Công thức tính số mol OH- khi cho P2O5 tác dụng với dung dịch kiềm hay nhất – Hóa học lớp 11

Công thức tính số mol OH- khi cho P₂O₅ tác dụng với dung dịch kiềm hay nhất – Hóa học lớp 11

Khi cho P₂O₅ tác dụng với dung dịch kiềm sẽ có những phản ứng nào xảy ra. Để giải chính xác dạng bài toán này ta cần nắm rõ các công thức nào? Bài viết dưới đây sẽ giúp các em hiểu rõ vấn đề này.

1. Công thức

Dạng bài tập P₂O₅ tác dụng với dung dịch kiềm thực chất là axit H₃PO₄ tác dụng với dung dịch kiềm. Do P₂O₅ tác dụng với nước có trong dung dịch kiềm:

3H₂O + P₂O₅ → 2H₃PO₄

Xét tỉ lệ T = $\frac{n_{O{H}^{-}}}{n_{H_{3}P{O}_4}}$

- Nếu T ≤ 1 thì tạo muối: $H_{2}P{O_4}^{-}$

- Nếu 1 < T < 2 thì tạo 2 muối: $H_{2}P{O_4}^{-}$ và $HP{O_4}^{2-}$

- Nếu T = 2 thì tạo muối: $HP{O_4}^{2-}$

- Nếu 2 < T < 3 thì tạo 2 muối: $HP{O_4}^{2-}$ và $P{O_4}^{3-}$

- Nếu T ≥ 3 thì tạo muối $P{O_4}^{3-}$

*Nếu cả hai chất tham gia đều hết: $n_{O{H}^{-}}$ = $n_{H_{2}O}$

          *Nếu OH^- dư: $n_{O{H}^{-}}$_p/ư = $n_{H_{2}O}$= 3. $n_{H_{3}P{O}_4}$

Ví dụ: Cho 21,30 gam P₂O₅ vào 440 gam dung dịch NaOH 10% thu được dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được m gam chất rắn khan. Giá trị của m là

A. 50,60 gam.           

B. 57,20 gam.        

C. 52,70 gam.       

D. 60,05 gam.

Hướng dẫn giải:

Ta có: $n_{P_2{O}_5}$= 0,15 mol →$n_{H_{3}P{O}_4}$ = 2. $n_{P_2{O}_5}$= 0,3 mol.

Ta có n_NaOH = 440.0,1 = 44 gam → n_NaOH = 1,1 mol.

Xét   T = $\frac{n_{NaOH}}{n_{H_{3}P{O}_4}}=\frac{1,1}{0,3}=3,667$ > 3       → NaOH dư (phản ứng chỉ tạo muối Na₃PO₄)

Phương trình hóa học: 3NaOH + H₃PO₄ → Na₃PO₄ + 3H₂O

→ $n_{H_{2}O}$ = 3$n_{H_{3}P{O}_4}$= 0,9 mol

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

$m_{H_{3}P{O}_4}+m_{NaOH}=m_r+m_{H_{2}O}$

→ m_rắn = 0,3.98 + 44 – 0,9.18 = 57,2 gam 

→ Chọn B

2. Bạn nên biết

Khi cho H₃PO₄ tác dụng với NaOH có thể xảy ra các phản ứng sau:

OH^- + H₃PO₄ → H₂PO₄^- + H₂O

2OH^- + H₃PO₄ → HPO₄^2- + 2H₂O

3OH + H₃PO₄ → PO₄^3- + 3H₂O

3. Kiến thức mở rộng

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng và bảo toàn nguyên tố để giải bài tập.

Định luật bảo toàn khối lượng: $m_{H_{3}P{O}_4}+m_{NaOH}=m_r+m_{H_{2}O}$

Định luật bảo toàn nguyên tố: n_P =$n_{H_{3}P{O}_4}$ = 2. ;      

n_{NaOH (hoặc KOH)} =$n_{O{H}^{-}}$

4. Bài tập minh họa

Câu 1: Cho m gam P₂O₅ tác dụng với 253,5 ml dung dịch NaOH 2M (dư), sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X. Cô cạn dung dịch X, thu được 3m gam chất rắn khan. Giá trị của m là

A. 6,886.                  

B. 7,81.                 

C. 8,52.                

D. 12,78.

Hướng dẫn giải:

Đặt $n_{P_2{O}_5}$ = a →$m_{P_2{O}_5}$ = m = 142a (1)

Ta có $n_{H_{3}P{O}_4}$ = 2. $n_{P_2{O}_5}$= 2a → n_{NaOH phản ứng} = 6a = $n_{H_{2}O}$

→ n_{NaOH bđ} = 0,2535.2 mol

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng

$m_{H_{3}P{O}_4}+m_{NaOH}=m_r+m_{H_{2}O}$

→ 98.2a + 40.0,2535.2 = m_r + 18.6a

→ 3m – 88a = 20,28 (2)

Từ (1) và (2) → m = 8,52 gam;        a = 0,06 mol

→ Chọn C

Câu 2: Cho 200 ml dung dịch NaOH 1M tác dụng với 200 ml dung dịch H₃PO₄ 0,5M, muối thu được có khối lượng là

A. 14,2 gam                    

B. 15,8 gam                

C. 16,4 gam             

D. 11,9 gam

Hướng dẫn giải:

n_NaOH = 0,2 mol;   $n_{H_{3}P{O}_4}$= 0,1 mol

Xét  T = $\frac{n_{O{H}^{-}}}{n_{H_{3}P{O}_4}}$ = $\frac{0,2}{0,1}=2$→ hai chất phản ứng hết → Tạo một muối là Na₂HPO₄

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố P:  

n_p = $n_{N{a}_{2}HP{O}_4}=$ $n_{H_{3}P{O}_4}$= 0,1 mol

→ $m_{N{a}_{2}HP{O}_4}$= 142.0,1 = 14,2 gam

→ Chọn A

Xem thêm tổng hợp công thức môn Hóa học lớp 11 đầy đủ và chi tiết khác:

Công thức tính độ dinh dưỡng của phân bón

Lý thuyết cacbon và hợp chất cacbon

Lý thuyết Si và hợp chất của Si, công nghiệp silicat

Các dạng bài toán CO2 tác dụng với dung dịch kiềm và cách giải

Các dạng bài toán khử oxit kim loại bằng C, CO và cách giải