Фосфорные кислоты

Все фосфорные кислоты  слабые, графически их можно изобразить следующим образом:

HPO₃ H₃PO₄ H₄P₂O₇

мета- орто- пиро-

Наибольшее значение имеет ортофосфорная кислота  белое кристаллическое вещество. Она входит в состав некоторых микстур, ее соли (например, Na₂HPO₄) применяются при повышенной кислотности желудочного сока, при отравлении кислотами, их используются также при подагре и полиартритах.

Полифосфаты (натриевые соли конденсированных фосфатов) применяются как катиониты для умягчения воды.

Получение ортофосфорной кислоты

I. В промышленности.

1) Экстракционный способ (образуется техническая фосфорная кислота, с примесями):

Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄  2H₃PO₄ + 3CaSO₄

2) Термический способ (образуется чистая кислота,  = 80 %):

II. В лаборатории.

1) Действием разбавленной азотной кислоты на фосфор (cм. выше).

2) Реакцией метафосфорной кислоты с водой при нагревании:

HPO₃ + H₂O H₃PO₄

III. В организме образуется при гидролизе аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ):

АТФ D АДФ + H₃PO₄

Химические свойства

Проявляет все свойства кислот, образует три типа солей:

3Сa(OH)₂ + 2H₃PO₄  Ca₃(PO₄)₂  + 6H₂O

^{фосфат кальция}

Ca(OH)₂ + H₃PO₄  CaHPO₄ + 2H₂O

^{гидрофосфат кальция}

Ca(OH)₂ + 2H₃PO₄  Ca(H₂PO₄)₂ + 2H₂O

^{дигидрофосфат кальция}

При нагревании образует пирофосфорную кислоту:

2H₃PO₄ H₄P₂O₇ + H₂O

Соли ортофосфорной кислоты

Фосфаты гидролизуются, создавая сильно щелочную среду:

+ HOH D + OH^

Na₃PO₄ + HOH D Na₂HPO₄ + NaOH

В растворах гидрофосфатов  слабо щелочная среда, так как кроме гидролиза иона (а) одновременно протекает и его диссоциация (б):

а) + HOH D + OH^ ; б) D H^ +

Дигидрофосфаты создают в растворе слабо кислую среду, поскольку диссоциация иона подавляет его гидролиз:

NaH₂PO₄  Na^ + ; D H^ +

Задания для самостоятельной работы

1. Осуществить следующие превращения:

а) CaCa(OH)₂Ca(H₂PO₄)₂Ca₃(PO₄)₂CaHPO₄Ca₃(PO₄)₂CaHPO₄

б) PP₂0₅Ca₃(P0₄)₂PH₃P0₄ (NH₄)₂HP0₄ (NH₄)₃P0₄ NH₄H₂P0₄

в) P  Ca₃P₂  PH₃  PH₄I  PH₃  P₂O₅  H₃PO₄  H₄P₂O₇

г) P  H₃PO₄  Na₂HPO₄  NaH₂PO₄  Na₃PO₄  Ag₃PO₄

2. Сколько фосфора можно получить из 77.5 кг фосфата кальция и сколько кокса, содержащего 10 % примесей, потребуется для этого?

3. В костях содержится до 58 % фосфата кальция. Сколько килограммов фосфора входит в состав 10 кг костей?

4. Оксид фосфора(V), полученный при сгорании 1.55 г фосфора, был употреблен для получения соответствующей соли кальция. С этой целью взято 3.7 л раствора с массовой долей гидроксида кальция 0.1 % (=1 г/мл). Какая соль образовалась в результате реакции?

5. При нагревании водного раствора метафосфорной кислоты образуется ортофосфорная кислота. Рассчитайте массовую долю метафосфорной кислоты в исходном растворе, если при его нагревании получается раствор ортофосфорной кислоты с массовой долей 29.4 %.

6. К раствору, содержащему 5.88 г ортофосфорной кислоты, прибавили раствор, содержащий 8.4 г гидроксида калия. Определить состав осадка (по массе), полученного при выпаривании раствора досуха.

7. К раствору, содержащему 16 г гидроксида натрия, прибавили 21.3 г фосфорного ангидрида, после чего объем раствора оказался равным 400 мл. Определить молярные концентрации образовавшихся солей.

8. Продукты взаимодействия смеси красного фосфора и бертолетовой соли растворены в воде и полностью нейтрализованы гидроксидом аммония. При добавлении раствора хлорида кальция к полученному раствору выпал осадок массой 31 г. Определить массу фосфора в исходной смеси.

9. Некоторую навеску фосфора сожгли в избытке кислорода. Продукт реакции растворили в воде, раствор полностью нейтрализовали аммиаком, а затем добавили к нему избыток ацетата кальция. Масса выпавшего осадка равна 15.5 г. Найти массу сожженного фосфора.

10. Сколько граммов перманганата калия разложилось и сколько граммов фосфора окислилось выделившимся кислородом, если после растворения образовавшегося оксида в воде получилось 100 г раствора с массовой долей ортофосфорной кислоты 4.9 %?

11. Какой объем раствора с массовой долей гидроксида натрия 2 % (=1.02 г/мл) потребуется для нейтрализации продукта полного сгорания 1.02 г фосфина?

12. При полном электролизе раствора сульфата железа(II) на катоде выделилось 56 г железа. Сколько граммов фосфора может вступить в реакцию с веществом, выделившимся на аноде, и каков будет состав соли, если полученный продукт реакции растворить в 87.91 мл раствора с массовой долей гидроксида натрия 28 % (=1.3 г/мл)?

13. Смесь массой 20 г, состоящую из сульфата бария, фосфата кальция, карбоната кальция и фосфата натрия, растворили в воде. Масса нерастворившейся в воде части смеси стала равной 18 г. При действии на нее соляной кислоты выделилcя газ, и масса нерастворившегося осадка составила 8 г. При действии на этот осадок избытком раствора серной кислоты масса осадка увеличилась до 9.58 г. Определить количественный состав смеси (по массе).