Фосфорная кислота

Фосфорная кислот

Кислота средней силы. Ее соли – фосфаты плохо растворимы в воде, кроме фосфатов щелочных металлов и аммония.

Альтернативные названия

Ортофосфорная кислота, гидроксид фосфора (V)

Формула

H3PO4

Свойства фосфорной кислоты

Физические свойства

Фосфорная кислота самая устойчивая при комнатной температуре фосфорных кислот. Кроме ортофосфорной кислоты H3PO4 существует метафосфорная кислота HPO3, пирофосфорная H4P2O7, трифосфорная H3P3O9 и тетрафосфорная H4P4O12. Последние три намного сильнее ортофосфорной кислоты (K1 = 7 $\cdot$ 10-3).

Свойство	Описание
Внешний вид	Бесцветная жидкость в водном растворе, в чистом виде – гигроскопичные кристаллы
Молярная масса, г/моль	98,0
Плотность при 20°С, г/см3	1,83
Температура плавления, °С	+42,35
Температура кипения, °С	213 (разл.)

Химические свойства

В водных растворах фосфорная кислота диссоциирует на ионы:

H3PO4 $\rightleftarrows$ H+ + H2PO4-, $\rightleftarrows$ 2H+ + HPO42- $\rightleftarrows$ 3H+ + PO43-.

Константы диссоциации

K1 = 7,1·10-3,

K2 = 6,2·10-8,

K3 = 5,0·10-13.

При комнатной температуре фосфорная кислота реагирует лишь с активными металлами, оксидами и гидроксидами:

6Li + 2H3PO4 = 2Li3PO4 + 3H2↑,

3CaO + 2H3PO4 = Ca3(PO4)2 + 3H2O,

3KOH + H3PO4 = K3PO4 + 3H2O.

При нагревании она более активна:

3Zn + 2H3PO4 = 2Zn3(PO4)2 ↓+ 3H2↑,

Fe2O3 +2H3PO4 = 2FePO4↓+ 3H2O.

Фосфорная кислота разлагается при нагревании:

4H3PO4 = 2H4P2O7 + 2H2O.

Фосфорная кислота вступает в реакцию с хлорной кислотой, образуя соли фосфорила:

H3PO4 + HClO4= P(OH)4ClO4.

Поэтому можно считать фосфорную кислоту амфотерным гидроксидом фосфора (V) с преобладанием кислотных свойств.

Получение

Лабораторные способы получения

Фосфорную кислоту в лабораторных условиях получают из оксида фосфора (V):

P2O5 + 3H2O = 2H3PO4.

Реакция протекает бурно, поэтому ее лучше получать таким способом в промышленности.

Можно получить фосфорную кислоту из фосфатов действием соляной или серной кислоты:

Na3PO4 + 3HCI = 3NaCI + H3PO4.

Наконец, можно подвергнуть гидролизу хлорид фосфора (V):

2PCl5+ 8H2O = 2H3PO4 + 10HCl.

Получение в промышленности

В промышленности наиболее чистую фосфорную кислоту получают термическим способом, для чего фосфор сжигают:

4P +5O2 = 2P2O5.

Фосфорный ангидрид взаимодействует с водой слишком бурно, поэтому фосфорный ангидрид смешивают с нагретой до 200°С фосфорной кислотой в концентрации 50-60%. Полученную кислоту разводят и частично запускают вновь в процесс.

Есть экстракционный метод получения фосфорной кислоты непосредственно из руд, например, из апатита:

Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + n H3PO4 + 3H2O = (n+3) H3PO4+ 5CaSO4·H2O + HF.

Применение

Фосфорная кислота используется при производстве высококонцентрированных фосфорных удобрений, полифосфатов, синтетических моющих средств, умягчителей воды, а также в качестве катализатора.
В стекольном производстве ее добавляют при варке специальных стекол.
В медицине ее применяют при производстве многих лекарственных препаратов.
В химическом анализе из фосфорной кислоты и фосфатов готовят буферные растворы.

Пример решения задачи

Осуществите следующие превращения:
Na3PO4 → H3PO4 → HPO3 → KPO3→ AgPO3.

Решение

Na3PO4+3HCI = 3NaCI+H3PO4;

H3PO4 + P2O5 = 3HPO3;

HPO3 + KOH = KPO3 + Н2О,

KPO3 + AgNO3 = AgPO3↓ + KNO3.

На Студворк вы можете заказать статью по химии онлайн у профильных экспертов!

Тест по теме «Фосфорная кислота»