Фосфорные кислоты и фосфаты
Трёхосновная кислота даёт три ряда солей — и качественную реакцию с нитратом серебра.
7. Фосфорные кислоты: H₃PO₄ и H₃PO₃
Внимание: Осно́вность кислот фосфора!
Несмотря на то, что у фосфористой кислоты (H₃PO₃) три атома водорода, она является двухосновной! Один атом водорода соединен напрямую с атомом фосфора (связь P-H), и он не отщепляется в виде иона H⁺. Поэтому она образует фосфиты (Na₂HPO₃ — это средняя соль, а не кислая).
| Кислота | Химические свойства |
|---|---|
| Ортофосфорная (H₃PO₄) Кислота средней силы, нелетучая, трехосновная |
Реагирует с металлами до H (выделяет H₂):
2H₃PO₄ + 3Mg → Mg₃(PO₄)₂ + 3H₂↑С аммиаком и щелочами (дает соли от кислых до средних):
H₃PO₄ + NH₃ → NH₄H₂PO₄H₃PO₄ + 3KOH → K₃PO₄ + 3H₂O H₃PO₄ является нелетучей кислотой средней силы. При кипячении она способна вытеснять более слабые летучие кислоты (углекислый газ) из их растворов:
H₃PO₄ + 3NaHCO₃ → Na₃PO₄ + 3CO₂↑ + 3H₂OКачественной реакцией на фосфат-ион является образование ярко-желтого осадка фосфата серебра, который легко растворяется в избытке сильных кислот. А при прокаливании самой кислоты она постепенно теряет воду, уплотняясь в дифосфорную (пирофосфорную):
H₃PO₄ + 3AgNO₃ → Ag₃PO₄↓ + 3HNO₃2H₃PO₄ 200°C→ H₄P₂O₇ + H₂O  |
| Фосфористая (H₃PO₃) Двухосновная! Восстановитель |
Реакция нейтрализации (образуется вода и фосфит):
H₃PO₃ + 2NaOH → Na₂HPO₃ + 2H₂OРазложение при нагревании (диспропорционирует):
4H₃PO₃ t°→ 3H₃PO₄ + PH₃↑Прекрасный восстановитель (даже для слабых окислителей):
5H₃PO₃ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → 5H₃PO₄ + K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 3H₂OH₃PO₃ + HgCl₂ + H₂O → H₃PO₄ + Hg↓ + 2HCl  |
Вопрос 1: Особенности кислот фосфора
ПроверкаПочему фосфористая кислота ($H_3PO_3$) является двухосновной (хотя содержит 3 атома водорода), а фосфорноватистая ($H_3PO_2$) — одноосновной?
Ответ: В структуре $H_3PO_3$ только два атома водорода связаны с кислородом (они способны отщепляться), а один атом $H$ связан непосредственно с атомом фосфора. У $H_3PO_2$ только один $H$ связан через кислород.
8. Соли фосфорной кислоты (Фосфаты)
Ортофосфорная кислота образует три ряда солей: фосфаты (Ca₃(PO₄)₂), гидрофосфаты (CaHPO₄) и дигидрофосфаты (Ca(H₂PO₄)₂). Нерастворимые фосфаты растворяются в сильных кислотах, а также в самой фосфорной кислоте.
| Свойство | Уравнения реакций |
|---|---|
| Растворение фосфатов |
Ca₃(PO₄)₂ + 4H₃PO₄ → 3Ca(H₂PO₄)₂ Ca₃(PO₄)₂ + 2H₂SO₄ → Ca(H₂PO₄)₂ + 2CaSO₄  |
| Восстановление при сплавлении |
Ca₃(PO₄)₂ + 8C t°→ Ca₃P₂ + 8CO 3Ca₃(PO₄)₂ + 16Al t°→ 3Ca₃P₂ + 8Al₂O₃  |
| Взаимодействие кислых солей со щелочами |
Кислые соли нейтрализуются щелочами до средних солей (ступенчато, в зависимости от мольного соотношения). При добавлении избытка самой кислоты гидрофосфаты и фосфаты переходят обратно в дигидрофосфаты:
K₂HPO₄ + KOH → K₃PO₄ + H₂ONaH₂PO₄ + 2NaOH → Na₃PO₄ + 2H₂O K₂HPO₄ + H₃PO₄ → 2KH₂PO₄  |
Вопрос 1: Взаимные переходы фосфатов (Уравнения)
ПроверкаДопишите уравнения реакций перевода средних солей в кислые и наоборот:
- $Ca_3(PO_4)_2 + H_3PO_4 \rightarrow \dots$ (образование суперфосфата)
- $NaH_2PO_4 + NaOH \rightarrow \dots + \dots$
- $AgNO_3 + Na_3PO_4 \rightarrow \dots\downarrow + \dots$ (качественная реакция)
Ответ:
- $Ca_3(PO_4)_2 + 4H_3PO_4 \rightarrow 3Ca(H_2PO_4)_2$ (дигидрофосфат кальция — растворимое удобрение двойной суперфосфат)
- $NaH_2PO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_3PO_4 + 2H_2O$
- $3AgNO_3 + Na_3PO_4 \rightarrow Ag_3PO_4\downarrow + 3NaNO_3$ (желтый осадок фосфата серебра)
9. Видео эксперименты
Рекомендуем посмотреть опыты с фосфором на канале Thoisoi: