Номер 9, страница 168 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

9. В схеме превращений

$ \text{фосфат кальция} \rightarrow \text{X} \rightarrow \text{оксид фосфора(V)} $

вещество X — это

1) фосфор

2) фосфин

3) фосфат натрия

4) оксид фосфора(III)

Решение

Рассмотрим предложенную схему химических превращений:

фосфат кальция $\rightarrow$ X $\rightarrow$ оксид фосфора(V)

Запишем формулы известных веществ в этой цепочке:

• Фосфат кальция — это соль с формулой $Ca_3(PO_4)_2$.
• Оксид фосфора(V) — это высший оксид фосфора с формулой $P_2O_5$ (часто существует в виде димера $P_4O_{10}$).

Чтобы определить вещество X, необходимо подобрать такое соединение, которое можно получить из фосфата кальция и из которого, в свою очередь, можно получить оксид фосфора(V).

Этап 1: фосфат кальция $\rightarrow$ X

Проанализируем варианты ответа:

1. Фосфор (P). Получение фосфора из его природного соединения, фосфата кальция (фосфорита или апатита), является основным промышленным методом. Процесс заключается в восстановлении фосфата кальция углем (коксом) в присутствии песка (диоксида кремния $SiO_2$) при очень высокой температуре (около 1500°C). Уравнение реакции: $2Ca_3(PO_4)_2 + 10C + 6SiO_2 \xrightarrow{t} P_4 + 10CO\uparrow + 6CaSiO_3$. Таким образом, получение фосфора из фосфата кальция возможно.
2. Фосфин ($PH_3$). Прямое получение фосфина из фосфата кальция невозможно.
3. Фосфат натрия ($Na_3PO_4$). Его можно получить из фосфата кальция по реакции обмена, например, с карбонатом натрия: $Ca_3(PO_4)_2 + 3Na_2CO_3 \rightarrow 2Na_3PO_4 + 3CaCO_3\downarrow$.
4. Оксид фосфора(III) ($P_2O_3$). Получение этого оксида напрямую из фосфата кальция не является типичной реакцией.

Этап 2: X $\rightarrow$ оксид фосфора(V)

Теперь проверим, из каких из возможных веществ X можно получить оксид фосфора(V):

1. Из фосфора (P). Оксид фосфора(V) легко получается при сжигании фосфора в избытке кислорода: $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$. Эта реакция полностью соответствует второму этапу схемы.
2. Из фосфина ($PH_3$). Фосфин горит на воздухе с образованием оксида фосфора(V) и воды: $2PH_3 + 4O_2 \rightarrow P_2O_5 + 3H_2O$. Этот переход возможен.
3. Из фосфата натрия ($Na_3PO_4$). Получить оксид фосфора(V) из фосфата натрия практически невозможно в одну стадию. Фосфор в фосфате уже имеет степень окисления +5, как и в $P_2O_5$, но соль очень термически устойчива.
4. Из оксида фосфора(III) ($P_2O_3$). Оксид фосфора(III) можно доокислить до оксида фосфора(V): $P_2O_3 + O_2 \rightarrow P_2O_5$. Этот переход возможен.

Сопоставив возможности обоих этапов, мы видим, что только фосфор (1) удовлетворяет всей цепочке превращений как наиболее распространенный и логичный путь. Хотя переходы с фосфином и оксидом фосфора(III) на втором этапе возможны, их получение на первом этапе из фосфата кальция не является стандартным или прямым процессом. Наиболее классической является схема: фосфат $\rightarrow$ фосфор $\rightarrow$ оксид фосфора.

Таким образом, вещество X — это фосфор.

Ответ: 1) фосфор