Chi tiết thông tin

Bài 11: Axit photphoric và muối photphat

52 View

Tính chất của Axit Photphoric (H₃PO₄), muối photphat

A. Axit Photphoric H₃PO₄

I. Cấu tạo phân tử

Công thức cấu tạo:

II. Tính chất vật lí

Là chất rắn dạng tinh thể trong suốt, không màu, nóng chảy ở 42,5ºC. Dễ chảy rữa và tan vô hạn trong nước.

III. Tính chất hóa học

a. Tính oxi hóa – khử Axít photphoric khó bị khử (do P ở mức oxi hóa +5 bền hơn so với N trong axit nitric), không có tính oxi hóa. b. Tính axit: Axít photphoric là axit có 3 lần axit, có độ mạnh trung bình. Trong dung dịch nó phân li ra 3 nấc: H₃PO₄ ⇋ H⁺ + H₂PO₄^- ⇒ k₁ = 7, 6.10^-3 H₂PO₄^- ⇋ H⁺ + HPO₄^2- ⇒ k₂ = 6,2.10^-8 HPO₄^2- ⇋ H⁺ + PO₄^3- ⇒ k₃ = 4,4.10^-13 ⇒ nấc 1 > nấc 2 > nấc 3. ⇒ Dung dịch axít photphoric có những tính chất chung của axit như làm quì tím hóa đỏ, tác dụng với oxit bazơ, bazơ, muối, kim loại. ⇒ Khi tác dụng với oxit bazơ, bazơ tùy theo lượng chất tác dụng mà axít photphoric tạo ra muối trung hòa, muối axit hoặc hỗn hợp muối: H₃PO₄ + NaOH → NaH₂PO₄ + H₂O H₃PO₄ + 2NaOH → Na₂HPO₄ + 2H₂O H₃PO₄ + 3NaOH → Na₃PO₄ + 3H₂O IV. Ứng dụng và điều chế 1. Ứng dụng Một lượng lớn axit photphoric dùng để điều chế các muối photphat và sản xuất phân lân. 2. Điều chế a. Trong phòng thí nghiệm P + 5HNO₃ → H₃PO₄ + H₂O + 5NO₂ b. Trong công nghiệp + Cho H₂SO₄ đặc tác dụng với quặng photphorit hoặc quặng apatit: Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ → 3CaSO₄ + 2H₃PO₄ Điều chế bằng phương pháp này không tinh khiết và lượng chất thấp. + Để điều chế H₃PO₄ có độ tinh khiết và nồng độ cao hơn người ta đốt cháy P để được P₂O₅ rồi cho P₂O₅ tác dụng với nước: 4P + 5O₂ → 2P₂O₅ P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄

B. Muối Photphat

Axít photphoric tạo ra 3 loại muối: - Muối photphat trung hòa: Na₃PO₄, Ca₃(PO₄)₂, … - Muối đihidrophotphat: NaH₂PO₄, Ca(H₂PO₄)₂, … - Muối hidrophotphat: Na₂HPO₄, CaHPO₄, … 1. Tính tan Tất cả các muối đihidrophotphat đều tan trong nước. Các muối hidrophotphat và photphat trung hòa đều không tan hoặc ít tan trong nước (trừ muối natri, kali, amoni). 2. Phản ứng thủy phân Các muối photphat tan bị thủy phân trong dung dịch. Na₃PO₄ + H₂O ⇋ Na₂HPO₄ + NaOH ⇒ Dung dịch Na₃PO₄ có môi trường kiềm làm quỳ hóa xanh. 3. Nhận biết ion photphat Thuốc thử là bạc nitrat. 3Ag⁺ + PO₄^3- → Ag₃PO₄↓ (màu vàng)

Bài 1 (trang 53 SGK Hóa 11):

Viết phương trình hoá học dạng phân tử và dạng ion rút gọn của phản ứng giữa axit photphoric với lượng dư của: a. BaO ; b. Ca(OH)₂ ; c. K₂CO₃ Lời giải: Các chất lấy dư nên muối tạo ra là muối trung hoà: a. 2H₃PO₄ + 3BaO → Ba₃(PO₄)₂ + 3H₂O Phương trình phân tử trùng với phương trình ion thu gọn b. 2H₃PO₄ + 3Ca(OH)₂ → Ca₃(PO₄)₂ + 6H₂O 2H₃PO₄ + 3Ca²⁺ + 6OH^- → Ca₃(PO₄)₂ + 6H₂O c. 2H₃PO₄ + 3K₂CO₃ → 2K₃PO₄ + 3H₂O + 3CO₂↑ 2H₃PO₄ + 3CO₃^2- → 2PO₄^3- + 3H₂O + CO₂↑

Bài 2 (trang 53 SGK Hóa 11):

Nêu những điểm giống nhau và khác nhau về tính chất hoá học giữa axit nitric và axit photphoric. Dẫn ra những phản ứng hoá học để minh hoạ? Lời giải: - Những tính chất chung: Đều có tính axit + Chuyển màu chất chỉ thị: Quỳ tím chuyển thành màu hồng + Tác dụng với bazơ, oxit bazơ không có tính khử (các nguyên tố có số oxi hoá cao nhất): 3NaOH + H₃PO₄ → Na₃PO₄ + 3H₂O Fe₂O₃ + 6HNO₃ → 2Fe(NO₃)₃ + 3H₂O + Tác dụng với một số muối của axit yếu và không có tính khử: 2HNO₃ + CaCO₃ → Ca(NO₃)₂ + H₂O + CO₂↑ 2H₃PO₄ + 3Na₂SO₃ → 2Na₃PO₄ + 3H₂O + 3SO₂↑ - Những tính chất khác nhau:

HNO₃	H₃PO₄
- Axit HNO₃ là axit mạnh HNO₃ → H⁺ + NO₃^- - Axit HNO₃ có tính oxi hoá mạnh Fe + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O S + 2HNO₃ → H₂SO₄ + 2NO 3FeO + 10HNO₃ → 3Fe(NO₃)₃ + NO + 5H₂O	- Axit H₃PO₄ là một triaxit trung bình H₃PO₄ ⇆ H⁺ + H₂PO₄^- H₂PO₄^- ⇆ H⁺ + HPO₄^2- HPO₄^2- ⇆ H⁺ + PO₄^3- - Axit H₃PO₄ không có tính oxi hoá. 3Fe + 2H₃PO₄ → Fe₃(PO₄)₂ + 3H₂ S + H₃PO₄ → không phản ứng 3FeO +2H₃PO₄ → Fe₃(PO₄)₂ + 3H₂O

Bài 3 (trang 54 SGK Hóa 11):

Phương trình điện li tổng cộng của H₃PO₄ trong dung dịch là: H₃PO₄ ⇆ 3H⁺ + PO₄^3- Khi thêm HCl vào dung dịch: A. Cân bằng trên chuyển dịch theo chiều thuận. B. Cân bằng trên chuyển dịch theo chiều nghịch. C. Cân bằng trên không bị dịch chuyển. D. Nồng độ PO₄^3- tăng lên. Lời giải: - Đáp án B. - Khi thêm HCl vào làm tăng nồng độ H⁺ trong dung dịch. Theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ H⁺ ⇒ cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch.

Bài 4 (trang 54 SGK Hóa 11):

a) Lập các phương trình hóa học sau đây: a. H₃PO₄ + K₂HPO₄ → 1 mol 1mol b. H₃PO₄ + NaOH → 1 mol 1mol c. H₃PO₄ + Ca(OH)₂ → 2mol 1mol d. H₃PO₄ + Ca(OH)₂ → 2mol 3mol Lời giải: a. H₃PO₄ + K₂HPO₄ → 2KH₂PO₄ 1 mol 1mol b. H₃PO₄ + Ca(OH)₂ → CaHPO₄ + 2H₂O 1 mol 1mol c. 2H₃PO₄ + Ca(OH)₂ → Ca(H₂PO₄)₂ + 2H₂O 2mol 1mol d. 2H₃PO₄ + 3Ca(OH)₂ → Ca₃(PO₄)₂ + 6H₂O 2mol 3mol

Bài 5 (trang 54 SGK Hóa 11):

Để thu được muối photphat trung hoà, cần lấy bao nhiêu ml dung dịch NaOH 1,00M cho tác dụng với 50,0ml H₃PO₄ 0,50M? Lời giải: Ta có: n_H3PO4 = 0,05.0,5 = 0,025(mol) Phương trình phản ứng: H₃PO₄ + 3NaOH → Na₃PO₄ + 3H₂O Từ ptpư suy ra: n_NaOH = 3n_H3PO4 = 3. 0,025 = 0,075 (mol)

Trắc nghiệm

Bài 1: Cho các chất sau : NaOH, H₃PO₄, NaH₂PO₄, Na₂HPO₄, Na₃PO₄. Trộn các chất trên với nhau theo từng đôi, số cặp xảy ra phản ứng là A. 4. B. 4. C. 7. D. 6.

Đáp án: D

Bài 2: Cho sơ đồ sau : HCl + muối X → H₃PO₄ + NaCl Hãy cho biết có bao nhiêu muối X thỏa mãn. A. 2. B. 1. C. 4. D. 3.

Đáp án: D

Bài 3: Cho các phản ứng sau : (1) Ca₃(PO₄)₂ + C + SiO₂ (lò điện); (2) NH₃ + O₂ (t^o cao) (3) Cu(NO₃)₂ (t^o cao) (4) NH4Cl + NaOH. Trong các phản ứng trên, những phản ứng tạo ra đơn chất là. A.(1),(2),(4). B. (1),(3),(4). C. (2),(3),(4). D. (1),(2),(3).

Đáp án: D

Bài 4: Cho dung dịch chưa a mol H₂SO₄ và dung dịch chứa 2,5a mol Na₃PO₄ thu được dung dịch X. các chất tan có trong dung dịch X là A. Na₃PO₄, Na₂HPO₄ và Na₂SO₄ B. H₃PO₄, H₂SO₄ và Na₂SO₄ C. Na₂HPO₄ , H₃PO₄ và Na₂SO₄ D. Na₂HPO₄ Na₂HPO₄ và Na₂SO₄

Đáp án: A

Bài 5: cho sơ đò chuyển hóa : P2O5 → X → Y → Z. Các chất X, Y, Z lần lượt là A. KH₂PO₄, K₂HPO₄, K₃PO₄ B. KH₂PO₄, K₃PO₄, K₂HPO₄ C. K₃PO₄, KH₂PO₄, K₂HPO₄, D. K₃PO₄, K₂HPO₄, KH₂PO₄

Đáp án: C

Bài 6: Hòa tan hoàn toàn 3,1 gam P trong 100 gam dung dịch HNO₃ 63% (đặc nóng) thu được dung dịch X và V lít (đktc) khí NO₂ duy nhất. Giá trị của V là A. 11,2. B. 5,6. C. 10,08. D. 8,96.

Đáp án: A P (0,1) + 5HNO₃ (0,5 mol) → H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O ⇒ HNO₃ dư; n_NO2 = 5n_P = 0,5 mol ⇒ V = 11,2 lít

Bài 7: Thủy phân hoàn toàn 5,42 gam PX3 trong nước thu được dung dịch A. Trung hòa dung dịch A cần dùng 100 ml dung dịch NaOH 1M. Biết rằng H₃PO₃ là một axit 2 nấc. Công thức của PX3 là A. PBr₃. B. PI₃. C. PF₃. D. PCl₃.

Đáp án: A PX₃ (x) + 3H₂O → H₃PO₃ (x) + 3HX (3x mol) 2NaOH + H₃PO₃ → Na₂HPO₃ + 2H₂O NaOH + HX → NaX + H₂O n_NaOH = 2n_H3PO3 + n_HX = 5x = 0,1 ⇒ x = 0,02 mol PX₃ = 5,42 : 0,02 = 271 ⇒ X = 80 ⇒ Br ⇒ PBr₃

Bài 8: Lấy 124 gam P đem điều chế H₃PO₄với hiệu suất phản ứng đạt 100%. Thể tích dung dịch H₃PO₄ 35% (D = 1,25 gam/ml) có thể thu được là A. 1220ml. B. 936ml. C. 1000ml. D. 896ml.

Đáp án: D Bảo toàn P: n_H3PO4 = n_P = 4 mol;

Bài 9: Lấy V ml dung dịch H₃PO₄ 1M đem trộn với 100 ml dung dịch KOH 2M thu được dung dịch X có chứa 14,95 gam hỗn hợp muối. a) Giá trị của V là A. 85. B. 75. C. 125. D. 150. b) Các muối trong dung dịch X là A. K₂HPO₄ và KH₂PO₄ B. KH₂PO₄ và K₃PO₄ C. K₃PO₄ , K₂HPO₄ và KH₂PO₄ D. K₃PO₄ và K₂HPO₄.

Đáp án: a/ B; b/ D Ta có: n_H2O = n_OH^- = 0,2 mol Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: m_H3PO4 + m_KOH = m_Muối + m_H2O ⇒ m_H3PO4 = 14,95 + 0,2.18 – 0,2.56 = 7,35 gam ⇒ V = 7,35/98 : 1 = 0,075 = 75ml Ta có: n_OH^- : n_H3PO4 = 2,6 ⇒ Tạo 2 muối K₃PO₄ và K₂HPO₄

Bài 10: Cho dãy biến hóa sau : Ca₃(PO₄)₂ -^+H₂SO₄→ H₃PO₄ -^+Ca₃PO₄→ Ca(H₂PO₄)₂ Biết hiệu suất 70% khối lượng dung dịch H₂SO₄ 70% đã dùng đẻ điều chế được 467 gam Ca(H₂PO₄)₂ theo sơ đồ biến hóa trên là A. 800 gam. B. 350 gam. C. 400 gam. D. 700 gam.

Đáp án: C Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ → 2H₃PO₄ + 3CaSO₄ Ca₃(PO₄)₂ + 4H₃PO₄ → 3Ca(H₂PO₄)₂ n_H2SO4 = 2n_Ca(H2PO4)2 = (467/234) : 70% = 2,85 mol (H = 70%) m_dd = 2,85. 98 : 70% = 400 gam

Bài 11: Phản ứng nào sau đây được sử dụng để điều chế H₃PO₄ trong phòng thí nghiệm ? A. P + HNO₃ đặc, nóng B. Ca₃(PO₄)₂ + H₂SO₄ đặc C. P₂O₅ + H₂O D. HPO₃ + H₂O

Đáp án: A

Bài 12: Khi đun nóng từ từ H₃PO₄ bị mất nước theo sơ đồ : H₃PO₄ → X → Y → Z. Các chất X, Y, Z lần lượt là A. H₂PO₄, HPO₃, H₄P₂O₇ B. HPO₃, H₄P₂O₇, P₂O₅ C. H₄P₂O₇, P₂O₅, HPO₃ D. H₄P₂O₇,HPO₃, P₂O₅.

Đáp án: D

Bài 13: Thành phần chính của quặng photphorit là A. CaPHO₄ B. NH₄H₂PO₄. C. Ca(H₂PO₄)₂. D. Ca₃(PO₄)₂.

Đáp án: D

Bài 14: Cho 4 dung dịch sau : Na₃PO₄, Na₂HPO₄, NaH₂PO₄ và H₃PO₄ có cùng nồng độ mol, có các giá trị pH lần lượt là : pH₁, pH₂, pH₃ và pH₄. Sự sắp xếp nào sau đây đúng với sự tăng dần ph ? A. pH₁ < pH₂ < pH₃ < pH₄ B. pH₄ < pH₃ < pH₂ < pH₁ C. pH₃ < pH₄ < pH₁ < pH₂ D. pH₂ < pH₁ < pH₄ < pH₃

Đáp án: B

Bài 15: Nhận xét nào sau đây đúng ? A. Thành phần chính của quặng apatit là 3Ca₃(PO₄)₂, CaF₂. B. Trong công nghiệp photpho được điều chế từ Ca₃P₂, SiO₂ và C. C. Ở điều kiện thường photpho đỏ tác dụng với O₂ tạo ra sản phẩm P₂O₅. D. Các muối Ca₃(PO₄)₂ và CaHPO₄ đều tan trong nước.

Đáp án: A