Номер 277, страница 221 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.277. Вещество состава ${\mathrm{РСl}}_7$ содержит фосфор в высшей степени окисления и представляет собой ионный кристалл. Какое строение он имеет? Запишите реакцию взаимодействия ${\mathrm{РСl}}_7$ с водой.

Какое строение он имеет?

В условии сказано, что вещество состава $PCl_7$ содержит фосфор в высшей степени окисления и является ионным кристаллом. Высшая степень окисления для фосфора, элемента 15-й группы, равна +5.

Поскольку соединение имеет ионное строение, оно состоит из катиона и аниона. Наиболее устойчивым и известным катионом, в котором фосфор проявляет степень окисления +5, является катион тетрахлорофосфония $[PCl_4]^+$. В этом ионе степень окисления фосфора $x$ рассчитывается как $x + 4 \cdot (-1) = +1$, откуда $x = +5$, что соответствует условию. Геометрия катиона $[PCl_4]^+$ — тетраэдрическая.

Чтобы формула вещества соответствовала $PCl_7$, а соединение было электронейтральным, на один катион $[PCl_4]^+$ должен приходиться анион с составом $Cl_3$ и зарядом -1. Таким анионом является трихлорид-анион $[Cl_3]^-$.

Таким образом, ионный кристалл $PCl_7$ состоит из катионов тетрахлорофосфония $[PCl_4]^+$ и трихлорид-анионов $[Cl_3]^-$.

Ответ: Вещество имеет ионное строение и его формулу можно записать как $[PCl_4]^+[Cl_3]^-$. Кристаллическая решетка состоит из тетраэдрических катионов тетрахлорофосфония $[PCl_4]^+$ и анионов трихлорида $[Cl_3]^-$.

Запишите реакцию взаимодействия PCl₇ с водой.

Взаимодействие $PCl_7$ (т.е. $[PCl_4][Cl_3]$) с водой представляет собой полный гидролиз, в котором с водой реагируют и катион, и анион.

1. Катион $[PCl_4]^+$ гидролизуется водой с образованием ортофосфорной кислоты и соляной кислоты. Это типичная реакция для галогенидов фосфора(V):
$[PCl_4]^+ + 4H_2O \rightarrow H_3PO_4 + 4HCl + H^+$

2. Анион $[Cl_3]^-$ в водном растворе неустойчив и ведет себя как аддукт молекулярного хлора $Cl_2$ и хлорид-иона $Cl^-$. Выделившийся хлор диспропорционирует в воде, образуя соляную и хлорноватистую кислоты:
$[Cl_3]^- \rightleftharpoons Cl_2 + Cl^-$
$Cl_2 + H_2O \rightarrow HCl + HClO$

Суммируя все процессы, мы получаем общее уравнение реакции гидролиза $PCl_7$ избытком воды. Продуктами являются ортофосфорная кислота, соляная кислота и хлорноватистая кислота.

Общее сбалансированное уравнение реакции:

$PCl_7 + 5H_2O \rightarrow H_3PO_4 + 6HCl + HClO$

Ответ: $PCl_7 + 5H_2O \rightarrow H_3PO_4 + 6HCl + HClO$.