Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: P → Ca₃P₂ → PH₃ → P₂O₅ → H₃PO₄ → K₃PO₄ → Ag₃PO₄

4. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: 1) $2P + 3Ca \rightarrow Ca_3P_2$ 2) $Ca_3P_2 + 6HCl \rightarrow 3CaCl_2 + 2PH_3\uparrow$ 3) $2PH_3 + 4O_2 \xrightarrow{t} P_2O_5 + 3H_2O$ 4) $P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$ 5) $H_3PO_4 + 3KOH \rightarrow K_3PO_4 + 3H_2O$ 6) $K_3PO_4 + 3AgNO_3 \rightarrow Ag_3PO_4\downarrow + 3KNO_3$ Ионные уравнения для реакций, протекающих в растворах, с расставленными коэффициентами методом электронного баланса: 2) $Ca_3P_2 + 6H^+ + 6Cl^- \rightarrow 3Ca^{2+} + 6Cl^- + 2PH_3\uparrow$ $Ca_3P_2 + 6H^+ \rightarrow 3Ca^{2+} + 2PH_3\uparrow$ Фосфид кальция ($Ca_3P_2$) — восстановитель (степень окисления фосфора меняется с $-3$ до $-3$, но кальций меняет степень окисления, а водород в кислоте окислитель). Или $P^{-3} \rightarrow P^{-3}$ (фосфор не меняет степень окисления, но Ca меняет степень окисления с $0$ на $+2$, а $H^+$ с $+1$ на $0$ в $PH_3$ - это ошибочно, т.к. $PH_3$ газ и не диссоциирует). Корректный подход: $Ca_3P_2$ взаимодействует с кислотой, где фосфор в $PH_3$ имеет степень окисления $-3$, а $Ca$ в $Ca_3P_2$ имеет степень окисления $+2$. $H^+$ является окислителем, т.к. образуется $PH_3$, но фактически фосфор не меняет степень окисления, значит это не ОВР. 4) $P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$ (не ОВР) 5) $H_3PO_4 + 3KOH \rightarrow K_3PO_4 + 3H_2O$ $H_3PO_4 + 3K^+ + 3OH^- \rightarrow 3K^+ + PO_4^{3-} + 3H_2O$ $H_3PO_4 + 3OH^- \rightarrow PO_4^{3-} + 3H_2O$ Это не ОВР, фосфор не меняет степень окисления. 6) $K_3PO_4 + 3AgNO_3 \rightarrow Ag_3PO_4\downarrow + 3KNO_3$ $3K^+ + PO_4^{3-} + 3Ag^+ + 3NO_3^- \rightarrow Ag_3PO_4\downarrow + 3K^+ + 3NO_3^-$ $PO_4^{3-} + 3Ag^+ \rightarrow Ag_3PO_4\downarrow$ Это не ОВР, фосфор не меняет степень окисления. Реакции, которые являются ОВР (окислительно-восстановительными реакциями): 1) $2P^0 + 3Ca^0 \rightarrow Ca_3P_2$ $P^0 + 3e^- \rightarrow P^{-3}$ (окислитель) $Ca^0 - 2e^- \rightarrow Ca^{+2}$ (восстановитель) Наименьшее общее кратное (НОК) для 3 и 2 - это 6. $2P^0 + 6e^- \rightarrow 2P^{-3}$ (множитель 2) $3Ca^0 - 6e^- \rightarrow 3Ca^{+2}$ (множитель 3) 3) $2PH_3^{-3} + 4O_2^0 \xrightarrow{t} P_2^{+5}O_5 + 3H_2O^{+1-2}$ $P^{-3} - 8e^- \rightarrow P^{+5}$ (восстановитель, т.к. повышает степень окисления) $O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ (окислитель, т.к. понижает степень окисления) Уравниваем электроны: $2P^{-3} - 16e^- \rightarrow 2P^{+5}$ (множитель 2 для $PH_3$) $4O_2^0 + 16e^- \rightarrow 8O^{-2}$ (множитель 4 для $O_2$) 5. Найдите массу 2%-ного раствора фосфорной кислоты, необходимую для нейтрализации 30 г 8%-ного раствора гидроксида натрия. Рассчитайте массу полученного фосфата. Реакция нейтрализации: $H_3PO_4 + 3NaOH \rightarrow Na_3PO_4 + 3H_2O$ 1. Найдем массу чистого $NaOH$ в 30 г 8%-ного раствора: $m(NaOH) = 30 \text{ г} \times 0.08 = 2.4 \text{ г}$ 2. Найдем количество вещества $NaOH$: Молярная масса $NaOH = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$ $n(NaOH) = \frac{2.4 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0.06 \text{ моль}$ 3. По уравнению реакции $H_3PO_4 + 3NaOH \rightarrow Na_3PO_4 + 3H_2O$, соотношение $H_3PO_4 : NaOH = 1:3$. Значит, для нейтрализации 0.06 моль $NaOH$ потребуется $n(H_3PO_4) = \frac{0.06 \text{ моль}}{3} = 0.02 \text{ моль}$ $H_3PO_4$. 4. Найдем массу чистого $H_3PO_4$: Молярная масса $H_3PO_4 = 3 \times 1 + 31 + 4 \times 16 = 3 + 31 + 64 = 98 \text{ г/моль}$ $m(H_3PO_4) = 0.02 \text{ моль} \times 98 \text{ г/моль} = 1.96 \text{ г}$ 5. Найдем массу 2%-ного раствора фосфорной кислоты: Масса раствора $H_3PO_4 = \frac{m(H_3PO_4)}{\text{массовая доля}} = \frac{1.96 \text{ г}}{0.02} = 98 \text{ г}$ 6. Найдем массу полученного фосфата ($Na_3PO_4$): По уравнению реакции $3NaOH : 1Na_3PO_4$. Значит, количество вещества $Na_3PO_4 = \frac{n(NaOH)}{3} = \frac{0.06 \text{ моль}}{3} = 0.02 \text{ моль}$. Молярная масса $Na_3PO_4 = 3 \times 23 + 31 + 4 \times 16 = 69 + 31 + 64 = 164 \text{ г/моль}$ $m(Na_3PO_4) = 0.02 \text{ моль} \times 164 \text{ г/моль} = 3.28 \text{ г}$ **Ответ:** Масса 2%-ного раствора фосфорной кислоты — **98 г**. Масса полученного фосфата — **3.28 г**. 6. Один из способов получения фосфорной кислоты — окисление фосфора концентрированной азотной кислотой. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение данной реакции, протекающей по схеме: $P + HNO_3 + H_2O \rightarrow H_3PO_4 + NO\uparrow$. Какая масса фосфорной кислоты образуется при окислении 17,2 г технического красного фосфора, содержащего 10% примесей? 1. Составим уравнение реакции методом электронного баланса: $P + HNO_3 + H_2O \rightarrow H_3PO_4 + NO\uparrow$ Определяем степени окисления элементов, которые меняются: $P^0 \rightarrow H_3P^{+5}O_4$ $N^{+5}O_3 \rightarrow N^{+2}O$ Процессы окисления и восстановления: $P^0 - 5e^- \rightarrow P^{+5}$ (фосфор — восстановитель) $N^{+5} + 3e^- \rightarrow N^{+2}$ (азотная кислота — окислитель) Наименьшее общее кратное для 5 и 3 - это 15. Для $P$: $3 \times (P^0 - 5e^- \rightarrow P^{+5})$ Для $N$: $5 \times (N^{+5} + 3e^- \rightarrow N^{+2})$ Расставляем коэффициенты в уравнении: $3P + 5HNO_3 + 2H_2O \rightarrow 3H_3PO_4 + 5NO\uparrow$ Проверим баланс атомов: $P: 3 = 3$ $N: 5 = 5$ $H: 5 + 4 = 9 \rightarrow 3 \times 3 = 9$ $O: 5 \times 3 + 2 = 17 \rightarrow 3 \times 4 + 5 = 12 + 5 = 17$ Уравнение сбалансировано. 2. Найдем массу чистого красного фосфора в 17,2 г технического продукта, содержащего 10% примесей: Массовая доля чистого фосфора $ = 100\% - 10\% = 90\% = 0.9$ $m(P) = 17.2 \text{ г} \times 0.9 = 15.48 \text{ г}$ 3. Найдем количество вещества чистого фосфора: Молярная масса $P = 31 \text{ г/моль}$ $n(P) = \frac{15.48 \text{ г}}{31 \text{ г/моль}} = 0.499 \text{ моль} \approx 0.5 \text{ моль}$ 4. По уравнению реакции $3P + 5HNO_3 + 2H_2O \rightarrow 3H_3PO_4 + 5NO\uparrow$, соотношение $P : H_3PO_4 = 3:3 = 1:1$. Значит, количество вещества образовавшейся фосфорной кислоты равно количеству вещества прореагировавшего фосфора: $n(H_3PO_4) = n(P) = 0.5 \text{ моль}$ 5. Найдем массу образовавшейся фосфорной кислоты: Молярная масса $H_3PO_4 = 98 \text{ г/моль}$ $m(H_3PO_4) = 0.5 \text{ моль} \times 98 \text{ г/моль} = 49 \text{ г}$ **Ответ:** Масса образовавшейся фосфорной кислоты — **49 г**.