Фосфор Общие сведения

Свободный фосфор чрезвычайно активен. Он взаимодействует со многими простыми веществами с выделением большого количества теплоты. Легче всего фосфор соединяется с кислородом, галогенами, серой и со многими металлами.

К важнейшим оксидам фосфора принадлежат P₂O₃иP₂O₅. Оба проявляют кислотный характер. Оксид фосфора (III) или фосфористый ангидрид получается при медленном окислении фосфора или при его сгорании при недостатке кислорода. При действии холодной воды на оксид фосфора (III) образуется фосфористая кислота. Как и оксид фосфора (III), фосфористая кислота является сильным восстановителем.

Оксид фосфора (V), или фосфорный ангидридP₂O₅образуется при горении фосфора на воздухе или при избытке кислорода. Оксид фосфора (V) крайне гигроскопичное вещество. На воздухе притягивает влагу и быстро превращается в метафосфорную кислотуHPO₃, которая еще впитывает воду и превращается в ортофосфорную кислоту с известной формулойH₃PO₄. Ортофосфорная кислота, как трехосновная, образует три ряда фосфатов. Все однозамещенные фосфаты растворимы в воде, из двух- и трехзамещенных фосфатов растворимы только соли щелочных металлов.

Кроме фосфористой и фосфорной кислот, фосфор образует фосфорноватую H₄P₂O₆фосфорноватистуюH₃PO₂кислоты, для которых ангидриды не известны.

Для кислородных кислот фосфора характерны следующие структурные формулы.

Во всех кислородных кислотах фосфора валентность одинакова и равна пяти. При переходе от одной кислоты к другой меняется степень окисления фосфора.

Выполнение работы

Фосфорная кислота и ее соли.

Опыт 1. Получение гидрофосфата кальцияВнести в пробирку по 4–5 капель растворов хлорида кальция и гидрофосфата натрия Na₂HPO₄. Отметить цвет выпавшего осадка. Написать уравнение реакции в молекулярной и ионной форме.

Опыт 2. Осаждение фосфата железа и алюминия в присутствии ацетата натрия. В две пробирки внести по 3–4 капли растворов солей: в первую – хлорида железа (III), во вторую –сульфата алюминия. Добавить в каждую из пробирок по 2–3 капли растворов ацетата натрия и гидрофосфата натрия Na₂HPO₄. Отметить цвета выпавших осадков.

В данном случае в растворах солей алюминия и железа (III), буферированных ацетатом натрия, получаются средние фосфаты этих металлов, нерастворимые в уксусной кислоте:

.

Написать уравнения реакций в молекулярной и ионной форме.

Опыт 3. Гидролиз ортофосфатов натрия

В отдельные пробирки налить по 3–4 капли растворов ортофосфата, гидрофосфата и дигидрофосфата натрия. Добавить по 1–2 капли лакмуса и записать в таблицу окраску каждого из растворов этих солей. Вылить содержимое пробирок, промыть их дистиллированной водой и вновь налить указанные выше растворы. Добавить по 1–2 капли фенолфталеина и записать окраску растворов. Исследовать рН растворов фосфатов натрия при помощи универсальной индикаторной бумаги.

Результаты опыта оформить в виде таблицы:

Таблица 1.

№	Формула соли	Окраска лакмуса	Окраска фенол-фталеина	рН раствора по универсальной индикатороной бумаге	Характер раствора
1
2
3

Составить уравнения реакций гидролиза. Вычислить степень гидролиза для каждой реакции в расчете на 0,1 М растворы.

На увеличение концентрации каких ионов указывает изменение окраски лакмуса при растворении фосфата натрия и дигидрофосфата натрия?

Кислотность раствора NaH₂PO₄обусловлена тем, что из двух реакций:и. Диссоциация ионапротекает более интенсивно, чем его гидролиз, так как сопровождается образованием более слабого электролитапо сравнению с Н₃РО₄– доказать сравнением констант диссоциации и гидролиза.

Опыт 4. Фосфорноватистая кислота Н₃РО₂ и гипофосфиты

Налейте в три пробирки 3–4 капли раствора гипофосфита натрия NаH₂PO₂ и добавить в первую из них 1–2 капли раствора нитрата серебра, во вторую – столько же нитрата ртути (II), а в третью – по 1–2 капли разбавленной серной кислоты и раствораKMnO₄.

Отметьте наблюдения и напишите уравнения реакций. Какие свойства характерны для фосфорноватистой кислоты?