Неметалл, горящий густым белым дымом
Химически активный неметалл X (в виде аллотропной модификации белого или красного цвета) горит в кислороде густым белым дымом B.
Химически активный неметалл X (в виде аллотропной модификации белого или красного цвета) горит в кислороде густым белым дымом B (реакция 1). Массовая доля образующего элемента в B составляет $43,66\%$. При растворении B в горячей воде образуется важнейшая трехосновная кислота C (реакция 2). При добавлении к ней избытка гидроксида кальция выпадает осадок фосфорита D (массовая доля элемента $20,00\%$) (реакция 6), а при недостатке щелочи — растворимый двойной суперфосфат E (реакция 7). Из осадка D в промышленности получают сам неметалл X прокаливанием с песком и углем в электропечи (реакция 8).
Неметалл X активно реагирует с хлором: при недостатке образуется жидкость F (реакция 9), а при избытке хлора — твердый белый G (реакция 10). Жидкость F можно дохлорировать до G (реакция 11). Галогениды фосфора легко гидролизуются: F дает двухосновную кислоту H (реакция 12), а G — трехосновную кислоту C (реакция 13).
При сплавлении X с кальцием образуется бинарное соединение J (реакция 3), которое под действием воды разлагается с выделением ядовитого чесночного газа A с массовой долей элемента $91,18\%$ (реакция 4). Этот газ самовоспламеняется на воздухе, превращаясь обратно в дым B (реакция 5).
Качественной реакцией на соли кислоты C (фосфаты) является желтый осадок I с нитратом серебра (реакция 14).
Схема превращений (11 веществ):
- X → J + Ca, t° (реакция 3)
- A → B + O₂, t° (реакция 5)
- D → X + C, SiO₂, t° (реакция 8)
- X → G + Cl₂ (изб) (реакция 10)
- G → C + H₂O (изб) (реакция 13)
Показать решение и уравнения реакций
ОтветШаг 1: Расшифровка веществ.
Дым B с $\omega(P) = 43,66\%$ — это $P_2O_5$. $M = 31\cdot 2 + 16\cdot 5 = 142$. $\omega(P) = 62/142 \approx 0.4366$.
Фосфорит D с $\omega(P) = 20,00\%$ — это $Ca_3(PO_4)_2$. $M = 40\cdot 3 + 2\cdot 95 = 310$. $\omega(P) = 62/310 = 0.20$.
Газ A с $\omega(P) = 91,18\%$ — это $PH_3$. $M = 31 + 3 = 34$. $\omega(P) = 31/34 \approx 0.9118$.
Следовательно, X — Фосфор ($P$).
Вещества: X = $P$, A = $PH_3$, B = $P_2O_5$, C = $H_3PO_4$, D = $Ca_3(PO_4)_2$, E = $Ca(H_2PO_4)_2$, F = $PCl_3$, G = $PCl_5$, H = $H_3PO_3$, I = $Ag_3PO_4$, J = $Ca_3P_2$.
Реакции (14 уравнений):
1. $4P + 5O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2P_2O_5$
2. $P_2O_5 + 3H_2O \xrightarrow{t^\circ} 2H_3PO_4$
3. $2P + 3Ca \xrightarrow{t^\circ} Ca_3P_2$
4. $Ca_3P_2 + 6H_2O \rightarrow 3Ca(OH)_2 + 2PH_3\uparrow$
5. $2PH_3 + 4O_2 \xrightarrow{t^\circ} P_2O_5 + 3H_2O$
6. $2H_3PO_4 + 3Ca(OH)_2(изб) \rightarrow Ca_3(PO_4)_2\downarrow + 6H_2O$
7. $2H_3PO_4 + Ca(OH)_2(нед) \rightarrow Ca(H_2PO_4)_2 + 2H_2O$
8. $Ca_3(PO_4)_2 + 3SiO_2 + 5C \xrightarrow{t^\circ} 3CaSiO_3 + 2P + 5CO\uparrow$
9. $2P + 3Cl_2(нед) \rightarrow 2PCl_3$
10. $2P + 5Cl_2(изб) \rightarrow 2PCl_5$
11. $PCl_3 + Cl_2 \rightarrow PCl_5$
12. $PCl_3 + 3H_2O \rightarrow H_3PO_3 + 3HCl$
13. $PCl_5 + 4H_2O(изб) \rightarrow H_3PO_4 + 5HCl$
14. $H_3PO_4 + 3AgNO_3 \rightarrow Ag_3PO_4\downarrow + 3HNO_3$