Чтобы составить уравнение реакции окисления фосфора концентрированной азотной кислотой с использованием метода электронного баланса, сначала определим окислительное состояние фосфора и азота.
В данной реакции фосфор (P) окисляется, а азот (N) восстанавливается. Запишем полное уравнение окисления:
Определим степень окисления для фосфора (P) и азота (N):
- В элементарном состоянии (P) степень окисления равна 0.
- В фосфорной кислоте (H3PO4) степень окисления фосфора равна +5.
- В концентрации азотной кислоты (HNO3) степень окисления азота равна +5, в нитрате (NO3-) – +5, в нитритах (NO2-) – +3.
Для составления уравнения реакции:
Реакция по схеме:
[
P + HNO_3 + H_2O \rightarrow H_3PO_4 + NO
]
Окисление P из 0 до +5 и восстановление N из +5 до +2 (выход комментариев NO).
Чтобы сбалансировать реакцию, мы можем распределить количества атомов и определить эквиваленты:
[
P + 4HNO_3 + 2H_2O \rightarrow H_3PO_4 + 4NO + 2H_2O
]
После упрощения:
[
P + 4HNO_3 \rightarrow H_3PO_4 + 4NO
]
Теперь, когда у нас есть сбалансированное уравнение, можем подсчитать массу образовавшейся фосфорной кислоты.
Для этого:
Найдем массу чистого красного фосфора в 14 г с учетом примесей:
[
14 \text{ г} \times 0.9 = 12.6 \text{ г (чистого фосфора)}
]
По уравнению реакции:
1 моль фосфора (30.97 г) дает 1 моль фосфорной кислоты (H3PO4, 98 г).
Мы можем вычислить, сколько моль фосфора присутствует:
[
\frac{12.6 \text{ г}}{30.97 \text{ г/моль}} \approx 0.407 \text{ моль}
]
Так как на 1 моль P приходит 1 моль H3PO4, у нас также получится 0.407 моль H3PO4.
Теперь найдем массу H3PO4:
[
\text{масса } H_3PO_4 = 0.407 \text{ моль} \times 98 \text{ г/моль} \approx 39.86 \text{ г}
]
Итак, масса образующейся фосфорной кислоты при окислении 14 г технического красного фосфора, содержащего 10% примесей, составляет примерно 39.86 г.
