Фосфат кальция прокалили с углем в присутствии речного песка. Образовавшееся простое вещество прореагировало...

Для решения данной задачи разобьем процесс на несколько этапов и напишем уравнения реакций.

1. Прокаливание фосфата кальция с углем в присутствии речного песка:

Фосфат кальция (Ca3(PO4)2) при прокаливании с углем (C) в присутствии песка (SiO2) разлагается, образуя фосфор (P), оксид кальция (CaO) и углекислый газ (CO2):

[ 2 \, \text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2 + 6 \, \text{C} \rightarrow 6 \, \text{CaO} + 2 \, \text{P} + 6 \, \text{CO}_2 ]

1. Реакция образовавшегося фосфора с избытком хлора:

Фосфор реагирует с хлором (Cl2), образуя хлорид фосфора (PCl5):

[ 2 \, \text{P} + 5 \, \text{Cl}_2 \rightarrow 2 \, \text{PCl}_5 ]

1. Реакция хлорида фосфора с гидроксидом калия:

Хлорид фосфора реагирует с гидроксидом калия (KOH), образуя фосфат калия (K3PO4) и хлорид калия (KCl):

[ \text{PCl}_5 + 6 \, \text{KOH} \rightarrow 2 \, \text{K}_3\text{PO}_4 + 5 \, \text{KCl} + 3 \, \text{H}_2\text{O} ]

1. Реакция фосфата калия с известковой водой:

Фосфат калия, будучи растворимым в воде, может взаимодействовать с известковой водой (Ca(OH)2), образуя нерастворимый фосфат кальция (Ca3(PO4)2) и гидроксид калия (KOH):

[ 2 \, \text{K}_3\text{PO}_4 + 3 \, \text{Ca(OH)}_2 \rightarrow \text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2 + 6 \, \text{KOH} ]

Таким образом, последовательность реакций можно обобщить в виде следующих уравнений:

1. Прокаливание фосфата кальция: [ 2 \, \text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2 + 6 \, \text{C} \rightarrow 6 \, \text{CaO} + 2 \, \text{P} + 6 \, \text{CO}_2 ]

2. Реакция фосфора с хлором: [ 2 \, \text{P} + 5 \, \text{Cl}_2 \rightarrow 2 \, \text{PCl}_5 ]

3. Реакция хлорида фосфора с гидроксидом калия: [ \text{PCl}_5 + 6 \, \text{KOH} \rightarrow 2 \, \text{K}_3\text{PO}_4 + 5 \, \text{KCl} + 3 \, \text{H}_2\text{O} ]

4. Реакция фосфата калия с известковой водой: [ 2 \, \text{K}_3\text{PO}_4 + 3 \, \text{Ca(OH)}_2 \rightarrow \text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2 + 6 \, \text{KOH} ]

Эта последовательность реакций демонстрирует, как с помощью прокаливания и взаимодействия различных веществ можно получить конечные продукты.

Давайте подробно разберем задачу поэтапно и запишем соответствующие уравнения реакций.

1. Прокаливание фосфата кальция с углем и песком

Фосфат кальция ((Ca_3(PO_4)_2)) прокаливают с углем ((C)) и речным песком (оксид кремния, (SiO_2)). В результате этой реакции образуется фосфор ((P)) как простое вещество, оксид кальция ((CaO)) и угарный газ ((CO)).

Уравнение реакции: [ 2Ca_3(PO_4)_2 + 6SiO_2 + 10C \rightarrow 6CaSiO_3 + 10CO + P_4 ]

Здесь:

• (Ca_3(PO_4)_2) — фосфат кальция,
• (SiO_2) — оксид кремния (речной песок),
• (C) — уголь,
• (P_4) — белый фосфор,
• (CaSiO_3) — силикат кальция,
• (CO) — угарный газ.

2. Реакция фосфора с избытком хлора

Образовавшийся белый фосфор ((P_4)) реагирует с избытком хлора ((Cl_2)), образуя хлорид фосфора ((PCl_5)).

Уравнение реакции: [ P_4 + 10Cl_2 \rightarrow 4PCl_5 ]

Здесь:

• (P_4) — белый фосфор,
• (Cl_2) — хлор,
• (PCl_5) — хлорид фосфора (пентахлорид).

3. Реакция пентахлорида фосфора с гидроксидом калия

Пентахлорид фосфора ((PCl_5)) реагирует с избытком гидроксида калия ((KOH)) в водной среде. В результате образуется ортофосфат калия ((K_3PO_4)) и хлорид калия ((KCl)).

Уравнение реакции: [ PCl_5 + 6KOH \rightarrow K_3PO_4 + 5KCl + 3H_2O ]

Здесь:

• (PCl_5) — пентахлорид фосфора,
• (KOH) — гидроксид калия,
• (K_3PO_4) — ортофосфат калия,
• (KCl) — хлорид калия,
• (H_2O) — вода.

4. Действие известковой воды на раствор

Известковая вода — это насыщенный раствор гидроксида кальция ((Ca(OH)_2)). При добавлении её в раствор ортофосфата калия ((K_3PO_4)) образуется фосфат кальция ((Ca_3(PO_4)_2)) и гидроксид калия ((KOH)).

Уравнение реакции: [ 2K_3PO_4 + 3Ca(OH)_2 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2 + 6KOH ]

Здесь:

• (K_3PO_4) — ортофосфат калия,
• (Ca(OH)_2) — гидроксид кальция (известковая вода),
• (Ca_3(PO_4)_2) — фосфат кальция,
• (KOH) — гидроксид калия.

Итоговый процесс

В ходе всей цепочки реакций:

1. Из фосфата кальция был получен фосфор ((P_4)).
2. Фосфор был превращён в хлорид фосфора ((PCl_5)).
3. Хлорид фосфора дал ортофосфат калия ((K_3PO_4)).
4. Ортофосфат калия снова привёл к образованию фосфата кальция ((Ca_3(PO_4)_2)).

Это пример кругового процесса, который демонстрирует химические превращения с участием фосфора.

1. Прокаливание фосфата кальция с углем в присутствии речного песка: [ \text{3Ca}_3(\text{PO}_4)_2 + 6\text{C} \rightarrow 6\text{CaO} + 6\text{P} + 6\text{CO} ]

2. Реакция образовавшегося фосфора с хлором: [ \text{P} + 5\text{Cl}_2 \rightarrow \text{PCl}_5 ]

3. Реакция фосфора пентахлорида с гидроксидом калия: [ \text{PCl}_5 + 7\text{KOH} \rightarrow \text{K}_3\text{PO}_4 + 5\text{KCl} + 3\text{H}_2\text{O} ]

4. Реакция образовавшегося раствора с известковой водой (гидроксидом кальция): [ \text{K}_3\text{PO}_4 + \text{Ca(OH)}_2 \rightarrow \text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2 + 3\text{KOH} ]

Эти уравнения описывают указанные вами реакции.