Красный фосфор взаимодействует с металлами
Обновлено: 05.07.2024
Химическая активность фосфора значительно выше, чем у азота. Химические свойства фосфора во многом определяются его аллотропной модификацией. Белый фосфор очень активен, в процессе перехода к красному и чёрному фосфору химическая активность резко снижается. Белый фосфор на воздухе светится в темноте, свечение обусловлено окислением паров фосфора до низших оксидов.
Фосфор легко окисляется кислородом:
4P + 5O2 → 2P2O5 (с избытком кислорода) ,
4P + 3O2 → 2P2O3 (при медленном окислении или при недостатке кислорода) .
Взаимодействует со многими простыми веществами — галогенами, серой, некоторыми металлами, проявляя окислительные и восстановительные свойства:
с металлами — окислитель, образует фосфиды:
2P + 3Ca → Ca3P2,
2P + 3Mg → Mg3P2.
с неметаллами — восстановитель:
2P + 3S → P2S3,
2P + 3Cl2 → 2PCl3.
Не взаимодействует с водородом.
Взаимодействие с водой
Взаимодействует с водой, при этом диспропорционирует:
4Р + 6Н2О → РН3 + 3Н3РО2 (фосфатная кислота) .
Взаимодействие со щелочами
В растворах щелочей диспропорционирование происходит в большей степени:
4Р + 3KOH + 3Н2О → РН3 + 3KН2РО2.
Восстановительные свойства
Сильные окислители превращают фосфор в фосфорную кислоту:
3P + 5HNO3 + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO;
2P + 5H2SO4 → 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O.
Реакция окисления также происходит при поджигании спичек, в качестве окислителя выступает бертолетова соль:
6P + 5KClO3 → 5KCl + 3P2O5
Химические свойства Фосфора.
Конфигурация внешних электронов атома Фосфор 3s23p3; в соединениях наиболее характерны степени окисления +5, +3, и -3. Подобно азоту, Фосфор в соединениях главным образом ковалентен. Ионных соединений, подобных фосфидам Na3P, Са3Р2, очень мало. В отличие от азота, Фосфор обладает свободными 3d-орбиталями с довольно низкими энергиями, что приводит к возможности увеличения координационного числа и образованию донорно-акцепторных связей.
Фосфор химически активен, наибольшей активностью обладает белый Фосфор; красный и черный Фосфор в химических реакциях гораздо пассивнее. Окисление белого Фосфора происходит по механизму цепных реакций. Окисление Фосфора обычно сопровождается хемилюминесценцией. При горении Фосфора в избытке кислорода образуется оксид (V) Р4O10 (или Р2О5), при недостатке - в основном оксид (III) Р4О6 (или Р2О3). Спектроскопически доказано существование в парах P4O7, Р4O8, Р2О6, РО и других оксидов фосфора. Оксид Фосфора (V) получают в промышленного масштабах сжиганием элементарного Фосфора в избытке сухого воздуха. Последующая гидратация Р4O10 приводит к получению орто- (Н3РО4) и поли-(Нn+2РnО3n+1) фосфорных кислот. Кроме того, Фосфор образует фосфористую кислоту Н3РО3, фосфорноватую кислоту Н4Р2О6 и фосфорноватистую кислоту Н3РО2, а также надкислоты: надфосфорную Н4Р2О8 и мононадфосфорную Н3РО5. Широкое применение находят соли фосфорных кислот (фосфаты) , в меньшей степени - фосфиты и гипофосфиты.
Фосфор непосредственно соединяется со всеми галогенами с выделением большого количества тепла и образованием тригалогенидов (РХ3, где X - галоген) , пентагалогенидов (РХ5) и оксигалогенидов (например, РОХ3). При сплавлении Фосфора с серой ниже 100 °С образуются твердые растворы на основе Фосфора и серы, а выше 100 °С происходит экзотермическая реакция образования кристалличических сульфидов P4S3, P4S5, P4S7, P4S10, из которых только P4S5 при нагревании выше 200 °С разлагается на P4S3 и P4S7, а остальные плавятся без разложения. Известны оксисульфиды фосфора: P2O3S2, P2O2S3, P4O4S3, P6O10S5 и P4O4S3. Фосфор по сравнению с азотом менее способен к образованию соединений с водородом. Фосфористый водород фосфин РН3 и дифосфин Р2Н4 могут быть получены только косвенным путем. Из соединений Фосфора с азотом известны нитриды PN, P2N3, P3N5 - твердые, химически устойчивые вещества, полученные при пропускании азота с парами Фосфора через электрическую дугу; полимерные фосфонитрилгалогениды - (PNX2)n (например, полифосфонитрилхлорид) , полученные взаимодействием пентагалогенидов с аммиаком при различных условиях; амидоимидофосфаты - соединения, как правило, полимерные, содержащие наряду с Р-О-Р связями Р-NH-Р связи.
При температурах выше 2000°С Фосфор реагирует с углеродом с образованием карбида РС3- вещества, не растворяющегося в обычных растворителях и не взаимодействующего ни с кислотами, ни со щелочами. При нагревании с металлами Фосфор образует фосфиды.
Фосфор образует многочисленные фосфорорганические соединения.
В жидком и растворенном состоянии, а также в парах до 800 °С фосфор состоит из молекул Р4. При нагревании выше 800 °С молекулы диссоциируют: Р4 = 2Р2. При температуре выше 2000 °С молекулы распадаются на атомы.
А) Характеристика фосфора.
1. Фосфор — элемент пятой группы и третьего периода, Z = 15,
Соответственно, атом фосфора содержит в ядре 15 протонов, 16
Нейтронов и 15 электронов. Строение его электронной оболочки
Можно отразить с помощью следующей схемы:
Атомы фосфора проявляют как окислительные свойства (принимают недостающие для завершения внешнего уровня три электрона, получая при этом степень окисления -3, например, в соединениях с менее электроотрицательными элементами — металлами, водородом и т. п. ) так и восстановительные свойства (отдают 3 или 5 электронов более электроотрицательным элементам — кислороду, галогенам и т. п. , приобретая при этом степени окисления +3 и+5.)
Фосфор менее сильный окислитель, чем азот, но более сильный, чем мышьяк, что связано с ростом радиусов атомов от азота к мышьяку. По этой же причине восстановительные свойства, наоборот, усиливаются.
2. Фосфор — простое вещество, типичный неметалл. Фосфору свойственно явление аллотропии. Например, существуют аллотропные модификации фосфора такие, как белый, красный и черный фосфор, которые обладают разными химическими и физическими свойствами. 3. Неметаллические свойства фосфора выражены слабее, чем у азота, но сильнее, чем у мышьяка (соседние элементы в группе) .
4. Неметаллические свойства фосфора выражены сильнее, чем у кремния, но слабее, чем у серы (соседние элементы в периоде) . 5. Высший оксид фосфора имеет формулу Р205. Это кислотный оксид. Он проявляет все типичные свойства кислотных оксидов. Так, например, при взаимодействии его с водой получается фосфорная кислота.
Фосфор. Химия фосфора и его соединений
Фосфор расположен в главной подгруппе V группы (или в 15 группе в современной форме ПСХЭ) и в третьем периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.
Электронное строение фосфора
Электронная конфигурация фосфора в основном состоянии :
Атом фосфора содержит на внешнем энергетическом уровне 3 неспаренных электрона и одну неподеленную электронную пару в основном энергетическом состоянии. Следовательно, атом фосфора может образовывать 3 связи по обменному механизму. Однако, в отличие от азота, за счет вакантной 3d орбитали атом фосфора может переходить в возбужденное энергетическое состояние.
Электронная конфигурация фосфора в возбужденном состоянии:
При этом один электрон из неподеленной электронной пары на 3s-орбитали переходит на переходит на 3d-орбиталь. Для атома фосфора в возбужденном энергетическом состоянии характерна валентность V.
Таким образом, максимальная валентность фосфора в соединениях равна V (в отличие от азота). Также характерная валентность фосфора в соединениях — III.
Степени окисления атома фосфора – от -3 до +5. Характерные степени окисления -3, 0, +1, +3, +5.
Физические свойства и нахождение в природе
Фосфор образует различные простые вещества (аллотропные модификации).
Белый фосфор — это вещество состава P4. Мягкий, бесцветный, ядовитый, имеет характерный чесночный запах. Молекулярная кристаллическая решетка, а следовательно, невысокая температура плавления (44°С), высокая летучесть. Очень реакционно способен, самовоспламеняется на воздухе.
Покрытие бумаги раствором белого фосфора в сероуглероде. Спустя некоторое время, когда сероуглерод испаряется, фосфор воспламеняет бумагу (процесс лег в основу различных фокусов с самовозгоранием или получением огня из ничего):
Белый фосфор можно расплавить в ёмкости с тёплой водой, поскольку он имеет температуру плавления в 44,15 °C.
Красный фосфор – это модификация с атомной кристаллической решеткой . Формула красного фосфора Pn, это полимер со сложной структурой. Твердое вещество без запаха, красно-бурого цвета, не ядовитое. Это гораздо более устойчивая модификация, чем белый фосфор. В темноте не светится. Образуется из белого фосфора при t=250-300 о С без доступа воздуха.
Черный фосфор – то наиболее стабильная термодинамически и химически наименее активная форма элементарного фосфора. Чёрный фосфор — это чёрное вещество с металлическим блеском, жирное на ощупь и весьма похожее на графит, полностью нерастворимое в воде или органических растворителях.
Известны также такие модификации, как желтый фосфор и металлический фосфор. Желтый фосфор – это неочищенный белый фосфор. При очень высоком давлении фосфор переходит в новую модификацию – металлический фосфор , который очень хорошо проводит электрический ток.
В природе фосфор встречается только в виде соединений. В основном это апатиты (например, Ca3(PO4)2), фосфориты и др. Фосфор входит в состав важнейших биологических соединений —фосфолипидов.
Фосфорная кислота
Фосфор в степени окисления +5 образует несколько кислот: орто-фосфорную H3PO4, мета-фосфорную HPO3, пиро-фосфорную H4P2O7.
Фосфорная кислота H3PO4 – это кислота средней силы, трехосновная, прочная и нелетучая. При обычных условиях фосфорная кислота – твердое вещество, хорошо растворимое в воде и гигроскопичное.
Валентность фосфора в фосфорной кислоте равна V.
При температуре выше +213 °C орто-фосфорная кислота переходит в пирофосфорную H4P2O7.
При взаимодействии высшего оксида фосфора с водой на холоде образуется метафосфорная кислота HPO3, представляющая собой прозрачную стекловидную массу.
Способы получения
Наибольшее практическое значение из фосфорных кислот имеет ортофосфорная кислота.
1. Получить орто-фосфорную кислоту можно взаимодействием оксида фосфора (V) с водой:
2. Еще один способ получения фосфорной кислоты — вытеснение фосфорной кислоты из солей (фосфатов, гидрофосфатов и дигидрофосфатов) под действием более сильных кислот (серной, азотной, соляной и др.) .
Промышленный способ получения фосфорной кислоты обработка фосфорита концентрированной серной кислотой:
3. Фосфорную кислоту также можно получить жестким окислением соединений фосфора в водном растворе в присутствии кислот.
Например , концентрированная азотная кислота окисляет фосфор до фосфорной кислоты:
Химические свойства
Фосфорная кислота – это кислота средней силы (по второй и третьей ступени слабая) .
1. Фосфорная кислота частично и ступенчато диссоциирует в водном растворе.
HPO4 2– ⇄ H + + PO4 3–
2. Фосфорная кислота реагирует с основными оксидами, основаниями, амфотерными оксидами и амфотерными гидроксидами.
Например , фосфорная кислота взаимодействует с оксидом магния:
Еще пример : при взаимодействии фосфорной кислоты с гидроксидом калия образуются фосфаты, гидрофосфаты или дигидрофосфаты:
3. Фосфорная кислота вытесняет более слабые кислоты из их солей (карбонатов, сульфидов и др.). Также фосфорная кислота вступает в обменные реакции с солями.
Например , фосфорная кислота взаимодействует с гидрокарбонатом натрия:
4. При нагревании H3PO4 до 200°С происходит отщепление от нее молекулы воды с образованием пирофосфорной кислоты H2P2O7:
5. Фосфорная кислота взаимодействует с металлами, которые расположены в ряду активности металлов до водорода. При этом образуются соль и водород.
Например , фосфорная кислота реагирует с магнием:
Фосфорная кислота взаимодействует также с аммиаком с образованием солей аммония:
7. Качественная реакция на фосфат-ионы и фосфорную кислоту — взаимодействие с нитратом серебра. При этом образуется ярко-желтый осадок фосфата серебра:
Видеоопыт взаимодействия фосфата натрия и нитрата серебра в растворе (качественная реакция на фосфат-ион) можно посмотреть здесь.
Красный фосфор взаимодействует с металлами
Тип 19 № 10397Установите соответствие между уравнением реакции и свойством, которое проявляет элемент фосфор в этой реакции.
1) является окислителем
2) является восстановителем
3) является и окислителем, и восстановителем
4) не изменяет степень окисления
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
А) Степень окисления меняет только фосфор. Из образует соединения с и , т. е. является и окислителем и восстановителем.
Б) Данная реакция не является окислительно-восстановительной, поэтому фосфор не изменяет степень окисления.
В) В оксиде фосфора (V) фосфор имеет степень окисления +5, после реакции с углеродом образуется , т. е. фосфор принимает электроны и является окислителем.
Задания Д6 № 1356Верны ли следующие суждения о химических свойствах фосфора?
А. Фосфор, предварительно подожжённый на воздухе, сгорает в кислороде ярким пламенем.
Б. Красный фосфор взаимодействует с металлами.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба суждения
4) оба суждения неверны
Верны оба суждения.Фосфор химически активен, наибольшей активностью обладает белый Фосфор; красный и черный фосфор в химических реакциях гораздо пассивнее. Взаимодействует с металлами и неметаллами, не реагирует с водородом.
Здравствуйте. Разве при горении фосфора не клубы белого вещества образуются?
Всё верно. Но это не мешает фосфору гореть ярким пламенем.
Вероятно, я не так понял первое суждение. Если сначала фосфор подожгли на воздухе, он сгорел, образовался оксид фосфора 5, и потом этот сгоревший фосфор (уже в виде оксида) пытаться поджечь в кислороде, то гореть он не будет. Чему же там гореть??
Имеется ввиду, что его зажгли. Переформулировав вопрос на дрова, получается: "Дрова, предварительно подожжённые на воздухе, сгорают в кислороде ярким пламенем". То есть само по себе бревно может лежать сколько угодно пока его не подожгли, но загоревшись горит. Так понятнее?
Задания Д3 № 665Наиболее электроотрицательным элементом из перечисленных является
Задания Д2 № 1779Верны ли следующие утверждения о фосфоре и его соединениях?
А. Фосфор в соединениях может проявлять как положительные, так и отрицательные степени окисления.
Б. Все оксиды фосфора имеют кислотный характер.
Действительно, фосфор в соединениях может проявлять как положительные, так и отрицательные степени окисления от -3 до +5. Оксиды фосфора (простейшей формулы ) действительно имеет кислотный характер. Верны оба суждения.
у Фосфора имеется несолеобразующий оксид PO
такие экзотические вещи как РО не входят в школьную программу.
Подскажите пожалуйста,в егэ по химии все вопросы составляются на основе школьной программы или так же как и в биологии ,есть задания "повышенной сложности"( просто ,что захотели ,то и добавили )?
На основе школьной программы, включая задания повышенной сложности.
А если оксид амфотерный, он тоже считается кислотным, когда спрашивают про кислотность?
если оксид амфотерный, то он считается амфотерным
Задания Д6 № 6803Верны ли следующие утверждения о химических свойствах фосфора?
A. Фосфор может реагировать как с металлами, так и с неметаллами.
Б. Фосфор растворяется в разбавленной серной кислоте с выделением водорода.
3) верны оба утверждения
4) оба утверждения неверны
Да, фосфор реагирует и с металлами (например, натрием) и с неметаллами (например, кислородом).
Фосфор не растворяется в разбавленной серной кислоте с выделением водорода.
Тип 34 № 15577Навеска фосфора массой 18,6 г прореагировала с 24,64 л (н. у.) хлора. Полученное твёрдое вещество растворили в 300 г воды. Определите массовые доли фосфорсодержащих веществ в полученном растворе, если известно, что газ при растворении не выделялся. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
1) Определены количества вещества фосфора и хлора:
2) Записаны уравнения реакций фосфора с хлором и найдены количества вещества продуктов:
Пусть в первую реакцию вступило x моль, а во вторую – (0,6 – x) моль фосфора.
3) Записаны уравнения реакций хлоридов фосфора с водой и найдены количества вещества продуктов:
4) Рассчитана масса раствора и найдены массовые доли кислот в нём:
Тип 34 № 15632Навеска фосфора массой 24,8 г прореагировала с 20,16 л (н. у.) кислорода. Полученное твёрдое вещество растворили в 300 г воды. Определите массовые доли фосфорсодержащих веществ в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
1) Определены количества вещества фосфора и кислорода:
2) Записаны уравнения реакций фосфора с кислородом и найдены количества вещества продуктов:
(допускается запись уравнений с и )
Пусть в первую реакцию вступило x моль, а во вторую – (0,8 – x) моль фосфора.
3) Записаны уравнения реакций оксидов фосфора с водой и найдены количества вещества продуктов:
Тип 34 № 28182Смесь оксида фосфора(V) и оксида натрия, где отношение атомов фосфора к числу атомов натрия равно 7:18, нагрели и растворили в горячей воде. Получили раствор массой 512,5 г, где массовая доля водорода 7,36 %. Найдите массовую долю фосфата натрия в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
1. Запишем уравнения реакций:
2. Обозначим исходные количества оксидов двумя неизвестными: а Исходя из соотношения атомов фосфора к числу атомов натрия в исходной смеси:
Так как имеется избыток кислотного оксида, при растворении он будет реагировать как с солью, так и с водой. Полученная кислота реагирует с средней солью, образуя гидрофосфат натрия. Определим массу конечного раствора:
Составим и решим систему с двумя неизвестными:
3. Количество оксида фосфора(V), вступившего в реакцию 1, обозначим за а количество оксида фосфора(V), вступившего в реакцию 2, обозначим за Определим массовую долю фосфата натрия в конечном растворе:
Тип 34 № 28184Смесь оксида фосфора(V) и оксида калия, в которой отношение атомов кислорода к числу атомов фосфора равно 14,5 : 4, сплавили. Образовавшуюся твёрдую смесь растворили в воде и получили 447,4 г раствора, в котором массовая доля атомов водорода равна 7,6 %. Определите массу фосфата калия в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
2. Обозначим исходные количества оксидов двумя неизвестными: а Исходя из соотношения атомов кислорода к числу атомов фосфора в исходной смеси:
Так как имеется избыток кислотного оксида, при растворении он будет реагировать как с солью, так и с водой. Полученная кислота реагирует с средней солью, образуя гидрофосфат калия. Определим массу конечного раствора:
3. Количество оксида фосфора(V), вступившего в реакцию 1, обозначим за а количество оксида фосфора(V), вступившего в реакцию 2, обозначим за Определим массу фосфата калия в конечном растворе в конечном растворе:
какие хим. св-ва у красного фосфора и с чем он реагирует. скажите пожалуйста. ) ) скажите пожалуйста!))
Владимир Хибко, раз не знаете таких элементарных вещей, например, что только белый фосфор имеет формулу-Р4. а не красный. то писать остальное не стоит.
Красный фосфор стабилен на воздухе (в отличие от белого) .
Однако в среднем его свойства такие же как у белого фосфора. При горении образуется оксид:
P + O2 --> P2O5
При взаимодействии с металлами образуются фосфиды:
Na + P --> Na3P
С водородом при нагревании офразуется фосфин - ядовитый и пирофорный газ:
P + H2 --> PH3
У чёрного фосфора [ссылка заблокирована по решению администрации проекта] свойства ближе к красному, например он не светится в темноте и не самовозгорается, однако остальные химические свойства такие же как у белого и красного фосфора.
Красный фосфор, также называемый фиолетовым фосфором, — это более термодинамически стабильная модификация элементарного фосфора. Впервые он был получен в 1847 году в Швеции австрийским химиком А. Шрёттером при нагревании белого фосфора при 500 °С в атмосфере угарного газа (СО) в запаянной стеклянной ампуле.
Красный фосфор имеет формулу (Р4)n и представляет собой полимер со сложной структурой. В зависимости от способа получения и степени дробления красного фосфора, имеет оттенки от пурпурно-красного до фиолетового, а в литом состоянии — тёмно-фиолетовый с медным оттенком металлический блеск. Химическая активность красного фосфора значительно ниже, чем у белого; ему присуща исключительно малая растворимость. Растворить красный фосфор возможно лишь в некоторых расплавленных металлах (свинец и висмут) , чем иногда пользуются для получения крупных его кристаллов. Так, например, немецкий физико-химик И. В. Гитторф в 1865 году впервые получил прекрасно построенные, но небольшие по размеру кристаллы (фосфор Гитторфа) . На воздухе красный фосфор воспламеняется при высоких температурах (при переходе в белую форму во время возгонки) , и у него полностью отсутствует явление хемолюминесценции. Ядовитость его в тысячи раз меньше, чем у белого, поэтому он применяется гораздо шире, например, в производстве спичек (составом на основе красного фосфора покрыта тёрочная поверхность коробков) . Плотность красного фосфора также выше, и достигает 2400 кг/м³ в литом виде. При хранении на воздухе красный фосфор в присутствии влаги постепенно окисляется, образуя гигроскопичный оксид, поглощает воду и отсыревает («отмокает») , образуя вязкую фосфорную кислоту; поэтому его хранят в герметичной таре. При «отмокании» — промывают водой от остатков фосфорных кислот, высушивают и используют по назначению.
Чёрный фосфор — это наиболее стабильная термодинамически и химически наименее активная форма элементарного фосфора. Впервые чёрный фосфор был получен в 1914 году американским физиком П. У. Бриджменом из белого фосфора в виде чёрных блестящих кристаллов, имеющих высокую (2690 кг/м³) плотность. Для проведения синтеза чёрного фосфора Бриджмен применил давление в 2·109 Па (20 тысяч атмосфер) и температуру около 200 °С. Начало быстрого перехода лежит в области 13 000 атмосфер и температуре около 230 °С.
Чёрный фосфор представляет собой чёрное вещество с металлическим блеском, жирное на ощупь и весьма похожее на графит, и с полностью отсутствующей растворимостью в воде или органических растворителях. Поджечь чёрный фосфор можно, только предварительно сильно раскалив в атмосфере чистого кислорода до 400 °С. Удивительным свойством чёрного фосфора является его способность проводить электрический ток и свойства полупроводника. Температура плавления чёрного фосфора 1000 °С под давлением 18·105 Па.
красный фосфор получают нагреванием белого фосфора до 250-300 градусов под давлением без доступа воздуха он неядовит плохо растворим в воде нелетуч
при нагревании до 200 град. цельсия под очень высоким давлением и белый, и красный фосфор превращаются в черный. Черный, по внешнему виду похож на графит, является полупроводником. По структуре черный, как и красный, является неорганическим полимером. из всех аллотропных модификаций, черный - наименее реакционноспособный. у него полностью отсутствует растворимость в воде или органических растворителях. Поджечь чёрный фосфор можно, только предварительно сильно раскалив в атмосфере чистого кислорода до 400 °С.
Читайте также: