лабораторная работа фосфор

1. При быстрой конденсации паров фосфора образуется термодинамически неустойчивая
модификация белого фосфора (P4, бел). Белый фосфор имеет молекулярное строение и
состоит из напряженных тетраэдрических молекул P4.
Красный фосфор может быть переведен в белый в ходе возгонки:
t
4Pкр 
 P4, бел.
Возгонку следует проводить в атмосфере газа, не поддерживающего горение (CO2),
поскольку на воздухе белый фосфор воспламеняется. Полученный белый фосфор,
сконденсировавшийся на холодных стенках пробирки, имеет желтый оттенок из-за
примеси красного фосфора.
2. В избытке кислорода происходит сгорание фосфора до оксида в степени окисления +5:
t
4P + 5O2изб 
 P4O10.
Оксид фосфора(V) имеет белый цвет и находится в твердом агрегатном состоянии.
3. P4O10 является сильным водоотнимающим средством. В реакцией с холодной водой
образуются циклические метафосфорные кислоты:
4
P4O10 + 4nH2Oхол  𝑛 (HPO3)n, n = 3, 4.
В результате в пробирке образуется бесцветный раствор смеси метафосфорных кислот.
4. Метафосфорная кислота свертывает белок из-за разрушения системы водородных связей,
образующих вторичную структуру белка.
В реакции с нитратом серебра образуется белый метафосфат серебра:
(HPO3)n + nNH3  nNH4PO3
NH4PO3+ AgNO3  AgPO3 + NH4NO3.
5. Реакция образования метафосфата серебра описывается уравнением:
NaPO3 + AgNO3  AgPO3 + NaNO3.
Как соли относительно слабой кислоты, метафосфаты растворяются в присутствии сильной
кислоты (HNO3):
AgPO3 + HNO3  AgNO3 + HPO3.
Поэтому осаждение метафосфата серебра следует проводить в растворах с реакцией,
близкой к нейтральной.
6. Кипячение раствора метафосфорных кислот в присутствии катализатора (H+) приводит к
деполимеризации метафосфорных кислот. В результате образуется раствор
ортофосфорной кислоты:

,H
(HPO3)n + nH2O t

 nH3PO4.
7. Тест имитирует процесс получения экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК):
t
Ca3(PO4)2 + 3H2SO4изб + 6H2O 
 3CaSO42H2O + 2H3PO4.
8. В реакции с молибденовой жидкостью образуется желтая аммонийная соль
гетерополикислоты H3[PMo12O40]:
t
7H3PO4 + 12(NH4)6Mo7O24 + 51HNO3 + 
 7(NH4)3[PMo12O40]nH2O + 51NH4NO3 +
(36–7n)H2O.
При действии раствора AgNO3 на дигидрофосфат натрия выпадает желтый осадок
ортофосфата серебра:
3AgNO3 + 2Na2HPO4  Ag3PO4 + NaH2PO4 + 3NaNO3.
С магнезиальной смесью выпадает белый осадок смешанного фосфата. Осаждение ведут в
слабощелочной среде:
MgCl2 + Na2HPO4 + NH3H2O + 5H2O  NH4MgPO46H2O + 2NaCl.
9. Экстракционная фосфорная кислота, полученная в тесте 7, дает такие же реакции, как и
чистая ортофосфоная кислота полученная гидратацией оксида.
10. Каждая и качественных реакций на фосфат-ионы, проведенная в п. 8, проходит при своем
значении рН. По этой причине те же реакции проходят и с раствором гидрофосфата
натрия.
11. Пирофосфорная кислота H4P2O7 не свертывает белок (в отличие от метафосфорных кислот).
12. Действие раствора AgNO3 приводит к выпадению белого осадка пирофосфата серебра:
4AgNO3 + Na2H2P2O7  Ag4P2O7 + 2NaNO3 + 2HNO3.
13. В тесте получают осадки малорастворимых ортофосфатов. Обратите внимание, осаждение
ортофосфатов проводят действием Na2HPO4, а не Na3PO4. Это объясняется тем, что у
раствора ортофосфата натрия щелочная реакция раствора (pH  13), что приводит к
образованию гидроксидов или гидроксокомплексов вместо фосфатов. Раствор
гидрофосфата натрия обладает pH9, что оптимально для осаждения ортофосфатов.
Реакции следует проводить в буферных растворах:
3FeSO4 + 4Na2HPO4  Fe3(PO4)2 + 3Na2SO4 + 2NaH2PO4
FeCl3 + 2Na2HPO4  FePO4 + 3NaCl + NaH2PO4
Al2(SO4)3 + 4Na2HPO4  2AlPO4 + 3Na2SO4 + 2NaH2PO4
Cr2(SO4)3 + 4Na2HPO4  2CrPO4 + 3Na2SO4 + 2NaH2PO4
3NiSO4 + 4Na2HPO4  Ni3(PO4)2 + 3Na2SO4 + 2NaH2PO4
3CoSO4 + 4Na2HPO4  Co3(PO4)2 + 3Na2SO4 + 2NaH2PO4
3MnSO4 + 4Na2HPO4  Mn3(PO4)2 + 3Na2SO4 + 2NaH2PO4.
Цвет образующихся осадков зависит от природы катиона, входящего в состав фосфата.
14. При прокаливании дигидрофосфата натрия образуется полиметафосфат натрия – соль
Грэма. Полимерный анион, входящий в состав соли Грэма, имеет линейное строение:
С
nNaH2PO4 250
  (NaPO3)n + nH2O.
Образование полиметафосфата натрия можно подтвердить качественными реакциями на
метафосфорные кислоты:
(NaPO3)n + nHNO3  (HPO3)n + nNaNO3.
Раствор метафосфорных кислот свертывает белок.
15. При термическом разложении гидрофосфата натрия образуется пирофосфат натрия:
С
2Na2HPO4 200
  Na4P2O7 + H2O.
Раствор пирофосфорной кислоты, образующийся при подкислении продукта
прокаливания, не свертывает белок.
16. В отличие от фосфорных кислот и их солей, фосфористая кислота и ее соли обладают
восстановительными свойствами:
H3PO3 + Na2CO3  Na2HPO3 + CO2 + H2O
2AgNO3 + Na2HPO3 + H2O  2Ag + H3PO4 + 2NaNO3
(выпадающий в начале белый осадок неустойчивого Ag2HPO3 постепенно темнеет
вследствие образования металлического серебра).
Раствор перманганата калия обесцвечивается фосфористой кислотой:
2KMnO4 + 5H3PO3 + 3H2SO4  2MnSO4 + 5H3PO4 + K2SO4 + 3H2O.
Фосфористая кислота способна восстановить ртуть из ее солей:
Hg(NO3)2 + H3PO3 + H2O  Hg + H3PO4 +2HNO3.
17. Восстановительные свойства проявляют и соли фосфористой кислоты:
t
5Na2HPO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 
 5Na2HPO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O.
18. Фосфорноватистая кислота H3PO2 обладает еще более выраженными восстановительными
свойствами по сравнению с фосфористой кислотой. В тесте это подтверждается
реакциями:
t
4AgNO3 + H3PO2 + 2H2O 
 4Ag + H3PO4 + 4HNO3
5H3PO2 + 4KMnO4 + 6H2SO4  5H3PO4 + 4MnSO4 + 2K2SO4 + 6H2O.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
Свойства сурьмы и висмута и их соединений
Магний, как активный металл, восстанавливает сурьму из ее соединений:
2SbCl3 + 3Mg  3MgCl2 + 2Sb.
Равновесный потенциал пары (Bi(III)/Bi) существенно положительнее по сравнению с
парой (Zn2+/Zn), в результате чего протекает реакция:
3Zn + 2Bi(NO3)3  2Bi + 3Zn(NO3)2.
Окислительные свойства соединений Bi(III) могут быть продемонстрированы в реакции с
восстановителем – комплексом Sn(II):
SnCl2 + 3NaOH  Na[Sn(OH)3] + 2NaCl
2Bi(NO3)3 + 3Na[Sn(OH)3] +9NaOH  2Bi + 3Na2[Sn(OH)6] + 6NaNO3.
При постепенном добавлении раствора щелочи к раствору SbCl3 происходит образование
белого осадка Sb(OH)3:
SbCl3 + 3NaOH (по каплям)  Sb(OH)3 + 3NaCl
Гидроксид сурьмы(III) амфотерен:
Sb(OH)3 + 3HCl  SbCl3 + 3H2O
Sb(OH)3 + NaOH  Na[Sb(OH)4].
Координационное число Sb(III) равно четырем. Комплексы имеют геометрию бисфеноида.
Выпадение белого осадка Bi(OH)3 происходит в результате протекания реакции:
Bi(NO3)3 + 3NaOH  Bi(OH)3 + 3NaNO3.
Гидроксид висмута(III) практически не проявляет амфотерных свойств:
Bi(OH)3 + 3HNO3  Bi(NO3)3 + 3H2O
Bi(OH)3 + NaOH  (реакция не идет в растворе).
Гидролиз соединений Sb(III) и Bi(III) приводит к выпадению осадков сложного состава:
3nSbCl3 + 3nH2O  (Sb3O3Cl2)nCln + 3nHCl.
Формально формулу осадка можно описать формулой SbOCl, однако ионов антимонила
SbO+ он не содержит. На самом деле, строение соединения полимерное, оно состоит из
пирамид SbO3, связанных друг с другом мостиковыми атомами кислорода, и
содержащими мостиковые группы. В растворе хлористоводородной кислоты осадок
растворяется:
SbOCl + 2HCl  SbCl3 + H2O.
Гидролиз соединений висмута также приводит к образованию соединений сложного
состава и может быть описан уравнением:
6Bi3+ + 8H2O  [Bi6O4(OH)4]6+ +12H+.
Упрощенно осадки могут быть представлены как соли висмутила, например, BiONO3, BiOCl.
Добавление раствора KI к раствору, содержащему соли Bi(III), приводит к образованию
черного BiI3:
Bi(NO3)3 + 3KI  BiI3 + 3KNO3.
В избытке раствора KI выпавший осадок растворяется с образованием комплексного
соединения:
BiI3 + KI  K[BiI4].
Сильное разбавление раствора приводит к разрушению координационного соединения и
выпадению черного осадка BiI3:
K[BiI4]  BiI3 + KI (сильное разбавление).
Добавление раствора сульфидов к раствору Sb(III) приводит к образованию оранжевокрасного Sb2S3:
2SbCl3 + 3Na2S  Sb2S3 + 6NaCl.
Сульфид сурьмы(III) имеет кислотный характер, поэтому при действии избытка сульфида
натрия происходит растворение осадка с образованием раствора тиосоли:
Sb2S3 + 3Na2S  2Na3SbS3.
Действие кислоты при нагревании приводит к разрушению тиосоли:
2Na3SbS3 + 6HCl  Sb2S3 + 3H2S + 6NaCl.
28. При действии сульфида натрия на растворимые соли Bi(III) происходит образование
черного Bi2S3:
2Bi(NO3)3 + 3Na2S  Bi2S3 + 6NaNO3.
В отличие от Sb2S3, сульфид висмута не растворяется в растворе Na2S, т.к. имеет основный,
а не кислотный характер, т.е. не является тиоангидридом:
Bi2S3 + Na2S  реакция не идет.
29. При окислении сурьмы концентрированным раствором азотной кислоты происходит
образование белого гидратированного оксида сурьмы Sb2O5nH2O:
t
2Sb + 10HNO3конц 
 Sb2O5nH2O + 10NO2 + (5–n)H2O.
Оксид сурьмы(V) обладает преимущественно кислотным характером:
Sb2O5nH2O + 2KOH + (5–n)H2O  2K[Sb(OH)6].
Sb2O5 способен проявлять окислительные свойства:
Sb2O5 + 12HClконц  2H[SbCl4] + 2Cl2 + 5H2O.