Страница 118 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить эти превращения. Возможно, вы сумеете предложить дополнительные связи или варианты превращений указанных веществ.

На предоставленном изображении содержится только часть задания — общее условие. Для полного решения необходима сама схема химических превращений (цепочка реагентов и продуктов), которая отсутствует.

Поскольку конкретная схема не указана, я приведу пример решения для гипотетической цепочки превращений, чтобы продемонстрировать, как должен выглядеть ответ. Также, в соответствии с заданием, я предложу дополнительные возможные реакции.

Дано:

Пример цепочки превращений: $P \rightarrow P_2O_5 \rightarrow H_3PO_4 \rightarrow Na_3PO_4 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2$

Найти:

Уравнения реакций для осуществления данных превращений и дополнительные варианты превращений.

Решение:

1. Получение оксида фосфора(V) из фосфора

Для этого необходимо сжечь фосфор в избытке кислорода. Реакция протекает при нагревании.

$4P + 5O_2 \xrightarrow{t} 2P_2O_5$

Ответ: $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

2. Получение ортофосфорной кислоты из оксида фосфора(V)

Оксид фосфора(V) является кислотным оксидом и при взаимодействии с водой образует соответствующую кислоту — ортофосфорную.

$P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$

Ответ: $P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$

3. Получение фосфата натрия из ортофосфорной кислоты

Это реакция нейтрализации. Так как ортофосфорная кислота трехосновная, для получения средней соли (фосфата натрия) необходимо взять щелочь в соответствующем мольном соотношении.

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

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

4. Получение фосфата кальция из фосфата натрия

Это реакция ионного обмена. Фосфат кальция является нерастворимым веществом, поэтому он выпадет в осадок при смешивании растворов фосфата натрия и растворимой соли кальция (например, хлорида или нитрата кальция).

$2Na_3PO_4 + 3CaCl_2 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2 \downarrow + 6NaCl$

Ответ: $2Na_3PO_4 + 3CaCl_2 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2 \downarrow + 6NaCl$

Дополнительные связи и варианты превращений

В соответствии с заданием, можно предложить альтернативные пути или дополнительные реакции для веществ из цепочки.

1. Альтернативные способы получения фосфата натрия (этап 3)

Можно использовать оксид натрия или карбонат натрия вместо гидроксида:

$2H_3PO_4 + 3Na_2O \rightarrow 2Na_3PO_4 + 3H_2O$

$2H_3PO_4 + 3Na_2CO_3 \rightarrow 2Na_3PO_4 + 3H_2O + 3CO_2 \uparrow$

Ответ: Альтернативные реагенты для получения $Na_3PO_4$ из $H_3PO_4$ - это $Na_2O$ и $Na_2CO_3$.

2. Получение кислых солей из ортофосфорной кислоты

Взаимодействием ортофосфорной кислоты с гидроксидом натрия в других мольных соотношениях можно получить кислые соли - дигидрофосфат и гидрофосфат натрия:

$H_3PO_4 + NaOH \rightarrow NaH_2PO_4 + H_2O$ (дигидрофосфат натрия)

$H_3PO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2HPO_4 + 2H_2O$ (гидрофосфат натрия)

Ответ: Из $H_3PO_4$ можно получить кислые соли $NaH_2PO_4$ и $Na_2HPO_4$.

3. Дополнительная связь: $P \rightarrow H_3PO_4$

Ортофосфорную кислоту можно получить непосредственно из фосфора, окисляя его концентрированной азотной кислотой при нагревании.

$P + 5HNO_3 \text{(конц.)} \xrightarrow{t} H_3PO_4 + 5NO_2 \uparrow + H_2O$

Ответ: $P + 5HNO_3 \text{(конц.)} \rightarrow H_3PO_4 + 5NO_2 \uparrow + H_2O$

4. Дополнительная связь: $Ca_3(PO_4)_2 \rightarrow P$

Можно осуществить обратное превращение - получение фосфора из его природного соединения (фосфорита). Это промышленный способ, который заключается в прокаливании фосфата кальция с песком (оксидом кремния) и коксом (углеродом) в электропечах.

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

Ответ: $Ca_3(PO_4)_2 + 3SiO_2 + 5C \rightarrow 3CaSiO_3 + 5CO \uparrow + 2P$

Лабораторный опыт 27

С помощью тигельных щипцов или пинцета нагрейте на пламени спиртовки медную пластину или кусок толстой медной проволоки. Что наблюдаете?

Образовавшийся чёрный налёт соскоблите на лист бумаги и пересыпьте в пробирку. Прилейте в неё 2 мл раствора серной кислоты и нагрейте содержимое с помощью держателя для пробирок. Что наблюдаете?

К полученному раствору добавьте несколько капель раствора щёлочи. Что наблюдаете?

Составьте соответствующие уравнения реакций.

С помощью тигельных щипцов или пинцета нагрейте на пламени спиртовки медную пластину или кусок толстой медной проволоки. Что наблюдаете?

При нагревании в пламени спиртовки медь, имеющая красновато-розовый цвет, взаимодействует с кислородом, содержащимся в воздухе. В результате этой реакции на поверхности меди образуется твёрдый налёт чёрного цвета. Это вещество — оксид меди(II).

Ответ: Наблюдается почернение поверхности медной пластины или проволоки из-за образования на ней чёрного налёта.

Образовавшийся чёрный налёт соскоблите на лист бумаги и пересыпьте в пробирку. Прилейте в неё 2 мл раствора серной кислоты и нагрейте содержимое с помощью держателя для пробирок. Что наблюдаете?

Чёрный налёт, оксид меди(II) ($CuO$), является основным оксидом и реагирует с кислотами. При добавлении серной кислоты ($H_2SO_4$) и последующем нагревании происходит химическая реакция. В результате реакции оксид меди(II) растворяется, и образуется раствор сульфата меди(II) ($CuSO_4$), который имеет характерный голубой или синий цвет.

Ответ: Чёрный твёрдый налёт растворяется, и жидкость в пробирке окрашивается в голубой цвет.

К полученному раствору добавьте несколько капель раствора щёлочи. Что наблюдаете?

Раствор сульфата меди(II) ($CuSO_4$) вступает в реакцию ионного обмена с раствором щёлочи (например, гидроксидом натрия $NaOH$). В результате реакции образуется нерастворимое в воде вещество — гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$). Он выпадает в виде студенистого (гелеобразного) осадка голубого цвета.

Ответ: Наблюдается выпадение студенистого осадка голубого цвета.

Составьте соответствующие уравнения реакций.

1. Реакция горения меди в кислороде с образованием оксида меди(II):

$2Cu + O_2 \xrightarrow{t} 2CuO$

2. Реакция оксида меди(II) с серной кислотой с образованием сульфата меди(II) и воды:

$CuO + H_2SO_4 \xrightarrow{t} CuSO_4 + H_2O$

3. Реакция сульфата меди(II) со щёлочью (например, гидроксидом натрия) с образованием гидроксида меди(II) и сульфата натрия:

$CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4$

Ответ: Уравнения химических реакций, описывающих данный опыт, приведены выше.