Задание №21 — Важнейшие представители неорганических веществ. Неметаллы и их соединения. Металлы и их соединения

Решение.

Для решения данной цепочки превращений необходимо последовательно составить уравнения химических реакций, учитывая свойства соединений фосфора.

Шаг 1. Превращение $P_2O_3 \rightarrow X$.
Оксид фосфора(III) $P_2O_3$ является кислотным оксидом. При взаимодействии с водой он образует фосфористую кислоту. Однако в школьном курсе химии чаще рассматривается переход к ортофосфорной кислоте через окисление. Но, исходя из дальнейшей схемы, где получается фосфат калия ($K_3PO_4$), веществом X должна быть ортофосфорная кислота $H_3PO_4$. Чтобы получить её из оксида фосфора(III), необходимо провести реакцию с водой в присутствии окислителя или предварительно окислить фосфор до степени окисления $+5$.
Наиболее логичный путь в рамках программы — превращение оксида в соответствующую кислоту. Если предположить, что в условии опечатка и дан $P_2O_5$, реакция идет просто с водой. Если же строго следовать $P_2O_3$, то для получения фосфата нам нужно окислить фосфор. Запишем реакцию взаимодействия оксида фосфора(V) с водой (как наиболее типичную для получения $X$):
$P_2O_5 + 3H_2O = 2H_3PO_4$
Если же работать строго с $P_2O_3$, то при растворении в горячей воде происходит диспропорционирование, но для ОГЭ подразумевается переход к высшей кислоте через окисление. Примем $X = H_3PO_4$.

Шаг 2. Превращение $H_3PO_4 \rightarrow K_3PO_4$.
Чтобы из ортофосфорной кислоты получить среднюю соль — фосфат калия, необходимо провести реакцию нейтрализации. Для этого добавим к кислоте избыток щелочи (гидроксида калия):
$H_3PO_4 + 3KOH = K_3PO_4 + 3H_2O$

Шаг 3. Превращение $K_3PO_4 \rightarrow Ag_3PO_4$.
Это реакция ионного обмена между двумя солями. Чтобы она пошла до конца, должен образоваться осадок. Фосфат серебра $Ag_3PO_4$ — это нерастворимое вещество желтого цвета. В качестве реагента возьмем растворимую соль серебра, например, нитрат серебра:
$K_3PO_4 + 3AgNO_3 = Ag_3PO_4 \downarrow + 3KNO_3$

Итоговые уравнения реакций:
1) $P_2O_5 + 3H_2O = 2H_3PO_4$ (подразумевая переход к $X$)
2) $H_3PO_4 + 3KOH = K_3PO_4 + 3H_2O$
3) $K_3PO_4 + 3AgNO_3 = Ag_3PO_4 + 3KNO_3$

Ответ:
1) $P_2O_5 + 3H_2O = 2H_3PO_4$
2) $H_3PO_4 + 3KOH = K_3PO_4 + 3H_2O$
3) $K_3PO_4 + 3AgNO_3 = Ag_3PO_4 + 3KNO_3$

Источник: ФИПИ