Материал: Лидин Р. А., Молочко В. А. Химия для абитуриентов. От средней школы к вузу

'Известно несколько аллотропных форм фосфора в сво­ бодном виде: белый фосфор Р4, красный фосфор Ри и др. Бел^щ фосфор Р4 значительно активнее полимерного крас­ ного фосфора: так, температура вспышки белого фосфора 34 °С (часто самовозгорается навоздухе), а красного фос­ фора 240 °С. [Далее в уравнениях реакций фосфор будем записывать просто Р.]

Фосфор сгорает, при недостатке кислорода с образова­ нием оксида Р2Оэ, при избытке кислорода-оксида Р20^. Концентрированной азотной кислотой фосфор переводится в ортофосфорную кислоту Н3Р 04: '

Р + 5Н1Ч03 (конц.) = Н3Р04 + 5Ж>2 Т + Н20.

С фтором, хлором и серой, подобно кислороду, фосфор также образует два ряда соединений-РР3, РС13, Р283 и РР5, РС15, Р285,.которые легко гидролизуются даже во влажном воздухе. , ' .

Взаимодействие фосфора с металлами приводит к обра­ зованию фосфидов, например М§3Р2 и Ка3Р, которые можно считать производными водородного соединения фосфора - фосфина РН3. В фосфине и фосфидах степень окисления фосфора равна (—III). Фосфиды подвергаются необратимо­ му гидролизу:

Фосфин и фосфиды являются сильными восстановителями:

РН3 + 202 = Н3Р04,

Иа3Р[+ 10Н1ЧО3 (конц.) = ИаН2Р04 + 8Ж>2Т + '

В промышленности фосфор получают из природных

~ортофосфатов при 800-1000 °С с применением кокса (как восстановителя) и песка (для связывания летучего СаО):

Са3 (Р04)2 + 5С (кокс) + 38Ю2 = 2Р + 5СО -К ЗСа8Ю3.

Пар фосфора (имеет состав Р4) охлаждением конденси­ руют в твердый белый фосфор. Красный фосфор Ри получа­ ют расплавлением белого фосфора без доступа воздуха; в зависимости от условий степень полимеризации п может быть различной. Белый.фосфор хранят под водой, красный фосфор-в закрытых банках. Белый фосфор чрезвычайно ядовит. .

В природе фосфор встречается только в связанном виде;

140

\

важнейшие минералы: фосфорит ЗС)а3(Р04)2 • Са(ОН)2 и апатит ЗСа3(Р04)2 • Са(С1, Р)2.

Фосфор-жизненно важный элемент для всех организмов.

•Пентаоксид дифосфора Р20 5-кислотный оксид, который

/энергично взаимодействует с водой, образуя последователь­ но метафосфорную НРОэ, дифосфорную Н4Р20 7 и ортофосфорную кислоту Н3Р04. Оксид Р20 5-активное водопогло­ щающее средство, используемое как осушитель (более эф­

фективный, чем серная кислота). ^ Ортофосфорная кислота Н3Р04 при комнатной темпера­

туре-белое твердое вещество. Очень хорошо растворяется в воде (548 г/100 г Н20). В водном растворе-слабая кислота.

При ступенчатой нейтрализации ортофосфорной кислоты образуются ее соли -ортофосфаты: кислые соли, содержа­ щие анионы Н2Р04 и НР04“, и средние с анионом Р04“ . Ортофосфаты щелочных металлов (Ка3Р 0 4, № 2Н Р04 и КаН2РО'4) и почти все дигидроортофосфаты, нащшмер Са(Н2Р04)2, хорошо растворимы в воде, остальные орто­ фосфаты выпадают из водного раствора в осадок. \

Растворимые средние ортофосфаты и гидроортофосфаты подвергаются гидролизу (в большей степени средние соли):

РО|- + н2о НРОГ + ОН", рН > 7,

НРОГ + н 2о_?± Н2ГО4 -ЬОН", . рН >7,

а дигидроортофосфаты диссоциируют, создавая в растворе кислотную среду:

Н2Р04 НРОГ + Н+, рН < 7. ' ,

Вследствие устойчивости состояния ‘ Ру, фосфорные кислоты и соли окислительными свойствами не обладают.

Фосфорные удобрения содержат фосфор в качестве ос­ новного питательного элемента, называются они суперфо­ сфатами. Различают простой и двойной суперфосфаты.

Простой суперфосфат получается при вскрытии фосфо­ ритных руд концентрированной серной кислотой, он содер­ жит дигидроортофосфат и сульфат кальция:

Са3 (Р04)2 + 2Н2804 = Са(Н2Р04)2 + Са804.

Двойной суперфосфат получается йри вскрытии фосфо­ ритных руд концентрированной ортофосфорной кислотой:

Са3 (Р04)2 4- 4Н3Р04 = ЗСа(Н2Ю4)2.

Он содержит также примесь СаНР04. Суперфосфат, внесен­ ный в почву, легко усваивается растениями.

^141

14.1.Составьте электронную формулу молекулы азота й объясните, почему азот распадается на атомы при очень высокой температуре. Как можно понизить эту температуру?

14.2.Составьте уравнения реакции:

Какую роль играют в реакциях соединения азота(О) и азота(—III)? 143. Проводят термическое разложение 0,1 моль нитрата ка­ лия. Получают твердое вещество. Его растворяют, в воде, добав-^ ляют избыток хлорида аммония и смесь кипятят, выделяющийся газ

собирают. Определите, какой это газ и его объем (при н.у.).

№1 3 4- Н28 (насыщ.) = (кислая соль)

НЖ )3 4“ Со(ОН)2 = (средняя соль, основная соль |)

14.7. При ультрафиолетовом облучении смеси NN3 и Р2 обра­ зуются молекула ^ Р 3 и ион ОТ*. Укажите роль облучения, оцените степень окисления и валентность азота в Т4Н3 и МН4, КР3 и ОТ4. Составьте схему образования частиц №44 и ОТ4 из ТЧН3 и ОТ3

спомощью донорно-акцепторного механизма.

143.Рассмотрите ионные формулы (>Ш4) (ОН- ) и (>Ш4) (МН2)• Эти вещества неустойчивы. Запишите формулы иначе, чтобы они отвечали реально существующим веществам того же состава.

14.9.Составьте уравнения реакций с участием кислородных

142

тельные свойства азотной кислоты:

=1^ + ...

14.18.Говорят, что концентрированная азотная кислота пас­ сивирует железо, хром и алюминий. Какие вещества образуются на поверхности металлов и предохраняют их от дальнейшего^разруше­

ния кислотой?

1419. Составьте уравнения термического разложения: а) нитра­ тов калия, алюминия, свинца(II) и серебра©; б) азотной кислоты; в) нитрита и нитрата аммония; г) сульфата, карбоната, дихромата

игидросульфида аммония; д) триоксида и пентаоксида диазота.

14.20.Составьте уравнения термических реакций:

14.21.Составьте уравнения гидролиза: а) солей МН4И 02, 1ЧН^ЧОз, N1^1180* (ИН4)2С03, >Щ4НС03, 14Н4СН3СОО, №*ГО2;_ б)-бинарных соединений М§3142,.Ва(МН2)2, 1л2МН, НР3, С13И.

14.22.Как осуществить следующие превращения:

14.23.Через склянки с водным раствором гидроксида натрия пропущены следующие газы: 0 2, Ж )2, СН4, С12, N0, 803. Какие из газов вступили й реакцию? Ответ сопроводите уравнениями реакций.

14.24.-Составьте электронную формулу молекулы Р2. Аналогом

какой известной молекулы она является?

14.25. Составьте уравнения реакций с участием фосфора, фосфина и фосфидов:

144