Формула фосфорной кислоты

Определение и формула фосфорной кислоты

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Фосфорная кислота – это неорганическая кислота, которая является производным фосфорного ангидрида $P_2O_5$ .

Химическая и структурная формула фосфорной кислоты

Химическая формула – $H_3PO_4$

Молярная масса равна $98$ г/моль.

Физические свойства – при комнатной температуре это бесцветные гигроскопичные кристаллы с температурой плавления $42,35^{\circ} C$ , температурой кипения $158^{\circ} C$ , растворимость в воде составляет 5,48 г/мл.

Химические свойства фосфорной кислоты

$H_3PO_4$ — трёхосновная кислота средней силы. В водных растворах подвергается электролитической диссоциации в три стадии. Её показатели констант диссоциации имеют следующие значения $pK_1 = 2,12; pK_2 = 7,21; pK_3 = 12,67$ .
$H_3PO_4$ взаимодействует c металлами, стоящими в ряду напряжения до водорода, с оксидами металлов, с основаниями, с солями и очень сильными кислотами:
$3Mg + 2H_3PO_4 = Mg_3(PO_4)_2 \downarrow + 3H_2 \uparrow$

$Fe_2O_3 + 2H_3PO_4 = 2FePO_4 \downarrow + 3H_2O$

$H_3PO_4 + 3NaOH = Na_3PO_4 + 3H_2O$

$2H_3PO_4 + 3CaCl_3 = Ca_3(PO_4)_2 \downarrow + 6HCl$

$H_3PO_4 + HClO_4 = [P(OH)_4]ClO_4$
При нагревании выше $+213^{\circ} C H_3PO_4$ превращается в пирофосфорную кислоту $H_4P_2O_7$ :
$2H_3PO_4 = H_4P_2O_7 + H_2O$
При нагревании выше $+500^{\circ} C$ H_3PO_4 превращается в метафосфорную кислоту:
$H_3PO_4 = HPO_3 + H_2O$

Получение фосфорной кислоты

Фосфорную кислоту можно получить из фосфата кальция:
$Ca_3(PO_4)_2 + 3H_2SO_4 = 3CaSO_4 + 2H_3PO_4$
Можно синтезировать гидролизом пентахлорида фосфора:
$PCl_5 + 4H_2O = H_3PO_4 + 5HCl$
Также её получают взаимодействием с водой оксида фосфора $(V)$ :
$P_2O_5 + 3H_2O = 2H_3PO_4$
Фосфорную кислоту в лабораторных условиях синтезируют окислением фосфора $32 \%$ -ным раствором азотной кислоты:
$3P + 5HNO_3 + 2H_2O = 3H_3PO_4 + 5NO$

Применение

Ортофосфорная кислота используется для очищения от ржавчины металлических поверхностей,

как пищевая добавка E338 (регулятор кислотности),

применяется в производстве удобрений,

в текстильной промышленности для крашения тканей,

в органическом синтезе в качестве катализатор,

в стоматологии для получения зубного цемента.

Качественная реакция

Качественной реакцией на фосфорную кислоту является образование ярко-жёлтого осадка молибденофосфата аммония:

$H_3PO_4 + 12[NH_4]2MoO_4 + 21HNO_3 = [NH_4]_3PMo_{12}O_{40} \cdot 6H_2O \downarrow + 21NH_4NO_3 + 6H_2O$

и жёлтого осадка с нитратом серебра

$H_3PO_4 + 3AgNO_3 = Ag_3PO_4 \downarrow + 3HNO_3$

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Рассчитайте концентрацию (массовую долю) раствора $H_3PO_4$ , полученного смешением $10$ г $10 \%$ раствора $H_3PO_4$ и $5$ г $1 \%$ раствора $H_3PO_4$ .

Решение