Номер 42, страница 81 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 8. Азот, фосфор и их соединения - номер 42, страница 81.

Условие.

42. Труднорастворимое в воде соединение A белого цвета при прокаливании с углём и песком в отсутствие кислорода образует простое вещество B, существующее в нескольких аллотропных модификациях. При сгорании вещества B образуется соединение C, растворяющееся в воде с образованием кислоты D, способной образовывать три типа солей. Идентифицируйте вещества, напишите уравнения реакций.

Решение.

Решение 2.

Решение

1. Начнем анализ с конца цепочки превращений. Кислота D, способная образовывать три типа солей, является трехосновной. Наиболее характерным примером такой кислоты является ортофосфорная кислота ($H_3PO_4$). Она образует три ряда солей: фосфаты (например, $Na_3PO_4$), гидрофосфаты (например, $Na_2HPO_4$) и дигидрофосфаты (например, $NaH_2PO_4$). Таким образом, вещество D – это ортофосфорная кислота, $H_3PO_4$.

2. Кислота D образуется при растворении в воде соединения C. Кислотным оксидом, соответствующим ортофосфорной кислоте, является оксид фосфора(V). Его формула $P_2O_5$, но в твердом состоянии и в парах он существует в виде димера $P_4O_{10}$. Следовательно, вещество C – это оксид фосфора(V), $P_4O_{10}$.

3. Соединение C ($P_4O_{10}$) образуется при сгорании простого вещества B. Это означает, что B – это фосфор ($P$). Условие о том, что вещество B существует в нескольких аллотропных модификациях (белый, красный, черный фосфор), подтверждает это предположение. Значит, вещество B – это фосфор, $P$.

4. Вещество B (фосфор) получают при прокаливании труднорастворимого белого соединения A с углем (углеродом, C) и песком (оксидом кремния(IV), $SiO_2$). Данный процесс – это промышленный способ получения фосфора из природных фосфатов, таких как фосфорит или апатит, основной компонент которых — фосфат кальция ($Ca_3(PO_4)_2$). Фосфат кальция является белым, труднорастворимым в воде веществом. Все признаки совпадают, значит, вещество A – это фосфат кальция, $Ca_3(PO_4)_2$.

Таким образом, установлена вся цепочка превращений. Теперь запишем уравнения реакций.

1) Получение фосфора (B) из фосфата кальция (A) прокаливанием с песком и углем:

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

2) Сгорание фосфора (B) с образованием оксида фосфора(V) (C):

$P_4 + 5O_2 \xrightarrow{t} P_4O_{10}$

3) Растворение оксида фосфора(V) (C) в воде с образованием ортофосфорной кислоты (D):

$P_4O_{10} + 6H_2O \rightarrow 4H_3PO_4$

Ответ:

Идентифицированные вещества:

A – фосфат кальция, $Ca_3(PO_4)_2$.

B – фосфор, $P$.

C – оксид фосфора(V), $P_4O_{10}$.

D – ортофосфорная кислота, $H_3PO_4$.

Уравнения реакций:

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

$P_4 + 5O_2 \xrightarrow{t} P_4O_{10}$

$P_4O_{10} + 6H_2O \rightarrow 4H_3PO_4$