P2o5 h2o уравнение реакции тип реакции

Химические свойства оксида фосфора 5 и его применение

Оксид фосфора (V) — что это такое

Оксид фосфора (V) является кислотным оксидом. Представляет собой кристаллическое вещество белого цвета молекулярного строения.

В обычных условиях оксид фосфора (V) имеет вид белых кристаллов. В парах вещество состоит из молекул P 4 О 10 . Соединение обладает высокой степенью гигроскопичности.

Химическая формула оксида фосфора (V):

P 4 O 10 и P 2 O 5

Формулу вещества в химии записывают двумя способами. С целью упростить запись чаще используют второй вариант P 2 O 5 .

Структурные модификации оксида фосфора (V):

• кристаллическая;
• полимерная стекловидная.

В кристаллической модификации в узлах кристаллической решетки находятся молекулы P 2 O 5 , связанные попарно.

Характеристика модификаций оксида фосфора (V) с разным строением:

Химические и физические свойства

Список физических свойств оксида фосфора (V):

• соединение относят к типу неорганических веществ;
• имеет вид белых тригональных кристаллов;
• твердое агрегатное состояние при 20°C и атмосферном давлении 1 атм.;
• плотность каждой H-формы при условии, что вещество находится в твердом состоянии при комнатной температуре, равна 2 , 3 г / с м 3 ;
• плотность O`-формы при условии, что вещество находится в твердом состоянии при комнатной температуре, равна 3 г / с м 3 ;
• плотность O-формы при условии, что вещество находится в твердом состоянии при комнатной температуре, равна 2 , 72 г / с м 3 ;
• температура сублимации H-формы — 340 , 5 ° C ;
• температура кипения O`-формы — 605 , 5 ° C ;
• температура кипения O-формы — 605 , 5 ° C ;
• температура плавления H-формы — 420 , 5 ° C ( 0 , 48 М П а ) ;
• температура плавления O`-формы — 580 , 5 ° C ( 74 к П а ) ;
• температура плавления O-формы — 562 ° C ( 58 к П а ) ;
• молярная масса оксида фосфора (V) P 2 O 5 — 141 , 94 г / м о л ь ;
• молярная масса димера оксида фосфора (V) P 4 O 10 — 283 , 88 г / м о л ь .

Оксид фосфора (V) относят к группе кислотных оксидов неметаллов. К примеру, оксид кремния (IV) и оксид серы (VI) также являются кислотными оксидами.

Взаимодействие оксида фосфора (V) с белым фосфором можно описать с помощью уравнения:

3 P 4 O 10 + 2 P 4 → 5 P 4 O 6 ( t = 50 ° C )

Результатом реакции является образование оксида фосфора (III).

При соединении оксида фосфора (V) с натрием образуются соли метафосфат натрия N a P O 3 и фосфид натрия N a 3 P :

3 P 4 O 10 + 16 N a → 10 N a P O 3 + 2 N a 3 P ( t = 300 — 400 ° C )

Химическая реакция оксида фосфора (V) и лития приводит к образованию солей в виде метафосфата лития L i P O 3 и фосфида лития L i 3 P :

3 P 4 O 10 + 16 L i → 10 L i P O 3 + 2 L i 3 P ( t = 300 — 400 ° C )

При контакте оксида фосфора (V) со фтором образуются оксид-трифторид фосфора(V) и кислород:

P 4 O 10 + 6 F 2 → 4 P O F 3 + 3 O 2 ( t = 100 ° C )

Химическая реакция оксида фосфора (V) и воды протекает таким образом:

P 4 O 10 + 6 H 2 O → 4 H 3 P O 4 или P 2 O 5 + 3 H 2 O → 2 H 3 P O 4

P 4 O 10 + 2 H 2 O → 4 H P O 3 или P 2 O 5 + H 2 O → 2 H P O 3

В результате взаимодействия вещества с водой образуются кислоты. В первом примере продуктом реакции является ортофосфорная кислота H 3 P O 4 , а во втором — метафосфорная кислота H P O 3

Взаимодействие оксида фосфора (V) с оксидом кальция приводит к образованию солей:

C a O + P 2 O 5 → C a ( P O 3 ) 2

2 C a O + P 2 O 5 → C a 2 P 2 O 7

3 C a O + P 2 O 5 → C a 3 ( P O 4 ) 2 ( t ° )

В первом случае образуется метафосфат кальция C a ( P O 3 ) 2 . В результате второй химической реакции синтезируется пирофосфат кальция C a 2 P 2 O 7 , в результате третьей — фосфат кальция C a 3 ( P O 4 ) 2 .

Взаимодействие оксида фосфора (V) с оксидом натрия приводит к образованию соли в виде ортофосфата натрия:

3 N a 2 O + P 2 O 5 → 2 N a 3 P O 4

Реакция оксида фосфора (V) и оксида бора является процессом образования фосфата бора:

2 B 2 O 3 + P 4 O 10 → 4 B P O 4 ( t ° )

В процессе реакции оксида фосфора (V) и гидроксида натрия образуются соль ортофосфат натрия и вода:

P 4 O 10 + 12 N a O H → 4 N a 3 P O 4 + 6 H 2 O или P 2 O 5 + 6 N a O H → 2 N a 3 P O 4 + 3 H 2 O

Оксид фосфора (V) вступает в реакцию с плавиковой кислотой, что приводит к образованию оксида-трифторида фосфора и метафосфорной кислоты:

P 4 O 10 + 3 H F → P O F 3 + 3 H P O 3 ( t = 120 — 170 ° C ) .

Оксид фосфора (V) реагирует с бромоводородом, что в результате позволяет получить оксид-трибромид фосфора и метафосфорную кислоту:

P 4 O 10 + 3 H B r → P O B r 3 + 3 H P O 3 ( t = 200 ° C )

Взаимодействие оксида фосфора (V) с азотной кислотой с образованием оксида азота и метафосфорной кислоты:

4 H N O 3 + P 4 O 10 → 2 N 2 O 5 + 4 H P O 3 или 2 H N O 3 + P 2 O 5 → N 2 O 5 + 2 H P O 3 ( t = – 10 ° C )

Оксид фосфора (V) взаимодействует с ортофосфорной кислотой, что сопровождается образованием дифосфорной (пирофосфорной) кислоты:

P 4 O 10 + 8 H 3 P O 4 → 6 H 4 P 2 O 7 ( t = 80 — 100 ° C )

Взаимодействие оксида фосфора (V) и пероксида водорода с образованием дипероксодиоксофосфата водорода и воды:

P 4 O 10 + 8 H 2 O 2 → 4 H 3 P O 2 ( O 2 ) 2 + 2 H 2 O ( t = – 20 ° C )

В процессе реакции оксида фосфора (V) с амидами они превращаются в нитрилы. При взаимодействии вещества со спиртами, эфирами, фенолами, другими органическими соединениями образуются фосфорорганические соединения.

Получение и использование оксида фосфора (V)

Получение оксида фосфора (V) основано на горении и окислении фосфора при наличии избытка кислорода или воздуха. В результате образуется продукт, состоящий из семи различных форм P 4 O 10 .

P 4 + 5 O 2 → P 4 O 10 ( t = 34 — 60 ° C )

Практическое применение полученного в результате данной химической реакции оксида фосфора (V) заключается в его использовании для осушения газообразных и жидких веществ, в органическом синтезе (как водоотнимающее средство). Соединение активно используют в производстве такой продукции, как:

• фосфорная кислота;
• поверхностно-активные вещества;
• фосфатные стекла.

Другим соединением фосфора является фосфин. Вещество представляет собой ядовитый газ c неприятным запахом, самовоспламеняющийся на воздухе. Фосфин является продуктом разложения органических веществ.

Оксид фосфора (V). Ортофосфорная кислота.

Оксид фосфора (V) – фосфорный ангидрид

Физические свойства: Оксид фосфора (V) Р 2О 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 = 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 = HPO 3

при нагревании образуется ортофосфорная кислота H 3PO 4:

P 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 PO 4 (t˚C)

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

2H 3 PO 4 = H 2 O + H 4 P 2 O 7 (t˚C)

Свойства кислотного оксида

Типичный кислотный оксид:

3CaO + P 2 O 5 = Ca 3 (PO 4 ) 2 ,

3Ca(OH) 2 + P 2 O 5 = Ca 3 (PO 4 ) 2 + 3H 2 O.

Оксиды фосфора. Фосфорная кислота

Фосфор образует очень большое число различных оксидов и кислот. Среди них наиболее устойчивыми являются оксид фосфора (V) и соответствующая ему ортофосфорная, или фосфорная, кислота Н₃РО₄.

Оксид фосфора (V), или фосфорный ангидрид Р₂О₅ – белый порошок, без запаха. По своему характеру является типичным кислотным оксидом. При растворении в воде гидратируется с образованием следующих кислот:

Как кислотный оксид Р₂О₅ взаимодействует с основаниями и основными оксидами, например:

При взаимодействии Р₂О₅ со щелочами в зависимости от соотношения реагентов могут образовываться не только средние, но и кислые соли:

Хотя в Р₂О₅ фосфор имеет высшую степень окисления +5, оксид фосфора (V) не проявляет сколько-нибудь выраженных окислительных свойств, так как эта степень окисления для фосфора очень устойчива.

Оксид фосфора (V) является прекрасным водопоглощающим и водоотнимающим средством. На этом основано его использование в эксикаторах (сосудах для высушивания веществ), при проведении реакций дегидратации и т.д.

Фосфорная кислота

Фосфорная (ортофосфорная) кислота Н₃РО₄ – бесцветное кристаллическое вещество, плавящееся при температуре 42 о С, очень хорошо растворимое в воде. Фосфорная кислота является трёхосновной кислотой средней силы.

В лаборатории её получают окислением фосфора разбавленной азотной кислотой.

В промышленности Н₃РО₄ получают экстракционным методом, обрабатывая природные фосфаты серной кислотой:

а также термическим методом, восстанавливая природные фосфаты до свободного фосфора, который затем сжигают и образующийся при этом Р₂О₅ растворяют в воде.

Фосфорная кислота обладает всеми общими свойствами кислот, но она значительно слабее таких кислородсодержащих кислот, как серная и азотная. В отличие от этих кислот фосфорная кислота не обладает даже значительными окислительными свойствами, несмотря на устойчивость степени окисления +5.

Применение фосфорной кислоты

Помимо производства удобрений, фосфорную кислоту используют при изготовлении реактивов, многих органических веществ, для получения катализаторов, для создания защитных покрытий на металлах, в фармацевтической промышленности и т.д.

Соли фосфорной кислоты

Как трёхосновная кислота Н₃РО₄ образует три ряда солей: средние (нормальные) соли – фосфаты; кислые соли – гидрофосфаты и дигидрофосфаты.

Например, при нейтрализации фосфорной кислоты гидроксидом натрия в зависимости от молярного соотношения кислоты и щёлочи могут идти следующие реакции:

Большинство средних солей – фосфатов – нерастворимо в воде. Исключением являются лишь фосфаты щелочных металлов и аммония. Многие же кислые соли фосфорной кислоты, хорошо растворяются в воде, причем наиболее растворимыми являются дигидрофосфаты.

Фосфорные удобрения

Фосфор, как и азот, является одним из тех элементов, который необходим для питания растений. Поэтому наряду с азотными в сельском хозяйстве широко используются фосфорные удобрения. В качестве удобрения можно использовать только водорастворимые соединения. В связи с этим основная задача при производстве фосфорных удобрений — превращение нерастворимого фосфата кальция (основа фосфоритов и апатитов) в растворимые кислые фосфаты.

Важнейшее фосфорное минеральное удобрение – суперфосфат (или простой суперфосфат), который получают обработкой природных фосфоритов серной кислотой:

Образующаяся смесь содержит дигидрофосфат кальция, который хорошо растворим в воде, и сульфат кальция, который не имеет практического значения.

Для получения двойного суперфосфата из природного фосфорита выделяют сначала фосфорную кислоту по реакции:

Затем полученной кислотой обрабатывают новую порцию фосфорита:

Иногда фосфорную кислоту нейтрализуют гидроксидом кальция, при этом получается так называемый преципитат, который тоже является хорошим удобрением:

СаНРО₄ плохо растворяется в воде, но достаточно хорошо растворим при внесении его в кислые почвы.

Аммофос

В последнее время широкое распространение получили сложные удобрения, содержащие несколько необходимых растениям элементов.

Важнейшим из них является аммофос, который содержит азот и фосфор и образуется при взаимодействии аммиака и фосфорной кислоты:

Смесь аммофоса с калийной селитрой KNO₃ называется аммофоской. Это удобрение содержит все наиболее необходимые растениям питательные элементы – азот, фосфор и калий.

*на изображении записи минерал апатит

Похожее

Добавить комментарий Отменить ответ

Репетитор по химии. Занятия проходят онлайн по Скайпу. По всем вопросам пишите в Ватсапп: +7 928 285 70 42