Дослід 18. «Царська горілка»

Приготуйте 12 мл «царської горілки».

· В яких об’ємних співвідношеннях беруть кислоти для виготовлення «царської горілки»?

До двохі фарфорових чашок помістіть порошок сульфіду ртуті(II) та додайте до однієї концентровану азотну кислоту, до другої - «царську горілку». Нагрійте обидві чашки на піщаній бані. Що спостерігається? Напишіть рівняння реакцій.

Фосфор

Увага! Білий фосфор отруйний та легко загоряється. Дрібнороздроблений білий фосфор горить при звичайній температурі. Опіки білим фосфором дуже болючі та довго загоюються.

При роботі з білим фосфором необхідно дотримуватися таких запобіжних заходів:

1) зберігати та різати під водою;

2) брати лише пінцетом;

3) обсушувати фільтрувальним папером;

4) фосфор, що горить, тушити посипаючи піском та заливаючи водою;

5) у випадку горіння фосфору на шкірі погасити полум’я рушником, швидко зібрати фосфор та обробити місце опіку 10% розчином CuSO₄, KMnO₄ або AgNO_3;

6) після роботи з червоним та білим фосфором посуд необхідно занурити у 10% розчин CuSO₄ на 20-30 хвилин.

7) всі досліди з червоним і білим фосфором та фосфіном проводити у витяжній шафі!

Мета роботи. Ознайомлення з властивостями фосфору, його оксидів, кислот та солей.

5.1. Контрольні питання

1. Чому білий фосфор є найактивнішою модифікацією фосфору?

2. Чому застосовують розчини перманганату калію та сульфату міді для видалення залишків фосфору? Напишіть рівняння реакцій.

3. Напишіть рівняння реакцій, які відображають хімічні властивості фосфору.

4. У чому схожість та різниця між аміаком та фосфіном?

5. Назвіть хлорангідриди фосфористої та фосфорної кислот.

6. Закінчіть рівняння реакцій добування простого, подвійного суперфосфату та преципітату:

Ca₃(PO₄)₂ + H₂SO₄

Ca₃(PO₄)₂ + H₃PO₄

H₃PO₄ + Ca(OH)₂

7. Для чого посуд, в якому виконували досліди з білим фосфором, треба після роботи витримувати певний час у розчині мідного купоросу? Як діють на білий фосфор розчини перманганату калію та нітрату срібла? Напишіть рівняння відповідних реакцій.

8. Чому хімічні властивості фосфору близькі до властивостей миш’яку, але різко відрізняються від хімічних властивостей азоту? У чому головна причина схожості і відмінності хімічних елементів N, P і As?

9. Відомо, що за певних умов існують молекули нітриду фосфору PN. Опишіть електронну будову цієї молекули за методом молекулярних орбіталей, вкажіть порядок зв’язку в ній та її магнітні властивості.

10. Охарактеризуйте будову, кислотні властивості та окисно-відновну здатність фосфорноватистої кислоти H₃PO₂. Яка основність цієї кислоти. Наведіть приклади рівнянь реакцій, які підтверджують вашу відповідь.

11. Які хімічні властивості фосфору, фосфіну і фосфідів проявляються в таких реакціях:

а) P + KMnO₄ + H₂SO₄ → г) P + KCO₃ + S →

б) PH₃ + Cl₂ → д) P + Ba(OH)₂ →

в) Ca₃P₂ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ → e) Ca₃P₂ + HCl →

12. Будову ортофосфористої кислоти можна представити у вигляді двох таутомерних форм. Зобразіть просторову будову обох форм і обґрунтуйте, яка з них є переважною.

13. Назвіть кисневмісні кислоти фосфору, зобразіть їх просторову будову, вкажіть валентність та ступінь окиснення фосфору, основність кислот.

14. Укажіть формули фосфорноватої і фосфористо-фосфорної кислот. Як їх отримати? Зобразіть їх просторову будову та укажіть основність. Які властивості вони можуть мати з точки зору окисно-відновної здатності?

15. Назвіть пероксокислоти фосфору та зобразіть їх графічні формули. Як їх можна отримати? Які властивості мають пероксокислоти з точки зору окисно-відновної здатності? Відповідь підтвердіть рівняннями реакцій.

Задачі

1. Знайдіть масу фосфору, яку можна добути з 1,2 кг фосфату кальцію, якщо вихід становить 70%. Обчисліть маси вугілля та піску, необхідні для цього. Відповідь: P - 0,168 кг; C – 0,232 кг; SiO₂ - 0,697 кг.

2. Внаслідок окиснення фосфору розчином азотної кислоти (r = 1,4 г/см³; w = 65%) добуто 18,4 г ортофосфорної кислоти. Обчисліть масу фосфору та об’єм (мл) азотної кислоти, витрачених на реакцію. Відповідь: 5,82 г; 65 мл.

3. Яку масу фосфорної кислоти (w = 35%) можна добути з 3 т фосфориту, що містить 67% фосфату кальцію? Відповідь: 3631 кг.

4. Яка маса апатиту, що містить 40% Р₂О₅, необхідна для добування 1 т суперфосфату? Відповідь: 954,3 кг.

5. Обчисліть масу фосфорноватистої кислоти, яку можна одержати з 20,7 г фосфору розчиненням його в лугу. Скільки никельованих виробів можна отримати при використанні цієї кислоти в процесі никелювання, якщо на один вироб витрачається при покритті 1,475 г нікелю. Відповідь: m _к‑ти = 31,5 г; 20 виробів.

6. При окисненні білого фосфору у вологому повітрі була одержана фосфорновата кислота, яку додали до підкисленого розчину перманганату калію об’ємом 20 мл з еквівалентною концентрацією 0,5 н. Скільки пірофосфату срібла можна одержати з використанням продуктів попередніх реакцій? Обчисліть масу фосфору, яка потрібна для проведення процесу. Відповідь: m _{пірофосфату} = 3,03 г; m _{фосфору} = 0,31 г.

7. Газоподібний продукт реакції взаємодії 26,8 г фосфіду магнію з надлишком соляної кислоти пропустили крізь підкислений розчин перманганату калію. До продуктів останньої реакції додали аміак. Скількі літрів аміаку (н.у.) потрібно для одержання амофосу, в якому мольне відношення гідрофосфату і дігідрофосфату амонію складає 1:1? Обчисліть об’єм 1 н розчину KMnO₄, необхідний для окиснення газоподібного продукту першої реакції. Відповідь: V _NH3= 13,44 л; V _{р-ну KMnO4}= 3,2 л.

8. До 20% розчину ортофосфорної кислоти додали 4 г сухого гідроксиду натрію. Обчисліть масу 20% розчину, яка потрібна для утворення гідрофосфату натрію. При додаванні хлориду амонію до отриманого розчину гідрофосфату натрію утворився натрійамоній фосфат, який використовують в аналітичній практиці для одержання «перел фосфорної солі». Обчисліть масову долю гідрофосфату натрію в розчині, якщо утво­рилось 1,82 г «перел» міді. Відповідь: m _{20% H3PO4}= 24,5 г; w _Na2HPO4= 5%.

9. Обчисліть масу 5% розчину пероксодифосфорної кислоти, яку потрібно взяти для того, щоб пероксиду водню, який утворився в результаті гідролізу кислоти, вистачило для окиснення 50 мл 0,2 н розчину сульфату мангану. Відповідь: 19,4 г розчину.

5.3. Зразок завдання для поточного контролю