Lý thuyết Axit photphoric và muối photphat (mới 2023 + Bài Tập) - Hóa học 11

Lý thuyết Hóa 11 Bài 11: Axit photphoric và muối photphat

Bài giảng Hóa 11 Bài 11: Axit photphoric và muối photphat

A. Axit photphoric H₃PO₄

I. Cấu tạo phân tử

- Công thức cấu tạo:

- Trong hợp chất H₃PO₄, photpho có số oxi hóa cao nhất là +5.

II. Tính chất vật lí

- Là chất rắn dạng tinh thể trong suốt, nóng chảy ở 42,5ºC, rất háo nước nên dễ chảy rữa và tan vô hạn trong nước.

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

III. Tính chất hóa học

Khác với axit nitric, axit photphoric không có tính oxi hóa.

1. Axit photphoric là axit ba nấc

- Trong dung dịch nước, axit photphoric phân li theo từng nấc:

Nấc 1: ${\mathrm{H}}_3{\mathrm{PO}}_4\rightleftarrows {\mathrm{H}}^{+}+{\mathrm{H}}_2{{\mathrm{PO}}_4}^{-}$

Nấc 2: ${\mathrm{H}}_2{{\mathrm{PO}}_4}^{-}\rightleftarrows {\mathrm{H}}^{+}+{{\mathrm{HPO}}_4}^{2-}$

Nấc 3: ${{\mathrm{HPO}}_4}^{2-}\rightleftarrows {\mathrm{H}}^{+}+{{\mathrm{PO}}_4}^{3-}$

- Sự phân li chủ yếu xảy ra theo nấc 1, nấc 2 kém hơn và nấc 3 rất yếu.

- Như vậy trong dung dịch axit photphoric có các ion:  và các phân tử H₃PO₄ không phân li (không kể các ion H⁺ và OH^- do nước phân li ra).

2. Axit photphoric có độ mạnh trung bình

- Dung dịch axit photphoric có những tính chất chung của axit như làm quỳ tím hóa đỏ, tác dụng với oxit bazơ, bazơ, muối, kim loại.

Lưu ý: Khi tác dụng với dung dịch kiềm, tùy theo lượng chất tác dụng mà axit photphoric tạo ra muối trung hòa, muối axit hoặc hỗn hợp muối.

Thí dụ:

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, thuốc trừ sâu,…

Hình 1: Phân lân nung chảy dạng viên

- Axit H₃PO₄ tinh khiết được dùng trong công nghiệp dược phẩm.

2. Điều chế

a) Trong phòng thí nghiệm

P+5HNO_3đặc$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$H₃PO₄+H₂O+5NO₂

b) Trong công nghiệp

+ Cho H₂SO₄ đặc tác dụng với quặng photphorit hoặc quặng apatit:

Ca₃(PO₄)₂+3H₂SO_4đặc$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$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+5O_{2$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$}2P₂O₅

P₂O₅+3H₂O→2H₃PO₄

B. MUỐI PHOTPHAT

Axit photphoric tác dụng với dung dịch kiềm, tạo ra 3 loại muối:

- Muối photphat trung hòa: Na₃PO₄, Ca₃(PO₄)₂, …

- Muối đihiđrophotphat: NaH₂PO₄, Ca(H₂PO₄)₂, …

- Muối hiđrophotphat: Na₂HPO₄, CaHPO₄, …

1. Tính tan

    Tất cả các muối đihiđrophotphat đều tan trong nước. Các muối hiđrophotphat và photphat trung hòa đều không tan hoặc ít tan trong nước (trừ muối natri, kali, amoni).

2. Nhận biết ion photphat ()

- Thuốc thử là bạc nitrat.

- Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa màu vàng.

- Phương trình ion rút gọn:

3Ag⁺ + ${{\mathrm{PO}}_4}^{3-}$→ Ag₃PO₄↓ (màu vàng)

Lưu ý: Kết tủa Ag₃PO₄ không tan trong nước, nhưng tan trong dung dịch axit nitric loãng.

Hình 2: Cho AgNO₃ tác dụng với Na₃PO₄.

Trắc nghiệm Hóa 11 Bài 11: Axit photphoric và muối photphat

Câu 1: Trong công nghiệp, để sản xuất axit H₃PO₄ có độ tinh khiết và nồng độ cao, người ta làm cách nào sau đây ?

A. Cho photpho tác dụng với dung dịch HNO₃ đặc, nóng.

B. Cho dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng tác dụng với quặng apatit.

C. Đốt cháy photpho trong oxi dư, cho sản phẩm tác dụng với nước.

D. Cho dung dịch axit H₂SO₄ đặc, nóng tác dụng với quặng photphorit.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C 

Giải thích:

Để thu được axit H₃PO₄ có độ tinh khiết và nồng độ cao hơn, người ta đốt cháy photpho để thu được P₂O₅, rồi cho P₂O₅ tác dụng với nước:

4P + 5O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2P₂O₅.

P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄

Câu 2: Thành phần chính của quặng photphorit là

A. CaHPO₄               

B. Ca₃(PO₄)₂

C. NH₄H₂PO₄            

D. Ca(H₂PO₄)₂  

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích: Thành phần chính của quặng photphorit là Ca₃(PO₄)₂.

Câu 3: Thành phần chính của quặng nào sau đây chứa muối photphat?

A. manhetit.              

B. apatit.                   

C. cromit.                 

D. boxit.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích: Thành phần chính của quặng apatit là 3Ca₃(PO₄)₂.CaF₂.

Câu 4: Axit phophoric không thể được điều chế trực tiếp từ

A. photpho                                              

B. điphotpho pentaoxit.

C. photphin.                                            

D. canxi photphat.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

Các cách điều chế H₃PO₄ là

P + 5HNO₃ → H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O

P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄

Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO_{4  đặc, nóng} → 3CaSO₄ ↓+ 2H₃PO₄

Không điều chế được H₃PO₄ từ PH₃ (photphin)

Câu 5: Hoà tan 28,4 gam điphotpho pentaoxit trong 500 gam dung dịch axit photphoric có nồng độ 9,8%. Nồng độ % của dung dịch axit photphoric thu được là

A. 17,04%                 

B. 17,64%                 

C. 16,69%                 

D. 18,02%

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích: 

Câu 6: Đốt cháy 15,5 gam photpho rồi hoà tan sản phẩm vào 200 gam nước. C% của dung dịch axit thu được là

A. 11,36%                 

B. 20,8%                   

C. 24,5%                   

D. 22,7%

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích: 

Câu 7: Cho 44 gam dung dịch NaOH 10% tác dụng với 20 gam dung dịch axit photphoric 39,2%. Muối thu được sau phản ứng là

A. NaH₂PO₄.                                           

B. NaH₂PO₄ và Na₂HPO₄.

C. Na₂HPO₄ và Na₃PO₄.                          

D. Na₃PO₄.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích: 

$n_{NaOH}=\frac{44.10\%}{40}=0,11mol;n_{H_{3}P{O}_4}=\frac{20.39,2\%}{98}=0,08mol$

$T=\frac{n_{NaOH}}{n_{H_{3}P{O}_4}}=\frac{0,11}{0,08}=1,375$

→ $1<T<2\to$ muối thu được sau phản ứng là NaH₂PO₄ và Na₂HPO₄

Câu 8: Đốt cháy hoàn toàn m gam photpho trong oxi dư. Cho toàn bộ sản phẩm tạo thành vào 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp NaOH 0,1M  và KOH 0,2M đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, cô cạn dung dịch sau phản ứng, làm khô các chất thu được 9,448 gam chất rắn khan. Giá trị của m là

A. 1,426.                   

B. 1,395.                   

C. 1,302.                   

D. 1,085.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích: 

$n_{NaOH}=0,5.0,1=0,05mol;n_{KOH}=0,5.0,2=0,1mol$

Gọi công thức chung của 2 bazơ mà MOH

Ta có: $n_{MOH}=0,1+0,05=0,15\text{ mol}$

$M_{MOH}=\frac{40.0,05+56.0,1}{0,15}=\frac{152}{3}\to M_M=\frac{101}{3}$ 

TH1: Dung dịch sau phản ứng chỉ chứa muối

  → $n_{H_{2}O}=n_{MOH}=0,15mol$

Bảo toàn khối lượng cho phản ứng H₃PO₄ + kiềm ta có :

$m_{H_{3}P{O}_4}+m_{MOH}=$m_muối + $m_{H_{2}O}$

→ $\frac{m}{31}.98+0,15.\frac{152}{3}=$ m_{chất rắn} + 0,15.18

→ m = 1,4389 gam

$\begin{array}{l}\to n_{H_{3}P{O}_4}=n_P\approx 0,0464mol\\ \frac{n_{MOH}}{n_{H_{3}P{O}_4}}=3,2>3\end{array}$

→ Không thỏa mãn.

TH2: Chất rắn có chứa MOH dư (a mol) và M₃PO₄ (b mol)

Ta có hệ phương trình: $\left\{\begin{array}{l}a+3b=0,15\\ \frac{152a}{3}+196b=9,448\end{array}\right.\to \left\{\begin{array}{l}a=0,024\\ b=0,042\end{array}\right.$

Bảo toàn nguyên tố P:

$n_P=0,042\text{ mol}\to {\text{m}}_P=0,042.31=1,302gam$

Câu 9: Hòa tan 19,2 gam Cu vào 500 ml dung dịch NaNO₃ 1M sau đó thêm vào 500 ml dung dịch HCl 2M. Kết thúc phản ứng thu được dung dịch X và khí NO duy nhất. Phải thêm bao nhiêu ml dung dịch NaOH 1M vào X để kết tủa hết Cu²⁺ ?

A. 600 ml.            

B. 800 ml.              

C. 400 ml.               

D. 120 ml.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B 

Giải thích:

$Cu+\left\{\begin{array}{l}{H}^{+}:1mol\\ N{O}_3^{-}:0,5mol\\ N{a}^{+}:0,5mol\\ C{l}^{-}:1mol\end{array}\right.\to \text{dd\hspace{0.17em}}X+NO$

Số mol electron tối đa mà $\stackrel{+5}{N}$ nhận là:

$\begin{array}{l}4H^{+}+N{O}_3^{-}+3e\to NO+2H_{2}O\\ 1\to 0,75mol\end{array}$

Số mol electron tối đa mà Cu nhường là:

$\begin{array}{l}Cu\to C{u}^{2+}+2e\\ 0,3\to 0,6mol<0,75\end{array}$

→ Cu đã phản ứng hết và axit dư

Bảo toàn electron: $3n_{NO}=2n_{Cu}$

→ $n_{NO}=\frac{2.0,3}{3}=0,2mol$

→ $n_{H^{+}}$_{phản ứng} = $4n_{NO}=0,8mol$

→ $n_{H^{+}}$_dư = 0,2 mol

→ $n_{NaOH}=2n_{C{u}^{2+}}+$$n_{H^{+}}$_dư = 0,8 mol

$\to V_{NaOH}=\frac{0,8}{1}=0,8$lít = 800ml

Câu 10: Cho 142 gam P₂O₅ vào 500 gam dung dịch H₃PO₄ 23,72% được dung dịch A. Tìm nồng độ % của dung dịch A.

A. 63%.                    

B. 32%.                    

C. 49%.                    

D. 56%.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

Ta có: $n_{P_2{O}_5}=\frac{142}{142}=1mol$ → $n_{H_{3}P{O}_4}$ _thêm = 2 mol.

$\Rightarrow \sum m_{H_{3}P{O}_4} =2.98+500.0,2372=314,6gam$

m_{dung dịch A} = 142 + 500 = 642 gam.

$\Rightarrow C{\%}_{H_{3}P{O}_4} = \frac{314,6}{642} .100\%\approx 49\%$

Xem thêm các bài tổng hợp lý thuyết Hóa học lớp 11 đầy đủ, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 12: Phân bón hóa học

Lý thuyết Bài 13: Luyện tập: Tính chất của nitơ, photpho và các hợp chất của chúng

Lý thuyết Bài 15: Cacbon

Lý thuyết Bài 16: Hợp chất của cacbon

Lý thuyết Bài 17: Silic và hợp chất của silic