高中化学竞赛题磷和磷的化合物.docx

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高中化学竞赛题磷和磷的化合物

中学化学竞赛试题资源库——磷和磷的化合物

A组

．下列各组两物质之间的关系，不属于同素异形体的是

A氧气和臭氧B白磷和红磷C硅石和石英D石墨和C60

．能在空气中稳定保存的物质是

A白磷B亚硫酸钠C硒化氢水溶液D石英

．密闭的玻璃容器中用酒精灯加热下列物质，冷却后的物质其性质可能发生变化的是

A白磷B氯化铵C硅酸D碘

．密闭的玻璃容器中用酒精灯加热下列物质，冷却后的物质其性质发生变化的是

A白磷B氯化铵C氧化汞D氢气

．下列溶液有时呈黄色，其中是由于久置时，被空气中的氧气氧化而变色的是

A浓硝酸B白磷C氧化镁D氢氧化钠

．下列叙述中正确的是

A白磷在常温下为白色粉末状固体B五氧化二磷溶于冷水中生成磷酸

C白磷是一种剧毒物质D白磷和红磷互为同素异形体

.有一种磷的结构式是

，有关它的下列叙述不正确的是

A它完全燃烧时的产物是P2O5B它不溶于水

C它在常温下呈固态D它与白磷互为同分异构体

．农业及城市生活污水中含磷。

对于处理污水时要不要除去磷，有以下几种意见，你认为正确的是

A磷是生物的营养元素，不必除去

B含磷的污水是很好的肥料，不必处理

C磷对人无毒，除去与否都无关紧要

D含磷的污水排到自然水体中能引起澡类增殖，使水变质，必须除去

．家用洗涤剂是污水中磷元素的重要来源（洗涤剂中常含有三聚磷酸钠），必须采取有效措施控制含磷洗涤剂的污水污染水体的原因是

A使水的酸度大大增加，腐蚀桥梁、闸门等设施

B磷酸根进入水中，形成多种不溶性的磷酸盐，再吸附杂质，日积月累，河床抬高造成水患

C浮游生物得到养分，大量繁殖、死亡、腐败，耗尽水中氧，水质恶化

D磷酸盐有毒、致癌，不溶于水

．已知白磷与氧气可发生如下反应：

P4＋3O2＝P4O6P4＋5O2＝P4O10，现在某密闭容器中加入62g白磷和50.4L氧气（标准状况），使之恰好完全反应，则所得到的P4O10与P4O6的物质的量之比为

A1︰3B3︰2C3︰1D1︰1

．白磷跟热的KOH溶液发生如下反应：

P4＋OH－＋H2O→H2PO2－＋PH3，此反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为

A1︰3B3︰1C4︰3D3︰4

．下列关于磷酸的说法错误的是

A将五氧化二磷溶于水就可得到磷酸

B常温下，磷酸可由PCl5水解得到：

PCl5＋4H2O＝H3PO4＋5HCl↑

C磷酸比硝酸稳定，酸性比硝酸弱，是弱酸

D磷酸没有毒，也没有氧化性

．我们平常所说的“五氧化二磷”，其分子组成实为“P4O10”，分子结构呈“笼”状。

（图中

代表磷原子，

代表氧原子）。

P4O10极易与水化合，它也可与乙醇、氨等某些具有强极性键的分子结合，反应过程与同水反应类似。

（1）每个P4O10的分子中有P－O－P键的数目为

A4个B6个C8个D12个

（2）若每个P4O10分子结合4个水分子，则生成的物质是

AH4P2O6BH4P2O5CH3PO4DH4P2O7

（3）若每个P4O10分子结合6个水分子，则生成物的结构简式为

A

B

C

D

（4）P4O10与足量的乙醇反应，生成物的种数是

A1种B2种C3种D4种

（5）每摩尔P4O10与足量的氨反应，最多可消耗氨的物质的量为

A6molB8molC10molD12mol

．某元素的气态氢化物HXR在某温度下分解为氢气和固体物质，在相同条件下体积为原来的1.5倍，分解前后气体的密度比为17︰1，该元素原子核内中子数与质子数之差为1，该元素的符号为，R原子核内中子数为，R原子的电子排布式为，R原子的最高氧化物的分子式为，其溶于水后生成物为。

．N、P是植物生长需要的营养元素，吸收这些营养元素的主要方式为。

如果这些营养元素过多，海洋植物的生长速度就会，从而导致，进而影响鱼、虾、蟹等海洋生物的生存并大量死亡，原因是。

现在海水中N、P含量过高，主要来自、。

你认为如何有效控制海水中N、P的过度增加。

．下面所示装置（酒精灯、铁架台等未画出）制取三氯化磷，在仪器d（瓶塞用金属簿包裹）放入足量白磷，将氯气迅速而又不间断地通入仪器d中，氯气与白磷就会发生反应，产生火焰。

三氯化磷和五氯化磷的物理常数如下表所示：

熔点

沸点

三氯化磷

-112℃

76℃

五氯化磷

148℃

200℃（分解）

熔点

沸点

三氯化磷

－112℃

76℃

五氯化磷

148℃

200℃（分解）

f

（1）有浓盐酸、浓硫酸、白磷、二氧化锰、氢氧化钠等物质供选用，a、b中应该装入的试剂分别是a_____________、b______________。

（2）需要加热的仪器有___________（填字母）。

（3）生成的三氯化磷在蒸馏烧瓶e中收集，为保证三氯化磷蒸汽冷凝，应在水槽g中加入________________。

（4）三氯化磷遇水蒸气强烈反应，甚至爆炸。

所以d、e仪器以及装入的物质都不能含有水分。

为除去氯气中的水分，C可以装入下列物质中的___________（填字母）。

A碱石灰B浓硫酸C无水氯化钙

（5）氯气和白磷反应放出大量的热，为使仪器d不致因局部过热而炸裂，实验开始前应在曲颈瓶的底部放少量________________。

（6）实验室的白磷保存在水中，取出白磷后用滤纸吸干表面的水分，浸入无水酒精中片刻再浸入乙醚中片刻即可完全除去水分。

已知水与酒精互溶，酒精与乙醚互溶。

用上述方法完全除去水分的原理是_________________。

（7）为防止氯气污染空气，装置末端导出的气体最好用（填字母）________进行净化处理。

ANaOH溶液BCa（OH）2溶液C饱和食盐水

．两种非金属元素彼此距离两个周期，其单质Xm、Yn，都是无放射性的固体，能发生反应：

Xm十Yn＋H2O＝HY＋H3XO4＋XH4Y，试判断m、n的值，并确定Xm、Yn各是什么物质？

简述理由。

．工业上将磷酸钙、石英砂和碳粉混和在电弧炉中焙烧来制取白磷：

（1）配平下列化学方程式，标出电子转移方向和数目：

Ca3（PO4）2＋SiO2＋C＝CaSiO3＋Px＋CO↑

（2）反应得到的Px蒸气的密度是相同条件下氢气的62倍，据此计算反应制得白磷的分子量。

答：

。

（3）根据以上计算推断白磷的分子式为，其空间结构为，其键角为，其晶体类型属于。

（4）白磷在空气中不完全燃烧得到磷的氧化物，其分子组成可认为白磷分子中的全部P－P键断裂后嵌入一个氧原子，则该氧化物的化学式为。

．某元素的最高价氧化物的化学式为R2O5，其气态氢化物中含H8.82%（质量分数），计算该元素的相对原子质量。

若该元素原子核内质子数比中子数少1个，确定该元素的名称、元素符号及它在元素周期表中的位置。

．在573K时，磷的蒸气对空气的相对密度是4.28，空气的平均相对分子质量为29，问气态磷分子是由几个磷原子组成的？

写出其分子式。

B组

．有化学实验能证明，安全火柴在摩擦起火的过程中，发生化学变化的可能是下列两种物质之间

A氯酸钾与二氧化锰B氯酸钾与白磷

C氯酸钾与红磷D二氧化锰与三硫化锑

．下列物质误食后，不会引起中毒的是

ABaSO4BNaNO2CHPO3DP4

．白磷分子中的共用电子对数和未成键的价电子对数依次为

A4，4B6，4C．4，6D．3，1

．31g白磷分子中存在的共价键数目是（NA为阿佛加德罗常数）

A4NABNAC1.5NAD0.25NA

．将下列固体置于隔绝空气的密闭容器中加热，在加热过程中发生了化学反应，但冷却后又聚集为原来物质的是

ANH4ClBNH4IC碘片D红磷

．第二次世界大战期间，某国有支侦查小分队到德国法西斯一座十分隐蔽且又戒备森严的军火厂。

上级要求小分队在三天内必须炸毁它，结果他们用十多只涂有化学药剂的老鼠完成了任务。

据你推测这种化学药剂是

ATNTBKMnO4和H2SO4C黑火药和甘油D白磷的CS2溶液

．将白磷隔绝空气加热到260℃可转变为红磷。

以下说法正确的是

A白磷转变为红磷是一个吸热过程B红磷比白磷稳定

C白磷转变为红磷需外界提供引发反应的能量D白磷比红磷稳定

．同主族元素所形成的同一类型化合物，往往其结构和性质相似。

化合物碘化磷（PH4I）是一种白色晶体，下列对它的叙述中错误的是

A它是一种含共价键的离子化合物B这种化合物受热时可能产生有色气体

C这种化合物易溶于水D这种化合物不能和烧碱反应

．白磷在高压下隔绝空气加热后急速冷却，可得钢灰色固体——黑磷，其转化过程如下：

白磷

黑磷，黑磷性质稳定，结构与石墨相似。

下列叙述正确的是

A黑磷与白磷互为同分异构体B黑磷能导电

C白磷转化为黑磷是物理变化D黑磷能在空气中自燃

．将一定量的磷化氢和氢气的混合气体依次通过两支加热的硬质玻璃管。

第一支玻璃管中装有铜屑；第二支玻璃管中装有氧化铜。

第一支玻璃管中的Cu被氧化为Cu3P2，玻璃管质量增加了4.96g；第二支玻璃管质量在发生反应后减少了5.76g。

计算原混合气体中磷化氢气体和氢气的体积比是

A4︰9B3︰5C4︰3D3︰4

．把过量的五氧化二磷加入纯硝酸中，控制温度在30℃以下发生反应，在此反应中五氧化二磷的作用是：

，此反应的化学方程式是：

。

．生铁中常含少量磷（以Fe3P的形式存在），使生铁可铸不可锻。

欲测定生铁的含磷量，按照中国化学工业颁布的标准分析方法，需用硝酸溶解样品。

（1）若用稀硫酸或盐酸溶解生铁样品，分析结果将会（“偏高”、“偏低”或“正常”）。

（2）若用6mol/L的硝酸溶解生铁样品，Fe3P与硝酸反应的化学方程式为

．高聚合度的膦腈化合物具有耐油、耐高温、抗老化、低温弹性好及不燃烧等优良性质，是当前无机高分子新材料及阻燃材料的一个研究方向它的制备反应为

nPCl5＋nNH4Cl

（PNCl2）n＋4nHCl

（PNCl2）n中n为3、4、5等，经分离得（PNCl2）3的环状化合物，写出（PNCl2）3的结构式。

m（PNCl2）3

PNCl2

。

（链状聚合物）

此链状聚合物在400℃以上解聚，伸张率为150％～300%，抗张强度为18kg/cm2，性能已属优良，但不实用，因为，所以常用聚氯代膦腈有机衍生物，例如聚三氟乙醇膦腈，则可用与聚氯代膦腈作用。

．三硫化四磷（P4S3）是制造火柴的原料，它的分子结构以白磷的分子结构为基础，硫原子连接在P－P键的中间，其中有1个磷原子与3个硫原子相连。

（1）白磷的分子结构是型，白磷属于晶体。

（2）P4S3中磷的化合价分别为价，在包含磷原子和硫原子的最小环上有

个原子。

．在有机溶剂里使nmol五氯化磷与nmol氯化铵定量地发生完全反应，释放出4nmol的氯化氢，同时得到一种白色晶体A；A的熔点为113℃，在减压下，50℃即可升华，在1Pa下测得A的蒸气密度若换算成标准状况下测得15.5g/L。

（1）A的化学式为；

（2）生成A晶体的化学方程式为；

（3）分子结构测定实验表明：

A分子中具有六元环结构，同种元素的原子在分子中所处的环境（状态）相同且满足P五价、N三价、Cl一价。

请写出A分子的结构式。

．在有机溶剂里令nmol五氯化磷与nmol氯化铵定量地发生完全反应，释放出4nmol的氯化氢，同时得到一种白色的晶体A。

A的熔点为113℃，在减压下，50℃即可升华，在1Pa下测得的A的蒸汽密度若换算成标准状况下则为15.5g/L。

（1）通过计算给出A的分子式。

（2）分子结构测定实验的结论表明，同种元素的原子在A分子所处的环境毫无区别，试画出A的分子结构简图（即用单键一和双键＝等把分子里的原子连接起来的路易斯结构式）。

．20XX年6月，江苏省南京电化厂毒气泄漏，接到报警的南京消防特警一中队的消防官兵赶到现场，隔离出警界线，戴上防毒面具冲进厂区，看见厂内一根长8米，直径在30厘米的“L”形管子里正大量向外散发着白色雾状的毒气。

据消防官兵介绍，管道中存有有毒化学品三氯化磷，由于遇到雨水挥发产生毒雾。

（1）三氯化磷对湿度很敏感，在潮湿的空气中有烟雾，迅速水解，请写出相应化学方程式；已知产物中的含氧酸为二元酸，画出结构式；并写出该含氧酸与过量NaOH溶液反应生成正盐的化学方程式。

（2）PCl3还能与液氨进行氨解反应，分别写出相应化学方程式。

（3）PCl3能否与金属镍反应？

为什么？

（4）PCl3能与氯气加合生成五氯化磷，五氯化磷在气态，融熔态和非极性溶剂的溶液中具有结构，磷原子以杂化轨道成键。

五氯化磷固态呈[PCl4]+[PCl6]－离子状态，在极性有机溶剂（如CH3NO2）中，它能被溶剂的极性离子化。

可以认为由于Cl－从一个PCl5转移到另一个Cl－接受体PCl5而产生了四面体的PCl4+。

因此当PCl5与其它的Cl－接受体反应时，可得到许多PCl4+盐是不足为奇的。

请写出NbCl5和PCl5的反应方程式。

．磷不仅在地壳中广泛分布（丰度居所有元素的第13位）也存在于细胞、蛋白质、骨骼和牙齿中，是动植物不可缺少的元素之一，磷有三种同素异形体，分别是白磷、红磷和黑磷。

（1）在液态和800℃以下的蒸气中，磷单质主要以P4分子形态存在。

P4分子的空间构型为，P－P－P键角为。

（2）将白磷隔绝空气加热到1700℃，测得蒸气的密度（1大气压下）为0.509kg/m3，并检测到磷原子间有两种键长。

确定1700℃下磷蒸气的主要成分，写出分子式、画出结构式、计算出体积百分含量。

（3）白磷在30℃左右即自燃，因此保存白磷的方法是。

（4）白磷在空气中燃烧得到磷的氧化物，空气不足时生成A，空气充足时生成B，A、B的结构都以P4分子结构为基础而衍生的。

写出A、B的分子式，画出A、B的结构式。

（5）氧化物A中磷原子的空间构型是，氧原子的空间构型是，还有两种有机化合物的骨架结构与A类似，一种是烃（C），另一种是含N衍生物（D），请分别写出C、D的化学式，画出结构简式。

（6）NH4＋和HCHO在水溶液中可发生反应，生成化合物D。

写出离子方程式。

现有一瓶失去标签的一元酸的铵盐，为了测定其含氮量，称取2g样品溶于水，加入适量HCHO的溶液配成100mL溶液，再取10mL，滴入酚酞后再逐滴加入0.1mol/LNaOH溶液，当滴到25mL时溶液出现粉红色，且在半分钟内不褪色。

求铵盐中氮的质量分数。

（7）红磷的结构非常复杂，有人认为它是一种层状晶体，每一层是由许多磷原子环绕排列而成的五角形管道，管道中的重复单位是由个原子构成的链节。

下图是“红磷管道中的链节”。

红磷是高分子化合物吗？

，为什么？

（8）黑磷具有类似石墨的片层结构，有“金属磷”之称。

列举两种黑磷特有的物理性质：

。

（9）已知白磷、红磷燃烧的热化学方程式分别为

P4（s、白磷）＋5O2（g）＝P4O10（S）△H＝－24.08kJ/g白磷

P（s、红磷）＋5/4O2（g）＝1/4P4O10（s）△H＝－23.84kJ/g红磷

写出白磷转化为红磷的热化学方程式：

即1mol白磷转化为红磷时（吸收、释放）kJ热量。

白磷和红磷，何者热力学稳定性好？

（10）在自然界中，磷的主要矿物是Ca3（PO4）2·H2O和，它们是制造磷肥和一切磷化合物的原料。

制备白磷的方法是以磷酸钙矿为原料，以焦碳作剂，以石英砂做剂，1780K时在电炉中高温下共熔得到。

写出反应方程式。

（11）白磷在热的浓氢氧化钾溶液中岐化得到一种次磷酸盐和一种气体，写出化学反应方程式。

（12）白磷还能将Cu等不活泼金属从它们的盐溶液中还原出来，所以硫酸铜溶液是白磷中毒的解毒剂。

写出化学反应方程式。

如果该反应是在加热条件下进行的，得到的还原产物是Cu3P，写出化学反应方程式。

（13）白磷用于制备纯磷酸，化学反应方程式是，大量用于火柴生产的磷的同素异形体是。

（14）人体内90%的磷是以的形式存在于骨和牙齿中；生物体内新陈代谢和光合作用中涉及到的三聚磷酸钠的一个酯是。

C组

．磷的氯化物有PCl3和PCl5，氮的氯化物只有NCl3，为什么没有NCl5？

白磷在过量氯气（其分子有三种不同的相对分子质量）中燃烧时，其产物共有种不同分子。

．写出在氢氧化钠溶液中P4的歧化反应式。

．说明为什么在制取P4O6时要用氮与氧的混合气体而不用纯氧气？

．离子晶体A中存在共价键，A仅由2种位于不同周期的元素组成。

将A溶于稍过量NaOH中得一无色透明溶液，且无气体和沉淀产生。

向所得溶液中加入AgNO3溶液，生成浅黄色沉淀，经分析知道该沉淀为两种银盐的混合物，一种沉淀由两种元素组成，另一种沉淀由三种元素组成。

写出A的化学式以及所有涉及的反应方程式。

．某白色物质A能与热碱溶液（KOH）反应，得到无色有臭味的气体B和无色溶液C。

A是四面体型的分子晶体，在空气中最终氧化为D，D有很强的吸水性，与冷水反应生成E的四聚体E4。

B在水中的溶解度很小，其溶液显很弱的碱性。

C是一元酸F的钾盐，它们都有很强的还原性。

A、B、F在常温下都能与某蓝色溶液G反应，得到一种紫红色的常见金属和两种酸的混合液。

将A和G在加热条件下反应，得到另一种沉淀物I，将I在真空中加热使其分解，再冷却，得到H和一种黑色粉末J。

I和J既不是同种物质，也不是同分异构体。

（1）写出化学式：

A、B、C；

（2）写出结构式：

D、E4、F；

（3）写出B与H2O反应的离子方程式是水解反应还是电离反应？

（4）写出下列反应方程式：

A＋KOH→

B＋G→

F＋G→

A＋G→

．PCl5是一种白色固体，加热到160℃不经过液态阶段就变成蒸气，测得180℃下的蒸气密度（折合成标准状况）为9.3g/L,极性为零，P—Cl键长为204pm和211pm两种。

继续加热到250℃时测得压力为计算值的两倍。

PCl5在加压下于148℃液化，形成一种能导电的熔体，测得P－Cl的键长为198pm和206pm两种。

（P、Cl相对原子质量为31.0、35.5）回答如下问题：

（1）180℃下PCl5蒸气中存在什么分子？

为什么？

写出分子式，画出立体结构。

（2）在250℃下PCl5蒸气中存在什么分子？

为什么？

写出分子式，画出立体结构。

（3）PCl5熔体为什么能导电？

用最简洁的方式作出解释。

（4）PBr5气态分子结构与PCl5相似，它的熔体也能导电，但经测定其中只存在一种P－Br键长。

PBr5熔体为什么导电？

用最简洁的形式作出解释。

．制备NH4PF6简易方法研究：

①称取28gPCl5和26g干燥的NH4F在研钵中混匀研细，置于坩埚中。

在反应混合物表面滴加一小滴水，反应会逐渐由慢到快发生。

反应过程中有大量白烟逸出。

②反应完毕，所得反应物在研钵内研细。

加入20mL水，搅拌，使其中的NH4PF6尽量溶解，然后过滤，除去未溶解的NH4Cl。

固体再用约10mL水冲洗，洗出液与前面滤液合并后旋转蒸发至约为原体积的五分之一，冷却后不要有固体析出。

浓缩液中加入20mL丙酮，摇动，会有NH4Cl固体析出。

过滤，固体用丙酮洗涤。

洗出液与滤液合并后再次旋转蒸发浓缩，重复前一次操作，如此3至4次。

直至加入丙酮不再析出固体为止。

最后将所得滤液浓缩后直接加入CHCl3，则会有白色NH4PF6固体析出。

过滤，真空低温干燥。

称重，得产品6g。

（1）写出实验反应化学方程式：

（2）本实验产率多少？

（3）微量水在此固相反应中起了一定的催化作用，其催化机理可能有如下两种：

一种是PCl5和微量的H2O反应，二者反应生成POCl3。

该过程放出的热会引发其周围少量NH4F和PCl5反应，引发的反应放出的热又起到加热反应混合物的作用。

反应会逐渐发生且越来越剧烈。

请写出相应的化学方程式，并思考POCl3会不会影响产物的纯度？

（4）另一机理可为：

2NH4F＋H2O→NH4F·HF＋NH4OH

（1）

PCl5＋3NH4F·HF→NH4PF6＋3HCl＋2NH4Cl

（2）

（3）

．单质磷有多种同素异形体，黑磷是最稳定的一种，而红磷、白磷较为常见。

假设在这三种磷单质中，每个磷原子都与三个其他的磷原子成键，已知下列热力学数据：

ΔfHm（P4，白磷）＝0；ΔfHm（P，黑磷）＝－43kJ/mol；ΔfHm（红磷）＝－18kJ/mol

（1）试画出P4（白磷）的结构，并解释为什么白磷不稳定。

（2）假设反应：

P4（s，白磷）＝4P（s，黑磷）的ΔfHm值为白磷中所有弯曲键的应变能，据此计算白磷中每个60°键角的应变能。

（3）根据题给热力学数据，为红磷提出一种可能的结构，说明你的理由。

．白磷和红磷是成的两种主要同素异形体，白磷活泼，而红磷不活泼，请回答下列问题。

（1）若红磷保存在不密封的容器中会发生变潮，试说明原因，如何证明红磷在空气中确实被氧化。

（2）自磷有剧毒，服了白磷，可用2%的CuSO4溶液灌服，使P生成Cu3P和H3PO4，试指出Cu3P中Cu和P的氧化态，并写出化学反应方程式。

（3）白磷与KOH反应生成PH3，试问PH3与NH3相比办个更稳定。

为什么？

NH3在水溶液中能存在，而PH3在水溶液中不能存在，为什么？

已知生成焓：

△Høf（NH3）＝－46.1kJ/mol；△Høf（PH3）＝－9.6kJ/mol。

碱常数：

Kb（NH3·H2O）＝1.8×10－5；Kb（PH3·H2O）＝4×10－28

参考答案（65）