Question

【題目】含磷化合物在生產(chǎn)生活中有著重要的應用。

（1）磷與氨是同主族元素，下列能說明者非金屬性強弱的是_______(填字母)。

a.NH3比PH3穩(wěn)定性強

b.常溫下，氮氣為氣體，磷單質(zhì)為固體

c.氮氣與氫氣化合比磷與氫氣化合更困難

d.HNO3的酸性比HPO3酸性強

（2）工業(yè)常用磷精礦[Ca5(PO4)3F]和硫酸反應制各磷酸。己知25℃，101kPa時:

CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l) △H=-271kJ/mol

5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)=Ca5(PO4)F(s)+5H2O(l) △H=-937kJ/mol

則Ca5(PO4)F和硫酸反應制備磷酸的熱化學方程式為________________。

（3）已知PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)△H>0。溫度為T時，把一定量的PCl5氣體引入一真空瓶內(nèi)，反應達平衡后PCl5與PCl3的分壓之比為1:3(分壓一總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。

①PCl5的分解率a1=_____%。若達到興衡后體系總壓為1.4MPa，用平衡分壓代替平衡濃度表示反應的平衡常數(shù)Kp=_________。

②溫度為T2時，新的平衡體系中PCl5與Cl2分壓相同，則PCl5的分解率a1________a2，溫度T1___T2(填“>”“<”或“=”)。

③達到平衡后，下列情況使PCl5分解率增大的是___________(填字母)。

a.溫度、體積不變，充入氬氣 b.體積不變，對體系加熱

C.溫度、體積不變，充入氯氣 d.溫度不變，增大容器體積

（4）氧化水解法產(chǎn)三氯氧磷的廢水中主要含有H3PO4、H3PO3等，可先加入適量漂白粉，再加入生石灰調(diào)節(jié)pH將磷元素轉(zhuǎn)化為磷酸的鈣鹽沉淀并回收。

①在沉淀前先加入適量漂白粉的作用是__________________。

②下圖是不同條件對磷的沉淀回收率的影響圖像。處理該廠廢水需控制的工藝條件為______。

Answer 1

【答案】 a Ca5(PO4)3F(s) +5H2SO4(l)=5CaSO4(s)+3H3PO4(l)+HF(g) △H=﹣418kJ· mol-1 75 1.8MPa ＞ ＞ bd 將廢水中的H3PO3氧化成H3PO4 溶液pH>10，反應時間>30min

【解析】（1）同主族元素從上到下原子序數(shù)逐漸增大，元素金屬性逐漸增大，非金屬性逐漸減小，單質(zhì)與氫氣的化合越來越難，氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性逐漸減小，最高價氧化物對應的水化物的酸性逐漸減弱，所以NH3比PH3穩(wěn)定性強可以說明非金屬性N＞P，a可以；常溫下，氮氣為氣體，磷單質(zhì)為固體是它們的物理性質(zhì)，不能說明非金屬性N＞P，b不可以；氮氣與氫氣化合比磷與氫氣化合更困難可以說明非金屬性P＞N，與元素周期律矛盾，c不可以；HPO3不是磷元素的最高價氧化物對應的水化物，所以HNO3與HPO3酸性強弱不能說明N與P非金屬性強弱，d不可以；正確答案是a；

（2）根據(jù)蓋斯定律:將CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l) △H=-271kJ/mol乘以5倍減去

5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)=Ca5(PO4)F(s)+5H2O(l) △H=-937kJ/mol得到：Ca5(PO4)3F(s) +5H2SO4(l)=5CaSO4(s)+3H3PO4(l)+HF(g) △H=﹣418kJ· mol-1，所以Ca5(PO4)F和硫酸反應制備磷酸的熱化學方程式為：Ca5(PO4)3F(s) +5H2SO4(l)=5CaSO4(s)+3H3PO4(l)+HF(g) △H=﹣418kJ· mol-1；

（3） 假設一定量的PCl5為amol，壓強是P0

PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)
開始（mol） a 0 0
轉(zhuǎn)化（mol） x x x

平衡（mol） a-x x x

根據(jù)：分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)，達平衡后P（總）=（a+x）P0/a，P（PCl5）=（a-x）P（總）/(a+x), P（Cl2）= P（PCl3）=xP（總）/(a+x),根據(jù)反應達平衡后PCl5與PCl3的分壓之比為1:3得出：x=3a/4；

① PCl5的分解率a1=x/a=75% , 平衡分壓代替平衡濃度表示反應的平衡常數(shù)表達式是：Kp=P(Cl2)P(PCl3)/P(PCl5)，將P（總）=1.4MPa代入得：Kp=1.8MPa

② 根據(jù)①的計算數(shù)據(jù)可知，在原平衡中，P（PCl5）＜P（Cl2）,新平衡中兩者相同，說明平衡逆向移動，根據(jù)反應方程式：PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)△H>0，該反應正反應是吸熱反應，平衡逆向移動，說明溫度降低，即T2＜T1，新平衡與原平衡相比，PCl5分解率降低了，所以正確答案是：a1＞a2，溫度T1＞T2；

③ PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)△H>0達到平衡后，溫度、體積不變，充入氬氣，反應物、生成物的濃度都沒有改變，平衡不移動，a不能使PCl5分解率增大，a選項錯誤；體積不變，對體系加熱，相當于升高溫度，該反應的正反應是吸熱反應，平衡正向移動，能使PCl5分解率增大，所以b選項正確；溫度、體積不變，充入氯氣，平衡逆向移動，PCl5分解率減小，c選項錯誤；溫度不變，增大容器體積，平衡正向移動，能使PCl5分解率增大，d選項正確；所以達到平衡后，使PCl5分解率增大的選項是bd；

（4）①氯化水解法生產(chǎn)三氯氧磷會產(chǎn)生含磷（主要為H3PO4、H3PO3等）廢水，在廢水中先加入適量漂白粉，使廢水中的H3PO3氧化為PO43-，加入生石灰后能完全轉(zhuǎn)化為磷酸的鈣鹽，達到較高的回收率；

②根據(jù)題干中的圖可確定pH≥10，磷的沉淀回收率較高(90%左右)，反應時間超過30 min時磷的沉淀回收率較高（(90%左右），所以處理該廠廢水最合適的工藝條件為溶液pH>10，反應時間>30min。