Hoá học 11 Bài 11: Axit photphoric và muối photphat

a. Cấu tạo phân tử

- Photpho có số oxi hóa là +5

b. Tính chất vật lí

- Tinh thể trong suốt, nóng chảy ở 42,5⁰C. Rất háo nước nên dễ chảy rữa, tan trong nước ở bất kì tỉ lệ nào.

- Dung dịch axit sunfuric là dung dịch đặc, sánh, không màu, có nồng độ 85%.

c. Tính chất hóa học

Tính axít

- Trong nước H₃PO₄ phân li theo 3 nấc:

H₃PO₄   ⇔  H⁺ + H₂PO₄^-

H₂PO₄^-  ⇔ H⁺ + HPO₄^2-

HPO₄^2- ⇔ H⁺ + PO₄^3-

- Dung dịch H₃PO₄ có tính chất chung của 1 axít và có độ mạnh TB: Nấc 1 > nấc 2 > nấc 3

Tác dụng với bazơ

- Tuỳ theo tỉ lệ chất tham gia phản ứng mà H₃PO₄ sinh ra muối axít hoặc muối trung hoà

H₃PO₄ + NaOH → NaH₂PO₄ + H₂O     (1)

H₃PO₄ + 2 NaOH → Na₂HPO₄+ 2H₂O (2)

H₃PO₄ + 3 NaOH → Na₃PO₄ + 3H₂O   (3)

​- \(a = \frac{{{n_{NaOH}}}}{{{n_{{H_3}P{O_4}}}}}\)

Nếu a \( \le \) 1 → NaH₂PO₄  (1)

Nếu a = 2 → Na₂HPO₄  (2)

Nếu a >3 → Na₃PO₄    (3)

Nếu 1 < a < 2 xảy ra (1) và (2)

Nếu 2 < a < 3 xảy ra (2) và (3)

d. H₃PO₄ không có tính oxi hóa 

- Mặc dù Photpho có số oxi hóa cao nhất +5 nhưng H₃PO₄ không có tính oxi hoá như HNO₃ vì trong ion PO₄^3- rất bền vững.

- H₃PO₄ là axít 3 nấc có độ mạnh trung bình và không có tính oxi hoá.

d. Điều chế

- Từ quặng photphorit hoặc apatit:

Ca₃(PO₄)₂ + 3 H₂SO₄ (đ) → 2H₃PO₄ + 3CaSO₄

→ H₃PO₄ thu được không tinh khiết.

- Từ photpho:

4P + 5O₂ → 2P₂O₅

P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄

→ Phương pháp này H₃PO₄ có độ tinh khiết và nồng độ cao hơn.

e. Ứng dụng

- Điều chế muối photphat

- Sản xuất phân lân, thuốc trừ sâu

- Dược phẩm

a. Tính tan

- Muối trung hoà và muối axit của kim loại Na, K đều tan trong nước

- Với các kim loại khác: Chỉ muối đihiđrophotphat tan, còn lại đều không tan hoặc ít tan

b. Nhận biết ion photphat

- Thuốc thử: Dung dịch AgNO₃

- Hiện tượng: Kết tủa màu vàng

- Phương trình hóa học: 3Ag⁺ + PO₄ ^3- → Ag₃PO₄ (màu vàng)

Video 1: Nhận biết ion photphat

Axit H₃PO₄ hoặc P₂O₅ tác dụng với dung dịch kiềm

Phương pháp giải

Lập tỉ lệ

\(T = \frac{{{n_{O{H^ - }}}}}{{{n_{{H_3}P{O_4}}}}}\)

+ T≤1 ⇒ Chỉ tạo muối H₂PO₄^-, axit H₃PO₄ còn dư

+ T = 2 ⇒ Chỉ tạo muối HPO₄^2-

+ T ≥ 3 ⇒ Chỉ tạo muối PO₄^3-, kiềm dư

+ T ∈ (1 ; 2) ⇒ Tạo 2 muối H₂PO₄^- và HPO₄^2-

+ T ∈ (2 ; 3) ⇒ Tạo 2 muối HPO₄^2- và PO₄^3-

Chú ý: Nếu cho dung dịch kiềm tác dụng với P₂O₅ ta đưa về H₃PO₄ rồi giải như trên.

Bài 1: Cho 100 ml dung dịch H₃PO₄ 0,2 M vào 1 lit dung dịch Ca(OH)₂ 0,012 M. Khối lượng mỗi muối tạo thành sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn là:

A. Ca₃(PO₄)₂ 3,24g; CaHPO₄ 0,544g

B. Ca(H₂PO₄)₂ 1,872g; CaHPO₄ 0,544g

C. CaHPO₄ 0,544g

D. Ca₃(PO₄)₂ 3,24g

Hướng dẫn giải

n_H3PO₄ = 0,02 mol ; n_OH- = 0,024 mol

n_OH-/ n_H3PO₄ = 1,2. Tạo 2 muối H₂PO₄^- ( x mol) và HPO₄^2- (y mol)

Bảo toàn P ta có: n_H2PO₄- + n_HPO42- = n_H3PO₄ ⇒ x + y = 0,02 (1)

Bảo toàn điện tích: 2n_Ca2+ = n_H2PO₄- + 2n_HPO42-

⇒ x + 2y = 0,024 (2)

Từ (1)(2) ⇒ x = 0,016; y = 0,004

⇒ n_Ca(H2PO₄)₂ = 0,008 mol ⇒ m_Ca(H2PO₄)₂ = 0,008.234 = 1,872g

n_CaHPO4 = 0,004 mol⇒ m_CaHPO4 = 0,004.136 = 0,544 g

Bài 2: Cho 7,1g P₂O₅ vào 48g dung dịch NaOH 20%, thu được dung dịch X. Tổng khối lượng muối thu được là:

A. 8,52g    

B. 6,56g    

C. 15,08g    

D. 55,1g

Hướng dẫn giải

nP₂O₅ = 0,05 mol; n_NaOH = 0,24 mol

n_H3PO₄ = 2n_P2O₅ = 0,1 mol

n_OH-/ n_H3PO₄ = 2,4 (2;3) ⇒ Tạo 2 muối HPO₄^2- ( x mol) và PO₄^3- (y mol)

Bảo toàn P: n_H3PO₄ = n_HPO4^2- + n_PO4^3-

⇒ x + y = 0,1 (1)

Bảo toàn điện tích: n_Na⁺ = 2n_HPO4^2- + 3n_PO4^3-

⇒ 2x + 3y = 0,24 (2)

Từ (1)(2) ⇒ x = 0,06 mol; y = 0,04 mol

m_muối = m_Na⁺ + m_HPO4^2- + m_PO4^3- = 0,24.23 + 0,06.96 + 0,04.95 = 15,08g

⇒ Đáp án C

Câu 1. Cho 44g NaOH vào dd chứa 39,2g H₃PO₄. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, đem cô cạn dd thu được đến cạn khô. Muối được tạo nên và khối lượng muối khan thu được là?

Câu 2. Số mol P₂O₅ cần thêm vào dung dịch chứa 0,03 mol KOH để thu được dung dịch chứa 2 muối K₂HPO₄ và KH₂PO₄ với số mol bằng nhau?

Câu 3. Cho 100 ml dung dịch H₃PO₄ tác dụng với 200 ml dung dịch NaOH a M thu được 1,2 gam muối NaH₂PO₄ và 1,42 mol Na₂HPO₄. Giá trị của a là?

Câu 4. Hòa tan 142 gam P₂O₅ vào 500 gam dung dịch H₃PO₄ 24,5%. Nồng độ % của H₃PO₄ trong dung dịch thu được là?

Câu 5. Cho 14,2 gam P₂O₅ vào 200 gam dung dịch NaOH 8% thu được dung dịch X. Muối thu được và nồng độ % tương ứng là?

Câu 1. Nhận xét nào sau đây là sai?

A. Axit photphoric là chất tinh thể trong suốt, rất háo nước.

B. Axit photphoric tan trong nước theo bất kỳ tỉ lệ nào.

C. Axit photphoric thường dùng là dung dịch đặc, sánh, có nồng độ 85%.

D. Dung dịch axit photphoric 85% có màu nâu đỏ.

Câu 2. Trong các nhận xét về axit photphoric sau đây, nhận xét nào là sai?

A. Axit photphoric là axit ba nấc.

B. Trong dung dịch nước, H₃PO₄ phân li theo từng nấc.

C. Axit photphoric có tính oxi hóa rất mạnh tương tự HNO₃.

D. Axit photphoric có độ mạnh trung bình.

Câu 3. Cho phương trình: H₃PO₄ ⇌ 3H⁺ + PO₄^3-. Khi thêm HCl vào thì

A. cân bằng trên sẽ chuyển dịch theo chiều thuận.

B. cân bằng trên sẽ chuyển dịch theo chiều nghịch.

C. cân bằng trên không bị chuyển dịch.

D. nồng độ PO₄^3- tăng lên.

Câu 4. Cho 150 ml dung dịch KOH 1M tác dụng với 200 ml dung dịch H₃PO₄ 0,5M. Sau phản ứng, trong dung dịch chứa các muối

A. KH₂PO₄ và K₂HPO₄.

B. KH₂PO₄ và K₃PO₄.

C. K₂HPO₄ và K₃PO₄.

D. KH₂PO₄, K₂HPO₄ và K₃PO₄.

Câu 5. Cho 44 gam NaOH vào dung dịch chứa 39,2 gam H₃PO₄. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, đem cô cạn dung dịch. Khối lượng từng muối khan thu được là

A. 50 gam Na₃PO₄.

B. 49,2 gam NaH₂PO₄ và 14,2 gam Na₃PO₄.

C. 15 gam NaH₂PO₄.

D. 14,2 gam Na₂HPO₄ và 49,2 gam Na₃PO₄.

Sau bài học cần nắm:

• Cấu tạo phân tử, tính chất vật lí (trạng thái, màu, tính tan), ứng dụng
• Cách điều chế H₃PO₄ trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp.
• Tính chất của muối photphat (tính tan, tác dụng với axit, phản ứng với dung dịch muối khác)