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鎂和五氧化二磷會(huì)發(fā)生反應(yīng)嗎
來源:ndtuae.com 發(fā)布時(shí)間:2023年07月21日
工業(yè)上制取白磷(黃磷)的反應(yīng),五氧化二磷實(shí)際是碳在高溫下還原P2O5(說是P4O10)的反應(yīng),五氧化二磷廠家講述工業(yè)上制取白磷是將磷礦石、石英砂和焦炭混合后高溫加熱,如果將工業(yè)五氧化二磷磷礦石看作磷酸鈣Ca3(PO4)2,那么在中學(xué)化學(xué)階段可以將反應(yīng)分步寫作兩個(gè)反應(yīng):
Ca3(PO4)2 + 3SiO2 = 3CaSiO3 + P2O5
2P2O5 + 10C = P4↑ + 10CO↑
(P4表示白磷分子,如果不明確表示生成物是白磷,也可寫作:P2O5 + 5C = 2P↑ + 5CO↑)
一個(gè)反應(yīng)可看做廣義的“不揮發(fā)性酸制揮發(fā)性酸”,因?yàn)镾iO2的沸點(diǎn)比P2O5高得多,盡管硅酸的酸性比磷酸弱。第二個(gè)反應(yīng)與碳在高溫下還原金屬氧化物(氧化銅、氧化鐵、氧化鋅等)類似,碳過量的情況下,碳一般被氧化為CO,而氧化物被還原,高溫下碳也可以將磷的氧化為還原為單質(zhì)磷。
高溫下,金屬鎂的還原性很強(qiáng),一般情況下比碳在高溫下的還原性強(qiáng)得多,因此在加熱情況下鎂還原P2O5是完全可能的,中學(xué)化學(xué)階段可將反應(yīng)寫作:
P2O5 + 5Mg = 2P↑ + 5MgO
P2O5是中強(qiáng)酸對應(yīng)的酸性氧化物,酸性較強(qiáng),如果反應(yīng)溫度不太高,P2O5過量,P2O5可能與生成的MgO進(jìn)一步反應(yīng):
3MgO + P2O5 = Mg3(PO4)2
如果Mg過量,也不是完全不可能生成金屬鎂的磷化物Mg3P2,一種制備Ca3P2的方法是用磷蒸氣直接與金屬鈣反應(yīng),但須嚴(yán)格隔絕空氣。
鎂條在CO2中燃燒時(shí),一般只生成MgO和C,難于生成MgCO3,但如果將鎂條在SO2中燃燒,則產(chǎn)物很復(fù)雜,可能生成MgO、S、MgS、MgSO3等,原因類似。
有趣的是,實(shí)驗(yàn)室或者工業(yè)上制備磷化鈣Ca3P2(可作為儲(chǔ)糧的熏蒸殺蟲劑)的一種方法是將磷蒸氣通過紅熱的生石灰,反應(yīng)可粗略寫作:
16P + 24CaO = 5Ca3P2 + 3Ca3(PO4)2
或者:
16P + 21CaO = 5Ca3P2 + 3Ca2P2O7
Ca2P2O7是焦磷酸鈣,而且反應(yīng)實(shí)際是放熱的,此反應(yīng)與白磷在強(qiáng)堿溶液中的歧化反應(yīng)有一定相似之處:
4P + 3KOH + 3H2O = PH3↑ + 3KH2PO2
Ca3(PO4)2 + 3SiO2 = 3CaSiO3 + P2O5
2P2O5 + 10C = P4↑ + 10CO↑
(P4表示白磷分子,如果不明確表示生成物是白磷,也可寫作:P2O5 + 5C = 2P↑ + 5CO↑)
一個(gè)反應(yīng)可看做廣義的“不揮發(fā)性酸制揮發(fā)性酸”,因?yàn)镾iO2的沸點(diǎn)比P2O5高得多,盡管硅酸的酸性比磷酸弱。第二個(gè)反應(yīng)與碳在高溫下還原金屬氧化物(氧化銅、氧化鐵、氧化鋅等)類似,碳過量的情況下,碳一般被氧化為CO,而氧化物被還原,高溫下碳也可以將磷的氧化為還原為單質(zhì)磷。
高溫下,金屬鎂的還原性很強(qiáng),一般情況下比碳在高溫下的還原性強(qiáng)得多,因此在加熱情況下鎂還原P2O5是完全可能的,中學(xué)化學(xué)階段可將反應(yīng)寫作:
P2O5是中強(qiáng)酸對應(yīng)的酸性氧化物,酸性較強(qiáng),如果反應(yīng)溫度不太高,P2O5過量,P2O5可能與生成的MgO進(jìn)一步反應(yīng):
3MgO + P2O5 = Mg3(PO4)2
如果Mg過量,也不是完全不可能生成金屬鎂的磷化物Mg3P2,一種制備Ca3P2的方法是用磷蒸氣直接與金屬鈣反應(yīng),但須嚴(yán)格隔絕空氣。
鎂條在CO2中燃燒時(shí),一般只生成MgO和C,難于生成MgCO3,但如果將鎂條在SO2中燃燒,則產(chǎn)物很復(fù)雜,可能生成MgO、S、MgS、MgSO3等,原因類似。
有趣的是,實(shí)驗(yàn)室或者工業(yè)上制備磷化鈣Ca3P2(可作為儲(chǔ)糧的熏蒸殺蟲劑)的一種方法是將磷蒸氣通過紅熱的生石灰,反應(yīng)可粗略寫作:
16P + 24CaO = 5Ca3P2 + 3Ca3(PO4)2
或者:
16P + 21CaO = 5Ca3P2 + 3Ca2P2O7
Ca2P2O7是焦磷酸鈣,而且反應(yīng)實(shí)際是放熱的,此反應(yīng)與白磷在強(qiáng)堿溶液中的歧化反應(yīng)有一定相似之處:
4P + 3KOH + 3H2O = PH3↑ + 3KH2PO2