Страница 83 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

4. Оксиды фосфора.

a) $P_2O_3$ — оксид фосфора(III), ему соответствует __________
кислота $H_3PO_3$.

б) $P_2O_5$ — оксид фосфора(V), ему соответствует __________
кислота $H_3PO_4$.

а)

Оксид фосфора(III) — это соединение фосфора с кислородом, в котором фосфор имеет степень окисления +3. Степень окисления кислорода в оксидах равна -2. Для того чтобы молекула была электронейтральной, необходимо два атома фосфора ($2 \cdot (+3) = +6$) и три атома кислорода ($3 \cdot (-2) = -6$). Таким образом, формула оксида фосфора(III) — $P_2O_3$.

Оксиду фосфора(III) как кислотному оксиду соответствует кислота. Эту кислоту можно получить при реакции оксида с водой. В данном случае образуется фосфористая кислота ($H_3PO_3$):

$P_2O_3 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_3$

Ответ: $P_2O_3$ — оксид фосфора(III), ему соответствует фосфористая кислота $H_3PO_3$.

б)

Оксид фосфора(V) — это соединение, где фосфор проявляет степень окисления +5. Степень окисления кислорода -2. Для составления формулы необходимо найти наименьшее общее кратное для зарядов, оно равно 10. Следовательно, на два атома фосфора ($2 \cdot (+5) = +10$) приходится пять атомов кислорода ($5 \cdot (-2) = -10$). Формула оксида фосфора(V) — $P_2O_5$.

Оксиду фосфора(V) соответствует фосфорная (или ортофосфорная) кислота. Она образуется при взаимодействии оксида с водой:

$P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$

Ответ: $P_2O_5$ — оксид фосфора(V), ему соответствует фосфорная кислота $H_3PO_4$.

5. Физические свойства фосфорной кислоты: __

Физические свойства фосфорной кислоты

Ортофосфорная (или просто фосфорная) кислота, химическая формула которой $H_3PO_4$, обладает следующими основными физическими свойствами:

• Агрегатное состояние и внешний вид: В чистом, безводном состоянии при стандартных условиях фосфорная кислота представляет собой бесцветные (или белые) гигроскопичные кристаллы ромбической сингонии. Однако на практике чаще всего используется её 85%-й водный раствор, который представляет собой густую, сиропообразную, бесцветную жидкость.
• Запах и вкус: Фосфорная кислота не имеет запаха. В разбавленном виде обладает приятным кисловатым вкусом, благодаря чему используется в качестве пищевой добавки-регулятора кислотности (E338).
• Растворимость: Очень хорошо растворима в воде (смешивается в любых соотношениях) и многих органических растворителях, например, в этаноле. Растворение в воде сопровождается выделением значительного количества теплоты (экзотермический процесс).
• Плотность: Плотность твёрдой безводной кислоты составляет $1.87 \, \text{г/см}^3$. Плотность распространённого 85%-го водного раствора при $20 \,^{\circ}\text{C}$ составляет примерно $1.685 \, \text{г/см}^3$.
• Температуры фазовых переходов: Температура плавления чистой фосфорной кислоты равна $42.35 \,^{\circ}\text{C}$. При плавлении она образует вязкую жидкость. Определённой температуры кипения у фосфорной кислоты нет, так как при нагревании она подвергается дегидратации (потере воды). При температуре около $213 \,^{\circ}\text{C}$ она превращается в дифосфорную (пирофосфорную) кислоту $H_4P_2O_7$, а при более сильном нагреве (выше $300 \,^{\circ}\text{C}$) — в полимерную метафосфорную кислоту $(HPO_3)_n$.
• Гигроскопичность: И твёрдая кислота, и её концентрированные растворы очень гигроскопичны — они активно поглощают водяные пары из воздуха, из-за чего кристаллы на воздухе "расплываются".
• Электропроводность: Являясь электролитом средней силы, фосфорная кислота в водных растворах диссоциирует на ионы, благодаря чему её растворы способны проводить электрический ток.

Ответ: В чистом виде фосфорная кислота ($H_3PO_4$) — это бесцветные твёрдые кристаллы, которые плавятся при $42.35 \,^{\circ}\text{C}$. Она не имеет запаха, хорошо растворяется в воде с выделением тепла, образуя сиропообразный раствор. Является очень гигроскопичной. При нагревании не кипит, а разлагается. Её водные растворы проводят электрический ток.

6. Химические свойства фосфорной кислоты.

1) Как слабая трёхосновная кислота $H_3PO_4$ диссоциирует ступенчато в три стадии и образует три ряда солей при взаимодействии со щелочами (напишите полные и сокращённые ионные уравнения):

$H_3PO_4 \rightleftharpoons H^+ + H_2PO_4^- \rightleftharpoons 2H^+ + HPO_4^{2-} \rightleftharpoons 3H^+ + PO_4^{3-}$

(все растворимы в воде)

(нерастворимы, кроме солей Na и K)

а) $H_3PO_4$ + $NaOH$ (1 моль) = ________ + _______

б) $H_3PO_4$ + $NaOH$ (2 моль) = ________ + _______

в) $H_3PO_4$ + $NaOH$ (3 моль) = ________ + _______

2) Взаимодействует с солями по правилу Бертолле:

$H_3PO_4$ + $AgNO_3$ = ________ + _______

В результате образуется осадок ________ цвета. Это качественная реакция на фосфат-ионы $PO_4^{3-}$.

3) Взаимодействует с оксидами металлов:

$H_3PO_4$ + $K_2O$ = ________ + _______

1) Как слабая трёхосновная кислота $H_3PO_4$ диссоциирует ступенчато в три стадии и образует три ряда солей при взаимодействии со щелочами (напишите полные и сокращённые ионные уравнения):

Ортофосфорная кислота диссоциирует в три ступени:

I ступень: $H_3PO_4 \rightleftharpoons H^+ + H_2PO_4^-$

II ступень: $H_2PO_4^- \rightleftharpoons H^+ + HPO_4^{2-}$

III ступень: $HPO_4^{2-} \rightleftharpoons H^+ + PO_4^{3-}$

В соответствии с этим образуются три типа солей:

Соли, содержащие анион $H_2PO_4^-$, называются дигидрофосфаты (все растворимы в воде).

Соли, содержащие анион $HPO_4^{2-}$, называются гидрофосфаты.

Соли, содержащие анион $PO_4^{3-}$, называются фосфаты (нерастворимы, кроме солей щелочных металлов и аммония).

Взаимодействие со щелочью (например, $NaOH$) приводит к образованию различных солей в зависимости от мольного соотношения реагентов.

а) $H_3PO_4$ + NaOH (1 моль) =

Решение:

При мольном соотношении кислоты и щёлочи 1:1 образуется кислая соль – дигидрофосфат натрия.

Полное молекулярное уравнение:

$H_3PO_4 + NaOH \rightarrow NaH_2PO_4 + H_2O$

Полное ионное уравнение (учитывая, что $H_3PO_4$ – слабая кислота):

$H_3PO_4 + Na^+ + OH^- \rightarrow Na^+ + H_2PO_4^- + H_2O$

Сокращённое ионное уравнение:

$H_3PO_4 + OH^- \rightarrow H_2PO_4^- + H_2O$

Ответ: $H_3PO_4 + NaOH = NaH_2PO_4 + H_2O$.

б) $H_3PO_4$ + NaOH (2 моль) =

Решение:

При мольном соотношении кислоты и щёлочи 1:2 образуется кислая соль – гидрофосфат натрия.

Полное молекулярное уравнение:

$H_3PO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2HPO_4 + 2H_2O$

Полное ионное уравнение:

$H_3PO_4 + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow 2Na^+ + HPO_4^{2-} + 2H_2O$

Сокращённое ионное уравнение:

$H_3PO_4 + 2OH^- \rightarrow HPO_4^{2-} + 2H_2O$

Ответ: $H_3PO_4 + 2NaOH = Na_2HPO_4 + 2H_2O$.

в) $H_3PO_4$ + NaOH (3 моль) =

Решение:

При мольном соотношении кислоты и щёлочи 1:3 происходит полная нейтрализация с образованием средней соли – фосфата натрия.

Полное молекулярное уравнение:

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

Полное ионное уравнение:

$H_3PO_4 + 3Na^+ + 3OH^- \rightarrow 3Na^+ + PO_4^{3-} + 3H_2O$

Сокращённое ионное уравнение:

$H_3PO_4 + 3OH^- \rightarrow PO_4^{3-} + 3H_2O$

Ответ: $H_3PO_4 + 3NaOH = Na_3PO_4 + 3H_2O$.

2) Взаимодействует с солями по правилу Бертолле:

Решение:

Ортофосфорная кислота реагирует с растворимыми солями серебра, например, с нитратом серебра. Согласно правилу Бертолле, реакция ионного обмена протекает, если образуется осадок, газ или слабый электролит (вода). В данном случае образуется нерастворимый фосфат серебра ($Ag_3PO_4$).

Уравнение реакции:

$H_3PO_4 + 3AgNO_3 \rightleftharpoons Ag_3PO_4 \downarrow + 3HNO_3$

Реакция обратима, так как образуется сильная азотная кислота, но смещена вправо за счёт выпадения осадка.

Ответ: $H_3PO_4 + 3AgNO_3 = Ag_3PO_4 \downarrow + 3HNO_3$.

В результате образуется осадок жёлтого цвета. Это качественная реакция на фосфат-ионы $PO_4^{3-}$.

3) Взаимодействует с оксидами металлов:

Решение:

Ортофосфорная кислота как кислота реагирует с основными оксидами, такими как оксид калия $K_2O$. В результате реакции образуется соль (фосфат калия) и вода. При избытке оксида образуется средняя соль.

Уравнение реакции:

$2H_3PO_4 + 3K_2O \rightarrow 2K_3PO_4 + 3H_2O$

Ответ: $2H_3PO_4 + 3K_2O = 2K_3PO_4 + 3H_2O$.