Номер 1, страница 52, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. Какими способами получают фосфорную кислоту?

Ортофосфорную (или просто фосфорную) кислоту, $H_3PO_4$, получают несколькими способами. Основными в промышленности являются термический и экстракционный.

1. Термический способ

Этот метод позволяет получить фосфорную кислоту высокой чистоты, которую используют в пищевой промышленности (как пищевую добавку E338) и в медицине. Процесс состоит из нескольких стадий:

а) Сначала из природных фосфатов (апатитов и фосфоритов) получают элементарный фосфор. Это делают путем прокаливания фосфата с коксом (углеродом) и песком (диоксидом кремния) в электрических печах при температуре 1400–1600o C.

$Ca_3(PO_4)_2 + 3SiO_2 + 5C \xrightarrow{t} 3CaSiO_3 + 5Co \uparrow + 2P$

б) Полученный фосфор сжигают в избытке воздуха до оксида фосфора(V).

$4P + 5O_2 \rightarrow P_4O_{10}$

в) Оксид фосфора(V) реагирует с водой, образуя фосфорную кислоту.

$P_4O_{10} + 6H_2o \rightarrow 4H_3PO_4$

Ответ: Термический способ получения фосфорной кислоты заключается в сжигании элементарного фосфора до оксида фосфора(V) с последующей гидратацией этого оксида.

2. Экстракционный (сернокислотный) способ

Это наиболее экономичный и распространенный промышленный метод, используемый для производства больших объемов кислоты, в основном для изготовления фосфорных удобрений. Метод заключается в обработке измельченных природных фосфатов, таких как апатит ($Ca_5(PO_4)_3(F,Cl,OH)$) или фосфорит (в основном $Ca_3(PO_4)_2$), серной или реже азотной кислотой.

При использовании серной кислоты реакция выглядит следующим образом:

$Ca_3(PO_4)_2 + 3H_2SO_4 (разб.) \rightarrow 2H_3PO_4 + 3CaSO_4 \downarrow$

В результате образуется фосфорная кислота и нерастворимый осадок сульфата кальция (гипс), который отделяют фильтрованием. Кислота, полученная этим способом, имеет меньшую чистоту (так называемая "техническая кислота") из-за примесей, содержащихся в исходном сырье.

Ответ: Экстракционный способ основан на реакции природных фосфатов с сильной кислотой (обычно серной), в результате чего образуется фосфорная кислота и нерастворимый сульфат, который затем отделяют.

3. Лабораторные способы

В лабораторных условиях для получения чистой фосфорной кислоты используют другие реакции:

а) Окисление красного фосфора 30-60% раствором азотной кислоты при нагревании.

$P + 5HNO_3(конц.) \xrightarrow{t} H_3PO_4 + 5NO_2 \uparrow + H_2O$

б) Гидролиз пентахлорида фосфора. Реакция протекает бурно.

$PCl_5 + 4H_2o \rightarrow H_3PO_4 + 5HCl$

Ответ: В лаборатории фосфорную кислоту можно получить путем окисления фосфора азотной кислотой или через гидролиз его высших галогенидов.