Номер 276, страница 221 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.276. Как осуществить следующие превращения?

$\mathrm{а}) {\mathrm{Са}}_3{\left({\mathrm{РО}}_4\right)}_2⟶\mathrm{Р}⟶{\mathrm{Р}}_2{\mathrm{О}}_3⟶{\mathrm{Р}}_2{\mathrm{O}}_5⟶{\mathrm{НРО}}_3⟶{\mathrm{Н}}_3{\mathrm{РО}}_4⟶{\mathrm{СаНРО}}_4$

$\mathrm{б}) {\mathrm{Na}}_3{\mathrm{PO}}_4⟶{\mathrm{Na}}_2{\mathrm{HPO}}_4⟶{\mathrm{Ag}}_3{\mathrm{PO}}_4⟶{\mathrm{Н}}_3{\mathrm{РО}}_4⟶\mathrm{Р}⟶{\mathrm{P}}_4{\mathrm{S}}_3⟶{\mathrm{Р}}_2{\mathrm{О}}_5$

а) $Ca_3(PO_4)_2 \rightarrow P \rightarrow P_2O_3 \rightarrow P_2O_5 \rightarrow HPO_3 \rightarrow H_3PO_4 \rightarrow CaHPO_4$

Решение

1. Для получения фосфора из фосфата кальция (основного компонента фосфоритов и апатитов) его прокаливают с коксом (углеродом) и кремнезёмом (песком) в электропечах при температуре около 1500°C. Углерод выступает в роли восстановителя, а оксид кремния связывает оксид кальция в силикат (шлак).

$Ca_3(PO_4)_2 + 3SiO_2 + 5C \xrightarrow{1500^\circ C} 3CaSiO_3 + 2P + 5CO\uparrow$

2. Оксид фосфора(III) образуется при сжигании фосфора в условиях недостатка кислорода.

$4P + 3O_2 \xrightarrow{недостаток, t^\circ} 2P_2O_3$

3. Оксид фосфора(III) можно доокислить до оксида фосфора(V) при нагревании в избытке кислорода.

$P_2O_3 + O_2 \xrightarrow{t^\circ} P_2O_5$

4. При взаимодействии оксида фосфора(V) с холодной водой или с недостаточным количеством воды образуется метафосфорная кислота.

$P_2O_5 + H_2O \xrightarrow{холодная} 2HPO_3$

5. Метафосфорная кислота при нагревании с водой (гидролиз) переходит в ортофосфорную кислоту.

$HPO_3 + H_2O \xrightarrow{t^\circ} H_3PO_4$

6. Для получения гидрофосфата кальция необходимо провести реакцию нейтрализации ортофосфорной кислоты гидроксидом кальция в молярном соотношении 1:1. Гидрофосфат кальция является малорастворимым соединением.

$H_3PO_4 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaHPO_4\downarrow + 2H_2O$

Ответ:

1. $Ca_3(PO_4)_2 + 3SiO_2 + 5C \xrightarrow{1500^\circ C} 3CaSiO_3 + 2P + 5CO\uparrow$

2. $4P + 3O_2 \xrightarrow{недостаток, t^\circ} 2P_2O_3$

3. $P_2O_3 + O_2 \xrightarrow{t^\circ} P_2O_5$

4. $P_2O_5 + H_2O \xrightarrow{холодная} 2HPO_3$

5. $HPO_3 + H_2O \xrightarrow{t^\circ} H_3PO_4$

6. $H_3PO_4 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaHPO_4\downarrow + 2H_2O$

б) $Na_3PO_4 \rightarrow Na_2HPO_4 \rightarrow Ag_3PO_4 \rightarrow H_3PO_4 \rightarrow P \rightarrow P_4S_3 \rightarrow P_2O_5$

Решение

1. Для превращения средней соли (фосфата натрия) в кислую (гидрофосфат натрия) необходимо добавить кислоту. Можно использовать ортофосфорную кислоту.

$2Na_3PO_4 + H_3PO_4 \rightarrow 3Na_2HPO_4$

2. Фосфат серебра(I) можно получить реакцией ионного обмена, добавив к раствору гидрофосфата натрия раствор нитрата серебра. Фосфат серебра выпадает в виде характерного желтого осадка.

$2Na_2HPO_4 + 3AgNO_3 \rightarrow Ag_3PO_4\downarrow + 3NaNO_3 + NaH_2PO_4$

3. Фосфат серебра, как соль слабой кислоты, растворяется в сильных кислотах. При действии соляной кислоты на осадок фосфата серебра образуется ортофосфорная кислота и нерастворимый осадок хлорида серебра, что смещает равновесие вправо.

$Ag_3PO_4\downarrow + 3HCl \rightarrow H_3PO_4 + 3AgCl\downarrow$

4. Фосфор можно получить восстановлением ортофосфорной кислоты углем при сильном нагревании.

$2H_3PO_4 + 5C \xrightarrow{t^\circ} 2P + 5CO\uparrow + 3H_2O\uparrow$

5. Сульфид фосфора(III) образуется при прямом взаимодействии простых веществ (фосфора и серы) при нагревании в инертной атмосфере.

$4P + 3S \xrightarrow{t^\circ} P_4S_3$

6. При сжигании сульфида фосфора в избытке кислорода оба элемента окисляются до своих высших оксидов: оксида фосфора(V) и оксида серы(IV).

$P_4S_3 + 8O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2P_2O_5 + 3SO_2\uparrow$

Ответ:

1. $2Na_3PO_4 + H_3PO_4 \rightarrow 3Na_2HPO_4$

2. $2Na_2HPO_4 + 3AgNO_3 \rightarrow Ag_3PO_4\downarrow + 3NaNO_3 + NaH_2PO_4$

3. $Ag_3PO_4 + 3HCl \rightarrow H_3PO_4 + 3AgCl\downarrow$

4. $2H_3PO_4 + 5C \xrightarrow{t^\circ} 2P + 5CO\uparrow + 3H_2O\uparrow$

5. $4P + 3S \xrightarrow{t^\circ} P_4S_3$

6. $P_4S_3 + 8O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2P_2O_5 + 3SO_2\uparrow$