NH 4 NO 3 → N 2 O + 2H 2 O
NH 4 NO 3 → N 2 + NO + H 2 O
Нітрити не розкладаються, крім NH 4 NO 2
NH 4 NO 2 → N 2 + 2H 2 O
Одержання азотної кислоти
У лабораторних умовах – KNO 3тв + H 2 SO 4 k = KHSO 4 + HNO 3
У промисловості: аміачний чи контактний спосіб.
Каталітичне окиснення в контактному апараті (каталізатор – платінородієві сітки)
1) 4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O
2) NO + O 2 → NO 2при звичайній t та підвищеному P ≈ 600 – 1100 кПа
3)4NO 2 + O 2 + H 2 O → 4HNO 3 ω (50 – 60%)
Солі азотної кислоти. Азотні добрива
Нітрати - практично всі добре розчиняються в H 2 O, тому природні родовища рідкісні. Основну кількість отримують штучним шляхом на хімічних заводах, HNO 3 і гідроксидів.
Отримують:
1) Взаємодія з металами, основами, амфотерними основами лугами, нерозчинними основами, аміаком або його водним розчином, з деякими солями.
2) NO 2 із розчинами лугів
2Ca(OH) 2 + NO 2 = Ca(NO 3) 2 + Ca(NO 2) 2 + 2H 2 O
В кислийсередовищі нітрати виявляють окисні властивості подібно до розбавленої HNO 3
3FeCl 2 + KNO 3 + 4HCl = 3FeCl 3 + KCl + NO + H 2 O
В лужнийокислюють активні метали (Mg, Al, Zn)
4Zn + NaNO 3 + 7NaOH + 6H 2 O = 4Na 2 + NH 3
Найбільш сильні окисні властивості нітрати виявляють при сплавленні
Cr 2 O 3 + 3NaNO 3 + 4KOH = 3K 2 CrO 4 + 3NaNO 2 + 2H 2 O
Найважливіші азотні добрива:
Нітрати натрію, калію, амонію та кальцію застосовуються головним чином як мінеральні азотні добриваі називаються селітрами.
NH 4 NO 3 (NH 4) 2 SO 4 сульфат амонію
KNO 3 селітри NH 3 H 2 O аміачна вода
NaNO 3 NH 4 H 2 PO 4 амофос
Ca(NO 3) 2 (NH 4) 2 HPO 4 діамофос
CO(NH 2) 2 сечовина, карбамід
Поживна цінність добрива розчиняється за ω(N) у ньому.
У сечовині ω(N) = (214) / (12 + 16 + 28 + 4) = 28/60 = 0,47 (47%).
У NH 4 NO 3 – азот у нітратній та аміачній формі (35%), (NH 4) 2 SO 4 – найбільш цінне добриво, оскільки азоту найбільше у добре засвоюваній формі.
До азотних добрив, як джерел азотного харчування рослин підвищення врожайності відносять також органічні добрива (гній, компост та інших.), і навіть зелені добрива (люпин).
Хімія фосфору
Фосфор(лат. Phosphorus) – один з найбільш поширених елементів у земній корі. У вільному стані у природі не зустрічається через високу хімічну активність. У зв'язаному вигляді входить до складу близько 200 мінералів, головним чином апатитів 3Ca 3 (PO 4) 2 *CаХ 2 (Х=Cl, F, OH) 2 та фосфоритів Ca 3 (PO 4) 2 .
Відомо 11 алотропних модифікацій фосфору, найбільш вивчений білий, червоний та чорний фосфор. Білий фосформає молекулярну формулу P 4 і представляє правильний тетраедр з кутом між зв'язками 60 Про. 
Білий фосфор дуже отруйний. Смертельна доза для людини становить 0,15 г. Вже при кімнатній температурі білий фосфор легко випаровується та його пари окислюються. Енергія цих реакцій переходить частково у світлову, що причиною світіння білого фосфору в темряві.
Він легко спалахує (можливе самозаймання). Поводитися з ним треба вкрай обережно. Зберігати потрібно під водою.
Червоний фосфоротримують при тривалому нагріванні білого фосфору при температурі 280-340 О під тиском і без доступу повітря. Це темно-червона дрібнокристалічна мало-летюча речовина.
280 - 340 ° С 200 ° С
P біл → Р червоний P білий → Р черн
Червоний фосфор майже отруйний і менш вогнебезпечний, ніж білий. Самозаймання не відбувається, проте запалити його легко та горіння протікає дуже бурхливо.
В основі полімери виходять розмиканням тетраедра P 4 .
Найбільш стійкою формою фосфору є чорний фосфор. за зовнішньому виглядуі властивостям нагадує графіт, жирний на дотик, поділяється на лусочки, проводить електричний струм. Чи не отруйний, хімічно менш активний, займається тільки при температурі 490 О С.
Хоча фосфор є електронним аналогом азоту, але наявність у валентному електронному шарі атома вільних d-орбіталей робить сполуки фосфору не схожими на сполуки азоту.
Відмінність між сполуками азоту та фосфору пов'язана з утворенням донорно-акцепторних π-зв'язків між атомами фосфору та донорами електронних пар, особливо киснем. Тому при переході від N до P міцність зв'язків Е-Н внаслідок збільшення розміру атома знижується, проте зв'язку Е-Означно зміцняться.
Утворення донорно-акцепторних зв'язків пояснює інтенсивну взаємодію фосфору з киснем, стійкість та різноманітність кисневих сполук фосфору.
Найбільш стійкий ступінь окиснення +5. У цьому ступені окислення сполуки фосфору не виявляють окисних властивостей через її стабільність, на відміну від азоту. Т.к. є вільні 3d – орбіталі, то, порівняно з азотом валентних можливостей, більше і максимальна валентність фосфору може бути 5, рідко 6.
Отримання:
1. З фосфоритного борошна сплавленням з вуглецем та оксидом кремнію
Ca 3 (PO 4) 2 + C + SiO 2 → P 4 + CaSiO 3 + CO
2. З фосфату Са при температурі вище 1500 про С
Ca 3 (PO 4) 2 + C → CaO + P 4 + CO
P + O 2 = P 2 O 3
P + O 2 = P 2 O 5
P + S = P 2 S 3
P + Cl 2 = PCl 3
Азот та Фосфор
Елементи Азот і Фосфор розташовані у V групі Періодичної системи, Нітроген у 2-му періоді, Фосфор – у 3-му. Електронна конфігурація атома Азоту:
Валентність Азоту: III та IV, ступінь окиснення у сполуках: від -3 до +5.
Будова молекули азоту: , .
Електронна конфігурація атома фосфору: 
Електронна конфігурація атома Фосфору у збудженому стані: 
Валентність Фосфору: III та V, ступінь окиснення у сполуках: -3, 0, +3, +5.
Фізичні властивостіазоту. Безбарвний газ без смаку і запаху, трохи легший за повітря (г/моль, г/моль), погано розчинний у воді. Температура плавлення –210 °С, кипіння –196 °С.
Алотропні модифікації Фосфору. Серед простих речовин, що утворює елемент фосфору, найбільш поширені білий, червоний і чорний фосфор.
Поширення Азоту у природі. Азот у природі зустрічається головним чином як молекулярного азоту . У повітрі об'ємна частка азоту становить 78,1 %, масова – 75,6 %. З'єднання Азоту в невеликих кількостях містяться у ґрунті. У складі органічних сполук(білки, нуклеїнові кислоти, АТФ) Азот міститься у живих організмах.
Поширення Фосфору у природі. Фосфор зустрічається у хімічно зв'язаному стані у складі мінералів: фосфоритів, апатитів, основна складова яких є . Фосфор - життєво важливий елемент, що входить до складу ліпідів, нуклеїнових кислот, АТФ, кальцій ортофосфату (у кістках та зубах).
Одержання азоту та фосфору.
Азотодержують у промисловості з рідкого повітря: оскільки азот має низьку температуру кипіння зі всіх атмосферних газів, з рідкого повітря він випаровується першим. У лабораторії азот одержують при термічному розкладанні амоній нітриту: . Фосфоротримують з апатитів або фосфоритів при прожарюванні їх з коксом і піском при температурі:
Хімічні властивості азоту.
1) Взаємодія із металами. Речовини, що утворюються внаслідок цих реакцій, називаються нітридамі.
При кімнатній температурі азот реагує лише з літієм:
З іншими металами азот реагує за високих температур:
- алюміній нітрид
З воднем азот взаємодіє у присутності каталізатора за високого тиску та температури:
- аміак
За дуже високих температур (близько) азот реагує з киснем:
- азот(II) оксид
Хімічні характеристики фосфору.
1) Взаємодія із металами.
При нагріванні фосфор реагує з металами:
- кальцій фосфід
2) Взаємодія із неметалами.
Білий фосфор самозаймається, а червоний горить при запаленні:
- фосфор(V) оксид
При нестачі кисню утворюється фосфор(III) оксид (дуже отруйна речовина):
Взаємодія з галогенами:
Взаємодія із сіркою:
Аміак
Молекулярна формула аміаку: . Електронна формула:
Структурна формула:
Фізичні властивості аміаку. Безбарвний газ з характерним різким запахом, майже вдвічі легший за повітря, отруйний. При збільшенні тиску або охолодженні легко скраплюється в безбарвну рідину, температура кипіння, температура плавлення. Аміак дуже добре розчиняється у воді: при 1 об'ємі води розчиняється до 700 об'ємів аміаку, при - 1200 об'ємів.
Одержання аміаку.
1) Аміак в лабораторії отримують нагріванням сухої суміші кальцій гідроксиду (гашеного вапна) та амоній хлориду (нашатиря):
2) Аміак у промисловості отримують з простих речовин - азоту та водню:
Хімічні властивості аміаку. Азот у аміаку має найменший ступінь окислення і тому виявляє лише відновлювальні властивості.
1) Горіння в атмосфері чистого кисню або в підігрітому повітрі:
2) Окислення до нітроген(II) оксиду в присутності каталізатора (розжарена платина):
3) Оборотна взаємодія з водою:
Наявність іонів зумовлює лужне середовище розчину аміаку. Отриманий розчин називається нашатирний спирт чи амоніачна вода. Іони амонію існують лише у розчині. Виділити амоній гідроксид як самостійне з'єднання неможливо.
4) Відновлення металів із їх оксидів:
5) Взаємодія з кислотами з утворенням солей амонію (реакція сполуки):
- Амоній нітрат.
Застосування аміаку. Велика кількість аміаку витрачається на одержання азотної кислоти, нітрогенівмісних солей, сечовини, соди амоніачним методом. На легкому скрапленні та подальшому випаровуванні з поглинанням теплоти засноване його застосування у холодильних установках. Водні розчини аміаку використовують як нітратні добрива.
Солі амонію
Солі амонію- Солі, що містять катіон групу. Наприклад, - амоній хлорид, - амоній нітрат, - амоній сульфат. Фізичні властивості солей амонію. Білі кристалічні речовини добре розчинні у воді.
Одержання солей амонію. Солі амонію утворюються при взаємодії газоподібного аміаку або його розчинів із кислотами:
Хімічні властивості солей амонію.
1) Дисоціація:
2) Взаємодія з іншими солями:
3) Взаємодія із кислотами:
4) Взаємодія з лугами:
Ця реакція є якісною на солі амонію. Аміак, що виділяється, визначають за запахом або посиненням вологого індикаторного паперу.
5) Розкладання при нагріванні:
Застосування солей амонію. Солі амонію застосовуються у хімічній промисловості та як мінеральні добрива у сільському господарстві.
Азот оксиди та фосфор оксиди
Азот утворює оксиди, у яких виявляє ступінь окислення від +1 до +5: ; NO; ; ; ; . Всі азот оксиди отруйні. Оксид має наркотичні властивості, які на початковій стадії позначаються ейфорією, звідси і назва - «звеселяючий газ». Оксид дратує дихальні шляхи та слизові оболонки очей. Шкідливий наслідок хімічного виробництва, він потрапляє в атмосферу у вигляді «лисиного хвоста» – червоно-коричневого забарвлення.
Фосфор оксиди: і . Фосфор(V) оксид - найбільш стабільний оксид за звичайних умов.
Одержання оксидів азот та фосфор оксидів.
При безпосередньому поєднанні молекулярних азоту та кисню утворюється тільки нітроген(II) оксид:
Інші оксиди одержують непрямим шляхом.
Фосфор(V) оксид одержують при згоранні фосфору в надлишку кисню або повітря:
Хімічні властивості оксидів азоту.
1) - окислювач, може підтримувати горіння:
2) NO - легко окислюється:
Не реагує з водою та лугами.
3) кислотний оксид:
4) - сильний окисник, кислотний оксид:
У присутності надлишку кисню:
Димеризується, утворюючи оксид – безбарвну рідину: . Реакція оборотна. При -11 ° С рівновага практично зміщена у бік освіти, а при 140 ° С - у бік освіти.
5) - кислотний оксид:
Хімічні властивості фосфор(V) оксиду. Фосфоровмісні кислоти.
- Типово кислотний оксид. Йому відповідають три кислоти: мета-,орто-і двофосфатна. При розчиненні у воді спочатку утворюється метафосфатна кислота:
При тривалому кип'ятінні з водою - ортофосфатна кислота:
При обережному прожарюванні ортофосфатної кислоти утворюється двофосфатна кислота:
Застосування оксидів азот та фосфор оксидів.
Азот(IV) оксид використовується у виробництві азотної кислоти, азот(І) оксид - у медицині.
Фосфор(V) оксид використовують для осушення газів і рідин, а окремих випадках - для відщеплення від речовин хімічно зв'язаної води.
Азотна та фосфатна кислоти
Фізичні властивості ортофосфатної (фосфорної) кислоти. За звичайних умов – тверда, безбарвна, кристалічна речовина. Температура плавлення +42,3. У твердій та рідкій кислоті молекули поєднуються за рахунок водневих зв'язків. Цим обумовлена підвищена в'язкість концентрованих розчинів фосфорної кислоти. Вона добре розчинна у воді, його розчин - електроліт середньої сили. Фізичні властивості азотної кислоти. Безводна (100%-на) кислота – безбарвна рідина, сильно пахне, температура кипіння. У разі зберігання на світлі поступово забарвлюється в бурий колір внаслідок розкладання та утворення вищих оксидів азот, у тому числі бурого газу. Добре змішується з водою у будь-яких співвідношеннях.
Одержання фосфатної кислоти.
1) З її солей, що містяться у фосфатних мінералах (апатитах та фосфоритах), при дії сірчаної кислоти:
2) Гідратацією фосфор(V) оксиду:
Одержання нітратної кислоти.
1) Із сухих солей азотної кислоти при дії на них концентрованої сірчаної кислоти:
2) З азот оксидів:
3) Промисловий синтез азотної кислоти:
- каталітичне окиснення аміаку, каталізатор – платина.
- окиснення киснем повітря.
- поглинання водою у присутності кисню.
Хімічні властивості фосфорної кислоти Виявляє всі типові властивості кислот. Фосфатна кислота - триосновна, утворює два ряди кислих солей - дигідрофосфатіі гідрофосфаты.
1) Дисоціація:
4) Взаємодія із солями. Реакція з аргентум нітратом є якісною на іон – випадає жовтуватий осад аргентум фосфату:
5) Взаємодія з металами, що стоять в електрохімічному ряду напруг до Гідрогену:
Хімічні властивості азотної кислоти. Азотна кислота – сильний окисник.
1) Дисоціація:
2) Взаємодія з оксидами металів:
3) Взаємодія з основами:
4) Взаємодія із солями:
5) Взаємодія із металами. При взаємодії з металами концентрованої та розведеної азотної кислоти утворюється сіль (нітрат), азот оксиди, азот або аміак та вода.
Застосування ортофосфатної та азотної кислот.
Ортофосфатна кислоташироко використовується у виробництві мінеральних добрив. Вона не отруйна і використовується в харчовій промисловості для виготовлення сиропів, напоїв (кока-коли, пепсі-коли).
Азотна кислотавитрачається виробництво азотних добрив, вибухових речовин, ліків, барвників, пластмас, штучних волокон та інших матеріалів. Концентрована азотна кислота застосовується у ракетній техніці як окисник ракетного палива.
Нітрати
Солі азотної кислоти нітраты. Це тверді кристалічні в Азотна кислота HNO3 у чистому вигляді – безбарвна рідина з різким задушливим запахом. У невеликих кількостях вона утворюється при грозових розрядах і є у дощовий воді. Під дією світла азотна кислота частково розкладається з виділенням NО2 і за рахунок цього набуває світло-бурого кольору: 4НNО3 = 4NО2 + 2Н2О + О2. Азотна кислота належить до…
При нагріванні твердих нітратів вони розкладаються із кисню (винятком є нітрат амонію), у своїй їх можна розділити чотирма групи. Першу групу складають нітрати лужних металів, які при нагріванні розкладаються на нітрити та кисень: 2КNО3 = 2КNО2 + О2. Другу групу становить більшість нітратів (від лужноземельних металів до міді включно), що розкладаються на оксид металу, NО2 і кисень: 2Сu(NО3)2 = 2СuО + 4NО2 + O2, Третю групу складають нітрати найбільш важких металів (АgNО3 і Нg( ), що розкладаються до вільного металу, NО2 і кисню: Hg(NО3)2 = Нg + 2NО2 + О2, Четверту «групу» становить нітрат амонію: NН4NО3 = N2О + 2Н2O.
Азотиста кислота НNО2 належить до слабких кислот (К = 6.10-4 при 25 °С), нестійка і відома лише в розведених розчинах, в яких здійснюється рівновага 2НNО2 NО + NО2 + Н2О. Нітрити на відміну самої кислоти стійкі навіть за нагріванні. Винятком є кристалічний нітрит амонію, який при нагріванні розкладається на вільний азот та воду.
З трьох фосфорних кислот найбільше практичне значення має ортофосфорна кислота Н3РО4 (часто її називають просто фосфорною) — біла тверда речовина, що добре розчиняється у воді. У водному розчині вона дисоціює ступінчасто. Як триосновна, фосфорна кислота утворює три типи солей: дигідрофосфати (NаН2РО4); гідрофосфати (Nа2НРО4); фосфати (Na3РО4). Всі дигідрофосфати розчиняються у воді. З гідрофосфатів та фосфатів у воді розчиняються лише солі лужних металів та амонію. Солі фосфорної кислоти є цінними мінеральними добривами. Найбільш поширені серед них — суперфосфат, преципітат та фосфоритне борошно. Простий суперфосфат – суміш дигідрофосфату кальцію Са(Н2РО4)2 та «баласту» СаSО4. Його отримують, обробляючи фосфорити та апатити сірчаною кислотою. При обробці мінеральних фосфатів фосфорною кислотою одержують подвійний суперфосфат Са(Н2РО4)2. При гасінні фосфорної кислоти вапном отримують преципітату СаНРО4.2Н2О. Важливе значення мають складні добрива (тобто містять одночасно азот та фосфор; або азот, фосфор та калій). З них найбільш відомий амофос - суміш NН4Н2РО4 та (NН4)2НРО4.
У звичайних умовах - безбарвний газ, з різким запахом (запахом "нашатиря"); зріджується при -33,4 °С і твердне при -77,7 °С. Молекула аміаку має форму піраміди, у рідкому аміаку молекули NН3 пов'язані водневими зв'язками, зумовлюючи цим аномально високу температуру кипіння. Полярні молекули NH3 дуже добре розчиняються у воді (700 об'ємів NН3 в одному обсязі Н2О)…
Фосфор утворює два хлориди: трихлорид фосфору PCl3 і пентахлорид фосфору РCl5. Трихлорид фосфору одержують, пропускаючи хлор над поверхнею білого фосфору. При цьому фосфор горить блідо-зеленим полум'ям, а хлорид фосфору, що утворюється, конденсується у вигляді безбарвної рідини. Трихлорид фосфору гідролізується водою з утворенням фосфористої кислоти та хлороводню: РCl3 + ЗН2О = Н3РО3 + ЗНСl. Пентахлорид фосфору можна отримати в лабораторних умовах.
У оксидах ступінь окиснення азоту змінюється від +1 до +5. Оксиди N2О і NO — безбарвні гази, оксид азот (IV) NO2 — бурий газ, який у промисловості назва «лисий хвіст». Оксид азоту (III) N2О3 – синя рідина, оксид азоту (V) N2O5 за звичайних умов – прозорі безбарвні кристали. Часто використовується тривіальна назва оксиду азоту (I).
Фосфорний ангідрид Р2О5 (найпростіша формула) є найбільш стабільним оксидом фосфору за звичайних умов. Це тверда біла речовина складу Р4О10. Фосфористий ангідрид описується найпростішою формулою Р2О3 та істинною формулою Р4О6. Показано, що фосфор Р4О6 координаційно ненасичений, і тому є нестійким. Взаємодія Р4О6 з гарячою водою призводить до диспропорціонування Р4О6 + 6Н2О = РН3 + ЗН3РО4; Газоподібний НСl розкладає Р4О6: Р4О6 + 6НСl = 2Н3РО3 + 2РСl3. Р4О10 активно взаємодіє з водою, а також віднімає її від інших сполук, утворюючи залежно від умов, або метафосфорну НРО3, або ортофосфорну Н3РО4, або пірофосфорну Н4Р2О7 кислоти. Саме тому Р4О10 широко використовується як осушувач різних речовин від водної пари.
Азотна кислота є сильною кислотою. Її солі - нітрати- одержують дією HNO 3 на метали, оксиди, гідроксиди або карбонати. Всі нітрати добре розчиняються у воді. Нітрат-іон у воді не гідролізується.
Солі азотної кислоти при нагріванні необоротно розкладаються, причому склад продуктів розкладання визначається катіоном:
а) нітрати металів, що стоять у ряді напруг лівіше магнію:
б) нітрати металів, розташованих у ряді напруг між магнієм та міддю:
в) нітрати металів, розташованих у ряді напруг правіше ртуті:
г) нітрат амонію:
Нітрати у водних розчинах практично не виявляють окисних властивостей, але за високої температури у твердому стані є сильними окислювачами, наприклад, при сплавленні твердих речовин:
Цинк та алюміній у лужному розчині відновлюють нітрати до NH 3:
Нітрати – широко використовуються як добрива. При цьому практично всі нітрати добре розчиняються у воді, тому у вигляді мінералів їх у природі надзвичайно мало; виняток становлять чилійська (натрієва) селітра та індійська селітра (нітрат калію). Більшість нітратів одержують штучно.
Рідкий азот застосовується як холодоагент і для кріотерапії. У нафтохімії азот застосовується для продування резервуарів і трубопроводів, перевірки роботи трубопроводів під тиском, збільшення вироблення родовищ. У гірничодобувній справі азот може використовуватися для створення в шахтах вибухобезпечного середовища, розпирання пластів породи.
Важливою областю застосування азоту є його використання для подальшого синтезу найрізноманітніших сполук, що містять азот, таких, як аміак, азотні добрива, вибухові речовини, барвники тощо. коксу з коксових батарей, а також для передавлення палива в ракетах з баків в насоси або двигуни.
У харчовій промисловості азот зареєстрований як харчова добавка E941, як газове середовище для пакування та зберігання, холодоагент, а рідкий азот застосовується при розливі олій та негазованих напоїв для створення надлишкового тиску та інертного середовища у м'якій тарі.
Газоподібним азотом заповнюють камери шин шасі літальних апаратів.
31. Фосфор - отримання, властивості, застосування. Алотропія. Фосфін, солі фосфонію – отримання та властивості. Фосфіди металів, одержання та властивості.
Фосфор- хімічний елемент 15-ї групи третього періоду періодичної системи Д. І. Менделєєва; має атомний номер 15. Елемент входить до групи пніктогенів.
Фосфор отримують з апатитів або фосфоритів в результаті взаємодії з коксом і кремнеземом при температурі близько 1600 °С:
Пари фосфору, що утворюються, конденсуються в приймачі під шаром води в алотропічну модифікацію у вигляді білого фосфору. Замість фосфоритів для отримання елементарного фосфору можна відновлювати вугіллям та інші неорганічні сполуки фосфору, наприклад, у тому числі метафосфорну кислоту:
Хімічні властивості фосфору багато в чому визначаються його аллотропною модифікацією. Білий фосфор дуже активний, у процесі переходу до червоного та чорного фосфору хімічна активність знижується. Білий фосфор у повітрі при окисненні киснем повітря при кімнатній температурі випромінює видиме світло, світіння обумовлено фотоемісійною реакцією окиснення фосфору.
Фосфор легко окислюється киснем:
(З надлишком кисню)
(при повільному окисленні або при нестачі кисню)
Взаємодіє з багатьма простими речовинами - галогенами, сіркою, деякими металами, виявляючи окисні та відновлювальні властивості: з металами - окисник, утворює фосфіди; з неметалами – відновник.
З воднем фосфор мало з'єднується.
У холодних концентрованих розчинах лугів також повільно протікає реакція диспропорціонування:
Сильні окислювачі перетворюють фосфор на фосфорну кислоту:
Реакція окислення фосфору відбувається при підпалюванні сірників, як окислювач виступає бертолетова сіль:
Найбільш активний хімічно, токсичний і горючий білий (жовтий) фосфор, тому він дуже часто застосовується (в запальних бомбах тощо).
Червоний фосфор - основна модифікація, що виробляється та споживана промисловістю. Він застосовується у виробництві сірників, вибухових речовин, запальних складів, різних типів палива, а також протизадирних мастильних матеріалів, як газопоглинач у виробництві ламп розжарювання.
Елементарний фосфор за нормальних умов існує у вигляді кількох стійких алотропічних модифікацій. Усі можливі алотропічні модифікації фосфору поки що (2016 р.) до кінця не вивчені. Традиційно розрізняють чотири його модифікації: білий, червоний, чорний та металевий фосфор. Іноді їх ще називають головнимиалотропними модифікаціями, маючи на увазі при цьому, що всі інші модифікації, що описуються, є сумішшю цих чотирьох. За стандартних умов стійкі лише три алотропічні модифікації фосфору (наприклад, білий фосфор термодинамічно нестійкий (квазістаціонарний стан) і переходить з часом за нормальних умов у червоний фосфор). У разі надвисоких тисків термодинамічно стійка металева форма елемента. Усі модифікації розрізняються за кольором, щільністю та іншими фізичними та хімічним характеристикам, особливо по хімічній активності. При переході стану речовини більш термодинамічно стійку модифікацію знижується хімічна активність, наприклад, при послідовному перетворенні білого фосфору в червоний, потім червоного в чорний (металевий).
Фосфін (фосфористий водень, фосфід водню, гідрид фосфору, фосфан РН 3) - безбарвний, отруйний газ (за нормальних умов) зі специфічним запахом гнилої риби.
Фосфін отримують при взаємодії білого фосфору з гарячою лугом, наприклад:
Також його можна отримати впливом води або кислот на фосфіди:
Хлористий водень при нагріванні взаємодіє з білим фосфором:
Розкладання йодиду фосфонію:
Розкладання фосфонової кислоти:
або її відновлення:
Хімічні властивості.
Фосфін дуже відрізняється від свого аналога, аміаку. Його хімічна активність вища, ніж у аміаку, він погано розчинний у воді, як основа значно слабкіша за аміак. Останнє пояснюється тим, що зв'язку H-P поляризовані слабко і активність неподіленої пари електронів у фосфору (3s2) нижче, ніж у азоту (2s2) в аміаку.
За відсутності кисню при нагріванні розкладається на елементи:
на повітрі мимовільно спалахує (у присутності парів дифосфіну або при температурі понад 100 °C):
Виявляє сильні відновлювальні властивості:
При взаємодії із сильними донорами протонів фосфін може давати солі фосфонію, що містять іон PH 4 + (аналогічно амонію). Солі фосфонію, безбарвні кристалічні речовини, вкрай нестійкі, легко гідролізується.
Солі фосфонію, як і фосфін, є сильними відновниками.
Фосфіди- бінарні сполуки фосфору з іншими менш електронегативними хімічними елементами, у яких фосфор виявляє негативний ступінь окиснення.
Більшість фосфідів є сполуками фосфору з типовими металами, які виходять прямою взаємодією простих речовин:
Na + P (червоний) → Na 3 P + Na 2 P 5 (200 °C)
Фосфід бору можна отримати як прямою взаємодією речовин при температурі близько 1000 °C, так і реакцією трихлориду бору з фосфідом алюмінію:
BCl 3 + AlP → ВР + AlCl 3 (950 °C)
Фосфіди металів - нестійкі сполуки, що розкладаються водою та розведеними кислотами. При цьому виходить фосфін і, у разі гідролізу, - гідроксид металу, у разі взаємодії із кислотами - солі.
Ca 3 P 2 + 6H 2 O → 3Ca(OH) 2 + 2PH 3
Ca 3 P 2 + 6HCl → 3CaCl 2 + 2PH 3
При помірному нагріванні більшість фосфідів розкладаються. Плавляться під надмірним тиском парів фосфору.
Фосфід бору BP, навпаки, тугоплавка (t пл. 2000 ° C, з розкладанням), дуже інертна речовина. Розкладається лише концентрованими кислотами-окислювачами, реагує при нагріванні з киснем, сіркою, лугами при спіканні.
32. Оксиди фосфору – будова молекул, отримання, властивості, застосування.
Фосфор утворює кілька оксидів. Найважливішими є оксид фосфору (V) P 4 O 10 і оксид фосфору (III) P 4 O 6 . Часто їх формули пишуть у спрощеному вигляді - P 2 O 5 і P 2 O 3 . У структурі цих оксидів зберігається тетраедричне розташування атомів фосфору.
Оксид фосфору (III) P 4 O 6- воскоподібна кристалічна маса, що плавиться при 22,5°С і перетворюється при цьому на безбарвну рідину. Отруйний.
При розчиненні у холодній воді утворює фосфористу кислоту:
P 4 O 6 + 6H 2 O = 4H 3 PO 3 ,
а при реакції з лугами відповідні солі (фосфіти).
Сильний відновник. При взаємодії з киснем окислюється до Р 4 10 .
Оксид фосфору (III) виходить окисленням білого фосфору за нестачі кисню.
Оксид фосфору (V) P 4 O 10– білий кристалічний порошок. Температура сублімації 36°С. Має кілька модифікацій, одна з яких (так звана летюча) має склад Р4О10. Кристалічна решіткацієї модифікації складається з молекул Р 4 Про 10 пов'язаних між собою слабкими міжмолекулярними силами, що легко розриваються при нагріванні. Звідси і летючість цього різновиду. Інші модифікації полімерні. Вони утворені нескінченними шарами тетраедрів РО4.
При взаємодії Р4О10 з водою утворюється фосфорна кислота:
P 4 O 10 + 6H 2 O = 4H 3 PO 4.
Будучи кислотним оксидом, Р 4 Про 10 вступає в реакції з основними оксидами та гідроксидами.
Утворюється при високотемпературному окисненні фосфору надлишку кисню (сухого повітря).
Завдяки винятковій гігроскопічності оксид фосфору (V) використовується в лабораторній та промисловій техніці як осушуючий та дегідратуючий засіб. За своєю осушуючою дією він перевершує решту речовин. Від безводної хлорної кислоти забирає хімічно зв'язану воду з утворенням її ангідриду:
4HClO 4 + P 4 O 10 = (HPO 3) 4 + 2Cl 2 O 7.
P 4 O 10 застосовують як осушувач газів та рідин.
Широко використовується в органічний синтезу реакціях дегідратації та конденсації.
Завдання №1
З наведеного списку простих речовин оберіть дві такі, які взаємодіють із концентрованою азотною кислотою при нагріванні.
2) срібло
Відповідь: 24
Завдання №2
З наведеного списку простих речовин оберіть два таких, які не взаємодіють із концентрованою азотною кислотою при нагріванні.
5) платина
Відповідь: 35
Завдання №8
З наведеного списку складних речовин оберіть два таких, які взаємодіють із концентрованою азотною кислотою при нагріванні.
1) нітрат міді(II)
2) нітрат заліза(II)
3) нітрат заліза(III)
4) нітрат амонію
5) нітрит калію
Відповідь: 25
Завдання №14
З наведеного списку речовин оберіть два такі, які не можуть взаємодіяти з розплавом нітрату калію.
1) кисень
2) оксид хрому(III)
3) оксид азоту(IV)
4) оксид марганцю(IV)
Відповідь: 13
Завдання №16
З наведеного списку речовин виберіть ті, що утворюються під час розкладання нітрату калію. Число вірних відповідей може бути будь-яким.
1) кисень
2) оксид металу
4) оксид азоту(IV)
5) оксид азоту(I)
Відповідь: 17
Завдання №17
Нітрат алюмінію прожарили.
Відповідь: 4Al(NO 3) 3 = 2Al 2 O 3 + 12NO 2 + 3O 2
Завдання №18
Нітрат амонію розжарили.
Впишіть у полі відповіді рівняння проведеної реакції, використовуючи як роздільник лівої та правої частин знак рівності.
Відповідь: NH 4 NO 3 = N 2 O + 2H 2 O
Завдання №19
Нітрат срібла розжарили.
Впишіть у полі відповіді рівняння проведеної реакції, використовуючи як роздільник лівої та правої частин знак рівності.
Відповідь: 2AgNO 3 = 2Ag + 2NO 2 + O 2
Завдання №20
З наведеного списку речовин оберіть ті, що утворюються при розкладанні нітрату заліза (III). Число вірних відповідей може бути будь-яким.
1) кисень
2) оксид металу
5) оксид азоту(I)
7) оксид азоту(IV)
Відповідь: 127
Завдання №21
1) розбавлена азотна кислота + мідь
2) концентрована азотна кислота + платина
3) розведена азотна кислота + хлор
4) концентрована азотна кислота + бром
5) розведена азотна кислота + азот
Впишіть у полі відповіді рівняння даної реакції, використовуючи як роздільник лівої та правої частин знак рівності.
Відповідь: 8HNO 3 + 3Cu = 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O
Завдання №22
З наведеного списку виберіть пару реагентів, між якими можлива реакція.
1) нітрат калію + сульфат калію (розчин)
2) нітрат калію + хлорид міді(II) (розчин)
3) нітрат натрію + сірка (розплав)
4) нітрат натрію + вуглець (розчин)
5) нітрат рубідія + кисень (розплав)
Відповідь: 2NaNO 3 + S = 2NaNO 2 + SO 2
Завдання №23
З наведеного списку пар реагентів виберіть ту, в якій можлива хімічна взаємодія. У відповідь напишіть рівняння реакції з коефіцієнтами. Якщо взаємодія неможлива ні де, то запишіть у відповідь (-).
- 1. CuCl 2 + HNO 3 (розб.)
- 2. CuSO 4 + HNO 3 (розб.)
- 3. CuS + HNO 3 (конц.)
- 4. Cu(NO 3) 2 + HNO 3(розб.)
- 5. CuBr 2 + HNO 3 (розб.)
Відповідь: CuS + 8HNO 3(конц) = CuSO 4 + 8NO 2 + 4H 2 O
Завдання №24
З наведеного переліку оберіть пару реагентів, між якими можлива хімічна реакція.
1) нітрат міді + сульфат калію (розчин)
2) нітрат амонію + хлорид калію (розчин)
3) нітрат натрію + оксид хрому(III) + їдкий натр (розплав)
4) нітрат натрію + залізна окалина (розчин)
5) нітрат рубідія + гашене вапно (розплав)
Впишіть у полі відповіді рівняння проведеної реакції, використовуючи як роздільник лівої та правої частин знак рівності.
Відповідь: 3NaNO 3 + Cr 2 O 3 + 4NaOH = 2Na 2 CrO 4 + 3NaNO 2 + 2H 2 O
Завдання №25
Залізо розчинили у гарячій концентрованій азотній кислоті.
Впишіть у полі відповіді рівняння проведеної реакції, використовуючи як роздільник лівої та правої частин знак рівності.
Відповідь: Fe + 6HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O
Завдання №26
Мідь розчинили у розведеній азотній кислоті.
Впишіть у полі відповіді рівняння проведеної реакції, використовуючи як роздільник лівої та правої частин знак рівності.
Відповідь: 3Cu + 8HNO 3 = 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O
Завдання №27
Мідь розчинили у концентрованій азотній кислоті.
Впишіть у полі відповіді рівняння проведеної реакції, використовуючи як роздільник лівої та правої частин знак рівності.
Відповідь: Cu + 4HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
Завдання №28
Запишіть рівняння реакції термічного розкладання нітрату магнію.
Використовуйте як роздільник лівої та правої частин знак рівності.
Відповідь: 2Mg(NO 3) 2 = 2MgO + 4NO 2 + O 2
Завдання №29
Сірку розчинили в концентрованій азотній кислоті.
Впишіть у полі відповіді рівняння проведеної реакції, використовуючи як роздільник лівої та правої частин знак рівності.
Відповідь: S + 6HNO 3 = H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O
Завдання №30
До розчину, що містить нітрат натрію та гідроксид натрію додали металевий алюміній. Спостерігали утворення газу із різким запахом.
Впишіть у полі відповіді рівняння проведеної реакції, використовуючи як роздільник лівої та правої частин знак рівності.
Відповідь: 3NaNO 3 + 8Al + 5NaOH + 18H 2 O = 8Na + 3NH 3
Завдання №31
Фосфор розчиняють у концентрованій азотній кислоті.
Впишіть у полі відповіді рівняння проведеної реакції, використовуючи як роздільник лівої та правої частин знак рівності.
Відповідь: P+5HNO3=H3PO4+5NO2+H2O
Завдання №32
Суміш порошків оксиду хрому (III), гідроксиду калію та нітрату калію піддали спільному прожарюванню.
Впишіть у полі відповіді рівняння проведеної реакції, використовуючи як роздільник лівої та правої частин знак рівності.
Відповідь: 3KNO 3 + Cr 2 O 3 + 4KOH = 2K 2 CrO 4 + 3KNO 2 + 2H 2 O
Завдання №33
У розплавлений нітрат калію помістили вугілля.
Впишіть у полі відповіді рівняння проведеної реакції, використовуючи як роздільник лівої та правої частин знак рівності.
Відповідь: 2KNO 3 + C = 2KNO 2 + CO2
Завдання №34
Магній розчинили у дуже розведеній азотній кислоті. При перебігу цієї реакції газ не виділявся.
Впишіть у полі відповіді рівняння проведеної реакції, використовуючи як роздільник лівої та правої частин знак рівності.
Відповідь: 4Mg + 10HNO 3 = 4Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
Завдання №35
Обчисліть масу твердого залишку, отриманого під час розкладання 188 г нітрату міді, якщо у процесі виділилося 5,6 л кисню. Відповідь вкажіть у грамах та округліть до цілих.
Відповідь: 134
Завдання №36
Розрахуйте обсяг газів, що утворилися під час розкладання 85 г нітрату срібла. Відповідь вкажіть у літрах та округліть до десятих.
У полі відповіді введіть число (без одиниць вимірювання).
Відповідь: 16,8
Завдання №37
При внесенні 20 г суміші піску і мідної тирси в 75%-ний розчин азотної кислоти виділилося 8,96 л бурого газу. Визначте масову частку піску у вихідній суміші. Відповідь вкажіть у відсотках та округліть до цілих.
У полі відповіді введіть число (без одиниць вимірювання).
Відповідь: 36
Завдання №38
Наважку суміші нітратів срібла та міді прожарили до постійної маси. Отриманий твердий залишок може прореагувати з 365 г 10% розчину соляної кислоти. Визначте масу вихідної суміші, якщо масова частка срібла нітрату в ній становила 20%. Відповідь вкажіть у грамах та округліть з точністю до десятих.
У полі відповіді введіть число (без одиниць вимірювання).
Відповідь: 117,5
Завдання №39
Електроліз 100 г розчину нітрату срібла проводили доти, доки не припинилося утворення металу на катоді. Розрахуйте масову частку солі у вихідному розчині, якщо на аноді виділилося 224 мл газу. Відповідь вкажіть у відсотках та округліть з точністю до десятих.
У полі відповіді введіть число (без одиниць вимірювання).
Відповідь: 6,8
Завдання №50
1) гідроксид калію
2) гідроксид алюмінію
3) гідроксид міді
4) гідроксид барію
5) гідроксид берилію
Відповідь: 14
Завдання №54
З наведеного списку складних речовин оберіть два такі, з якими взаємодіє фосфор.
2) соляна кислота
3) їдкий натр
4) сірчана кислота
5) кремнієва кислота
Відповідь: 34
Завдання №55
З наведеного списку виберіть пару реагентів, між якими можлива реакція.
1) фосфор + кальцій
2) фосфор + аргон
3) фосфор + азот
4) фосфор + срібло
5) фосфор + водень
Відповідь: 2P + 3Ca = Ca 3 P 2
Завдання №56
З наведеного списку виберіть пару реагентів, між якими можлива реакція.
1) фосфін + гашене вапно
2) фосфін + пірит
3) фосфін + поташ
4) фосфін + сірководень
5) фосфін + кисень
У полі відповіді введіть рівняння цієї реакції, використовуючи як роздільник лівої та правої частини знак рівності.
Відповідь: 2PH 3 + 4O 2 = P 2 O 5 + 3H 2 O
Завдання №57
З наведеного списку виберіть пару реагентів, між якими можлива реакція.
1) оксид фосфору(V) + хлор
2) оксид фосфору(V) + кисень
3) оксид фосфору(III) + кисень
4) оксид фосфору(III) + водень
5) оксид фосфору(V) + хлороводень
У полі відповіді введіть рівняння реакції, використовуючи як роздільник лівої та правої частин знак рівності.
Відповідь: P 2 O 3 + O 2 = P 2 O 5
Завдання №58
Відповідь: 314
Завдання №59
Встановіть відповідність між назвою речовини та набором реагентів, з кожною з яких вона може взаємодіяти.
| РЕЧОВИНА | РЕАГЕНТИ |
| А) фосфін Б) нітрат барію В) бромід фосфору (V) | 1) HNO 3 (конц.), O 2 H 2 O 2 2) Zn, H 2 , N 2 3) Cl 2 , H 2 O, KOH 4) K 2 SO 4 , K 3 PO 4 AgF |
Запишіть у таблиці вибрані цифри під відповідними літерами.
Відповідь: 143
Завдання №60
Встановіть відповідність між назвою речовини та набором реагентів, з кожною з яких вона може взаємодіяти.
| РЕЧОВИНА | РЕАГЕНТИ |
| А) оксид фосфору (ІІІ) Б) гідрокарбонат амонію В) фосфат натрію | 1) HI, O 2 , H 2 O 2 2) NaH 2 PO 4 , HNO 3 , AgNO 3 3) KOH, Ca(OH) 2 , HCl 4) H 2 SO 4 (конц.), HNO 3 (конц.), O 2 |
Запишіть у таблиці вибрані цифри під відповідними літерами.
Відповідь: 432
Завдання №61
Встановіть відповідність між назвою речовини та набором реагентів, з кожною з яких вона може взаємодіяти.
| РЕЧОВИНА | РЕАГЕНТИ |
| 1) HNO 3 , O 2 , H 2 O 2) H 2 S, Fe, KI 3) Ca 3 (PO 4) 2 , KOH, Ba(OH) 2 4) KHSO 4 , K 3 PO 4 , KF |
Запишіть у таблиці вибрані цифри під відповідними літерами.
Відповідь: 132
Завдання №62
Встановіть відповідність між назвою речовини та набором реагентів, з кожною з яких вона може взаємодіяти.
| РЕЧОВИНА | РЕАГЕНТИ |
| а) нітрат свинцю Б) фосфор В) фосфат натрію | 1) HNO 3 , O 2 , Cl 2 2) H 2 S, Fe, KI 3) CaO, RbOH, Ba(OH) 2 4) H 2 SO 4, H 3 PO 4, LiNO 3 |
Запишіть у таблиці вибрані цифри під відповідними літерами.
Відповідь: 214
Завдання №63
Обчисліть об'єм фосфіну, який необхідний для одержання 49 г фосфорної кислоти за дії концентрованої азотної кислоти. Відповідь вкажіть у літрах та округліть до десятих.
У полі відповіді введіть число (без одиниць вимірювання).
Відповідь: 11,2
Завдання №64
Визначте масу осаду, який випаде при додаванні 8,2 г фосфату натрію надлишок розчину хлориду кальцію. Відповідь вкажіть у грамах та округліть до сотих.
У полі відповіді введіть число (без одиниць вимірювання).
Відповідь: 7,75
Завдання №65
Наважку фосфору масою 31 г спалили у деякій кількості кисню. В результаті була отримана суміш двох складних речовин, яку потім розчинили у воді. Визначте масову частку оксиду фосфору (V) у продуктах згоряння фосфору, якщо отриманий розчин може повністю знебарвити 63,2 г 5% розчину перманганату калію, підкисленого сірчаною кислотою. Відповідь вкажіть у відсотках та округліть до десятих.
У полі відповіді введіть число (без одиниць вимірювання).
Відповідь: 96,1
Завдання №66
Суміш порошків карбонату калію та карбонату срібла масою 20 г розчинили у необхідній кількості азотної кислоти. При додаванні до розчину надлишку фосфату натрію випало 4,19 г осаду. Визначте масову частку карбонату калію в початковій суміші. Відповідь вкажіть у відсотках та округліть до десятих.
У полі відповіді введіть число (без одиниць вимірювання).
Відповідь: 79,3
Завдання №67
Обчисліть масу фосфору, яку можна отримати при взаємодії 31 г фосфату кальцію з надлишком вугілля та піску. Відповідь вкажіть у грамах та округліть до десятих.
У полі відповіді введіть число (без одиниць вимірювання).
Відповідь: 6,2
Завдання №68
Зразок фосфіду натрію масою 10 г повністю гідролізували. Розрахуйте об'єм кисню, необхідний для повного окислення газоподібного продукту реакції. Відповідь вкажіть у літрах та округліть до сотих.
У полі відповіді введіть число (без одиниць вимірювання).
Відповідь: 4,48
Завдання №69
Наважку фосфору повністю окислили надлишком азотної кислоти. Обчисліть масу навішування, якщо для поглинання газоподібних продуктів реакції потрібно 20 мл 10% розчину натрію гідроксиду (щільність 1,1 г/мл). Відповідь наведіть у міліграмах і округліть до цілих.
У полі відповіді введіть число (без одиниць вимірювання).
Відповідь: 341
Завдання №70
Розрахуйте об'єм сірчистого газу, який можна отримати при окисленні концентрованою сірчаною кислотою 11,2 л фосфіну. Відповідь вкажіть у літрах та округліть з точністю до десятих.
У полі відповіді введіть число (без одиниць вимірювання).
Відповідь: 44,8
Завдання №71
Обчисліть масу 20% розчину гідроксиду калію, необхідну для повної нейтралізації продуктів гідролізу 41,7 г фосфору хлориду(V). Відповідь вкажіть у грамах та округліть до цілих.
У полі відповіді введіть число (без одиниць вимірювання).
