Номер 234, страница 217 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.234. Какой состав имеют пары фосфора при высокой температуре? Какая аллотропная модификация фосфора образуется при их конденсации?

Какой состав имеют пары фосфора при высокой температуре?

Состав паров фосфора сильно зависит от температуры. Фосфор, в отличие от многих других элементов, в газообразном состоянии может существовать в виде нескольких различных молекул.

• При относительно невысоких температурах (от температуры кипения белого фосфора, равной 280,5 °C, и примерно до 800 °C), пары фосфора состоят преимущественно из четырехатомных молекул $P_4$. Эти молекулы имеют форму тетраэдра, где каждый атом фосфора связан с тремя другими.
• При повышении температуры выше 800 °C начинается заметная диссоциация молекул $P_4$ на двухатомные молекулы $P_2$. Этот процесс является обратимым и описывается равновесием: $P_4 \rightleftharpoons 2P_2$. С ростом температуры равновесие смещается вправо, и доля молекул $P_2$ увеличивается.
• При температурах около 1500–1700 °C пары фосфора состоят уже в основном из молекул $P_2$. Молекула $P_2$ по своему строению аналогична молекуле азота $N_2$ и содержит тройную связь между атомами.
• При очень высоких температурах (свыше 2000 °C) происходит дальнейшая диссоциация двухатомных молекул на отдельные атомы: $P_2 \rightleftharpoons 2P$.

Таким образом, под "высокой температурой" можно понимать разные состояния паров фосфора, но чаще всего имеют в виду либо тетраэдрические молекулы $P_4$, либо их смесь с $P_2$.

Ответ: При температурах до 800 °C пары фосфора состоят из молекул $P_4$. При более высоких температурах (800–2000 °C) пары представляют собой равновесную смесь молекул $P_4$ и $P_2$, а при температурах свыше 2000 °C появляются и атомарные частицы $P$.

Какая аллотропная модификация фосфора образуется при их конденсации?

При охлаждении паров фосфора происходит их конденсация. Независимо от того, состоял ли пар из молекул $P_4$, $P_2$ или их смеси (при охлаждении молекулы $P_2$ рекомбинируют в $P_4$), продуктом конденсации является белый фосфор. Белый фосфор – это молекулярная аллотропная модификация, кристаллическая решетка которой состоит из тех же тетраэдрических молекул $P_4$, что и в парах при умеренных температурах. Это воскообразное, очень ядовитое и химически активное вещество, светящееся в темноте из-за окисления кислородом воздуха. Другие, более стабильные аллотропные модификации, такие как красный и черный фосфор, получают уже из белого фосфора путем его нагревания без доступа воздуха или под высоким давлением.

Ответ: При конденсации паров фосфора образуется аллотропная модификация – белый фосфор ($P_4$).