Номер 8, страница 289 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

8. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

$P \rightarrow P_{2}O_{5} \rightarrow Ca_{3}(PO_{4})_{2} \rightarrow CaHPO_{4} \rightarrow H_{3}PO_{4}$

Решение

Для осуществления данной цепочки превращений необходимо последовательно провести четыре химические реакции.

P → P₂O₅

Первый этап представляет собой получение оксида фосфора(V) (также известного как фосфорный ангидрид) из простого вещества фосфора. Это достигается путем сжигания фосфора в избытке кислорода. Реакция горения протекает при нагревании и является экзотермической.

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

Ответ: $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

P₂O₅ → Ca₃(PO₄)₂

Оксид фосфора(V) является кислотным оксидом. Для получения из него соли, фосфата кальция (средней соли), необходимо провести реакцию с основным оксидом или основанием. В качестве реагента можно использовать оксид кальция ($CaO$) или гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$). Реакция с гидроксидом кальция является реакцией нейтрализации.

$P_2O_5 + 3Ca(OH)_2 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2\downarrow + 3H_2O$

Ответ: $P_2O_5 + 3Ca(OH)_2 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2 + 3H_2O$

Ca₃(PO₄) ₂ → CaHPO₄

Для того чтобы превратить среднюю соль (фосфат кальция) в кислую соль (гидрофосфат кальция), необходимо подействовать на нее кислотой. При реакции фосфата кальция с серной кислотой в определенном молярном соотношении образуется гидрофосфат кальция и нерастворимый в воде сульфат кальция, который выпадает в осадок.

$Ca_3(PO_4)_2 + H_2SO_4 \rightarrow 2CaHPO_4 + CaSO_4\downarrow$

Ответ: $Ca_3(PO_4)_2 + H_2SO_4 \rightarrow 2CaHPO_4 + CaSO_4$

CaHPO₄ → H₃PO₄

Последний этап — получение ортофосфорной кислоты из кислой соли, гидрофосфата кальция. Этого можно достичь, обработав соль более сильной кислотой, которая вытеснит фосфорную кислоту. Обычно для этой цели используют серную кислоту. Данная реакция является основой промышленного "экстракционного" способа получения фосфорной кислоты. Сульфат кальция, образующийся в ходе реакции, является малорастворимым веществом и выпадает в осадок, что позволяет отделить его от целевого продукта.

$CaHPO_4 + H_2SO_4 \rightarrow H_3PO_4 + CaSO_4\downarrow$

Ответ: $CaHPO_4 + H_2SO_4 \rightarrow H_3PO_4 + CaSO_4$