Задача 1
Условие (кратко)
Записать уравнения превращений P → Ca₃P₂ → PH₃ → P₂O₅ → H₃PO₄ → K₃PO₄ → Ag₃PO₄; для реакций в растворах — ионные уравнения, для ОВР — электронный баланс.
Решение
1) Фосфор → фосфид кальция (при нагревании):
\[\mathrm{3\overset{0}{Ca} + 2\overset{0}{P} \xrightarrow{t} \overset{+2}{Ca_3}\overset{-3}{P_2}}\]
\[\mathrm{\overset{0}{Ca}} - 2e^- \rightarrow \mathrm{\overset{+2}{Ca}} \quad \times 3 \quad \text{окисление}\]
\[\mathrm{\overset{0}{P}} + 3e^- \rightarrow \mathrm{\overset{-3}{P}} \quad \times 2 \quad \text{восстановление}\]
Отдано и принято по 6 электронов. Ca — восстановитель, P — окислитель.
2) Фосфид кальция → фосфин (разложение водой, обмен, не ОВР):
\[\mathrm{Ca_3P_2 + 6H_2O \rightarrow 3Ca(OH)_2 + 2PH_3\uparrow}\]
3) Фосфин → оксид фосфора(V) (горение):
\[\mathrm{2\overset{-3}{P}H_3 + 4\overset{0}{O_2} \rightarrow \overset{+5}{P_2}\overset{-2}{O_5} + 3H_2O}\]
\[\mathrm{\overset{-3}{P}} - 8e^- \rightarrow \mathrm{\overset{+5}{P}} \quad \times 1 \quad \text{окисление}\]
\[\mathrm{\overset{0}{O_2}} + 4e^- \rightarrow 2\mathrm{\overset{-2}{O}} \quad \times 2 \quad \text{восстановление}\]
На два атома фосфора приходится 16 отданных электронов, их принимают 4 молекулы \(\mathrm{O_2}\). \(\mathrm{PH_3}\) (фосфор −3) — восстановитель, \(\mathrm{O_2}\) — окислитель.
4) Оксид фосфора(V) → фосфорная кислота (в горячей воде):
\[\mathrm{P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4}\]
5) Фосфорная кислота → фосфат калия (нейтрализация в растворе):
\[\mathrm{H_3PO_4 + 3KOH \rightarrow K_3PO_4 + 3H_2O}\]
Фосфорная кислота — электролит средней силы, в ионных уравнениях её пишут молекулой:
\[\mathrm{H_3PO_4 + 3K^+ + 3OH^- \rightarrow 3K^+ + PO_4^{3-} + 3H_2O}\]
\[\mathrm{H_3PO_4 + 3OH^- \rightarrow PO_4^{3-} + 3H_2O}\]
6) Фосфат калия → фосфат серебра (качественная реакция, жёлтый осадок):
\[\mathrm{K_3PO_4 + 3AgNO_3 \rightarrow Ag_3PO_4\downarrow + 3KNO_3}\]
\[\mathrm{3K^+ + PO_4^{3-} + 3Ag^+ + 3NO_3^- \rightarrow Ag_3PO_4\downarrow + 3K^+ + 3NO_3^-}\]
\[\mathrm{3Ag^+ + PO_4^{3-} \rightarrow Ag_3PO_4\downarrow}\]
Ответ
3Ca + 2P → Ca₃P₂; Ca₃P₂ + 6H₂O → 3Ca(OH)₂ + 2PH₃↑; 2PH₃ + 4O₂ → P₂O₅ + 3H₂O; P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄; H₃PO₄ + 3KOH → K₃PO₄ + 3H₂O; K₃PO₄ + 3AgNO₃ → Ag₃PO₄↓ + 3KNO₃
Почему так
В цепочке фосфор переходит из степени окисления 0 в −3, затем в +5 и дальше сохраняет её в кислоте и солях.
Подробнее — в теме «Фосфор и его соединения».