Фосфорная кислота: получение и свойства
Строение молекулы и физические свойства
Фосфор в степени окисления +5 образует несколько кислот: орто-фосфорную H3PO4, мета-фосфорную HPO3, пиро-фосфорную H4P2O7.
Фосфорная кислота H3PO4 – это кислота средней силы, трехосновная, прочная и нелетучая. При обычных условиях фосфорная кислота – твердое вещество, хорошо растворимое в воде и гигроскопичное.
Валентность фосфора в фосфорной кислоте равна V.
При температуре выше +213 °C орто-фосфорная кислота переходит в пирофосфорную H4P2O7.
При взаимодействии высшего оксида фосфора с водой на холоде образуется метафосфорная кислота HPO3, представляющая собой прозрачную стекловидную массу.
Способы получения
Наибольшее практическое значение из фосфорных кислот имеет ортофосфорная кислота.
1. Получить орто-фосфорную кислоту можно взаимодействием оксида фосфора (V) с водой:
2. Еще один способ получения фосфорной кислоты — вытеснение фосфорной кислоты из солей (фосфатов, гидрофосфатов и дигидрофосфатов) под действием более сильных кислот (серной, азотной, соляной и др.) .
Промышленный способ получения фосфорной кислоты обработка фосфорита концентрированной серной кислотой:
3. Фосфорную кислоту также можно получить жестким окислением соединений фосфора в водном растворе в присутствии кислот.
Например , концентрированная азотная кислота окисляет фосфор до фосфорной кислоты:
Химические свойства
Фосфорная кислота – это кислота средней силы (по второй и третьей ступени слабая) .
1. Фосфорная кислота частично и ступенчато диссоциирует в водном растворе.
HPO4 2– ⇄ H + + PO4 3–
2. Фосфорная кислота реагирует с основными оксидами, основаниями, амфотерными оксидами и амфотерными гидроксидами.
Например , фосфорная кислота взаимодействует с оксидом магния:
Еще пример : при взаимодействии фосфорной кислоты с гидроксидом калия образуются фосфаты, гидрофосфаты или дигидрофосфаты:
3. Фосфорная кислота вытесняет более слабые кислоты из их солей (карбонатов, сульфидов и др.). Также фосфорная кислота вступает в обменные реакции с солями.
Например , фосфорная кислота взаимодействует с гидрокарбонатом натрия:
4. При нагревании H3PO4 до 200°С происходит отщепление от нее молекулы воды с образованием пирофосфорной кислоты H2P2O7:
5. Фосфорная кислота взаимодействует с металлами, которые расположены в ряду активности металлов до водорода. При этом образуются соль и водород.
Например , фосфорная кислота реагирует с магнием:
Фосфорная кислота взаимодействует также с аммиаком с образованием солей аммония:
7. Качественная реакция на фосфат-ионы и фосфорную кислоту — взаимодействие с нитратом серебра. При этом образуется ярко-желтый осадок фосфата серебра:
Видеоопыт взаимодействия фосфата натрия и нитрата серебра в растворе (качественная реакция на фосфат-ион) можно посмотреть здесь.
Фосфорная кислота хлорид натрия уравнение реакции
Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна реакция ионного обмена, приводящая к выпадению осадка. Запишите молекулярное, полное и сокращённое ионное уравнения этой реакции с участием выбранных веществ.
Для выполнения задания используйте следующий перечень веществ: фосфор, хлорноватая кислота, нитрат свинца(II), ортофосфорная кислота, хлорид натрия. Допустимо использование водных растворов веществ.
Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми протекает гетерогенная окислительно-восстановительная реакция. Выпадение осадка и выделение газа в ходе реакции не наблюдаются. В ответе запишите уравнение только одной из возможных окислительно-восстановительных реакций с участием выбранных веществ. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.
Запишем уравнение реакции:
Составим электронный баланс:
Фосфор в степени окисления 0 является восстановителем. Хлор в степени окисления +5 — окислителем.
Запишем молекулярные формулы данных веществ:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
---|---|
Ответ правильный и полный, содержит следующие элементы: − выбраны вещества, и записано молекулярное уравнение реакции ионного обмена; ФосфорФосфор (греч. phos — свет + phoros — несущий) — химический элемент, принадлежащий к Vа группе и 3 периоду. Простое желтоватое вещество, легко воспламеняющееся и светящееся. Основное и возбужденное состояние фосфораПри возбуждении атома фосфора электроны на s-подуровне распариваются и переходят на d-подуровень. Природные соединенияВ промышленности фосфор получают в ходе сплавления фосфата кальция, песка и угля. Химическая активность фосфора значительно выше, чем у азота. Активность также определяется аллотропной модификацией: наиболее активен белый фосфор, излучающий видимый свет из-за окисления кислородом. В жидком и газообразном состоянии до 800 °C фосфор состоит из молекул P4. Свыше 800 °C молекулы P4 распадаются до P2.
C неметаллами фосфор часто проявляет себя как восстановитель и окислитель. Легко окисляется кислородом. Схожим образом происходит взаимодействие фосфора и хлора. 2P + 3Cl2 → 2PCl3 (недостаток хлора) 2P + 5Cl2 → 2PCl5 (избыток хлора) Реакции с водородом крайне затруднена. Тем не менее, в ходе разложения фосфидов металлов можно получить ядовитый газ — фосфин — боевое отравляющее вещество. 2P + 3Ca → Ca3P2 (фосфид кальция) Реакция с водой При взаимодействии с водой фосфор вступает в реакцию диспропорционирования (так называются реакции, в которых одно и то же вещество является и окислителем, и восстановителем). Реакция с щелочами При добавлении фосфора в растворы щелочей также происходит реакция диспропорционирования. При поджигании спичек происходит реакция между фосфором и бертолетовой солью, которая выступает в качестве окислителя. Оксид фосфора V — P2O5Кислотный оксид, пары которого имеют формулу P4O10. Твердый оксид характеризуется белым цветом. Активно реагирует с водой с образованием фосфорной кислоты. При недостатке воды образует метафосфорную кислоту. Реагирует с основными оксидами и основаниями, образуя соли фосфорной кислоты. Какая именно получится соль — определяет соотношение основного оксида/основания и кислотного оксида. 6KOH + P2O5 = 2K3PO4 + 3H2O (фосфат калия, избыток щелочи — соотношение 6:1) 4KOH + P2O5 = 2K2HPO4 + H2O (гидрофосфат калия, незначительный избыток кислотного оксида — соотношение 4:1) 2KOH + P2O5 = 2KH2PO4 + H2O (дигидрофосфат калия, избыток кислотного оксида — соотношение 2:1) Обладает выраженным водоотнимающим (дегидратационным) свойством: легко извлекает воду из других соединений. Фосфорные кислотыСуществует несколько кислородсодержащих фосфорных кислот:
Фосфорноватистая кислота способна вытеснять из солей малоактивные металлы, при этом превращаясь в ортофосфорную кислоту. Ортофосфорная кислотаВ твердом виде представляет собой кристаллы белого цвета, хорошо растворимые в воде. Фосфорную кислоту получают из фосфатов, воздействуя на них серной кислотой. Также известны способы гидролиза пентахлорида фосфора, взаимодействия оксида фосфора V с водой. Фосфорная кислота может образоваться при окислении фосфора сильной кислотой: За счет кислотных свойств отлично реагирует с основными оксидами, основаниями. При различных соотношениях кислоты и основания получаются различные соли (фосфаты, гидрофосфаты и дигидрофосфаты). Реакции с солями Реакции идут, если выделяется газ, выпадает осадок или образуется слабый электролит (вода). Например, характерный осадок желтого цвета — фосфат серебра — образуется в результате реакции с нитратом серебра. В реакции с карбонатами образуется нестойкая угольная кислота, которая распадается на воду и углекислый газ. Реакции с металлами Металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, способны вытеснить водород из фосфорной кислоты. При сильном нагревании ортофосфорная кислота теряет воду и переходит в метафосфорную кислоту. Соли фосфорной кислотыСоли фосфорной кислоты получаются в ходе реакции ортофосфорной кислоты и оснований. Фосфаты являются хорошими удобрениями, которые повышают урожайность. Перечислим наиболее значимые:
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2022 Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию. источники: http://chem-ege.sdamgia.ru/problem?id=16509 http://studarium.ru/article/169 |