Соединения фосфора

 Важ нейш ие соединения фосфора: Р 2О 5 Н 3Р О 4 С а з( Р 0 ^ 2 ; С а Н Р 0 4 ; С а ^ Р О ^ оксид ортофосфорная фосфаты фосфора (V) кислота 4.12.1. } Оксид фосфора (V) Оксид фосфора (V) Р 2О 5 - белое кристаллическое вещество, типичны й кислотный оксид, который энергично реагирует с водой. Он притягивает пары воды даже из воздуха и расплывается при этом с образованием метафосфорной кислоты (рис. 4.28, 4.29): Р2О5 + Н 2О = 2 Н Р О 3 метафосфорная кислота Поэтому Р 2О 5 применяют для осушения газов в качестве водоотнимающего средства. Метафосфорная кислота Н Р О 3 по составу похож а на Н N 0 3, но в отличие от нее присоединяет воду и превращается в ортофосфорную кислоту (или просто - фосфорную кислоту): 1° Н Р О 3 + Н 2О = Н 3Р О 4 ортофосфорная кислота 1° Р 2О 5 + 3 Н 2О = 2 Н 3Р О 4 4.12.2. } Фосфорная кислота и ее соли Получение. Получают фосфорную кислоту двумя способами. Первый уже описан выше - это взаимодействие оксида фосфора (V) с водой. Так получают очень чистую фосфорную кислоту. Второй способ - обработка фосфорита концентрированной серной кислотой: С а з(Р О 4)2 + 3 Н 2§ ° 4 (конц.) = 2 Н зР О 4 + 3 С а8 ° 4^ Осадок сульфата кальция отделяют от сиропообразной ж идкости - фосфорной кислоты. Физические свойства. Ортофосфорная кислота - твердое белое вещество, неограниченно растворимое в воде. В обычных условиях - это вязкая сиропообразная жидкость. Химические свойства. Фосфорная кислота проявляет все общие свойства кислот. Рассмотрим важнейшие из них. Диссоциация Н 3Р О 4 протекает по трем ступеням: Неметаллы и их соединения & Как силыгая кисл°та \ ступень Н 3Р 0 4 = Н + + Н 2Р 0 4 дигидрофосфат-ион (I I ступень Н 2Р 0 4 — Н + + Н Р О 42- Как слабая кислота ) гидр°ф°сфат-и°н ( ш ступень Н Р 0 4- ® Н + + Р 0 3- фосфат-ион Кислота средней силы Н 3Р О 4 — 3 Н + + Р О 4~ Взаимодействие со щелочами и аммиаком. В зависимости от количества щелочи может проходить три реакции: Н 3Р 0 4 + ^ О Н = ^ Н 2Р О 4 + Н 20 ; дигидрофосфат натрия Н 3Р О 4 + 2^ О Н = N а 2Н Р О 4 + 2 Н 2О ; гидрофосфат натрия Графические формулы фосфатов натрия № -О \ Н -0-Р=0 н -о х Nа-0 Nа-0-Р=0 Н - 0 Х Nа-0 Nа-0-Р=0 Nа-0/ Н 3Р О 4 + 3 N а О Н = ^ 3Р О 4 + 3 Н 2О фосфат натрия В реакции образуется средняя соль - фосфат натрия ^ 3Р 0 4 и две кислые соли: гидрофосфат натрия ^ 2Н Р 0 4 и дигидрофосфат натрия ^ Н 2Р 0 4. Фосфаты больш инства металлов нерастворимы в воде, а кислые соли, особенно дигидрофосфаты, практически всех металлов растворимы. П р и пропускании амм иака через раствор фосфорной кислоты образуются только кислые соли: Н 3Р О 4 + N Н 3 = N Н 4Н 2Р О 4 Н 3Р О 4 + 2 N Н 3 = ^ Н 4)2Н Р О 4 дигидрофосфат гидрофосфат аммония аммония Фосфаты аммония - это ценные минеральные удобрения, потому что они содержат сразу два питательных элемента - азот и фосфор. Поэтому они относятся к сложным удобрениям. И х называют: аммофос - N Н 4Н 2Р О 4 ; диаммофос - ^ Н 4)2Н Р О 4. Взаимодействие фосфатов с кислотами. Нерастворимые средние фосфаты при взаимодействии с сильны м и кислотами переходят в растворимые кислые соли. Так, например, природный фосфорит Са3(РО 4)2 при обработке его фосфорной кислотой превращается в дигидрофосфат кальция С а(Н 2Р О 4)2: С а 3(Р О 4)2 + 4 Н 3Р О 4 = 3 С а (Н 2Р О 4)2 , фосфат дигидрофосфат кальция кальция Фосфор входит в состав зубных паст в виде сложных солей фосфорной кислоты (например, монофторофосфат натрия, фосфат кальция,тетранатрийпирофосфат и др.). Дигидрофосфат кальция Н-0 Н -О -Р=О / О СаУ х о ч Н-О-Р = О Н-ОХ 102 Неметаллы и их соединения к о т о р ы й д и с с о ц и и р у е т в в о д н о м р а с т в о р е : С а (Н 2Р 0 4) 2 = С а 1 2+ + 2 Н 2Р 0 4 Р а с т е н и я у с в а и в а ю т д и г и д р о ф о с ф а т -и о н ы Н 2Р 0 4. Д и г и д р о ф о с ф а т к а л ь ц и я С а (Н 2Р О 4) 2 п р и м е н я е т с я к а к р а с т в о р и м о е ф о с ­ ф о р н о е у д о б р е н и е п о д н а з в а н и е м д в о й н о й с у п е р ф о с ф а т . К а к в ы д у м а е т е , это п р о с т о е и л и с л о ж н о е у д о б р е н и е ? В е д ь в его с о с т а в в х о д я т к а л ь ц и й и ф о с ф о р и о н и о б а н у ж н ы р а с т е н и я м . Э то п р о с т о е у д о б р е н и е , т а к к а к с н и м в н о с и т с я в п о ч в у т о л ь к о о д и н п и т а т е л ь н ы й э л е м е н т - ф о с ф о р , а к а л ь ц и я и т а к в п о ч в е д о с та то ч н о ! Т е п е р ь м ы з н а е м , ч т о ч е л о в е к в о з в р а щ а е т ф о с ф о р п о ч в е в в и д е м и н е р а л ь ­ н ы х у д о б р е н и й : с у п е р ф о с ф а т а С а (Н 2Р О 4)2, а м м о ф о с а N Н 4Н 2Р 0 4, д и а м м о ф о с а ^ Н 4)2Н Р 0 4, ф о с ф о р и т н о й м у к и С а 3(Р О 4) 2 (д л я к и с л ы х п о ч в ). ЛАБОРАТОРНЫЙ ОПЫ Т И зучение о б р а зц о в м и не рал ьны х уд обр ен и й (Вспомните правила работы в лаборатории. Приложения 1 и 2) Приборы и реактивы: штатив с пробирками, ложечки, мерный цилиндр; сухие удобрения: аммиачная селитра N ^ N 0 ^ сульфат аммония ^ Н 4)23 0 4, хлорид калия КС1, калиевая селитра ^ 0 3, фосфоритная мука Са3(Р04)2, двойной суперфосфат Са(Н2Р 04)2-2Н20; стакан с дистиллированной водой. О пы т 8.1. Ознакомление с внеш ними признаками удобрений. Рассмотрите цвет, величину и форму кристаллов или гранул предложенных удобрений: аммиачной селитры N ^ N 0 ^ сульфата аммония ^ Н 4)23 0 4, хлорида калия КС1, калиевой селитры ^ 0 3, фосфоритной муки Са3(Р04)2, двойного суперфосфата Са(Н2Р 04)22Н20. Результаты внесите в таблицу: Название и состав удобрения Внешний вид Р а ств о р и м о ст ь в воде О пы т 8.2. Растворим ость удобрений. Налейте по 2 мл дистиллированной воды в 6 пробирок. Возьмите по 1 ложечке каждого удобрения (см. опыт 8.1) и внесите в пробирки с водой. Взболтайте. 0тметьте растворимость каждого удобрения (нерастворимо, малорастворимо, растворимо). Запишите результаты в таблицу. РАБОТА В ГРУППЕ 1. Какое свойство нерастворимых фосфатов лежит в основе реакции получения двойного суперфосфата? Напишите уравнение этой реакции, назовите все вещества, участвующие в ней. Напишите уравнение электролитической диссоциации продукта, назовите ионы. В виде какого иона растения усваивают фосфор? 2. Растения могут усваивать питательные элементы только в виде ионов, находящихся в почвенном растворе: К , ЫН4, Мд , Са , Ре , Ы03 , Н2Р04. Напишите формулы и назовите вещества, с помощью которых в почву можно внести эти ионы. Какие из веществ находятся в почве в достаточных количествах, а какие нужно вносить в виде минеральных удобрений? Назовите эти удобрения. Проверьте себя, написав уравнения электролитической диссоциации выбранных веществ. Неметаллы и их соединения ^ВО П РО С Ы И УПРАЖНЕНИЯ_______________________ 1. Опиши химические свойства оксида фосфора (V) на примере реакций с: а) водой; б) щелочами ^аОН, КОН); в) основными оксидами (СаО). 2. Напиши уравнение ступенчатой диссоциации фосфорной кислоты, назови все образовавшиеся ионы. 3. Охарактеризуй химические свойства фосфорной кислоты на примере реакций с: а) металлами ^ а); б) основными оксидами (СаО); в) щелочами ^аОН, КОН). Укажи особенности реакции нейтрализации при условии, что в реакцию вступает одна, две или три молекулы NаОН или КОН. Запиши ионные уравнения к пункту в). 4. Какие из реакций практически осуществимы: а) Н3РО4+ N43 ® б) Н3РО4 + 2NНз ® в) Н3РО4 + 3NН3 ® г) Н3РО4 + 4NН3 ® Закончи уравнения, назови полученные продукты и дай им названия как удобрениям. Эти удобрения относятся к простым или сложным? 5. Прочти информацию на тюбике с зубной пастой, которой пользуешься, и отметь в тетради содержащиеся в ней компоненты - соли фосфорной кислоты. 6. Опиши круговорот фосфора в природе.