1. Приведите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
Ca3(PO4)2 → Ca3P2 → PH3 → H3PO4 → PO43- → P4 → H3PO4.
2. Напишите уравнения гидролиза фосфида кальция, хлоридов фосфора PCl3 и PCl5. По каким двум стадиям проходит гидролиз PCl5?
3. Гипофосфит ион PO2H2– легко окисляется до иона PO43–, поэтому фосфорноватистая кислота HPO2H2 и ее соли находят широкое применение как очень сильные восстановители. Напишите уравнение реакции между NiSO4 и HPO2H2 в водном растворе.
4. Допишите формулы веществ в следующих схемах. Расставьте коэффициенты:
P2O3 + NaOH → …;
P4 + Ba(OH)2 + H2O → …;
P2S3 + H2O → …;
PF5 + KF → …;
HPO2H2 + KMnO4 + H2SO4 → …;
P + HNO3 → …;
PH3 + AgNO3 + H2O → …;
PCl5 + P2O5 → ….
5. Как из природного фосфорита получают: фосфорную кислоту, суперфосфат, двойной суперфосфат, аммофос (смесь моно– и диаммонийфосфатов), преципитат. Какое из этих соединений наиболее богато содержанием P2O5.
Задачи
1. Определите массу фосфорита, содержащего 25,0% примесей, и массы кокса и кремнезема, необходимые для получения фосфора массой 1,00 т, если выход готового продукта составляет 85,0% от теоретического? Какую роль играет SiO2? Может ли реакция протекать в его отсутствие? Можно ли вместо углерода в качестве восстановителя взять металлы?
Ответ: 7,84 т; 1,14 т; 3,41 т.
2. Какова истинная формула оксида фосфора, если при окислении 1,500 г фосфора образовалось 3,430 г оксида, плотность паров которого по водороду равна 71,05?
Ответ: Р2О5.
3. При гидролизе 36,40 г фосфида кальция образуется гидроксид кальция и фосфин, который сжигают. Образовавшийся оксид фосфора (V) растворяют в 50,0 мл 25,0%-ного раствора едкого натра (r = 1,28 г/мл). Определите состав образующейся соли в растворе.
Ответ: NaH2PO4.
4. Найдите массу фосфорного ангидрида (P2O5), который необходимо добавить к 70,0 г 10,0%-ного раствора ортофосфорной кислоты, чтобы получить 40,0%-ный раствор.
Ответ: 25,36 г.
5. При действии нитрата серебра на раствор фосфорной кислоты объемом 50,0 мл выпал осадок массой 0,350 г. Определите молярную концентрацию H3PO4.
Ответ: 0,0168 моль/л.
6. Определите объем H2SO4 (w = 0,96, ρ = 1,84 г/мл) и массу фосфорита, которые необходимо затратить для получения 20,0 кг простого суперфосфата Ca(H2PO4)2 ∙ 2 H2O?
Ответ: 4,11 л, 7,65 кг.
МЫШЬЯК, СУРЬМА, ВИСМУТ
Вопросы для самостоятельной подготовки
1. Сравните строение атомов As, Sb, Bi. Дайте характеристику на атомном уровне.
2. Как для элементов подгруппы мышьяка изменяется устойчивость степеней окисления –3, +3, +5 от мышьяка к висмуту? Чем это определяется, и в каких свойствах простых веществ и химических соединений элементов находит свое отражение.
3. Какая модификация становится более устойчивой при переходе от мышьяка к висмуту?
4. Как изменяется устойчивость водородных соединений элементов от мышьяка к висмуту? Как изменяется устойчивость sp 3 - гибридного состояния орбиталей в атомах p - элементов V группы от азота к висмуту. Объясните.
5. Как изменяется от мышьяка к висмуту характер оксидов Э2O3? Подтвердите ответ уравнениями реакций.
6. Как изменяются от As к Bi свойства гидроксидов элементов (III)? Напишите уравнениями реакций.
7. Как изменяется кислотно-основной характер и окислительно-восстановительные свойства у As, Sb, Bi при увеличении степени окисления от +3 до +5?
8. Какими реакциями можно показать, что пентагалогениды мышьяка и сурьмы являются кислотными соединениями?
Задания для индивидуальной проверки
1. Напишите уравнения реакций взаимодействия арсина с нитратом серебра в водном растворе. Реакция используется для открытия мышьяка.
2. Какое место занимает висмут в ряду напряжений и как относится к кислотам и щелочам? Напишите в молекулярной и ионно-молекулярной форме уравнение реакции взаимодействия висмута с концентрированной и разбавленной азотной кислотой.
3. Какие соединения As и Sb образуются при их взаимодействии с азотной кислотой? Проявляют ли они в этом сходство с висмутом или фосфором?
4. Получите сплавлением As2O3 и Sb(OH)3 со щелочами соответственно метаарсенит натрия и метаантимонит калия.
5. При добавлении KI к раствору хлорида или нитрата висмута выпадет желтый осадок, растворяющийся в избытке реактива. Напишите уравнения этих реакций.
6. Покажите уравнениями реакций образование осадков оксосолей при растворении в воде SbCl3, BiCl3, Bi(NO3)3. Как готовят растворы сильно гидролизующихся солей?
7. Как получают оксиды As2O5 и Sb2O5? Напишите уравнения реакций, сопровождающих растворение As2O5 в воде и Sb2O5 в растворе щелочи (растворимость в воде мала). Существует ли Bi2O5?
8. Напишите уравнения реакций получения мышьяковой кислоты H3AsO4 действием HNO3 на As, As2O3 или As2S3.
9. Допишите формулы веществ в следующих схемах. Расставьте коэффициенты:
а) KBiO3 + Mn(NO3)2 + HNO2 → KMnO4 + …;
б) Na3AsO4 + H2S + HCl → …;
в) K[Sb(OH)6] + H2S + HCl → …;
г) As + NaClO + NaOH → Na3AsO4 + ….
Задачи
1. Какой газ, и в каком объеме (н.у.) выделится при взаимодействии металлического висмута с 200,0 мл азотной кислоты, если в одном случае это разбавленный раствор HNO3, концентрация которого равна 0,8 моль/л, а другом концентрированный раствор, в котором массовая доля HNO3 составляет 48,0%.
Ответ: 0,9 л NO; 22,2 л NO2.
2. Напишите уравнения реакций окисления арсенита натрия перманганатом калия в щелочной среде и определите объем раствора KMnO4 (СЭ = 0,10 моль(экв)/л), необходимый для окисления 2,50 г Na2AsO3.
Ответ: 0,26 л.
3. Теплота образования хлорида сурьмы (Ш) равна –
383,5 кДж/моль, а реакция взаимодействия SbCl3 с хлором протекает по уравнению:
SbCl3 + Cl2 ® SbCl5 + 55,7 кДж.
Вычислите теплоту образования SbCl5.
Ответ: – 439,2 кДж/моль.
4. Метаарсенит какой массы можно получить при растворении As2O3 массой 1,00 т в известковом молоке (суспензия Ca(OH)2)? Найдите массу гидроксида кальция, который при этом должен быть израсходован.
Ответ: 1,28 т и 0,374 т.
4. К раствору нитрата висмута (III) объемом 100 мл (с (Bi(NO3)3) = 0,100 моль/л) прилили 75,0 мл раствора щелочи, что вызвало полное осаждение висмута. Определите концентрацию щелочи.
Ответ: 0,400 моль/л.
ЭЛЕМЕНТЫIV А ГРУППЫ