Номер B, страница 181 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

B

1. Какие кислоты соответствуют пятивалентному фосфору? При каких условиях они переходят друг в друга?

2. Составьте графические формулы соединений:

а)$NaH_2PO_4$; в)$Ca_3(PO_4)_2$; $CaHPO_4$;

б)$Na_2HPO_4$; г)$Ca(H_2PO_4)_2$; $H_3PO_4$.

3. Какие из приведенных реакций идут до конца?

а)$H_3PO_4 + Ca(NO_3)_2 \to$

б)$H_3PO_4 + NaNO_3 \to$

в)$H_3PO_4 + Ca(OH)_2 \to$

Составьте полные и сокращенные ионные уравнения.

1. Какие кислоты соответствуют пятивалентному фосфору? При каких условиях они переходят друг в друга?

Пятивалентному фосфору (степень окисления +5) соответствуют несколько фосфорных кислот, которые являются продуктами гидратации оксида фосфора(V) $P_2O_5$. Основные из них:

• Ортофосфорная кислота – $H_3PO_4$
• Пирофосфорная (дифосфорная) кислота – $H_4P_2O_7$
• Метафосфорная кислота – $(HPO_3)_n$

Эти кислоты могут переходить друг в друга при изменении температуры и в присутствии воды.

Переходы происходят при нагревании (дегидратация):

1. При нагревании ортофосфорной кислоты до температуры около $200-250^\circ C$ образуется пирофосфорная кислота:

$2H_3PO_4 \xrightarrow{200-250^\circ C} H_4P_2O_7 + H_2O$

2. При более сильном нагревании (выше $300^\circ C$) из ортофосфорной или пирофосфорной кислоты образуется метафосфорная кислота:

$H_4P_2O_7 \xrightarrow{>300^\circ C} 2HPO_3 + H_2O$

$H_3PO_4 \xrightarrow{>300^\circ C} HPO_3 + H_2O$

Обратные переходы (гидратация) происходят при добавлении воды, особенно при кипячении:

1. Метафосфорная кислота медленно реагирует с холодной водой и быстро при кипячении, превращаясь в ортофосфорную кислоту:

$HPO_3 + H_2O \xrightarrow{t} H_3PO_4$

2. Пирофосфорная кислота также гидролизуется при кипячении с водой до ортофосфорной кислоты:

$H_4P_2O_7 + H_2O \xrightarrow{t} 2H_3PO_4$

Ответ: Пятивалентному фосфору соответствуют ортофосфорная ($H_3PO_4$), пирофосфорная ($H_4P_2O_7$) и метафосфорная ($HPO_3$) кислоты. Они переходят друг в друга в реакциях дегидратации (при нагревании) и гидратации (при добавлении воды).

2. Составьте графические формулы соединений:

Графические формулы показывают порядок соединения атомов в молекуле или ионе.

а) NaH₂PO₄ (дигидрофосфат натрия)

Это ионное соединение, состоящее из катиона натрия $Na^+$ и дигидрофосфат-аниона $[H_2PO_4]^−$.

$Na^+ \left[ \begin{array}{c} \text{O} \\ \text{||} \\ \text{HO} - \text{P} - \text{O} \\ | \\ \text{OH} \end{array} \right]^-$

б) NaH₂PO₃ (дигидрофосфит натрия)

Это ионное соединение, состоящее из катиона натрия $Na^+$ и аниона $[H_2PO_3]^−$. В анионе один атом водорода связан напрямую с фосфором.

$Na^+ \left[ \begin{array}{c} \text{O} \\ \text{||} \\ \text{H} - \text{P} - \text{O} \\ | \\ \text{OH} \end{array} \right]^-$

в) Ca₃(PO₄)₂ (фосфат кальция)

Ионное соединение, состоящее из трех катионов кальция $Ca^{2+}$ и двух фосфат-анионов $[PO_4]^{3−}$.

$3Ca^{2+} \cdot 2 \left[ \begin{array}{c} \text{O} \\ \text{||} \\ \text{⁻O} - \text{P} - \text{O⁻} \\ | \\ \text{O⁻} \end{array} \right]^{3-}$ (в реальности все связи Р-О в фосфат-ионе равноценны из-за резонанса)

г) Ca(H₂PO₂)₂ (гипофосфит кальция)

Ионное соединение, состоящее из катиона кальция $Ca^{2+}$ и двух гипофосфит-анионов $[H_2PO_2]^−$. В анионе два атома водорода связаны напрямую с фосфором.

$Ca^{2+} \cdot 2 \left[ \begin{array}{c} \text{O} \\ \text{||} \\ \text{H} - \text{P} - \text{O} \\ | \\ \text{H} \end{array} \right]^-$

CaHPO₄ (гидрофосфат кальция)

Ионное соединение, состоящее из катиона кальция $Ca^{2+}$ и гидрофосфат-аниона $[HPO_4]^{2−}$.

$Ca^{2+} \left[ \begin{array}{c} \text{O} \\ \text{||} \\ \text{⁻O} - \text{P} - \text{O⁻} \\ | \\ \text{OH} \end{array} \right]^{2-}$

H₃PO₄ (ортофосфорная кислота)

Молекулярное соединение.

$ \begin{array}{c} \text{O} \\ \text{||} \\ \text{HO} - \text{P} - \text{OH} \\ | \\ \text{OH} \end{array} $

Ответ: Графические формулы соединений представлены выше.

3. Какие из приведенных реакций идут до конца? Составьте полные и сокращенные ионные уравнения.

Реакции в растворах идут до конца, если в результате образуется осадок, газ или малодиссоциирующее вещество (например, вода).

а) H₃PO₄ + Ca(NO₃)₂ →

Это реакция между кислотой средней силы и солью. Возможна реакция обмена с образованием фосфата кальция, который нерастворим в воде:

$2H_3PO_4 + 3Ca(NO_3)_2 \rightleftharpoons Ca_3(PO_4)_2\downarrow + 6HNO_3$

Однако в результате реакции образуется сильная азотная кислота ($HNO_3$), в которой осадок фосфата кальция растворяется. Поэтому реакция является обратимой и не идет до конца.

Ответ: Реакция не идет до конца.

б) H₃PO₄ + NaNO₃ →

Это реакция между кислотой средней силы ($H_3PO_4$) и солью сильной кислоты ($HNO_3$). Реакция обмена не происходит, так как более слабая кислота не может вытеснить более сильную из ее соли. Кроме того, все возможные продукты реакции ($Na_3PO_4, HNO_3$) хорошо растворимы в воде. Нет движущей силы реакции (осадка, газа, воды).

Ответ: Реакция не идет.

в) H₃PO₄ + Ca(OH)₂ →

Это реакция нейтрализации между кислотой и основанием. Такие реакции всегда идут, так как образуется малодиссоциирующее вещество — вода. Кроме того, в данном случае образуется нерастворимый в воде фосфат кальция $Ca_3(PO_4)_2$. Наличие двух движущих сил (образование воды и осадка) означает, что реакция идет до конца.

Молекулярное уравнение (при соотношении реагентов 2:3):

$2H_3PO_4 + 3Ca(OH)_2 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2\downarrow + 6H_2O$

Полное ионное уравнение (учитывая, что $H_3PO_4$ - слабая кислота, а $Ca(OH)_2$ - сильное основание, хоть и малорастворимое):

$2H_3PO_4 + 3Ca^{2+} + 6OH^- \rightarrow Ca_3(PO_4)_2\downarrow + 6H_2O$

Сокращенное ионное уравнение: так как все ионы участвуют в образовании продуктов, которые не являются сильными электролитами в растворе, сокращенное ионное уравнение совпадает с полным.

$2H_3PO_4 + 3Ca^{2+} + 6OH^- \rightarrow Ca_3(PO_4)_2\downarrow + 6H_2O$

Ответ: Реакция идет до конца. Уравнения представлены выше.