Страница 213 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

Лабораторный опыт № 34. Горение фосфора на воздухе и в кислороде

Наберите в ложечку для сжигания веществ немного красного фосфора и подожгите его. Каков характер пламени? Как изменится пламя, если ложечку с горящим фосфором внести в колбу с кислородом (с этой целью получите его из пероксида водорода, используя оксид марганца (IV))? Запишите уравнение реакции, рассмотрите окислительно-восстановительные процессы.

Решение

Каков характер пламени?

При поджигании в ложечке на воздухе красный фосфор загорается, образуя неяркое пламя желтоватого цвета. Горение сопровождается выделением большого количества густого белого дыма. Этот дым состоит из твёрдых частиц продукта реакции — оксида фосфора(V) ($P_2O_5$, или точнее, его димера $P_4O_{10}$).

Ответ: На воздухе фосфор горит неярким пламенем желтоватого цвета с образованием густого белого дыма.

Как изменится пламя, если ложечку с горящим фосфором внести в колбу с кислородом?

Воздух состоит из кислорода примерно на 21%. Если внести ложечку с горящим фосфором в колбу, заполненную чистым кислородом (который можно получить, например, каталитическим разложением пероксида водорода: $2H_2O_2 \xrightarrow{MnO_2} 2H_2O + O_2\uparrow$), скорость и интенсивность реакции горения резко возрастут. Пламя из желтоватого и неяркого станет ослепительно ярким, белого цвета. Выделение белого дыма также станет значительно интенсивнее.

Ответ: В чистом кислороде горение фосфора становится гораздо интенсивнее, а пламя — ослепительно ярким и белым.

Запишите уравнение реакции, рассмотрите окислительно-восстановительные процессы.

Уравнение реакции горения фосфора в кислороде имеет следующий вид:

$4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

Это окислительно-восстановительная реакция. Рассмотрим степени окисления элементов до и после реакции:

$4\overset{0}{P} + 5\overset{0}{O_2} \rightarrow 2\overset{+5}{P_2}\overset{-2}{O_5}$

Составим электронный баланс:

• Фосфор ($P$) повышает свою степень окисления с 0 до +5, отдавая 5 электронов. Он является восстановителем (окисляется):
  $\overset{0}{P} - 5e^- \rightarrow \overset{+5}{P}$ | 4
• Кислород ($O$) понижает свою степень окисления с 0 до -2, принимая 2 электрона на каждый атом. Молекула кислорода принимает 4 электрона. Он является окислителем (восстанавливается):
  $\overset{0}{O_2} + 4e^- \rightarrow 2\overset{-2}{O}$ | 5

Ответ: Уравнение реакции: $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$. Фосфор ($\overset{0}{P}$) — восстановитель, он окисляется до $\overset{+5}{P}$. Кислород ($\overset{0}{O_2}$) — окислитель, он восстанавливается до $\overset{-2}{O}$.