Номер 11, страница 167 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

11. Фосфор получают спеканием фосфата кальция

1) с песком

2) с кремнием

3) с коксом

4) с известняком

5) с глиной

Решение

В промышленности фосфор получают электротермическим методом. Этот процесс заключается в восстановлении фосфата кальция, который является основной составляющей природных минералов — фосфоритов и апатитов. Восстановление проводят при высокой температуре (около $1400-1600^{\circ}C$) в электрических печах, спекая фосфат кальция в смеси с коксом и песком.

В этом процессе каждый из компонентов шихты (исходной смеси) выполняет свою важную роль:

• Фосфат кальция ($Ca_3(PO_4)_2$) — является сырьем, то есть источником фосфора.
• Кокс (углерод, C) — выступает в роли восстановителя. Он отнимает кислород у оксида фосфора(V), восстанавливая фосфор из степени окисления +5 до 0 (простое вещество).
• Песок (диоксид кремния, $SiO_2$) — играет роль флюса. Являясь кислотным оксидом, он взаимодействует с образующимся в ходе реакции основным оксидом кальция ($CaO$). В результате образуется силикат кальция ($CaSiO_3$), который при температуре процесса находится в виде жидкого шлака и легко отделяется. Добавление песка делает весь процесс термодинамически более выгодным и позволяет проводить его при более низкой температуре, чем потребовалось бы для прямого восстановления фосфата кальция углеродом.

Суммарное уравнение реакции, протекающей в печи, выглядит следующим образом:

$2Ca_3(PO_4)_2 + 6SiO_2 + 10C \xrightarrow{t} P_4\uparrow + 6CaSiO_3 + 10CO\uparrow$

Исходя из описания процесса, проанализируем предложенные варианты ответа:

1. с песком — Верно. Песок (диоксид кремния) является одним из ключевых компонентов смеси для получения фосфора.
2. с кремнием — Неверно. Восстановителем в данном промышленном процессе служит углерод (кокс), а не кремний.
3. с коксом — Верно. Кокс (углерод) является восстановителем, без него получение элементарного фосфора невозможно.
4. с известняком — Неверно. Известняк ($CaCO_3$) — источник основного оксида кальция, который наоборот, связывается в шлак, а не добавляется в шихту.
5. с глиной — Неверно. Глина имеет сложный алюмосиликатный состав и не используется в данном процессе в качестве основного реагента.

Таким образом, для получения фосфора необходимо спекание фосфата кальция с обоими компонентами: и с песком, и с коксом.

Фосфор получают спеканием фосфата кальция с песком и коксом. Следовательно, правильными являются варианты ответа 1) и 3).