Химия

8 класс
Вопрос
а. Элемент $X$, который образует соединения во многих степенях окисления, может быть получен в виде простого вещества при прокаливании в электрической печи кальциевой соли, содержащей этот элемент, с коксом и кварцевым песком. Образующиеся при этом пары элемента $X$ конденсируются при пропускании их через воду, образуя реакционноспособную аллотропную модификацию. б. Наиболее важное из соединений элемента $X$ с водородом образуется при действии $X$ на крепкие растворы щелочей. В этих реакциях данное простое вещество диспропорционирует с образованием соединений в степенях окисления -3 и +1. Полученное водородное соединение обладает характерным запахом, который часто ошибочно приписывают другому промышленно важному газу, не обладающему в чистом виде запахом. в. Простое вещество $X$ сгорает в хлоре, окисляясь до степени окисления +3, причем образующееся хлорпроизводное гидролизуется в присутствии следов влаги. г. Полученное при хлорировании соединение может окисляться при нагревании в атмосфере хлора дальше. Образующееся при этом вещество энергично гидролизуется и реагирует с оксидом $X_2O_5$, давая в обоих случаях одно и то же соединение. д. Элемент $X$ образует ряд кислородсодержащих кислот, в которых он обладает различными степенями окисления и степенями гидратации оксида $X$. е. Ангидрид $X_2O_5$ образуется непосредственно при сгорании простого вещества $X$, однако ортокислота получается не при реакции этого оксида с водой, а при взаимодействии кальциевой соли с серной кислотой. Ортокислоту, образованную $X$, можно получить также при действии на простое вещество $X$ паров воды при высокой температуре. ж. Существует ряд солей (например, натриевых), соответствующих замене одного, двух или трех атомов водорода в ортокислоте на металл. Их водные растворы при равной концентрации солей обладают различной кислотностью (с различными концентрациями в них ионов водорода). з. Растворы, содержащие одно- и двухзамещенные натриевые соли ортокислоты, широко используются в лабораторной практике. и. Некоторые из соединений элемента $X$ широко используются в сельском хозяйстве, промышленность производит их в большом количестве. к. От названия элемента $X$ происходит название одного физико-химических явлений. Установите, о каком элементе идет речь. Объясните провесы, упомянутые в условиях задачи. Напишите формулы веществ и уравнения реакций, названных в задаче. При ответе на пункт (ж) охарактеризуйте кислотность растворов натриевых солей по величине рН. В пункте (з) отметьте какое из свойств растворов используется в лабораторной практике и на чем основано его использование. В пункте (и) назовите формулы и способы получения некоторых из промышленно важных соединений $X$. В ответе на последний пункт поясните кратко, в чем заключается упомянутое физико-химическое явление.
Ответ


а. Фосфор получают прокаливанием фосфорита с песком и углем:

$Ca_3(PO_4)_2 + 3SiO_2 = 3CaSiO_3 + P_2O_5$,
$2P_2O_5 + 10C = 10CO + P_4$ (газ).

Пары фосфора конденсируются, и расплавленный фосфор кристаллизуется с образованием кристаллической аллотропной $\alpha$-модификации белого фосфора.

б. $P_4 + 3KOH + 3H_2O = PH_3 + 3KH_2PO_3$,

в ионном виде:

$P_4 + 3OH^{-} + 3H_2O = PH_3 + 3H_2PO_3^{-}$.

Запах ацетилена, полученного из технического карбида кальция, обусловлен примесями $pH_3$, так как известняк, используемый для производства $CaC_2$, содержит примеси фосфоритов

$Ca_3(PO_4)_2 + 8C = Ca_3P_2 + 8CO$,
$CaCO_3 + 5C = CaC_2 + 3CO$,
$CaC_2 + 2H_2O - C_2H_2 + 2Ca(OH)_2$,
$Ca_3P_2 + 6H_2O = 2PH_3 + 3Ca(OH)_2$.

В. $P_4 + 6Cl_2 = 4PCl_3$,
$PCl_3 + 3H_2O = H_3PO_3 + 3HCl$,

$PCl_3$ «дымит» на воздухе, поскольку его пары гидролизуются парами воды с образованием тумана $H_3PO_3$ и $HCl/H_2O$.

г. $PCl_3 + Cl_2 = PCl_5$,
$PCl_5 + H_2O = POCl_3 + 2HCl$

или

$PCl_5 + 4H_2O = H_3PO_4 + 5HCl$,
$3PCl_5 + P_2O_5 = 5POCl_3$.

д. Существует ряд кислородсодержащих кислот фосфора: $H_3PO_2$ - фосфорноватистая; $H_3PO_4$ - ортофосфорная; $H_3PO_3$ - ортофосфористая; $H_4P_2O_7$ - дифосфорная (пирофосфорная); $H_4P_2O_5$ - дифосфористая; $HPO_2$ - метафосфористая; $HPO_3$ - метафосфорная; $H_4P_2O_6$ - фосфорноватая.

е. $4P + 5O_2 = 2P_2O_5$.

На самом деле получается смесь димера $P_4O_{10}$ и полимера $(P_2O_5)_n$.)

$Ca_3(PO_4)_2 + 3H_2SO_4 = 3CaSO_4 + 2H_3PO_4$,
$P_4 + 16H_2O = 4H_3PO_4 + 10H_2$.

ж. $4NaH_2PO_4 - Na_2HPO_4 - Na_3PO_4$.
слабокислая среда \rightarrow щелочная среда

з. Буферными растворами (смесями) называют растворы, сохраняющие примерно постоянное значение кислотности раствора рН при их разбавлении или добавлении к ним небольших количеств кислот и оснований. Так, в частности, ведут себя фосфатные буферные смеси.

и. В качестве удобрений используют простой и двойной суперфосфаты

$Ca_3(PO_4)_2 + 2H_2SO_4 = \underset {\: простой \:суперфосфат}{2CaSO_4 + Ca(H_2PO_4)_2}$,
$Ca_3(PO_4)_2 + 4H_3PO_4 = \underset {\: двойной \:суперфосфат}{3Ca(H_2PO_4)_2}$.

к. Фосфоресценция - явление самопроизвольного свечения вещества, возникающее после прекращения их освещения. Фосфоресценция обусловлена поглощением веществом возбуждающего излучения, она продолжается относительно долго после прекращения возбуждения. Следует подчеркнуть, что, хотя термин «фосфоресценция» напоминает название элемента, свечение белого фосфора собственно не является фосфоресценцией. Оно скорее представляет собой хемилюминесценцию - свечение, вызванное химической реакцией медленного окисления фосфора на воздухе в присутствии паров воды.
8 класс Химия Средняя

Ещё по теме