Оксиды фосфора. Фосфорная кислота

Форма выпуска

Гранулированный продукт или сыпучий порошок, светло-серого цвета (возможны оттенки от белого до темно-серого окраса). Полностью растворяется в воде.

Ортофосфорная кислота, фосфорная кислота (Н3РO4)

Способы полученияфосфорной кислоты

В промышленности Н3РO4 получают двумя способами:

  • Разложением природного соединения – фосфата кальция Са3(РO4)2 серной кислотой:

Са3(РO4)2 + 3H2SO4 = 2Н3РO4 + 3CaSO4

  • Доменный (термический) 3х-стадийный способ:

1 стадия — восстановление природных фосфоритов коксом

2 стадия – окисление получающихся паров свободного фосфора кислородом воздуха

3 стадия – орошение водой получающейся окиси фосфора:

%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D1%83%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D1%84%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B9-%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%82%D1%8B.png

Лабораторный способ

  • Н3РO4 получают окислением фосфора азотной кислотой:

ЗР + 5HNO3 + 2Н2О = ЗН3РO4 + 5NO↑

  • Взаимодействием фосфорного ангидрида с водой:

Р2О5 + ЗН2О = 2H3PO4

Физические свойства, строениефосфорной кислоты

При обычной температуре безводная Н3РO4 – прозрачное, легкоплавкое (Тпл = 42°С) кристаллическое вещество. Н3РO4 -очень гигроскопичное вещество и смешивается с водой в любых соотношениях. Н3РO4 с небольшим количеством воды образует сиропообразную, вязкую жидкость.

Степень окисления фосфора в фосфорной кислоте равна +5, валентность равна V.

%D1%84%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%8F-%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%B0_%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F-%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%83%D0%BB%D0%B0.png

При нагревании орто-фосфорной кислоты выше +213 °C, она переходит в пирофосфорную H4P2O7.

При нагревании выше 700°С переходит в метафосфорную кислоту HPO3:

Качественные реакциидля обнаружения фосфат-иона

Для обнаружения анионов фосфорной кислоты используют раствор AgNO3, при помощи которого также можно различить мета-, пиро- и ортофосфорные кислоты друг от друга.

При добавлении AgNO3 к кислотам образуются осадки различного цвета:

  • метафосфат серебра AgPO3— белый
  • пирофосфат серебра Ag4P2O7 – также белый, но он не свертывает яичного белка
  • ортофосфат серебра Ag3PO4— желтый:

Н3PO4 + 3AgNO3 → Ag3PO4↓ + 3НNO3

ВидеоКачественная реакция на фосфат-ион

Химические свойствафосфорной кислоты

Фосфорная кислота H3PO4 – это электролит средней силы и представляет собой трехосновную кислоту.

Диссоциация протекает в основном по 1-й ступени:

Н3РO4 → Н+ + Н2РO4

По 2-й и 3-й ступеням диссоциация протекает в ничтожно малой степени:

Н2РO4 → Н+ + НРO42-

НРO42- → Н+ + РO43-

  • Н3РO4 проявляет все общие свойства кислот — взаимодействует с активными металлами:

3РO4 + 6Na = 2Na3РO4 + 3H2

  •  с основными оксидами:

3РO4 + ЗСаО = Са3(РO4)2 + ЗН2О

2H3PO4 + 3MgO = Mg3(PO4)2 + 3H2O

  • с основаниями образует три ряда солей – одно-, двух- и трехзамещенные (кислые и средние соли):

Н3РO4 + NaOH = NaH2PO4 + Н2О

Н3РO4 + 2NaOH = Na2HPO4 + 2Н2О

Н3РO4 + 3NaOH = Na3PO4 + ЗН2О

  • с аммиаком образует соли аммония:

Н3РO4 + NH3 = NH4H2PO4

Н3РO4 + 2NH3 = (NH4)2HPO4

  • Вытесняет более слабые кислоты из их солей (карбонатов, сульфидов и др.). Также вступает в обменные реакции с солями:

Н3PO4 + 3NaHCO3 → Na3PO4 + CO2 + 3H2O

  • При нагревании H3PO4 выше 200°С происходит отщепление молекулы воды с образованием пирофосфорной кислотыH2P2O7:

2H3PO4 → H2P2O7 + H2O

В отличие от аниона NO3 в азотной кислоте, анион РO43- окисляющим действием не обладает.

 Фосфин (PH3)

Способы полученияфосфина

Прямым синтезом PH3 получить нельзя.

  • Фосфин получают путем водного или кислотного гидролиза фосфидов:

Ca3P2 + 6H2O → 3Са(ОН)2 + 2PH3

Mg3P2 + 6HCl → 3MgCl2 + 2PH3

  • Реакция диспропорционирования фосфора в щелочах:

4P + 3KOH + 3H2O → 3KH2PO2 + PH3

  • Разложение солей фосфония (Температура выше 80ºС):

P4I ↔ HI+ PH3

Физические свойствафосфина

При нормальной температуре фосфин является бесцветным газом с резким чесночным запахом. В воде малорастворим, хорошо растворим в органических растворителях

Фосфин — Яд!

Химические свойства фосфина

  • PH3не реагирует с водой, щелочами, аммиаком.

PH3Проявляет свойства сильного восстановителя.

  • Вступает в реакции с кислотами – окислителями:

PH3 + 8H2SO4(конц) = H3PO4 + 8SO2↑ + 3H2O

PH3 + 8HNO3(конц. гор) = H3PO4 + 8NO2↑ + 4H2O

  • С безводными кислотами образует соли:

HI+ PH3↑ = P4I

  • Окисляется кислородом. При Т ~ 150ºС самовозгорается:

РН3 + 2О2 = P2O5 + H2O (Н3РО4)

Практического значения фосфин не имеет.

Фосфорные кислоты

Фосфор образует только 2 устойчивых оксида, в которых он находится в степенях окисления +5 и +3. Однако существует большое число кислот, в которых фосфор имеет валентность равную V (пять ковалентных связей) и степени окисления +5, +4, +3, +1.

Строение наиболее известных кислот выражается следующими формулами:

%D1%84%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%82%D1%8B.png

Наибольшее практическое значение имеют ортофосфорная (фосфорная) и ортофосфористая (фосфористая) кислоты.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий