Номер 2, страница 51 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 11. Причины многообразия веществ. Глава II. Строение вещества - номер 2, страница 51.

Условие.

2. Как вы докажете, что красный и белый фосфор представляют собой две аллотропные разновидности одного и того же элемента?

Решение.

Решение 2.

Решение

Чтобы доказать, что красный и белый фосфор являются аллотропными модификациями одного и того же химического элемента, необходимо экспериментально подтвердить, что они состоят из атомов одного и того же элемента, но имеют разное строение. Это можно сделать двумя основными способами.

1. Проведение химической реакции с получением одного и того же продукта

Самым наглядным доказательством является реакция горения. Если сжечь в избытке кислорода равные по массе количества белого и красного фосфора, то в обоих случаях образуется одно и то же вещество — оксид фосфора(V) ($P_4O_{10}$), который выглядит как белый порошок.

Уравнения реакций:

• Горение белого фосфора: $4P_{\text{(белый)}} + 5O_2 \rightarrow P_4O_{10}$
• Горение красного фосфора: $4P_{\text{(красный)}} + 5O_2 \rightarrow P_4O_{10}$

Тот факт, что два разных на вид вещества (белый, воскообразный, и красный, порошкообразный) дают в результате одной и той же реакции абсолютно идентичный продукт, доказывает, что их качественный состав одинаков, то есть они состоят из атомов одного элемента — фосфора.

2. Осуществление взаимных превращений

Вторым доказательством является возможность превращения одной аллотропной модификации в другую.

• Если нагреть белый фосфор до температуры около 250–300°C в инертной атмосфере (без доступа кислорода), он превратится в красный фосфор. Происходит разрыв напряженных связей в молекулах $P_4$ и образование полимерных цепей, характерных для красного фосфора.
  $P_{\text{(белый)}} \xrightarrow{t^\circ, \text{без } O_2} P_{\text{(красный)}}$
• Можно провести и обратный процесс. Если красный фосфор нагреть до температуры сублимации (возгонки), а затем его пары быстро охладить, то они сконденсируются в виде белого фосфора.
  $P_{\text{(красный)}} \xrightarrow{\text{возгонка и конденсация}} P_{\text{(белый)}}$

Способность к взаимопревращениям без добавления каких-либо других реагентов однозначно указывает на то, что красный и белый фосфор — это лишь разные формы существования одного и того же химического элемента. Различие их физических и химических свойств (температура воспламенения, растворимость, химическая активность) объясняется разным строением их кристаллических решеток.

Ответ: Доказательством того, что красный и белый фосфор являются аллотропными модификациями одного элемента, служат два экспериментальных факта: 1) при сгорании в кислороде оба вещества образуют один и тот же продукт — оксид фосфора(V) ($P_4O_{10}$); 2) они способны к взаимным превращениям друг в друга при изменении температуры.