发现之旅
我国清代文学家蒲松龄所写的短篇小说《聊斋志异》里,常常谈到“鬼火”。旧社会里迷信的人,还把“鬼火”添枝加叶地说成是什么阎罗王出现的鬼灯笼。那么,“鬼火”究竟是怎么回事呢?
原来人类与动物身体中有很多磷,死后尸体腐烂生成一种叫磷化氢的气体在空气中自燃,这就是旷野上出现的“鬼火”。
不管白天还是黑夜,都有磷化氢冒出,只不过白天日光很强,看不见“鬼火”罢了。为什么夏天的夜晚在墓地里常看到“鬼火”,而“鬼火”还会“走动”呢?夏天的温度高,易达到磷化氢气体着火点而出现“鬼火”,又由于燃烧的磷化氢随风飘动,所以所见的“鬼火”还会走动。大家以后看到鬼火就不会觉得惊讶和害怕了吧!
深入思考
磷是在人体中含量较多的元素之一,仅次于钙。
正常成年人骨中的含磷总量约为600~900克,占总含磷量的百分之八十,剩余的百分之二十分布于神经组织等软组织中,人体每100毫升全血中含磷35-45毫克。
磷原子的最外层有五个电子,与氮元素同属于第ⅤA 族。在下图中显示了磷原子的外层电子结构:
磷的单质有多种同素异形体,其中最常见的两种就是白磷和红磷。白磷又叫黄磷,是一种无色或淡黄色的透明结晶固体。密度1.82克/厘米3 。熔点44.1℃,沸点280℃,着火点是40℃,放于暗处有磷光发出。有恶臭、剧毒。几乎不溶于水。
白磷
在隔绝空气的情况下加热到260℃能转化为红磷,
红磷是红棕色粉末,无毒,密度2.34克/厘米3 ,熔点59℃,沸点200℃,着火点240℃,不溶于水。
红磷在加热到416℃升华后冷凝能转化为白磷。
在常温下,白磷是一种白色蜡状固体,但遇光会逐渐变黄,所以又叫黄磷。
白磷是一种易自燃的物质,其燃点为40 ℃,因摩擦或缓慢氧化而产生的热量有可能使局部温度达到40 ℃而燃烧。所以白磷曾在19世纪早期被用于火柴的制作中。红磷的着火点为240 ℃,不能自燃。
白磷自燃
白磷的分子式为 P4 , 红磷的分子式为 P, 白磷的晶体为正四面体型的分子晶体。下图为它的结构模型。
白磷和红磷在物理性质上还有很大的不同,例如:白磷有剧毒而红磷无毒;白磷和红磷都不溶于水,但是白磷易溶于CS 2 ,而红磷不溶。
磷在氧气中点燃则生成五氧化二磷。
五氧化二磷与热水能反应生成磷酸( ),磷酸是中强酸,具有酸的通性,主要用于化工上生产磷肥。
磷还能和其他非金属反应,如:在氯气中点燃能生成三氯化磷或五氯化磷。
磷广泛存在于动植物组织中,并与蛋白质或脂肪结合成核蛋白、磷蛋白和磷脂等,也有少量其它有机磷和无机磷化合物。除植酸形式的磷不能被机体充分吸收和利用外,其它大都能为机体利用。
在自然界中,磷以磷酸盐的形式存在,是生命体的重要元素。存在于细胞、蛋白质、骨骼和牙齿中。
学有所用
磷循环
磷灰石构成了磷的巨大储备库,而含磷灰石岩石的风化,又将大量磷酸盐转交给了陆地上的生态系统。与水循环同时发生的则是大量磷酸盐被淋洗并被带入海洋。在海洋中,它们使近海岸水中的磷含量增加,并供给浮游生物及其消费者的需要。而后,进入食物链的磷将随该食物链上死亡的生物尸体沉入海洋深处,其中一部分将沉积在不深的泥沙中,而且还将被海洋生态系统重新取回利用。埋藏于深 处沉积岩中的磷酸盐,其中有很大一部分将凝结成磷酸盐结核,保存在深水之中。一些磷酸盐还可能与 SiO2 凝结在一起而转变成硅藻的结皮沉积层,这些沉积层组成了巨大的磷酸盐矿床。通过海鸟和人类的捕捞活动可使一部分磷返回陆地。但从数量上比起来,每年从岩层中溶解出来的以及从肥料中淋洗出来的磷酸盐要少多了。其余部分则将被埋存于深处的沉积物内。
沙场练兵
1. 已知下列事实:①硝酸的酸性比磷酸强;②硝酸显强氧化性,磷酸不显强氧化性;③氮气与氢气可直接化合,磷与氢气很难直接化合;④氨比磷化氢稳定.其中能说明氮的非金属性比磷元素强的是( )
A .①②③ B .①②④ C .①③④ D .①②③④
答案: C
解析:比较两种元素的非金属性强弱,可以从两元素与氢化合的难易以及生成的气态氢化物的稳定性来判断,也可以从两元素的最高价氧化物的水化物的酸性强弱来判断.上述事实如①③④都是常用的判断依据.而事实②涉及的含氧酸的氧化性与中心元素的非金属性无直接联系,例如高锰酸氧化性很强,但锰却是金属元素。
2. 关于非金属元素N、O、Cl、P 的叙述,正确的是
( )
A .在通常情况下其单质均为气体
B .其单质均由双原子分子构成
C .都属于主族元素
D .每种元素仅生成一种氢化物
答案: C
解析:本题考查了几种非金属元素的性质和在周期表中的位置.通常情况下,磷单质为固体,其中白磷分子是由四个磷原子构成的;氧元素可形成多种氢化物,如:H2 O和H2 O2 。故A、B、D都是错误的。
3. 关于磷的下列叙述中,正确的是( )
①红磷没有毒性而白磷剧毒 ②白磷在空气中加热到260 ℃可转化为红磷 ③少量白磷保存于水中 ④红磷可升华,且转化为白磷时属化学变化
⑤白磷和红磷都可溶于CS2 ⑥白磷为非金属单质,其晶体为正四面体型的原子晶体
A . ①②③ B . ②③④
C . ①③④ D . ③⑤⑥
答案: C
解析:白磷在隔绝空气的情况下加热到260℃才能转化为红磷,白磷不溶于水,在空气中容易自燃,少量的白磷可以保存在水中。红磷不溶于CS2 ,白磷的晶体为正四面体型分子晶体,所以C为正确答案。
4.
下列关于磷及其化合物的叙述不正确的是
( )
A . 红磷用于制造安全火柴和农药
B . 磷酸二氢盐都易溶于水
C . 磷酸是三元酸,比硝酸的酸性强
D . 五氧化二磷溶于热水生成磷酸,溶于冷水生成偏磷酸
答案: C
解析: 磷酸是三元酸,属于中强酸,而硝酸属于强酸,所以硝酸酸性比磷酸强。
5. 红磷在 中燃烧,若参加反应的红磷和氯气的物质的量之比为1:2.2,充分反应后,生成物中 和 的物质的量之比是多少?