Номер 5, страница 163 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

5. Перечислите важнейшие химические свойства фосфорной кислоты.

Решение

Ортофосфорная (или просто фосфорная) кислота, $H_3PO_4$, является трехосновной кислотой средней силы. Это белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Важнейшие химические свойства фосфорной кислоты включают как общие свойства кислот, так и специфические реакции.

1. Электролитическая диссоциация
В водном растворе фосфорная кислота диссоциирует ступенчато, являясь кислотой средней силы. Наибольшая степень диссоциации наблюдается по первой ступени.
1-я ступень: $H_3PO_4 \rightleftharpoons H^+ + H_2PO_4^-$
2-я ступень: $H_2PO_4^- \rightleftharpoons H^+ + HPO_4^{2-}$
3-я ступень: $HPO_4^{2-} \rightleftharpoons H^+ + PO_4^{3-}$
Ответ: Фосфорная кислота является трехосновной кислотой средней силы, диссоциирующей ступенчато в водном растворе.

2. Взаимодействие с металлами
Фосфорная кислота реагирует с металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений до водорода, с образованием соли и выделением газообразного водорода.
$2H_3PO_4 + 3Mg \rightarrow Mg_3(PO_4)_2\downarrow + 3H_2\uparrow$
Ответ: Фосфорная кислота реагирует с металлами, стоящими в ряду активности до водорода, с образованием соли и выделением водорода.

3. Взаимодействие с основными и амфотерными оксидами
Фосфорная кислота вступает в реакцию с основными и амфотерными оксидами с образованием соли и воды.
С основным оксидом: $2H_3PO_4 + 3CaO \rightarrow Ca_3(PO_4)_2\downarrow + 3H_2O$
С амфотерным оксидом: $2H_3PO_4 + Al_2O_3 \rightarrow 2AlPO_4\downarrow + 3H_2O$
Ответ: Фосфорная кислота вступает в реакцию с основными и амфотерными оксидами, образуя соль и воду.

4. Взаимодействие с основаниями (реакция нейтрализации)
Как трехосновная кислота, $H_3PO_4$ может образовывать три типа солей в зависимости от молярного соотношения реагентов: средние соли (фосфаты), и кислые соли (гидрофосфаты и дигидрофосфаты).
Образование дигидрофосфата (1:1): $H_3PO_4 + NaOH \rightarrow NaH_2PO_4 + H_2O$
Образование гидрофосфата (1:2): $H_3PO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2HPO_4 + 2H_2O$
Образование фосфата (1:3): $H_3PO_4 + 3NaOH \rightarrow Na_3PO_4 + 3H_2O$
Ответ: Фосфорная кислота реагирует с основаниями, образуя средние или кислые соли и воду, в зависимости от соотношения реагентов.

5. Взаимодействие с солями слабых кислот
Фосфорная кислота, будучи более сильной, чем угольная или кремниевая, вытесняет их из растворов их солей.
$2H_3PO_4 + 3Na_2CO_3 \rightarrow 2Na_3PO_4 + 3H_2O + 3CO_2\uparrow$
$2H_3PO_4 + 3K_2SiO_3 \rightarrow 2K_3PO_4 + 3H_2SiO_3\downarrow$
Ответ: Фосфорная кислота вытесняет более слабые кислоты (например, угольную, кремниевую) из их солей.

6. Термическое разложение
При нагревании фосфорная кислота подвергается дегидратации (теряет воду), превращаясь в полифосфорные кислоты.
При t ≈ 250°C образуется пирофосфорная кислота: $2H_3PO_4 \xrightarrow{t} H_4P_2O_7 + H_2O$
При t > 300°C образуется метафосфорная кислота: $H_4P_2O_7 \xrightarrow{t} 2HPO_3 + H_2O$
Ответ: При нагревании фосфорная кислота дегидратируется, превращаясь сначала в пирофосфорную, а затем в метафосфорную кислоту.

7. Качественная реакция на фосфат-ион
Качественной реакцией на фосфорную кислоту и её растворимые соли является реакция с нитратом серебра ($AgNO_3$), в результате которой выпадает характерный жёлтый осадок фосфата серебра ($Ag_3PO_4$).
$PO_4^{3-} + 3Ag^+ \rightarrow Ag_3PO_4\downarrow$
Или для кислоты: $H_3PO_4 + 3AgNO_3 \rightarrow Ag_3PO_4\downarrow + 3HNO_3$
Ответ: Качественной реакцией на фосфорную кислоту и её соли является образование жёлтого осадка фосфата серебра при взаимодействии с нитратом серебра.