Задание №31 — Основы неорганической химии
Нитрид кальция растворили в избытке ортофосфорной кислоты и получили прозрачный раствор. Каждое из полученных веществ обработали избытком гашеной извести. Образовавшийся осадок отделили, высушили и прокалили
с углём и оксидом кремния.
Напишите молекулярные уравнения четырёх описанных реакций.
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение. Нитрид кальция разлагается кислотой: N−3 переходит в ион аммония. Кислота взята в избытке, поэтому образуются только растворимые кислые соли — Ca(H2PO4)2 и NH4H2PO4; именно поэтому раствор прозрачный. Избыток гашёной извести Ca(OH)2 переводит каждый дигидрофосфат в нерастворимый фосфат Ca3(PO4)2, а из соли аммония дополнительно вытесняет аммиак. Прокаливание фосфата кальция с углём и оксидом кремния — промышленный способ получения фосфора.
1) Избыток кислоты даёт растворимые дигидрофосфаты, поэтому раствор прозрачный:
Ca3N2 + 8H3PO4 (избыток) → 3Ca(H2PO4)2 + 2NH4H2PO4
2) Первое из полученных веществ — дигидрофосфат кальция:
Ca(H2PO4)2 + 2Ca(OH)2 (избыток) → Ca3(PO4)2↓ + 4H2O
3) Второе — дигидрофосфат аммония; избыток щёлочи вытесняет из него аммиак:
2NH4H2PO4 + 3Ca(OH)2 (избыток) → Ca3(PO4)2↓ + 2NH3↑ + 6H2O
4) Получение фосфора: C0 − 2e− → C+2 (множитель 5), P+5 + 5e− → P0 (множитель 2):
Ca3(PO4)2 + 3SiO2 + 5C → (t°) 3CaSiO3 + 5CO↑ + 2P
Проверка: в первом уравнении водорода слева 8·3 = 24, справа 3·4 + 2·6 = 24; кислорода слева 8·4 = 32, справа 3·8 + 2·4 = 32.
Ответ:
Ca3N2 + 8H3PO4 (избыток) → 3Ca(H2PO4)2 + 2NH4H2PO4
Ca(H2PO4)2 + 2Ca(OH)2 (избыток) → Ca3(PO4)2↓ + 4H2O
2NH4H2PO4 + 3Ca(OH)2 (избыток) → Ca3(PO4)2↓ + 2NH3↑ + 6H2O
Ca3(PO4)2 + 3SiO2 + 5C → (t°) 3CaSiO3 + 5CO↑ + 2P
Источник: ФИПИ