Номер 275, страница 220 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.275. Запишите уравнения реакций, иллюстрирующие схему превращений.

Решение

Для осуществления указанных превращений необходимо идентифицировать неизвестные вещества M, X, Y, Z и составить соответствующие уравнения реакций.

1. Цепочка превращений H₃PO₄ ↔ X ↔ P

В данной цепи вещество X — это оксид фосфора(V), $P_2O_5$. Двусторонние стрелки указывают на возможность протекания реакций в прямом и обратном направлениях.

Реакция P → X: Окисление фосфора избытком кислорода.
$4P + 5O_2 \xrightarrow{t} 2P_2O_5$

Реакция X → P: Восстановление оксида фосфора(V) углеродом при высокой температуре (промышленный способ получения фосфора).
$2P_2O_5 + 10C \xrightarrow{1500^\circ C} P_4 + 10CO$

Реакция X → H₃PO₄: Взаимодействие оксида фосфора(V) с водой.
$P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$

Реакция H₃PO₄ → X: Дегидратация ортофосфорной кислоты при сильном нагревании.
$2H_3PO_4 \xrightarrow{t > 300^\circ C} P_2O_5 + 3H_2O$

Ответ: X — оксид фосфора(V), $P_2O_5$.

2. Цепочка превращений P → M → PH₃

Фосфин ($PH_3$) можно получить гидролизом фосфидов металлов. Следовательно, вещество M — это фосфид металла, например, фосфид кальция, $Ca_3P_2$.

Реакция P → M: Синтез фосфида кальция из простых веществ при нагревании.
$2P + 3Ca \xrightarrow{t} Ca_3P_2$

Реакция M → PH₃: Гидролиз фосфида кальция кислотой.
$Ca_3P_2 + 6HCl \rightarrow 3CaCl_2 + 2PH_3\uparrow$

Ответ: M — фосфид кальция, $Ca_3P_2$.

3. Цепочка превращений P → Y → H₃PO₃

Фосфористая кислота ($H_3PO_3$) содержит фосфор в степени окисления +3. Ее можно получить гидролизом соединений фосфора(III). Вещество Y — хлорид фосфора(III), $PCl_3$.

Реакция P → Y: Прямой синтез хлорида фосфора(III).
$2P + 3Cl_2 \rightarrow 2PCl_3$

Реакция Y → H₃PO₃: Гидролиз хлорида фосфора(III).
$PCl_3 + 3H_2O \rightarrow H_3PO_3 + 3HCl$

Ответ: Y — хлорид фосфора(III), $PCl_3$.

4. Цепочка превращений P → Z → H₃PO₂

Фосфорноватистая кислота ($H_3PO_2$) содержит фосфор в степени окисления +1. Ее получают из ее солей — гипофосфитов. Вещество Z — гипофосфит, например, гипофосфит кальция, $Ca(H_2PO_2)_2$.

Реакция P → Z: Получение гипофосфита кальция в реакции диспропорционирования белого фосфора в суспензии гидроксида кальция при кипячении.
$2P_4 (\text{белый}) + 3Ca(OH)_2 + 6H_2O \xrightarrow{t} 3Ca(H_2PO_2)_2 + 2PH_3\uparrow$

Реакция Z → H₃PO₂: Вытеснение фосфорноватистой кислоты из соли более сильной кислотой, например, серной, с образованием нерастворимого сульфата кальция.
$Ca(H_2PO_2)_2 + H_2SO_4 \rightarrow 2H_3PO_2 + CaSO_4\downarrow$

Ответ: Z — гипофосфит кальция, $Ca(H_2PO_2)_2$.