Вопросы для контроля

1. Какие степени окисления характерны для фосфора? Какая степень окисления наиболее устойчива? Ответ подтвердите примерами.

2. При взаимодействии с какими веществами фосфор выступает в роли окислителя? восстановителя? и окислителя и восстановителя?

3. Чем отличается фосфин от аммиака по кислотно-основным и окислительно-восстановительным свойствам?

4. Какие кислоты могут образоваться при растворении в воде оксида фосфора (V)?

5. Чем отличается фосфорная кислота от таких кислот, как азотная и серная? Ответ подтвердите уравнениями реакций.

6. Какие виды солей образует фосфорная кислота и какова их растворимость в воде? Примеры.

7. В чем отличие гидролиза средних и кислых фосфатов? Ответ подтвердите уравнениями реакций.

Задачи и упражнения для самостоятельной работы

1. Определите массовые доли фосфора в: а) простом суперфосфате; б) двойном суперфосфате; в) преципитате.

2. Какую массу фосфорита, содержащего 70% Са₃(РО₄)₂, нужно взять, чтобы получить из него 500 кг фосфора, если потери фосфора в производстве равны 5%?

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

а) Р → Р₂О₅ → Н₃РО₄ → Са₃(РО₄)₂ → СаНРО₄ → Са(Н₂РО₄)₂

б) Р → Р₂О₅ → Н₃РО₄ → Са(Н₂РО₄)₂ → СаНРО₄ → Са₃(РО₄)₂

в) Р → Са₃Р₂ → РН₃ → Р₂О₅ → НРО₃ → Н₃РО₄ → суперфосфат.

4. Какова массовая доля фосфорной кислоты в растворе, полученном при растворении в 200 мл воды продукта полного окисления 24,8 г фосфора?

5. При окислении фосфора было израсходовано 16 г кислорода. Полученный фосфорный ангидрид растворили в 50 мл 25%-го раствора едкого натра (плотность 1,28 г/мл). Какая соль при этом образовалась и какова ее массовая доля в растворе?

6. Методом электронного баланса составьте уравнения следующих реакций:

а) P + CuSO₄ + H₂O → H₂SO₄ + Cu + H₃PO₄;

б) H₃PO₄ + KMnO₄ + H₂SO₄ → H₃PO₄ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O;

в) P + H₂O → H₃PO₄ + H₂↑

7. Какая масса оксида фосфора (V) образуется при полном сгорании фосфина, полученного из фосфида кальция Са₃Р₂ массой 18,2 г?

Глава хi. Углерод

Электронная конфигурация атома углерода 1s²2s²2p². При возбуждении легко достигается состояние, где на четырех внешних атомных орбиталях будет находиться четыре неспаренных электрона. Это объясняет, почему углерод в соединениях обычно четырехвалентен. Симметричная электронная конфигурация, а также уникальное соотношение заряда ядра и радиуса атома сообщают атому углерода способность одинаково легко присоединять и отдавать электроны. Вследствие этого для него характерны различные степени окисления от -4 до +4. Кроме того, это дает ему возможность образовывать одинарные, двойные и тройные связи не только между собой, но и с атомами других элементов. В молекуле органического соединения степени окисления атомов углерода могут быть различны:

(С^-3Н₃)₃С⁰ – С^-2Н₂ – С^-1Н₂ – ОН

Углерод встречается в природе в свободном и связанном состояниях. В свободном состоянии он образует четыре аллотропные модификации, отличающиеся друг от друга кристаллической структурой: графит (слоистая), алмаз (тетраэдрическая), фуллерен (сферическая) и карбин (линейная). Природный каменный уголь, древесный уголь, кокс и сажа относятся к аморфному углероду, так как они не имеют определенной кристаллической структуры.

В отличие от большинства неметаллов, для углерода более характерны восстановительные свойства, чем окислительные. При нагревании на воздухе вначале образуется оксид углерода (II) – СО. При избытке кислорода и высокой температуре образуется оксид углерода (IV) – СО₂

Углерод при высокой температуре восстанавливает Ме и неМе из их оксидов:

C + Fe → Fe + CO C + H₂O ↔ H₂ + CO

Концентрированные серная и азотная кислоты окисляют углерод до СО₂:

С + 2H₂SO_4(конц.) = CO₂↑ + 2SO₂↑ + 2H₂O

C + 4HNO_3(конц.) = CO₂↑ + 4NO₂↑ + 2H₂O

Окислительные свойства углерод проявляет в реакциях с активными Ме и водородом. С Ме он реагирует при высоких температурах, образуя карбиды. Карбиды – неустойчивые соединения, легко разлагаются водой и, в зависимости от состава и строения карбида Ме, образует различные углеводороды:

Са + 2С = СаС₂ СаС₂ + 2Н₂О = Са(ОН)₂ + С₂Н₂↑

4Al + 3C = Al₄C₃ Al₄C₃ + 12H₂O = 4Al(OH)₃ + 3CH₄↑

При нагревании углерода с водородом в присутствии катализатора образуются различные углеводороды, что используется при синтезе бензина из угля:

nC + (n+1)H₂ = C_nH_2n+2