Lý thuyết Photpho (mới 2023 + Bài Tập) - Hóa học 11

Lý thuyết Hóa 11 Bài 10: Photpho

Bài giảng Hóa 11 Bài 10: Photpho

I. Vị trí và cấu hình electron nguyên tử

- Photpho ở ô thứ 15, nhóm VA, chu kì 3 trong bảng tuần hoàn.

- Cấu hình electron:

⇒ Lớp ngoài cùng có 5 electron, nên trong các hợp chất hóa trị của photpho có thể là 5.

Ngoài ra, trong một số hợp chất, photpho còn có hóa trị 3.

II. Tính chất vật lí

Photpho có thể tồn tại ở một số dạng thù hình khác nhau, quan trọng nhất là P trắng và P đỏ.

1. Photpho trắng

- Không màu hoặc vàng nhạt giống như sáp.

Hình 1: Photpho trắng

- Có cấu trúc mạnh tinh thể phân tử P₄.

Hình 2: Mô hình phân tử P₄.

- Photpho trắng mềm, dễ nóng chảy (t_nc = 44,1ºC).

- Rất độc, gây bỏng nặng khi rơi vào da.

- Không tan trong nước nhưng tan trong dung môi hữu cơ: C₆H₆, CS₂,...

- Bốc cháy trong không khí ở nhiệt trên 40^oC.

⇒ Bảo quản bằng cách ngâm trong nước.

Hình 3: Thí nghiệm chứng minh khả năng bốc cháy khác nhau của P trắng và P đỏ

- Ở nhiệt độ thường, photpho trắng phát quang màu lục nhạt trong bóng tối.

Lưu ý: Khi đun nóng đến 250^oC và không có không khí, photpho trắng chuyển dần thành photpho đỏ (dạng bền hơn).

2. Photpho đỏ

- Photpho đỏ là chất bột màu đỏ, dễ hút ẩm và chảy rữa.

Hình 4: Photpho đỏ

- Photpho đỏ bền trong không khí ở nhiệt độ thường và không phát quang trong bóng tối.

- Không tan trong các dung môi thông thường.

- Chỉ bốc cháy ở nhiệt độ trên 250^oC.

- Khi đun nóng không có không khí, photpho đỏ chuyển thành hơi, khi làm lạnh thì hơi ngưng tụ lại thành photpho trắng.

- Photpho đỏ có cấu trúc polime, nên khó nóng chảy và khó bay hơi hơn photpho trắng.

Hình 5: Cấu trúc polime của photpho đỏ

II. Tính chất hóa học

- Độ âm điện P < N nhưng P hoạt động hóa học hơn N₂ vì liên kết N ≡ N bền vững.

- P trắng hoạt động hóa học mạnh hơn P đỏ.

- Các mức số oxi hóa của P là: -3, 0, +3, +5.

⇒ P thể hiện tính khử hoặc tính oxi hoá khi tham gia phản ứng hóa học.

1. Tính oxi hoá

- Tác dụng với một số kim loại hoạt động, tạo ra photphua kim loại.

Thí dụ:

$$\begin{gathered} 2\stackrel{0}{\mathrm{P}}+3\mathrm{Ca}\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }{\mathrm{Ca}}_3\stackrel{-3}{{\mathrm{P}}_2} \\ \mathrm{canxi} \mathrm{photphua} \end{gathered}$$

2. Tính khử

- Tác dụng với các phi kim hoạt động như oxi, halogen, lưu huỳnh … cũng như với các chất oxi hóa mạnh khác.

+ Tác dụng với oxi

Thiếu oxi: 4P + 3O₂$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$2P₂O₃

Dư oxi: 4P + 5O₂$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$2P₂O₅

+ Tác dụng với clo

Thiếu clo: 2P + 3Cl₂$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$2PCl₃

Dư clo: 2P + 5Cl₂$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$2PCl₅

+ Tác dụng với hợp chất: P dễ dàng tác dụng với các hợp chất có tính oxi hóa mạnh như HNO₃ đặc, KClO₃, KNO₃, K₂Cr₂O₇, …

6P + 5KClO₃$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$3P₂O₅ + 5KCl

III. Trạng thái tự nhiên

- P khá hoạt động về mặt hóa học nên không gặp P ở dạng tự do trong tự nhiên.

- Phần lớn P tồn tại ở dạng muối của axit photphoric. Hai khoáng vật chính của photpho là apatit 3Ca₃(PO₄)₂.CaF₂ và photphorit Ca₃(PO₄)₂.

Hình 6: Một số khoáng vật của photpho

IV. Ứng dụng và điều chế

1. Ứng dụng

- Sản xuất axit photphoric, sản xuất diêm.

Hình 7: Hộp diêm

- Ngoài ra được sử dụng vào mục đích quân sự: sản xuất bom, đạn cháy, đạn khói, ....

2. Điều chế

- Trong công nghiệp, photpho đỏ được sản xuất bằng cách nung hỗn hợp quặng photphorit (hoặc đá apatit), cát và than cốc khoảng 1200ºC trong lò điện.

Ca₃(PO₄)₂+3SiO₂+5C$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$3CaSiO₃+2P+5CO

- Hơi photpho thoát ra được ngưng tụ khi làm lạnh, thu được photpho trắng ở dạng rắn.

Trắc nghiệm Hóa 11 Bài 10: Photpho

Câu 1: Phát biểu nào sau đây là sai ?

A. cấu hình electron nguyên tử của photpho là 1s²2s²2p⁶3s²3p³.

B. Photpho chỉ tồn tại ở 2 dạng thù hình photpho đỏ và photpho trắng.

C. Photpho trắng hoạt động mạnh hơn photpho đỏ

D. Ở nhiệt độ thường, photpho hoạt động mạnh hơn nitơ.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích: Photpho có hai dạng thù hình quan trọng là photpho đỏ và photpho trắng. Ngoài ra, photpho còn tồn tại ở các thù hình khác như photpho đen, photpho tím, photpho xanh,…

Câu 2: Cho 14,2 gam P₂O₅ vào 500 ml dung dịch NaOH 1M, thì sau phản ứng khối lượng muối thu được là

A. 37,1 gam              

B. 73,1 gam              

C. 71,3 gam              

D. 30,6 gam

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích: 

$n_{P_2{O}_5}=0,1mol;n_{NaOH}=0,5mol$

Dựa vào tỉ lệ $n_{P_2{O}_5}$và n_NaOH → $\left\{\begin{array}{l}N{a}_{3}P{O}_4:amol\\ N{a}_{2}HP{O}_4:bmol\end{array}\right.$

Bảo toàn Na: 3a + 2b = 0,5

Bảo toàn P: a + b = 0,1.2

→ a = b = 0,1 → m = 0,1.164 + 142.0,1 = 30,6 (g)

Câu 3: Nguồn chứa nhiều photpho trong tự nhiên là:

A. quặng xiđerit.                                     

B. quặng apatit.

C. protein thực vật.                                  

D. cơ thể người và động vật.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích: Photpho trong tự nhiên có nhiều trong protein thực vật.

Câu 4: Magie photphua có công thức là:

A. Mg₂P₂O₇         

B. Mg₂P₃              

C. Mg₃P₂              

D. Mg₃(PO₄)₂

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích: Công thức của magie photphua là Mg₃P₂.

Câu 5: Khi cho 0,25 mol P₂O₅ vào dung dịch chứa x mol KOH. Để thu được 2 muối K₂HPO₄ và KH₂PO₄ thì giá trị x phải thuộc khoảng

A. 0 < x < 0,5            

B. 0,5 < x < 1            

C. 0,25 < x < 0,5       

D. 1 < x < 1,5

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích: 

$n_{P_2{O}_5}=0,25mol\to n_{H_{3}P{O}_4}=0,5mol$

Để thu được 2 muối K₂HPO₄ và KH₂PO₄ thì

 $1<\frac{x}{0,5}<2\to 0,5<x<1$

Câu 6: Biết thành phần % khối lượng P trong tinh thể Na₂HPO₄.nH₂O là 8,659%. Tinh thể muối ngậm nước đó có số phân tử H₂O là

A. 9                                 

B. 10                               

C. 11                               

D. 12

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Tính trong 1 mol tinh thể.

$\begin{array}{l}\to \frac{31}{142+18n}=0,08659\\ \to n=12\end{array}$

Câu 7: Tìm phương trình hóa học viết sai?

A. 2P + 3Ca $\stackrel{t^o}{\to }$Ca₃P₂                     

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

C. PCl₃ + 3H₂O $\to$ H₃PO₃ + 3HCl           

D. P₂O₃ + 3H₂O $\to$  2H₃PO₄

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D 

Giải thích: D sai vì P₂O₅ + 3H₂O => 2H₃PO₄

Câu 8: Photpho (P) thể hiện tính oxi hoá trong phản ứng với chất nào dưới đây

A. Cl₂.                       

B. O₂.                        

C. Ca.

D. S.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

P thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với chất khử, số oxi hóa giảm sau phản ứng

$2\stackrel{0}{P}+3Ca\stackrel{t^0}{\to }C{a}_3{\stackrel{-3}{P}}_2$

Câu 9: Photpho có mấy dạng thù hình quan trọng nhất:

A. 3 dạng: photpho đỏ, photpho trắng và photpho vàng

B. 2 dạng: photpho đỏ và photpho trắng

C. 1 dạng photpho đỏ

D. 1 dạng photpho trắng

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích: Photpho có thể tồn tại ở một số dạng thù hình khác nhau, nhưng quan trọng hơn cả photpho trắng và photpho đỏ.

Câu 10: Cho hỗn hợp X gồm a mol photpho và b mol lưu huỳnh. Hòa tan hoàn toàn X trong dung dịch HNO₃ đặc lấy dư 20  so với lượng cần dùng thu được dung dịch Y. Số mol NaOH  cần dùng để trung hòa hết dung dịch Y là

A. (3a + 2b) mol        

B. (3,2a + 1,6b) mol  

C. (1,2a + 3b) mol

D. (4a + 3,2b) mol

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Bảo toàn nguyên tố H:

$\begin{array}{l}\sum n_{H+}=n_{HN{O}_3}+3n_{H_{3}P{O}_4}+2n_{H_{2}S{O}_4}\\ = \left(a+1,2b\right)+3a+2b\\ \to \sum n_{H+}=4a+3,2b\left(mol\right)\end{array}$

Phản ứng trung hòa: $H^{+}+O{H}^{-}\to H_{2}O$

$\to n_{NaOH}=n_{O{H}^{-}}=n_{H^{+}}=4a+3,2b\left(mol\right)$

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

Lý thuyết Bài 11: Axit photphoric và muối photphat

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