)入反應(yīng)①中循環(huán)利用D.反應(yīng)④制備水合肼時不能將氨水逐滴滴入NaClO溶液中2．硫酸廠產(chǎn)生的酸性廢水中含有超標(biāo)的H3AsO3，需要處理達(dá)標(biāo)后才能排放。目前含砷廢水的處理常用石灰中和－PFS，氧化吸附、納米級零價鐵等方法。（1）石灰中和－PFS法，處理過程如圖1所示。含砷廢水經(jīng)氧化后，加入石灰乳。含砷廢水中含砷微粒的分布分?jǐn)?shù)與pH的變化關(guān)系如圖2所示。已知此溫度下，Ca（H2AsO4）2溶于水，Ksp（FeAsO4）＝×10－21，Ksp[Ca3（AsO4）2]＝×10－19，Ksp（CaHAsO4）＝×10－4。①一級沉降時，當(dāng)pH＝2，廢水中開始產(chǎn)生沉淀，該沉淀的主要成分為________________________________________________________________________（填化學(xué)式），pH調(diào)至8時，開始產(chǎn)生Ca3（AsO4）2沉淀，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②二級沉降中，保持溶液pH在8～10之間。加入PFS（聚合硫酸鐵），形成的Fe（OH）3膠體粒子與含砷微粒反應(yīng)可提高砷的去降率，發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（2）氧化吸附法：新生態(tài)MnO2懸濁液具有較強的氧化性，能將As（Ⅲ）氧化為As（V），也具有較強的吸附性，能吸附水體中的H＋而帶正電荷，所帶正電荷越多，吸附含砷微粒的能力越強。pH不同時，新生態(tài)MnO2懸濁液對砷的去除率如圖3所示。①加入新生態(tài)MnO2懸濁液使廢水中H3AsO3轉(zhuǎn)化為H3AsO4反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②pH從3增大到7的過程中，隨著pH的增大，砷的去除率上升。其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（3）納米級零價鐵法：納米級零價鐵具有強吸附性和還原性，可直接處理有氧條件下含As（Ⅲ）較多的廢水。處理后在納米級零價鐵表面有大量的As（0），外圍有大量的As（V），產(chǎn)生As（0）的原理如圖4所示。請描述產(chǎn)生As（0）、As（V）的過程：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。3．次磷酸鈉（NaH2PO2）易溶于水，具有還原性，可用于化學(xué)鍍銀、鎳、鉻等。一種利用泥磷（含P4和少量CaO、Fe2O3、Al2O3、CaCl2等）為原料制備NaH2PO2·H2O的工藝流程如圖1所示。已知：P4與兩種堿的反應(yīng)主要有Ⅰ.2Ca（OH）2＋P4＋4H2O=2Ca（H2PO2）2＋2H2↑Ⅱ.4NaOH＋P4＋8H2O=4NaH2PO2·H2O＋2H2↑Ⅲ.4NaOH＋P4＋2H2O=2Na2HPO3＋2PH3↑Ⅳ.NaH2PO2＋NaOH=Na2HPO3＋H2↑（1）已知H3PO2是一元中強酸，NaH2PO2是（填“正鹽”或“酸式鹽”）。（2）尾氣中的PH3被NaClO溶液吸收可生成NaH2PO2，從吸收液中獲得NaH2PO2·H2O的操作為、、過濾、洗滌和干燥。（3）用NiCl2、NaH2PO2溶液進(jìn)行化學(xué)鍍Ni，同時生成H3PO4和氯化物的化學(xué)方程式為：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（4）“反應(yīng)”在溫度和水量一定時，混合堿的總物質(zhì)的量與P4的物質(zhì)的量之比[eq\f(n（混合堿）,n（P4）)]與NaH2PO2產(chǎn)率的關(guān)系如圖2所示。當(dāng)eq\f(n（混合堿）,n（P4）)＞時，NaH2PO2的產(chǎn)率隨eq\f(n（混合堿）,n（P4）)的增大而降低的可能原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（5）濾渣2的主要成分為（填化學(xué)式）。（6）“過濾2”的濾液需要用Ag2SO4溶液、Ba（OH）2溶液除去其中的Cl－，加入的Ag2SO4溶液不宜過量太多，其主要原因是________________________________________________________________________。（7）在工業(yè)上，可以用惰性電極電解NaH2PO2溶液制取磷酸，請寫出其陽極反應(yīng)式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。本講真題研練1．[2022·湖南卷]科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某些生物酶體系可以促進(jìn)H＋和e－的轉(zhuǎn)移（如a、b和c），能將海洋中的NO2-轉(zhuǎn)化為N2進(jìn)入大氣層下列說法正確的是（）A．過程Ⅰ中NO2B．a(chǎn)和b中轉(zhuǎn)移的e－數(shù)目相等C．過程Ⅱ中參與反應(yīng)的n（NO）∶n（NH4+）＝1D.過程Ⅰ→Ⅲ的總反應(yīng)為NO2-＋NH4+=N2↑2．[2022·江蘇卷]氮及其化合物的轉(zhuǎn)化具有重要應(yīng)用。下列說法不正確的是（）A.自然固氮、人工固氮都是將N2轉(zhuǎn)化為NH3B．侯氏制堿法以H2O、NH3、CO2、NaCl為原料制備NaHCO3和NH4ClC．工業(yè)上通過NH3催化氧化等反應(yīng)過程生產(chǎn)HNO3D．多種形態(tài)的氮及其化合物間的轉(zhuǎn)化形成了自然界的“氮循環(huán)”3．[2021·河北卷]硫和氮及其化合物對人類生存和社會發(fā)展意義重大，但硫氧化物和氮氧化物造成的環(huán)境問題也日益受到關(guān)注。下列說法正確的是（）2和SO2均為紅棕色且有刺激性氣味的氣體，是酸雨的主要成因B．汽車尾氣中的主要大氣污染物為NO、SO2和PMC．植物直接吸收利用空氣中的NO和NO2作為肥料，實現(xiàn)氮的固定D．工業(yè)廢氣中的SO2可采用石灰法進(jìn)行脫除4．[2021·河北卷]關(guān)于非金屬含氧酸及其鹽的性質(zhì)，下列說法正確的是（）A．濃H2SO4具有強吸水性，能吸收糖類化合物中的水分并使其炭化B．NaClO、KClO3等氯的含氧酸鹽的氧化性會隨溶液的pH減小而增強C．加熱NaI與濃H3PO4混合物可制備HI，說明H3PO4比HI酸性強D．濃HNO3和稀HNO3與Cu反應(yīng)的還原產(chǎn)物分別為NO2和NO，故稀HNO3氧化性更強5．[2023·浙江1月]下列關(guān)于元素及其化合物的性質(zhì)說法不正確的是（）A．Na和乙醇反應(yīng)可生成H2B．工業(yè)上煅燒黃鐵礦（FeS2）生產(chǎn)SO2C．工業(yè)上用氨的催化氧化制備NOD．常溫下鐵與濃硝酸反應(yīng)可制備NO26．[海南卷]干燥的二氧化碳和氨氣反應(yīng)可生成氨基甲酸銨固體，化學(xué)方程式為：2NH3（g）＋CO2（g）?NH2COONH4（s）ΔH<0，在四氯化碳中通入二氧化碳和氨制備氨基甲酸銨的實驗裝置如下圖所示，回答下列問題：（1）裝置1用來制備二氧化碳?xì)怏w：將塊狀石灰石放置在試管中的帶孔塑料板上，漏斗中所加試劑為；裝置2中所加試劑為。（2）裝置4中試劑為固體NH4Cl和Ca（OH）2，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________；試管口不能向上傾斜的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。裝置3中試劑為KOH，其作用為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（3）反應(yīng)時三頸燒瓶需用冷水浴冷卻，其目的是________________________________________________________________________。微專題·大素養(yǎng)eq\o(○,\s\up1(10))素養(yǎng)專練1．解析：由分析可知，反應(yīng)①中濃硫酸起酸、催化劑和脫水劑的作用，反應(yīng)③中濃硫酸只起酸的作用，作用不同，A錯誤；由分析可知，反應(yīng)②為在氫氧化鈉溶液中，亞硝酸甲酯與水合肼發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成疊氮化鈉、甲醇和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2H4·H2O＋CH3ONO＋NaOH=NaN3＋CH3OH＋3H2O，B正確；由分析可知，反應(yīng)①中甲醇為反應(yīng)物，則步驟③分離出的甲醇可導(dǎo)入①中循環(huán)利用，C正確；水合肼具有強還原性，若制備水合肼時將氨水逐滴滴入具有強氧化性的次氯酸鈉溶液中，水合肼會與次氯酸鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)，而無法制得水合肼，D正確。答案：A2．解析：（1）含砷廢水經(jīng)氧化后，H3AsO3轉(zhuǎn)化為H3AsO4，廢水中含有H2SO4、H3AsO4和HCl等物質(zhì)。①由題圖2可知pH＝2時，As主要以H2AsO4-和H3AsO4的形式存在，由于Ca（H2AsO4）2溶于水，故此時沉淀應(yīng)為CaSO4；pH＝8時，HAsO42-開始轉(zhuǎn)化為AsO43-，使溶液中c（AsO43-）增大，Qc＝c3（Ca2＋）·c2（AsO43-）＞Ksp[Ca3（AsO4）2]，產(chǎn)生Ca3（AsO4）2沉淀。②pH在8～10之間時，As主要以HAsO42-的形式存在，HAsO42-會電離產(chǎn)生少量的AsO43-，而Ksp（FeAsO4）很小，所以Fe（OH）3膠體粒子產(chǎn)生的Fe3＋會和AsO43-結(jié)合生成FeAsO4沉淀，則主要反應(yīng)的離子方程式為HAs（2）①根據(jù)題意可知MnO2可將H3AsO3氧化為H3AsO4，自身被還原為Mn2＋，根據(jù)得失電子原理，原子守恒和電荷守恒可知，反應(yīng)的離子方程式為MnO2＋H3AsO3＋2H＋=H3AsO4＋Mn2＋＋H2O。②pH＜7時，隨著pH的增大，新生態(tài)MnO2懸濁液吸附的H＋所帶的正電荷減少，吸附能力減小，但有更多的H3AsO4轉(zhuǎn)化為H2AsO4-和HAsO42-，溶液中帶負(fù)電荷的粒子增多，易被吸附，使得吸附能力增大，吸附能力增大的幅度大于吸附能力減小的幅度（3）納米級零價鐵具有強吸附性和還原性，由題圖4可知納米級零價鐵吸附了水體中的As（Ⅲ），As（Ⅲ）具有氧化性，兩者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成As（0）和Fe2＋；As（V）主要在與水體接觸的外圍產(chǎn)生，應(yīng)是Fe2＋被水體中的氧氣氧化為Fe3＋，F(xiàn)e3＋具有氧化性，而As（Ⅲ）處于中間價態(tài)，具有還原性，F(xiàn)e3＋將As（Ⅲ）氧化為As（V）。答案：（1）①CaSO4pH增大，促進(jìn)HAsO42-電離，使溶液中c（AsO43-）增大，pH調(diào)至8時，Qc＝c3（Ca2＋）·c2（AsO43-）＞Ksp[Ca3（AsO4）2]，產(chǎn)生Ca3（AsO4）2沉淀②HAsO42-＋Fe（OH）3=FeAsO（2）①MnO2＋H3AsO3＋2H＋=H3AsO4＋Mn2＋＋H2O②見解析（3）見解析3．答案：（1）正鹽（2）蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶（3）2NiCl2＋NaH2PO2＋2H2O=2Ni↓＋H3PO4＋NaCl＋3HCl（4）過量的堿將NaH2PO2轉(zhuǎn)化為N