Элемент V a группы

ФОСФОР.

Опыт 1. Получение белого фосфора (тяга!)

Положить на дно пробирки небольшое количество сухого красного фосфора и закрыть отверстие кусочком ваты. Закрепив пробирку в лапке штатива, осторожно нагреть то место, где лежит фосфор. Наблюдать свечение фосфора в темноте.

Опыт2. Получение йодида фосфора(III) (тяга!).

Положить в выпаривательную чашку маленький кусочек желтого фосфора (полученный в опыте 1) и несколько мелких кристалликов йода. Наблюдать воспламенение и образование йодида фосфора(III) Подержать влажную индикаторную бумажку над чашкой с йодидом фосфора (III). Наблюдать изменение цвета индикаторной бумажки. Написать уравнение реакции.

Опыт 3. Гидролиз хлорида фосфора(III) и восстановительные свойства фосфористой кислоты (тяга!).

В пробирку с водой осторожно по каплям добавьте хлорид фосфора (III). Содержимое пробирки разделите на две части.

а) В одной пробирке нейтрализовать раствор карбонатом натрия до слабокислой реакции (проба универсальным индикатором) и подействовать раствором нитрата серебра. Что наблюдается? Пробирку нагреть. Что происходит? Написать уравнения реакции.

б) Во вторую пробирку добавить несколько капель подкисленного раствора перманганата калия. Что происходит? На какие свойства фосфористой кислоты указывает эта реакция? Написать уравнение реакции.

Опыт 4. Получение метафосфорной кислоты и свойства ее солей.

В фарфоровую чашку налить около 15 мл дистиллированной воды и осторожно растворить в ней немного оксида фосфора (V). К части полученного раствора метафосфорной кислоты прибавить раствор карбоната натрия до слабощелочной реакции, после чего прилить раствор нитрата серебра. Каков цвет выпавшего осадка? Испытать отношение его к разбавленной азотной кислоте. Написать уравнение реакции.

Опыт 5. Получение ортофосфорной кислоты.

а) Оставшуюся после опыта 4 метафосфорную кислоту перелить в пробирку и прокипятить. К охлажденному раствору прибавить карбоната натрия до слабощелочной реакции, а затем добавить нитрата серебра. Каков цвет выпавшего осадка? Испытать его отношение к разбавленной азотной кислоте.

б) В фарфоровую чашку взять 0,5 г красного фосфора. Добавить рассчитанное количество (с небольшим избытком) 65%-ной азотной кислоты (ρ = 1,4 г/мл), необходимое для окисления фосфора. Нагревать под тягой на водяной бане до удаления оксидов азота и начала кристаллизации ортофосфорной кислоты.

Растворить получившиеся кристаллы в небольшом количестве воды. Взять 0,5 мл раствора в пробирку, добавить карбоната натрия (смотри опыт а) и подействовать раствором нитрата серебра. Каков цвет получившегося осадка (сравните с опытом а)? Написать уравнение реакции.

Опыт 6. Получение ортофосфатов железа, алюминия и бария

В три пробирки налейте по 5 капель растворов хлорида железа(III), сульфата алюминия и хлорида бария. Прилейте в каждую пробирку по 10 капель раствора гидрофосфата натрия. Содержимое каждой из пробирок разделите пополам и на одну половину подействуйте раствором уксусной кислоты, на другую – раствором соляной кислоты. Напишите уравнение реакции получения и растворения фосфатов железа, алюминия и бария; объясните процесс разложения, пользуясь понятием «произведение растворимости».

Опыт 7. Получение окрашенных перлов.

В пробирку насыпьте слой в 5-7 мм соли NaNH₄HPO₄. Осторожно на пламени горелки расплавьте соль и после того, как прекратится выделение паров аммиака и воды, в жидкую массу бросьте крупинку соли кобальта. Наблюдайте окрашивание расплавленной массы в синий цвет, характерный для безводных солей кобальта. Повторите опыт, взяв вместо соединения кобальта соль хрома (III) или оксид хрома (III). Какая окраска получается в этом случае? Напишите уравнения реакций.

Опыт 8. Фосфаты кальция.

В три пробирки налейте по 3-5 капель раствора хлорида кальция. В первую добавьте столько же капель раствора дигидрофосфата натрия; во вторую – гидрофосфата натрия; в третью – сначала 3-5 капель гидроксида аммония, а затем – фосфата натрия. Напишите уравнения реакций в молекулярном и ионном виде. К полученным осадкам гидрофосфата кальция и фосфата кальция прилейте по 5 капель раствора уксусной кислоты. Напишите уравнения реакций.

Опыт 9. Получение пирофосфата натрия.

Хорошо прокалить в фарфоровой чашке пламенем горелки немного кристаллов гидрофосфата натрия. Когда расплав остынет, растворить его в воде и испытать полученный раствор с помощью нитрата серебра. Каков цвет получившегося осадка? Напишите уравнения реакций.

Опыт 10. Действие молибдата аммония на фосфорные кислоты.

В три пробирки взять по 0,5 мл концентрированной азотной кислоты и молибдата аммония, добавить в одну мета-, в другую орто- и в третью пирофосфорную кислоту. Что наблюдается? Напишите уравнения реакций.

Опыт 11. Гидролиз солей ортофосфорной кислоты.

Взять в три пробирки несколько кристаллов солей дигидрофосфата и фосфата натрия. Растворить их в небольшом количестве воды. Универсальным индикатором определить рН растворов. Написать уравнения реакций гидролиза этих солей. Объяснить реакцию среды.

Задачи и упражнения.

1. Какие свойства фосфористой кислоты H₃PO₃ указывают на то, что в водном растворе она является только двухосновной? В связи с этим какое строение молекулы ей надо приписать?

2. Какими реакциями можно показать, к какому классу соединений относится каждое из указанных соединений фосфора:

P₂S₅, PF₅, POBr₃, H₃PS₄, Na₃PS₄?

3. Напишите уравнения реакций термического разложения следующих гидро и дигидрофосфатов: K₂HPO₄, Ca(H₂PO₄)₂, Al₂(HPO₄)₃, Fe(H₂PO₄)₃.

4. Получите фосфин и гипофосфит кальция взаимодействием P₄ с раствором KOH.

5. Допишите уравнения и подберите коэффициенты для следующих реакций:

а) P + Cl₂ →

б) P + HNO_3(конц.) →

в) P + Mg →

г) PH₃ + AgNO₃ + H₂O →

д) H₃PO₂ + KMnO₄ + H₂SO₄ →

е) P₂S₃ + H₂O →

6. Какое количество теплоты выделяется при превращении 1 т белого фосфора в красный, если теплота перехода составляет 16,73 кДж на 1 моль атомов? (Ответ: 5,4·10⁵ кДж)

7. Почему ортофосфат серебра нельзя осадить в сильнокислой или сильнощелочной средах?

8. Какой массы фосфор можно получить из фосфорита массой 1 т, если массовая доля фосфата в нем составляет 80%? Определите массы угля и кремнезема, которые для этого потребуются? (Ответ: 160; 154,8 и 464,5 кг).

9. Какой объем раствора NaOH концентрации 0,1 моль/л необходимо взять для нейтрализации H₃PO₄, полученной из фосфата кальция массой 0,31 г. (Ответ: 60 мл).

10. Почему метафосфорная кислота неустойчива и может существовать только в виде полимерных молекул (HPO₃)_n?