Оксид фосфора (V). Ортофосфорная кислота.
Оксид фосфора (V) – фосфорный ангидрид
Физические свойства: Оксид фосфора (V) Р2О5 — белый гигроскопичный порошок (поглощает воду), следует хранить в плотно закрытых сосудах.
Получение: Получается при горении фосфора в избытке воздуха или кислорода
4P + 5O2 = 2P2O5
Применение: Оксид фосфора (V) очень энергично соединяется с водой, а также отнимает воду от других соединений. Применяется как осушитель газов и жидкостей.
Химические свойства: Оксид фосфора (V) – это кислотный оксид, взаимодействует, подобно другим кислотным оксидам с водой, основными оксидами и основаниями.
Фосфорный ангидрид особым образом взаимодействует с водой, взаимодействуя с водой при обычных условиях (без нагревания), образует в первую очередь метафосфорную кислоту НРО3:
P2O5 + H2O = HPO3
при нагревании образуется ортофосфорная кислота H3PO4:
P2O5 + 3H2O = 2H3PO4 (t˚C)
При нагревании H3PO4 можно получить пирофосфорную кислоту H4P2O7:
2H3PO4 = H2O + H4P2O7 (t˚C)
Свойства кислотного оксида
Типичный кислотный оксид:
3CaO + P2O5 = Ca3(PO4)2,
3Ca(OH)2 + P2O5 = Ca3(PO4)2 + 3H2O.
Ортофосфорная кислота
Наибольшее практическое значение имеет ортофосфорная кислота Н3РO4.
Строение молекулы: В молекуле фосфорной кислоты атомы водорода соединены с атомами кислорода:
Физические свойства: Фосфорная кислота представляет собой бесцветное, гигроскопичное твердое вещество, хорошо растворимое в воде.
Получение:
1) Взаимодействие оксида фосфора (V) с водой при нагревании:
P2O5 + 3H2O = 2H3PO4 (t˚C)
2) Взаимодействие природной соли – ортофосфата кальция с серной кислотой при нагревании:
Сa3(PO4)2 + 3H2SO4 = 3CaSO4 + 2H3PO4 (t˚C)
3) При взаимодействии фосфора с концентрированной азотной кислотой
3P + 5HNO3+ 2H2O = 3H3PO4+ 5NO
Химические свойства:
Свойства, общие с другими кислотами
1. Водный раствор кислоты изменяет окраску индикаторов на красный:
Ортофосфорная кислота диссоциирует ступенчато:
H3PO4 ↔ H+ + H2PO4-(дигидроортофосфат-ион)
H2PO4- ↔ H+ + HPO42-(гидроортофосфат-ион)
HPO42- ↔ H+ + PO43-(ортофосфат-ион)
2. Взаимодействует с металлами в ряду активности до (Н2): металл+ H3PO4=соль+Н2↑
3Zn + 2H3PO4 = Zn3(PO4)2 + 3H2.
3. Взаимодействует с основными оксидами: оксид металла + H3PO4 = соль + Н2О
3CaO + 2H3PO4 = Ca3(PO4)2 + 3H2O.
4. Взаимодействует с основаниями Ме(ОН)n: основание + H3PO4 = соль + Н2О
3Ca(OН)2 + 2H3PO4 = Ca3(PO4)2 + 6Н2О;
если кислота в избытке, то образуется кислая соль:
Ca(OН)2 + H3PO4 = CaНPO4 + 2Н2О;
Ca(OН)2 + 2H3PO4 = Ca(Н2PO4)2 + 2Н2О.
5. Реагирует с аммиаком (по донорно-акцепторному механизму), если в избытке кислота, образуются кислые соли:
H3PO4 + NH3 = NH3H2PO4
H3PO4 + 2NH3 = (NH3)2HPO4
H3PO4 + 3NH3 = (NH3)3PO4
6. Реагирует с солями слабых кислот:
2H3PO4+3Na2CO3 = 2Na3PO4 + 3H2O + 3CO2↑
Специфические свойства ортофосфорной кислоты
1. При нагревании ортофосфорная кислота постепенно превращается в метафосфорную кислоту:
2H3PO4 (t˚C) → H2O + H4P2O7
H4P2O7 (t˚C)→ H2O + 2HPO3
Отличительной реакцией ортофосфорной кислоты от других фосфорных кислот является реакция с нитратом серебра — образуетсяжёлтый осадок:
Н3РО4 + 3AgNO3 = Ag3PO4↓+ 3HNO3
3. Играет большую роль в жизнедеятельности животных и растений. Её остатки входят в состав АТФ. При разложении АТФ выделяется большое количество энергии, что очень важно для живых организмов.
Не проявляет ни окислительных, ни восстановительных свойств.
Применение ортофосфорной кислоты:
В основном для производства минеральных удобрений.
А также, используется при пайке, для очищения от ржавчины металлических поверхностей. Также применяется в составе фреонов, в промышленных морозильных установках как связующее вещество. Ортофосфорная кислота зарегистрирована в качестве пищевой добавки E338. Применяется как регулятор кислотности в газированных напитках.
ТРЕНАЖЁРЫ
Тренажёр №1. "Свойства фосфора и его соединений"
Тренажёр №2. Тестовые задания по теме: "Азот и фосфор, их соединения"