Bài 11: Axit photphoric và muối photphat

1.1.1. Cấu tạo phân tử

Hình 1: Cấu tạo phân tử H₃PO₄

• Photpho có số oxi hóa là +5

1.1.2. 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%.

1.1.3. Tính chất hóa học

1.1.3.1. Tính axít

• Trong nước H₃PO₄ phân li theo 3 nấc:

H₃PO₄   \(\leftrightarrows\) H⁺ + H₂PO₄^-

H₂PO₄^-  \(\leftrightarrows\) H⁺ + HPO₄^2-

HPO₄ ^2- \(\leftrightarrows\) H⁺ + PO₄^3-

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

1.1.3.2. 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 \(\leq\) 1 → NaH₂PO₄  (1)

Nếu a = 2 → Na₂HPO₄  (2)

Nếu a \(\geq\) 3 → Na₃PO₄    (3)

Nếu 1< a < 2 xảy ra (1) và  (2)

Nếu 2< a < 3 xảy ra (2) và  (3)

1.1.3.3. 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.

1.1.4. Điều chế

• Từ quặng photphorit hoặc apatit: Ca₃(PO₄)₂ + 3 H₂SO₄ (đ) → 2H₃PO₄ + 3CaSO₄

→ H₃PO₄ thu được không tinh khiết.

• Từ photpho:

4 P + 5O₂ → 2 P₂O₅

P₂O₅ + 3 H₂O → 2 H₃PO₄

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

1.1.5. Ứng dụng

• Điều chế muối photphat
• Sản xuất phân lân, thuốc trừ sâu
• Dược phẩm

1.2.1. 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

1.2.2. 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 2: Nhận biết ion photphat

Bài 1:

Chia dung dịch H₃PO₄ thành 3 phần bằng nhau:
Trung hoà phần một vừa đủ bởi 300ml dung dịch NaOH 1,5M.
Trộn phần hai với phần ba rồi cho tiếp vào một lượng dung dịch NaOH như đã dùng ở phần một, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được m gam muối. Giá trị m là:

Hướng dẫn:

\(\\ P1 : n_{NaOH}.\frac{1}{3} = n_{H_{3}PO_{4}} = 0,15 \ mol \\ P2 + P3 : n_{H_{3}PO_{4}} = 0,3 \ mol \Rightarrow n_{NaOH} = 1,5n_{H_{3}PO_{4}}\)
⇒ Tạo muối: NaH₂PO₄: x mol và Na₂HPO₄: y mol
⇒ n_NaOH = x + 2y = 0,45; x + y = 0,3
⇒ x = y = 0,15 mol
⇒ Muối gồm 0,15 mol NaH₂PO₄ và 0,15 mol Na₂HPO₄
⇒ m = 39,3g 

Bài 2:

Cho sơ đồ phản ứng sau: Ca₃(PO₄)₂ → P → P₂O₅ → H₃PO₄. Để điều chế được 5 lít H₃PO₄ 2M cần dùng hết bao nhiêu kg quặng photphorit? Biết hiệu suất của cả quá trình là 80%, hàm lượng Ca₃(PO₄)₂ trong quặng chiếm 95%.

Hướng dẫn:

Giả sử cần mg quặng ⇒ \(m_{Ca_{3}(PO_{4})_{2}}= 0,95m \ (g)\)
⇒ Thực tế chỉ có 0,8.0,95m = 0,76m (g) Ca₃(PO₄)₂ phản ứng
Ca₃(PO₄)₂ →     2H₃PO₄
310g                2.98g
0,76m(g)          980g
⇒ m = 2040g = 2,04 kg

Bài 3:

Cho H₃PO₄ tác dụng hết với dung dịch chứa m gam NaOH, sau phản ứng thu được dung dịch X có chứa 2,51m gam chất tan. Các chất tan trong dung dịch X là:

Hướng dẫn:

Các phản ứng có thể xảy ra:
(1) 3NaOH + H₃PO₄ → Na₃PO₄ + 3H₂O
(2) 2NaOH + H₃PO₄ → Na₂HPO₄ + 2H₂O
(3) NaOH + H₃PO₄ → NaH₂PO₄ + H₂O
Ta thấy: \(n_{NaOH} = n_{H_{2}O} = 0,025m \ (mol)\)
Bảo toàn khối lượng: \(m_{H_{3}PO_{4}} + m_{NaOH}= m\)chất tan \(+ \ m_{H_{2}O}\)
\(\Rightarrow m_{H_{3}PO_{4}} = 1,61m \ (g) \Rightarrow n_{H_{3}PO_{4}} = 0,016m \ (mol)\)
\(\Rightarrow n_{NaOH}: n_{H_{3}PO_{4}} = 0,025m : 0,016m = 1,52 \ ( 1 < 1,52 < 2)\)
⇒ Xảy ra phản ứng (2) và (3)
Chất tan là Na₂HPO₄ và NaH₂PO₄

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)

Bài kiểm tra Trắc nghiệm Hóa học 11 Bài 11 có phương pháp và lời giải chi tiết giúp các em luyện tập và hiểu bài.

• Câu 1:

  Axit photphoric và axit nitric có công thức tương ứng là?

  • A. H₃PO₄, H₂SO₄.
  • B. H₃PO₄, HPO₃.
  • C. H₃PO₄, H₂SiO₃.
  • D. H₃PO₄, HNO₃.

• Câu 2:

  Trong phòng thí nghiệm, để điều chế axit H₃PO₄ người ta làm cách nào sau đây?

  • A. Cho dung dịch axit H₂SO₄ đặc, nóng tác dụng với quặng apatit.
  • B. Cho dung dịch axit H₂SO₄ đặc, nóng tác dụng với quặng photphorit.
  • C. Cho photpho tác dụng với dung dịch HNO₃ đặc, nóng.
  • D. Đốt cháy photpho trong oxi dư, cho sản phẩm tác dụng với nước.

• Câu 3:

  Cho dung dịch AgNO₃ tác dụng với dung dịch chứa chất X thấy tạo kết tủa T màu vàng. Cho kết tủa T tác dụng với dung dịch HNO₃ dư thấy kết tủa tan. Chất X là:

  • A. KCl.
  • B. KBr.
  • C. KI.
  • D. K₃PO_4.

• Câu 4:

  Cho sơ đồ chuyển hoá:
  \(P_{2}O_{5}\xrightarrow[]{ \ + KOH \ }X \xrightarrow[]{ \ + H_{3}PO_{4} \ } Y \xrightarrow[]{ \ + KOH \ } Z\)
  Các chất X, Y, Z lần lượt là:

  • A. K₃PO₄, K₂HPO₄, KH₂PO₄
  • B. KH₂PO₄, K₂HPO₄, K₃PO₄
  • C. KH₂PO₄, K₃PO4, K₂HPO₄
  • D. K₃PO₄, KH₂PO₄, K₂HPO₄

Câu 3- Câu 5: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online 

Các em có thể hệ thống lại nội dung bài học thông qua phần hướng dẫn Giải bài tập Hóa học 11 Bài 11.

Bài tập 11.5 trang 18 SBT Hóa học 11

Bài tập 11.6 trang 18 SBT Hóa học 11

Bài tập 11.7 trang 18 SBT Hóa học 11

Bài tập 11.8 trang 18 SBT Hóa học 11

Bài tập 1 trang 66 SGK Hóa học 11 nâng cao

Bài tập 2 trang 66 SGK Hóa học 11 nâng cao

Bài tập 3 trang 66 SGK Hóa học 11 nâng cao

Bài tập 4 trang 66 SGK Hóa học 11 nâng cao

Bài tập 5 trang 66 SGK Hóa học 11 nâng cao

Bài tập 6 trang 66 SGK Hóa học 11 nâng cao

Bài tập 7 trang 66 SGK Hóa học 11 nâng cao

Bài tập 8 trang 66 SGK Hóa học 11 nâng cao

Trong quá trình học tập nếu có bất kì thắc mắc gì, các em hãy để lại lời nhắn ở mục Hỏi đáp để cùng cộng đồng Hóa Chúng tôi thảo luận và trả lời nhé.