Химия. Полный справочник для подготовки к ЕГЭ

Получение: в промышленности

4KOH (гор.) + 4NO ₂+ O ₂= 4 KNO ₃+ 2Н ₂O

и в лаборатории:

КCl + AgNO ₃= KNO ₃+ AgClV

7.4.4. Фосфор

Фосфор– элемент 3-го периода и VA-группы Периодической системы, порядковый номер 15. Электронная формула атома [ ₁₀Ne]3s ²3p ³, устойчивая степень окисления в соединениях +V.

Шкала степеней окисления фосфора:

Электроотрицательность фосфора (2,32) значительно ниже, чем у типичных неметаллов, и немного выше, чем у водорода. Образует различные кислородсодержащие кислоты, соли и бинарные соединения, проявляет неметаллические (кислотные) свойства. Большинство фосфатов нерастворимы в воде.

В природе – тринадцатыйпо химической распространенности элемент (шестой среди неметаллов), встречается только в химически связанном виде. Жизненно важный элемент.

Недостаток фосфора в почве восполняется введением фосфорных удобрений – главным образом суперфосфатов.

Красный и белый фосфорР.Известно несколько аллотропных форм фосфора в свободном виде, главные – это белый фосфорР ₄и красный фосфорР _n. В уравнениях реакций аллотропные формы представляют как Р (красн.) и Р (бел.).

Красный фосфор состоит из полимерных молекул Р _nразной длины. Аморфный, при комнатной температуре медленно переходит в белый фосфор. При нагревании до 416 °C возгоняется (при охлаждении пара конденсируется белый фосфор). Нерастворим в органических растворителях. Химическая активность ниже, чем у белого фосфора. На воздухе загорается только при нагревании.

Применяется как реагент (более безопасный, чем белый фосфор) в неорганическом синтезе, наполнитель ламп накаливания, компонент намазки коробка при изготовлении спичек. Не ядовит.

Белый фосфор состоит из молекул Р ₄. Мягкий как воск (режется ножом). Плавится и кипит без разложения (t _пл44,14 °C, t _кип287,3 °C,  1,82 г/см ³). Окисляется на воздухе (зеленое свечение в темноте), при большой массе возможно самовоспламенение. В особых условиях переводится в красный фосфор. Хорошо растворим в бензоле, эфирах, сероуглероде. Не реагирует с водой, хранится под слоем воды. Чрезвычайно химически активен. Проявляет окислительно-восстановительные свойства. Восстанавливает благородные металлы из растворов их солей.

Применяется в производстве Н ₃РO ₄и красного фосфора, как реагент в органических синтезах, раскислитель сплавов, зажигательное средство. Горящий фосфор следует гасить песком (но не водой!). Чрезвычайно ядовит.

Уравнения важнейших реакций:

Получениев промышленности– восстановление фосфорита раскаленным коксом (песок добавляют для связывания кальция):

Са ₃(РO ₄) ₂+ 5С + 3SiO ₂= 3CaSiO ₃+ 2 Р+ 5СО (1000 °C)

Пар фосфора охлаждают и получают твердый белый фосфор.

Красный фосфор готовят из белого фосфора (см. выше), в зависимости от условий степень полимеризации n (Р _n) может быть различной.

ФосфинРН ₃.Бинарное соединение, степень окисления фосфора равна – III. Бесцветный газ с неприятным запахом. Молекула имеет строение незавершенного тетраэдра [: Р(Н) ₃] (sр ³-гибридизация). Мало растворим в воде, не реагирует с ней (в отличие от NH ₃). Сильный восстановитель, сгорает на воздухе, окисляется в HNO ₃(конц.). Присоединяет HI. Применяется для синтеза фосфорорганических соединений. Сильно ядовит.

Уравнения важнейших реакций:

Получениев лаборатории:

Са ₃Р ₂+ 6НCl (разб.) = ЗСаCl ₂+ 2 РН ₃^

Оксид фосфора (V)Р ₂O ₅.Кислотный оксид. Белый, термически устойчивый. В твердом и газообразном состояниях димер Р ₄О ₁₀со строением из четырех тетраэдров [O=Р(O) ₃], связанных по трем вершинам (Р – О—Р). При очень высоких температурах мономеризуется до Р ₂O ₅. Существует также стеклообразный полимер (Р ₂O ₅) _n. Чрезвычайно гигроскопичен, энергично реагирует с водой, щелочами. Восстанавливается белым фосфором. Отнимает воду у кислородсодержащих кислот.

Применяется как весьма эффективный дегидратирующий агент для осушения твердых веществ, жидкостей и газовых смесей, реагент в производстве фосфатных стекол, катализатор полимеризации алкенов. Ядовит.

Уравнения важнейших реакций:

Получение: сжигание фосфора (см.) в избытке сухого воздуха.

Ортофосфорная кислотаН ₃РO ₄.Оксокислота. Белое вещество, гигроскопичное, конечный продукт взаимодействия Р ₂O ₅с водой. Молекула имеет строение искаженного тетраэдра [Р(O)(OН) ₃] (sр ³-гибридизация), содержит ковалентные -связи Р – ОН и , -связь Р=O. Плавится без разложения, при дальнейшем нагревании разлагается. Хорошо растворяется в воде (548 г/100 г Н ₂O). Слабая кислота в растворе, нейтрализуется щелочами, не полностью – гидратом аммиака. Реагирует с типичными металлами. Вступает в реакции ионного обмена.

Качественная реакция– выпадение желтого осадка ортофосфата серебра (I). Применяется в производстве минеральных удобрений, для осветления сахарозы, как катализатор в органическом синтезе, компонент антикоррозионных покрытий на чугуне и стали.