Question

磷单质及其化合物在工业生产中有着广泛的应用．白磷可用于制备高纯度的磷酸（磷酸结构式如图），三聚磷酸钠（俗称“五钠”）是常用的水处理剂，次磷酸钠（NaH₂PO₂）可用于化学镀镍等．
（1）磷元素原子核外最外层电子排布式为

 

．NaH₂PO₂中涉及到四种元素，它们的原子半径由小到大的顺序为

 

．
（2）氧原子核外有

 

种不同能量的电子．
（3）写出与磷同周期的主族元素中，离子半径最小的元素，其最高价氧化物对应水化物的电离方程式

 

．
（4）磷酸二氢钠主要用于制革、处理锅炉水及在食品工业、发酵工业中作缓冲剂．其水溶液呈酸性的原因是

 

．
（5）三聚磷酸可视为三个磷酸分子之间脱去两个水分子的产物，其结构式为

 

．三聚磷酸钠（俗称“五钠”）是常用的水处理剂，其化学式为

 

．
（6）次磷酸钠（NaH₂PO₂）可用于化学镀镍．化学镀镍的溶液中含有Ni²⁺和H₂PO₂^-，在一定条件下能发生如下反应：

 

Ni²⁺+

 

H₂PO₂^-+

 

→

 

Ni+

 

H₂PO₃^-+

 

．请完成并配平该反应离子方程式．该反应的还原产物是

 

．

Answer 1

分析：（1）根据磷原子核外电子排布写出最外层电子排布式；NaH₂PO₂中涉及到四种元素为Na、H、P和O，原子的电子层数越多，原子半径越大，若电子层相同，核电荷数越大，原子半径越小；
（2）根据氧原子核外含有的能级数进行判断；
（3）根据磷元素所在的周期及离子电子层越少、核电荷数越大离子半径越小判断满足条件的元素名称，写出其最高价氧化物对应的水化物的电离方程式；
（4）磷酸二氢钠在溶液中存在水解和电离两个过程，溶液显示酸性，说明磷酸二氢根离子电离程度大于其水解程度；
（5）三聚磷酸可视为三个磷酸分子之间脱去两个水分子的产物，即磷酸分子间两个羟基脱去应该水分子；三聚磷酸钠可以看作三聚磷酸中五个羟基的氢原子换成钠离子；
（6）根据氧化还原反应中化合价变化及质量守恒定律判断反应物和生成物，并配平反应方程式、判断还原产物．

解答：解：（1）磷元素原子核外最外层5个电子，最外层电子排布式为：3S²3P³；NaH₂PO₂中含有的元素中，H原子电子层最少，原子半径最小，其次是氧原子的原子半径，钠原子和磷原子都含有三个电子层，磷原子的核电荷数大于钠原子，所以磷原子的原子半径小于钠原子，所以它们的原子半径关系为H＜O＜P＜Na，
故答案为：3S²3P³； H＜O＜P＜Na；
（2）共有1s 2s 2p 3个能级，所以氧原子共有3种能量不同的电子，故答案为：3；
（3）磷位于第三周期，第三周期中阳离子失去电子，电子层减少一层，离子半径最小，离子的核电荷数越大，离子半径越小，所以铝离子的半径最小；铝元素最高价氧化物对应的水化物为氢氧化铝，其电离方程式为：H⁺+AlO₂^-+H₂O?Al（OH）₃?Al³⁺+3OH^-，
故答案为：H⁺+AlO₂^-+H₂O?Al（OH）₃?Al³⁺+3OH^-；
（4）磷酸二氢钠的溶液中，磷酸二氢根离子电离程度大于水解程度，所以其水溶液显示酸性，故答案为：磷酸二氢根离子电离程度大于水解程度；
（5）磷酸分子间通过羟基脱水形成三聚磷酸，所以三聚磷酸的结构式为：；三聚磷酸中羟基的氢原子被钠离子取代生成三聚磷酸钠（俗称“五钠”），所以三聚磷酸钠的化学式为：Na₅P₃O₁₀，
故答案为：； Na₅P₃O₁₀；
（6）由氧化还原反应中化合价升降相等进行配平：镍元素的化合价降低了2价，磷元素的化合价升高的2价，所以根据原子守恒结合电荷守恒可得配平的方程式为：H₂O+Ni²⁺+H₂PO₂^-+═Ni+H₂PO₃^-+2H⁺，镍离子被还原成金属Ni，还原产物为Ni，
故答案为：1；1；H₂O；1；1；2H⁺；Ni．

点评：本题考查了氧化还原反应的配平、粒子比较大小比较、同主族元素性质递变规律与原子结构的关系，题目难度中等，试题涉及的内容较多，题量较大，充分考查了学生对学生知识的掌握情况．