Смеси фосфатов и неизвестные соли
Титрование с двумя индикаторами
Фосфорная кислота даёт при титровании щёлочью два скачка (урок 67): около pH 4,7 (все \(\ce{H3PO4}\) → \(\ce{H2PO4-}\), метиловый оранжевый) и около pH 9,8 (\(\ce{H2PO4-}\) → \(\ce{HPO4^2-}\), фенолфталеин). Третья ступень (\(pK_3 = 12{,}35\)) в воде скачка не даёт.
edit_noteСмесь кислоты и дигидрофосфата
\(V_\text{мо}\) — только первая ступень кислоты: \(n(\ce{H3PO4}) = cV_\text{мо}\). \(V_\text{фф}\) (от начала) — две ступени кислоты и одна ступень соли: \(cV_\text{фф} = 2n(\ce{H3PO4}) + n(\ce{NaH2PO4})\). Так же разбирают смеси \(\ce{NaH2PO4}\) + \(\ce{Na2HPO4}\) (титрование кислотой и щёлочью из разных аликвот) и \(\ce{Na3PO4}\) + \(\ce{Na2HPO4}\) (кислотой).
boltНе путайте объёмы
Уточняйте, отсчитывается ли второй объём от начала титрования или от первой точки эквивалентности — от этого зависит вся система уравнений.
Прокаливание фосфатов
Кислые фосфаты при прокаливании теряют воду по-разному — по потере массы соль можно узнать.
| Соль | Продукт прокаливания | Потеря массы |
|---|---|---|
| \(\ce{NaH2PO4}\) | \(\ce{NaPO3}\) | 1 \(\ce{H2O}\) на моль (15,0 %) |
| \(\ce{Na2HPO4}\) | \(\ce{Na4P2O7}\) | ½ \(\ce{H2O}\) на моль (6,3 %) |
| \(\ce{Na3PO4}\) | не меняется | 0 |
| \(\ce{NH4H2PO4}\) | \(\ce{HPO3}\) (\(\ce{NH3}\) + \(\ce{H2O}\)) | 30,5 % |
| \(\ce{Na2HPO4*12H2O}\) | \(\ce{Na4P2O7}\) | вода кристаллизации + конденсация |
boltПроверка формулы
Число молей воды, теряемой при конденсации, равно половине числа групп P–OH (каждая пара OH даёт одну воду). Для \(\ce{NaH2PO4}\) — две группы OH → 1 вода.
scienceПрокаливание
- \(\ce{NaH2PO4 ->[t] NaPO3 + H2O}\).
- \(\ce{2Na2HPO4 ->[t] Na4P2O7 + H2O}\).
- \(\ce{NH4H2PO4 ->[t] HPO3 + NH3 + H2O}\) — основа огнезащитных пропиток: выделяющиеся газы и стекловидная плёнка мешают горению.
Неизвестная соль фосфора
Олимпиадная задача обычно даёт несколько фрагментов данных: массовые доли, число титруемых протонов, поведение при нагревании, реакции с окислителями. Формула должна объяснить всё сразу.
edit_noteРазбор
Бесцветная соль натрия (Na 26,1 %, P 35,2 %) восстанавливает нитрат серебра; при нагревании выделяет самовоспламеняющийся газ; с NaOH не реагирует. Число молей: Na : P = 1,14 : 1,14 = 1 : 1. Восстановитель, не содержит кислотного водорода, даёт фосфин — это гипофосфит \(\ce{NaH2PO2}\) (проверим: Na 26,1 %, P 35,2 % — сошлось; с учётом воды в кристаллогидрате \(\ce{NaH2PO2*H2O}\) доли были бы меньше).
boltТри вопроса к соли фосфора
- Окислитель ли её анион к \(\ce{Ag+}\) / \(\ce{HgCl2}\)? — Если восстанавливает, фосфор ниже +5 (фосфит, гипофосфит).
- Сколько протонов титруется щёлочью? — основность кислоты или кислая соль.
- Что происходит при прокаливании? — конденсация (кислые фосфаты) или диспропорционирование (фосфиты, гипофосфиты).
scienceРеакции-подсказки
- \(\ce{NaH2PO2 + 4AgNO3 + 2H2O -> NaH2PO4 + 4Ag v + 4HNO3}\) — гипофосфит восстанавливает серебро.
- \(\ce{2NaH2PO2 ->[t] Na2HPO4 + PH3}\).
- \(\ce{Na2HPO3 + NaOH}\) — реакции нет: водород при фосфоре не кислотный.
push_pinГлавное
Титрование фосфорной кислоты щёлочью: метиловый оранжевый фиксирует \(\ce{H3PO4 -> H2PO4-}\), фенолфталеин — \(\ce{H2PO4- -> HPO4^2-}\); третья ступень в воде не титруется. Для смеси \(\ce{H3PO4}\) + \(\ce{NaH2PO4}\): \(V_\text{мо} = n_\text{к}/c\), \(V_\text{фф} = (2n_\text{к} + n_\text{с})/c\). Прокаливание: \(\ce{NaH2PO4 -> NaPO3}\) (−1 \(\ce{H2O}\)), \(\ce{2Na2HPO4 -> Na4P2O7}\) (−½ \(\ce{H2O}\) на моль соли), \(\ce{Na3PO4}\) не меняется. Формулы проверяют по числу замещаемых протонов и заряду.
Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.