Номер 1003, страница 160 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1003. С какими из указанных веществ будет реагировать красный фосфор: кальций, оксид кальция, водород, хлор, кислород, азот? Приведите молекулярные уравнения протекающих реакций.

Решение

Красный фосфор (P) — это аллотропная модификация фосфора, являющаяся неметаллом. Он может вступать в реакции как окислитель (с металлами) и как восстановитель (с более электроотрицательными неметаллами, такими как кислород и галогены). Рассмотрим его взаимодействие с каждым из предложенных веществ.

Кальций

Красный фосфор реагирует с активным металлом кальцием при нагревании. В этой реакции фосфор выступает в роли окислителя, образуя фосфид кальция ($Ca_3P_2$).

$3Ca + 2P \xrightarrow{t^{\circ}} Ca_3P_2$

Ответ: реагирует; $3Ca + 2P \xrightarrow{t^{\circ}} Ca_3P_2$.

Оксид кальция

Красный фосфор не реагирует с оксидом кальция ($CaO$). Фосфор не является достаточно сильным восстановителем, чтобы вытеснить кальций из его оксида, который является химически стойким соединением.

Ответ: не реагирует.

Водород

Прямая реакция фосфора с водородом ($H_2$) с образованием фосфина ($PH_3$) возможна, но требует очень жестких условий (высокая температура, высокое давление, катализатор) и является обратимой. В обычных условиях реакция не протекает.

Ответ: не реагирует в обычных условиях.

Хлор

Красный фосфор энергично реагирует с хлором ($Cl_2$) при небольшом нагревании. Фосфор в этой реакции выступает в роли восстановителя. В зависимости от соотношения реагентов могут образовываться два разных хлорида фосфора.

При избытке фосфора образуется хлорид фосфора(III):

$2P + 3Cl_2 \xrightarrow{t^{\circ}} 2PCl_3$

При избытке хлора образуется хлорид фосфора(V):

$2P + 5Cl_2 \xrightarrow{t^{\circ}} 2PCl_5$

Ответ: реагирует; $2P + 3Cl_2 \xrightarrow{t^{\circ}} 2PCl_3$; $2P + 5Cl_2 \xrightarrow{t^{\circ}} 2PCl_5$.

Кислород

Красный фосфор горит в кислороде ($O_2$) при поджигании (нагревании), проявляя свойства восстановителя. При горении в избытке кислорода образуется оксид фосфора(V) ($P_2O_5$), который существует в виде димера $P_4O_{10}$.

$4P + 5O_2 \xrightarrow{t^{\circ}} 2P_2O_5$

При недостатке кислорода может образовываться оксид фосфора(III) ($P_2O_3$).

Ответ: реагирует; $4P + 5O_2 \xrightarrow{t^{\circ}} 2P_2O_5$.

Азот

Азот ($N_2$) — очень инертное вещество из-за наличия прочной тройной связи в его молекуле. Прямое взаимодействие фосфора с азотом в обычных условиях или при нагревании не происходит. Реакция требует экстремальных условий, например, электрического разряда.

Ответ: не реагирует.