Номер 235, страница 217 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.235. Красный фосфор при хранении на воздухе постепенно «намокает». Он становится липким. Для очистки красного фосфора в лаборатории его промывают раствором щёлочи и сушат. Как объяснить процесс намокания красного фосфора?

Решение

Процесс «намокания» красного фосфора при хранении на воздухе является результатом цепи химических превращений. Красный фосфор, хоть и является относительно инертной аллотропной модификацией, при длительном контакте с воздухом подвергается медленному окислению содержащимся в нем кислородом. В результате этого процесса на поверхности фосфора образуется его высший оксид — оксид фосфора(V):

$4P + 5O_2 \rightarrow P_4O_{10}$

Оксид фосфора(V) ($P_4O_{10}$) известен своими чрезвычайно сильными гигроскопическими свойствами, то есть способностью активно поглощать влагу из окружающей среды. Взаимодействуя с водяными парами, которые всегда присутствуют в воздухе, он превращается в фосфорные кислоты. Основным продуктом этой реакции является ортофосфорная кислота:

$P_4O_{10} + 6H_2O \rightarrow 4H_3PO_4$

Ортофосфорная кислота ($H_3PO_4$) в концентрированном виде представляет собой бесцветную сиропообразную жидкость. Именно образование этой вязкой, липкой жидкости на поверхности красного фосфора и воспринимается как его «намокание». Эта кислотная пленка, в свою очередь, также гигроскопична и продолжает притягивать воду из воздуха.

Процедура очистки фосфора путем промывания раствором щёлочи полностью подтверждает данное объяснение. Щёлочь (например, гидроксид натрия $NaOH$) вступает в реакцию нейтрализации с образовавшейся ортофосфорной кислотой:

$H_3PO_4 + 3NaOH \rightarrow Na_3PO_4 + 3H_2O$

В результате образуется фосфат натрия — растворимая в воде соль, которая легко смывается с поверхности фосфора, удаляя тем самым липкий налёт. Последующая сушка необходима для удаления остатков воды.

Ответ: «Намокание» красного фосфора объясняется его медленным окислением кислородом воздуха с образованием оксида фосфора(V) ($P_4O_{10}$). Этот оксид является очень гигроскопичным веществом и, реагируя с влагой из воздуха, образует на поверхности фосфора липкую плёнку сиропообразной ортофосфорной кислоты ($H_3PO_4$).