Для указанного в таблице 1 элемента составьте электронную формулу и электронно-графическую схему атома в нормальном и возбужденном состоянии. Укажите валентные электроны, валентности и степени окисления элемента. Приведите пример электронного аналога данного элемента. Исходя из строения атома, объясните, почему элемент является металлом или неметаллом.
Напишите формулы возможных соединений этого элемента с кислородом и водородом. Укажите характер оксидов и уравнениями реакций докажите их кислотно-основные свойства.
Т а б л и ц а 1
Номер задания Элемент
4 P, Zr
Решение
А) Изобразим электронно-графические формулы для валентных электронов (т.е. покажем конфигурацию валентных электронов) атома фосфора в нормальном и возбужденном состояниях, приняв во внимание положение элемента в Периодической системе: символ P, порядковый номер 15, третий период,пятая группа, главная подгруппа, элемент р-семейства.
Электронная формула атома фосфора: 15Р 1s22s22p63s23p3.
Электронная формула валентных электронов атома фосфора:15Р…3s23p3.
Электронно-графическая схема валентных электронов атома фосфора в нормальном состоянии:
s p d
3
↑ ↑ ↑
Валентность: III
Степени окисления +3, –3, 0.
Электронно-графическая схема валентных электронов атома фосфора в возбужденном состоянии:
s p d
3 ↑
↑ ↑ ↑
↑
Валентность: V
Степени окисления +5, –3, 0.
Фосфор – неметалл, т.к. на внешнем уровне атома имеется пять валентных электронов; элемент может проявлять положительные и отрицательные степени окисления, из них характерные: −3, 0, +5. Являясь неметаллом, с кислородом фосфор образует кислотные оксиды состава P2+3O3-2, P2+5O5-2, с водородом − фосфинP-3H3+1.
Оксид фосфора (III) – это кислотный оксид
. Белые кристаллы при обычных условиях. Пары состоят из молекул P4O6.
1. Фосфор в оксиде фосфора (III) проявляет промежуточную степень окисления, то он принимает участие в окислительно-восстановительных процессах, повышая либо понижая степень окисления атома фосфора.
Например, оксид фосфора (III) диспропорционирует в горячей воде:
2Р2О3 + 6Н2О (гор.) → РН3 + 3Н3РО4
2. При взаимодействии с окислителями P2O3 проявляет свойства восстановителя.
Р2О3 + О2 → Р2О5
3. С другой стороны Р2О3 проявляет свойства кислотного оксида (ангидрид фосфористой кислоты), взаимодействуя с водой с образованием фосфористой кислоты:
Р2О3 + 3Н2О → 2Н3РО3
а со щелочами – с образованием солей (фосфитов):
Р2О3 + 4KOH → 2K2HРО3 + H2O
Оксид фосфора (V) является типичным кислотным оксидом.
1. взаимодействует с водой с образованием фосфорных кислот:
P2O5 + 3H2O → 2H3PO4
В зависимости от количества воды и от других условий образуются мета-фосфорная, орто-фосфорная или пиро-фосфорная кислота:
P2O5 + 2H2O → 2H4P2O7
P2O5 + H2O → HPO3
2