解放军文职招聘考试磷及其化合物

 磷及其化合物
一、单质磷
磷在自然界中总是以磷酸盐的形式出现，它在地壳中的百分含量为 0.118% 。磷的矿物有磷酸钙 Ca₃(PO₄) ₂·H₂O 和磷灰石 Ca₅ F(PO₄)₃ ，这两种矿物是制造磷肥和一切磷化合物的原料。
磷是生命元素，它存在于细胞、蛋白质、骨骼和牙齿中，磷是细胞核的重要成分，磷酸和糖结合而成的核苷酸，是遗传基因的物质基础，直接关系到变化万千的生物世界。磷在脑细胞里含量丰富，脑磷脂供给大脑活动所需的巨大能量，因此，科学家说磷是思维元素。磷在生命起源、进化以及生物生存、繁殖中，都起着重要作用。
1. 单质磷的制备
将磷酸钙、石英砂（SiO₂）和炭粉的混合物放在电弧炉中熔烧还原：
           2Ca₃ (PO₄)₂ + 6SiO₂ + 10C → 6CaSiO₃ + P₄ + 10CO ↑
把生成的磷蒸气 P₄ 通过水面下冷却，就得到凝固的白色固体──白磷。
该反应的本质是碳把高氧化态的磷还原成单质磷，单纯的碳还原磷酸钙的反应需要很高的温度，加入石英砂后可大大降低反应温度。
2. 单质磷的同素异形体
磷有多种同素异形体，常见的有白磷、红磷和黑磷。
纯白磷是无色透明的晶体，遇光逐渐变为黄色，所以又叫黄磷。黄磷有剧毒，误食 0.1g 就能致死。白磷晶体是由 P₄ 分子组成的分子晶体， P₄ 分子是四面体构型。分子中 P—P 键长是 221pm ，键角∠ PPP 是 60 ° , 在 P₄ 分子中 , 每个 P 原子用它的 3 个p 轨道与另外三个 P 原子的 p 轨道间形成三个σ键时，这种纯的 p 轨道间的键角应为 90 ° ，实际上却是 60 ° ，所以 P₄ 分子具有张力，这种张力的存在使每一个 P—P 键的键能减弱，易于断裂，因此使得黄磷在常温下有很高的化学活性。
将白磷隔绝空气在 673K 加热数小时就可以转化为红磷。红磷是紫磷的无定形体，是一种暗红色的粉末，不溶于水、碱和 CS₂ 中，没有毒性。
红磷是由 9 个磷原子连接成的稠环结构，相当一个 6 圆环与一个 5 圆环交叉在一起，横看是个通道，侧看也是个通道。
黑磷是磷的一种最稳定的变体，将白磷在高压（ 1215.9MPa ）下或在常压用 Hg 做催化剂并以小量黑磷做“晶种”，在 493~643K 温度加热 8 天才可得到黑磷。黑磷具有石墨状的片层结构并能导电，所以黑磷有“金属磷”之称。
3. 单质磷的性质
白磷不溶于水，易溶于二硫化碳 CS₂ 中。它和空气接触时缓慢氧化，部分反应能量以光能的形式放出，这便是白磷在暗处发光的原因，叫做磷光现象。当白磷在空气中缓慢氧化到表面上积聚的热量使温度达到 313K 时，便达到了白磷的燃点，发生自燃。因此白磷一般要贮存在水中以隔绝空气。白磷是剧毒物质。
白磷的主要反应有 ：
（ 1 ）白磷在空气中自燃生成氧化物。
（ 2 ）白磷猛烈地与卤素单质反应，在氯气中也能自燃生成三氯化磷和五氯化磷。
（ 3 ）白磷能被硝酸氧化成磷酸。
（ 4 ）白磷溶解在热的浓碱中，歧化生成磷化氢和次磷酸盐。
（ 5 ）白磷还可以把金、银、铜和铅从它们的盐中取代出来，例如白磷与热的铜盐反应生成磷化亚铜，在冷溶液中则析出铜。
硫酸铜是白磷中毒的解毒剂，如不慎白磷沾到皮肤上，可用 CuSO₄ 溶液冲洗，用磷的还原性来解毒。
（ 6 ）白磷可以被氢气还原生成磷化氢。