Чтобы определить степень окисления фосфора в различных соединениях, нужно использовать правила определения степеней окисления:
- Степень окисления кислорода в большинстве соединений равна -2 (кроме пероксидов и соединений с фтором).
- Водород в большинстве случаев имеет степень окисления +1 (кроме гидридов металлов, где она равна -1).
- Алкалические металлы (щелочные, группа 1) имеют степень окисления +1, а щелочноземельные металлы (группа 2) — +2.
- Сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна заряду молекулы (если это ион, то суммарная степень окисления равна заряду иона).
Теперь разберем каждое соединение:
а) P₂O₅ (дифосфорный пентаоксид):
Кислород имеет степень окисления -2. У нас 5 атомов кислорода, поэтому общий вклад кислорода: 5 × (-2) = -10.
Сумма степеней окисления всех атомов равна 0, т.к. молекула нейтральна.
Обозначим степень окисления фосфора как x. В молекуле два атома фосфора, значит, 2x + (-10) = 0.
Решаем уравнение: 2x = 10, x = +5.
Ответ: степень окисления фосфора в P₂O₅ = +5.
б) P₂O₃ (дифосфорный триоксид):
Аналогично рассуждаем. У кислорода степень окисления -2, вклад кислорода: 3 × (-2) = -6.
Сумма степеней окисления равна 0. У нас два атома фосфора, значит, 2x + (-6) = 0.
Решаем: 2x = 6, x = +3.
Ответ: степень окисления фосфора в P₂O₃ = +3.
в) P (элементарный фосфор):
В простых веществах (молекулы, состоящие из одного элемента) степень окисления равна 0.
Ответ: степень окисления фосфора в P = 0.
г) PH₃ (фосфин):
Водород имеет степень окисления +1. У нас три атома водорода, их общий вклад: 3 × (+1) = +3.
Молекула нейтральна, значит, x + (+3) = 0.
Решаем: x = -3.
Ответ: степень окисления фосфора в PH₃ = -3.
д) H₃PO₄ (ортофосфорная кислота):
Водород имеет степень окисления +1, кислород — -2.
У нас 3 атома водорода и 4 атома кислорода, их общий вклад: 3 × (+1) + 4 × (-2) = +3 - 8 = -5.
Молекула нейтральна, значит, x + (-5) = 0.
Решаем: x = +5.
Ответ: степень окисления фосфора в H₃PO₄ = +5.
е) Na₃PO₄ (фосфат натрия):
Натрий (щелочной металл) имеет степень окисления +1. У нас три атома натрия, их общий вклад: 3 × (+1) = +3.
Кислород имеет степень окисления -2, вклад кислорода: 4 × (-2) = -8.
Сумма степеней окисления равна 0, т.к. молекула нейтральна.
Значит, x + (+3) + (-8) = 0.
Решаем: x - 5 = 0, x = +5.
Ответ: степень окисления фосфора в Na₃PO₄ = +5.
ж) NaH₂PO₄ (гидрофосфат натрия):
Натрий имеет степень окисления +1, водород — +1, кислород — -2.
Вклад натрия: +1.
Вклад двух атомов водорода: 2 × (+1) = +2.
Вклад четырех атомов кислорода: 4 × (-2) = -8.
Сумма степеней окисления равна 0, значит, x + (+1) + (+2) + (-8) = 0.
Решаем: x - 5 = 0, x = +5.
Ответ: степень окисления фосфора в NaH₂PO₄ = +5.
з) Na₂HPO₄ (гидрофосфат натрия):
Натрий имеет степень окисления +1, водород — +1, кислород — -2.
Вклад двух атомов натрия: 2 × (+1) = +2.
Вклад водорода: +1.
Вклад четырех атомов кислорода: 4 × (-2) = -8.
Сумма степеней окисления равна 0, значит, x + (+2) + (+1) + (-8) = 0.
Решаем: x - 5 = 0, x = +5.
Ответ: степень окисления фосфора в Na₂HPO₄ = +5.
и) Ca₃(PO₄)₂ (фосфат кальция):
Кальций (щелочноземельный металл) имеет степень окисления +2. У нас три атома кальция, их общий вклад: 3 × (+2) = +6.
Кислород имеет степень окисления -2, вклад четырех атомов кислорода: 4 × (-2) = -8.
Суммарная степень окисления фосфора и кислорода должна уравновешивать заряд кальция.
Обозначим степень окисления фосфора как x. У нас два атома фосфора, значит, 2x + (-8 × 2) + (+6) = 0.
Решаем: 2x - 16 + 6 = 0, 2x = 10, x = +5.
Ответ: степень окисления фосфора в Ca₃(PO₄)₂ = +5.
Итоговые ответы:
а) +5
б) +3
в) 0
г) -3
д) +5
е) +5
ж) +5
з) +5
и) +5