Оксид фосфора и вода уравнение

Оксид фосфора (V): получение и свойства

Оксид фосфора (V) – это кислотный оксид. В нормальных условиях образует белые кристаллы. В парах состоит из молекул P₄О₁₀. Очень гигроскопичен (используется как осушитель газов и жидкостей).

Способы получения. Оксид фосфора (V) получают сжиганием фосфора в избытке кислорода.

Химические свойства

1. Оксид фосфора (V) – очень гигроскопичное вещество, которое используется для осушения газов. Обладая высоким сродством к воде, оксид фосфора (V) дегидратирует до ангидридов неорганические и органические кислоты.

Например , оксид фосфора (V) дегидратирует серную, азотную и уксусную кислоты:

2. Фосфорный ангидрид является типичным кислотным оксидом , взаимодействует с водой с образованием фосфорных кислот:

В зависимости от количества воды и от других условий образуются мета-фосфорная, орто-фосфорная или пиро-фосфорная кислота:

Видеоопыт взаимодействия оксида фосфора с водой можно посмотреть здесь.

3. Как кислотный оксид, оксид фосфора (V) взаимодействует с основными оксидами и основаниями .

Например , оксид фосфора (V) взаимодействует с гидроксидом натрия. При этом образуются средние или кислые соли:

Еще пример : оксид фосфора взаимодействует с оксидом бария (при сплавлении):

Урок №37. Оксид фосфора (V). Фосфорная кислота и её соли. Фосфорные удобрения

Оксид фосфора (V) – фосфорный ангидрид

Физические свойства:

Оксид фосфора (V) Р 2 О 5 — белый гигроскопичный порошок (поглощает воду), следует хранить в плотно закрытых сосудах.

Получение:

Получается при горении фосфора в избытке воздуха или кислорода

4P + 5O 2 = t, °C = 2P 2 O 5

Применение:

Оксид фосфора (V) очень энергично соединяется с водой, а также отнимает воду от других соединений. Применяется как осушитель газов и жидкостей.

Химические свойства:

Оксид фосфора (V) – это кислотный оксид, взаимодействует, подобно другим кислотным оксидам с водой, основными оксидами и основаниями.

Фосфорный ангидрид особым образом взаимодействует с водой, взаимодействуя с водой при обычных условиях (без нагревания) , образует в первую очередь метафосфорную кислоту НРО 3 :

P 2 O 5 + H 2 O = холод = HPO 3

при нагревании образуется ортофосфорная кислота H 3 PO 4 :

P 2 O 5 + 3H 2 O = t, °C = 2H 3 PO 4

При нагревании H 3 PO 4 можно получить пирофосфорную кислоту H 4 P 2 O 7 :

2H 3 PO 4 = t, °C = H 2 O + H 4 P 2 O 7

Ортофосфорная кислота

Наибольшее практическое значение имеет ортофосфорная кислота Н 3 РO 4 .

Строение молекулы:

В молекуле фосфорной кислоты атомы водорода соединены с атомами кислорода:

Физические свойства:

Фосфорная кислота представляет собой бесцветное, гигроскопичное твердое вещество, хорошо растворимое в воде.

Получение:

1) Взаимодействие оксида фосфора (V) с водой при нагревании:

P 2 O 5 + 3H 2 O = t, °C = 2H 3 PO 4

2) Взаимодействие природной соли – ортофосфата кальция с серной кислотой при нагревании:

Сa 3 (PO 4 ) 2 + 3H 2 SO 4 = t, °C = 3CaSO 4 + 2H 3 PO 4

3) При взаимодействии фосфора с концентрированной азотной кислотой

3P + 5HNO 3 + 2H 2 O = 3H 3 PO 4 + 5NO

Химические свойства:

Свойства, общие с другими кислотами

1. Водный раствор кислоты изменяет окраску индикаторов на красный:

Ортофосфорная кислота диссоциирует ступенчато:

H 3 PO 4 ↔ H + + H 2 PO 4 — (дигидроортофосфат-ион)

H 2 PO 4 — ↔ H + + HPO 4 2- (гидроортофосфат-ион)

HPO 4 2- ↔ H + + PO 4 3- (ортофосфат-ион)

2. Взаимодействует с металлами в ряду активности до (Н 2 ):

металл+ H 3 PO 4 =соль+Н 2 ↑

3. Взаимодействует с основными оксидами:

оксид металла + H 3 PO 4 = соль + Н 2 О

основание + H 3 PO 4 = соль + Н 2 О

если кислота в избытке, то образуется кислая соль:

H 3 PO 4(изб) + NaOH = NaH 2 PO 4 + H 2 O или

H 3 PO 4(изб) + 2NaOH = Na 2 HPO 4 + 2H 2 O

5. Реагирует с аммиаком (по донорно-акцепторному механизму), если в избытке кислота, образуются кислые соли:

6. Реагирует с солями слабых кислот:

2H 3 PO 4 +3Na 2 CO 3 = 2Na 3 PO 4 + 3H 2 O + 3CO 2 ↑

Специфические свойства

1. При нагревании ортофосфорная кислота постепенно превращается в метафосфорную кислоту:

2H 3 PO 4 = t, °C =H 2 O + H 4 P 2 O 7

H 4 P 2 O 7 = t, °C = H 2 O + 2HPO 3

2. Качественная реакция на фосфат-ионы

Отличительной реакцией ортофосфорной кислоты от других фосфорных кислот является реакция с нитратом серебра — образуется жёлтый осадок :

Н 3 РО 4 + 3AgNO 3 = Ag 3 PO 4 ↓+ 3HNO 3

3. Играет большую роль в жизнедеятельности животных и растений.

Её остатки входят в состав АТФ. При разложении АТФ выделяется большое количество энергии, что очень важно для живых организмов.

Применение:

А также, используется при пайке, для очищения от ржавчины металлических поверхностей. Также применяется в составе фреонов, в промышленных морозильных установках как связующее вещество. Ортофосфорная кислота зарегистрирована в качестве пищевой добавки E338. Применяется как регулятор кислотности в газированных напитках.

Фосфорные удобрения

Фосфор – элемент важнейшего органического соединения для любого организма аденозинтрифосфорной кислоты – АТФ. Эта кислота служит аккумулятором энергии в живой клетке. Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот – ДНК и РНК, а без них невозможно хранение и воспроизведение генетической информации, содержащейся в клетке. Фосфор принимает активное участие в восстановлении и и распаде углеводов, оказывая большое влияние на рост растения, его цветение и плодоношение.

Растения усваивают фосфор из почвы главным образом в виде фосфат – иона (РО 4 3- ). Как известно, фосфорная кислота образует три типа солей: орто-, гидро- и дигидрофосфаты. Для усвоения растением удобрение должно быть растворимо в воде, из средних фосфатов растворимы только соли щелочных металлов, гидрофосфаты растворимы лучше, зато дигидрофосфаты растворимы все без исключения.

Однако, и нерастворимая фосфоритная мука Са 3 (РО 4 ) 2 и труднорастворимый преципитат СаНРО 4 прекрасно усваиваются некоторыми культурами (люпин, горох, горчица, гречиха…). Дело в том, что корневые волоски этих растений выделяют органические кислоты, растворяющие неподатливые в воде соли.

Одно из первых фосфорных удобрений – это простой суперфосфат CaSO 4 . Ca(H 2 PO 4 ) 2 . Массовая доля оксида фосфора в нем не превышает 20% (это немного), кроме того, большую часть этого удобрения составляет балласт – сульфат кальция. Однако, пользоваться им будут еще долго, из-за легкости его получения:

В другом фосфорном удобрении – двойном суперфосфате Са(Н 2 РО 4 )∙Н 2 О — в отличие от простого нет балласта – неусваиваемого растениями гипса. Производство этого удобрения связано с применением фосфорной кислоты вместо серной, сырьем может служить как фосфорит (ортофосфат кальция), так и известняк (карбонат кальция):

Са 3 (РО 4 ) 2 + 4Н 3 РО 4 + 3Н 2 О = 3Са(Н 2 РО 4 ) 2 ∙Н 2 О

СаСО 3 + 2Н 3 РО 4 = Са(Н 2 РО 4 ) 2 ∙Н 2 О + СО 2

На основе фосфорной кислоты также можно получить еще одно фосфорное удобрение – преципитат СаНРО 4 , содержащий 27–42 % фосфорного ангидрида:

2Н 3 РО 4 + Са(ОН) 2 = Са(Н 2 РО 4 ) 2 + 2Н 2 О

Са(Н 2 РО 4 ) 2 + Са(ОН) 2 = 2СаНРО 4 + 2Н 2 О

А если заменить в этих удобрениях довольно безразличный для растений кальций на ион аммония? Нейтрализацией фосфорной кислоты газообразным аммиаком получают высокоэффективные удобрения — аммофосы:

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ

№1. Составьте уравнения реакций оксида фосфора (V) с

3. H 2 O при нагревании

4. H 2 O без нагревания

Для 2 реакции запишите полное и краткое ионное уравнение.

№2. Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций ортофосфорной кислоты с:

2. оксидом калия

3. гидроксидом калия

4. сульфитом калия

№3. Осуществите превращения по схеме:

№4. Вычислите (в %), какое из фосфорных удобрений: двойной суперфосфат или преципитат богаче фосфором?

Напишите уравнение реакции оксида фосфора (V) с избытком воды и вычислите соотношение масс элементов в реагирующих веществах.

Почему в условии задания указан избыток воды? Дело в том, что оксид фосфора (V) с водой могут образовывать две кислоты: метафосфорную (HPO₃) и ортофосфорную (H₃PO₄):
P₂O₅ + H₂O = 2HPO₃
P₂O₅ + 3H₂O = 2H₃PO₄

Составим схему реакции:
P₂O₅ + H₂O → H₃PO₄
Как видим, слева у нас 2 атома фосфора в оксиде, а справа – один в молекуле фосфорной кислоты. Ставим коэффициент:
P₂O₅ + H₂O = 2H₃PO₄

Для P₂O₅:
P : O = 2 * Ar (P) : 5 * Ar (O) = 2*31 : 5*16 = 62 : 80 = 31 : 40

Для H₂O:
H : O = 2 * Ar (H) : 1 * Ar (O) = 2*1 : 16 = 1 : 8