Giải Hóa Học 11 Bài 11: Axit photphoric và muối photphat

Giải bài tập Hóa Học lớp 11 Bài 11: Axit photphoric và muối photphat

Câu hỏi và bài tập (trang 53-54 sgk Hóa học 11)

Bài 1 trang 53 sgk hóa học 11: Viết phương trình hóa học dạng phân tử và dạng ion rút gọn của phản ứng giữa H₃PO₄ với lượng dư của :

a) BaO b) Ca(OH)₂ c) K₂CO₃

Lời giải:

Bài 2 trang 53 sgk hóa học 11: Nêu những điểm giống nhau và khác nhau về tính chất hóa học giữa axit nitric và axit photphoric. Dẫn ra những phản ứng hóa học để minh họa.

Lời giải:

– Những tính chất chung giống nhau: Đều có tính axit

+ Chuyển màu chất chỉ thị: Quỳ tím chuyển thành màu hồng

+ Tác dụng với bazơ, oxit bazơ không có tính khử (các nguyên tố có số oxi hoá cao nhất):

3NaOH + H₃PO₄ → Na₃PO₄ + 3H₂O

Fe₂O₃ + 6HNO₃ → 2Fe(NO₃)₃ + 3H₂O

+ Tác dụng với một số muối của axit yếu và không có tính khử:

2HNO₃ + CaCO₃ → Ca(NO₃)₂ + H₂O + CO₂↑

2H₃PO₄ + 3Na₂SO₃ → 2Na₃PO₄ + 3H₂O + 3SO₂↑

– Những tính chất riêng khác nhau:

+ HNO₃ trong nước phân li hoàn toàn, còn H₃PO₄ là axit trung bình nên phân li nhiều nấc

HNO₃ → H⁺ + NO₃^–

H₃PO₄ $\underset{}{\overset{}{⟷}}$ H₂PO₄^–+ H⁺

H₂PO₄– $\underset{}{\overset{}{⟷}}$ HPO₄^2-+ H⁺

HPO₄^2- $\underset{}{\overset{}{⟷}}$ PO₄^3-+ H⁺

+ HNO₃ có tính oxi hóa mạnh, còn H₃PO₄ thì không

8HNO₃ + 3Cu → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

H₃PO₄ + Cu → không phản ứng

Bài 3 trang 54 sgk hóa học 11: Phương trình điện li tổng cộng của H₃PO₄ trong dung dịch là:

H₃PO₄ $⇄$ 3H⁺+ PO₄^3-

Khi thêm HCl vào dung dịch,

A. Cân bằng trên chuyển dịch theo chiều thuận.

B. Cân bằng trên chuyển dịch theo chiều nghịch.

C. Cân bằng trên không bị chuyển dịch.

D. Nồng độ PO₄^3- tăng lên.

Phương pháp giải:

Nguyên lí chuyển dịch cân bằng: cân bằng chuyển dịch theo hướng làm giảm tác động vào hệ.

Lời giải:

Theo nguyên lí chuyển dich cân bằng: cân bằng chuyển dịch theo hướng làm giảm tác động vào hệ. Do đó khi thêm H⁺ vào dung dịch, cân bằng trên chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ H⁺ tức là phản ứng chuyển dịch theo chiều nghịch tạo thành H₃PO₄.

Đáp án B

Bài 4 trang 54 sgk hóa học 11: Lập các phương trình hóa học sau đây:

a) H₃PO₄ + K₂HPO₄ →

1 mol 1 mol

b) H₃PO₄ + Ca(OH)₂ →

1 mol 1 mol

c) H₃PO₄ + Ca(OH)₂ →

2 mol 1 mol

d) H₃PO₄ + Ca(OH)₂ →

2 mol 3 mol

Phương pháp giải:

Căn cứ vào tỉ lệ mol để viết sản phẩm tạo thành rồi cân bằng PTHH

Lời giải:

a) H₃PO₄ + K₂HPO₄ → 2KH₂PO₄

1 mol 1 mol

b) H₃PO₄ + Ca(OH)₂ → CaHPO₄ + 2H₂O

1 mol 1 mol

c) 2H₃PO₄ + Ca(OH)₂ → Ca(H₂PO₄)₂ + 2H₂O

2 mol 1 mol

d) 2H₃PO₄ + 3Ca(OH)₂ → Ca₃(PO₄)₂ + 6H₂O

2 mol 3 mol

Bài 5 trang 54 sgk hóa học 11: Để thu được muối photphat trung hòa, cần lấy bao nhiêu ml dung dịch NaOH 1,00 M cho tác dụng với 50,0 ml dung dịch H₃PO₄ 0,50 M ?

Phương pháp giải:

Tính số mol H₃PO₄: 0,050 x 0,50 = 0,025 (mol).

Muối trung hòa là muối: Na₃PO₄

Viết PTHH xảy ra, tính số mol NaOH theo số mol của H₃PO₄

H₃PO₄ + 3NaOH → Na₃PO₄ + 3H₂O

Lời giải:

Số mol H₃PO₄: 0,050 x 0,50 = 0,025 (mol).

H₃PO₄ + 3NaOH → Na₃PO₄ + 3H₂O

Theo PTHH: n_NaOH = 3n_H3PO4 = 3.0,025 = 0,075 (mol)

=> V_NaOH = n : C_M= 0,075 : 1 = 0,075 (lít) = 75 (ml)

Lý thuyết Axit photphoric và muối photphat.

A. AXIT PHOTPHORIC

I. CẤU TẠO PHÂN TỬ

Giải Hóa Học 11 Bài 11: Axit photphoric và muối photphat (ảnh 3)

II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

Axit photphoric là chất tinh thể, trong suốt, không màu, rất háo nước, tan tốt trong nước.

III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1. Tính oxi hóa – khử

Axit photphoric khó bị khử (do P ở mức oxi hóa +5 bền hơn so với N trong axit nitric), không có tính oxi hóa.

2. Tính axit

– Axit H₃PO₄ là axit ba nấc, có độ mạnh trung bình. Trong dung dịch điện li yếu theo ba nấc (chủ yếu phân li theo nấc 1, nấc 2 kém hơn và nấc 3 rất yếu).

– Dung dịch H₃PO₄ có những tính chất chung của axit như làm đổi màu quỳ tím thành đỏ, tác dụng với oxit bazơ, bazơ, muối, kim loại có tính khử mạnh hơn H,…

– Khi tác dụng với oxit bazơ hoặc bazơ, tùy theo lượng chất tác dụng mà axit photphoric tạo ra muối trung hòa, muối axit hoặc hỗn hợp muối.

VD:

H₃PO₄ + NaOH → NaH₂PO₄ + H₂O

H₃PO₄ + 2NaOH → Na₂HPO₄ + 2H₂O

H₃PO₄ + 3NaOH → Na₃PO₄ + 3H₂O

H₃PO₄+ CuO → Cu₃(PO₄)₂ + H₂O

H₃PO₄ + Fe → Fe₃(PO₄)₂ + H₂

IV. ĐIỀU CHẾ

1. Trong phòng thí nghiệm

Axit photphoric được điều chế bằng cách dùng HNO₃ đặc oxi hóa photpho:

P + 5HNO₃ → H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O

2. Trong công nghiệp

– Điều chế từ quặng photphorit hoặc quặng apatit và axit H₂SO₄:

Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ (đặc) → 3CaSO₄ + 2H₃SO₄

– Để điều chế H₃PO₄ có độ tinh khiết và nồng độ cao hơn, người ta đốt cháy photpho để được P₂O₅, rồi cho P₂O₅ tác dụng với nước.

4P + 5O₂ 2P₂O₅

P₂O₅ + 3H₂O→ 2H₃PO₄.

V. ỨNG DỤNG

Một lượng lớn axit photphoric sản xuất ra được dùng để điều chế các muối photphat và để sản xuẩt phân lân.

B. MUỐI PHOTPHAT

– Axit photphoric tạo ra ba loại muối: muối photphat trung hòa và hai muối photphat axit.

I. TÍNH CHẤT

– Tất cả các muối đihiđrophotphat đều tan trong nước.

– Các muối hiđrophotphat và photphat trung hòa chỉ có muối natri, kali, amoni là dễ tan, còn muối của các kim loại khác đều không tan hoặc ít tan trong nước.

– Các muối photphat tan bị thủy phân cho môi trường kiềm: PO₄^3- + H₂O ⇔ HPO₄^2- + OH^–

II. NHẬN BIẾT ION PHOTPHAT

Nhận biết ion PO₄^3- trong dung dịch muối photphat là bạc nitrat.

3Ag⁺ + PO₄^3- → Ag₃PO₄ ↓ (màu vàng)

Sơ đồ tư duy: Axit photphoric và muối photphat.

Phương pháp giải một số bài tập về Axit photphoric – Muối photphat

Dạng 1: Lý thuyết về axit phophoric và muối photphat

* Một số lưu ý cần nhớ:

– Axit photphoric:

+ Là chất rắn ở dạng tinh thể trong suốt, không màu, tan vô hạn trong nước

+ Thể hiện tính axit khi tham gia phản ứng hóa học

+ Người ta điều chế H₃PO₄ bằng cách cho P tác dụng với HNO₃ (trong PTN) hoặc cho H₂SO₄ đặc tác dụng với quặng phophorit hoặc quặng apatit (trong CN)

– Muối photphat:

+ Tính tan: Tất cả các muối dihidrophotphat đều tan trong nước. Các muối hidrophotphat, photphat đều không tan hoặc ít tan trong nước trừ muối natri, kali và amoni

+ Nhận biết ion photphat bằng thuốc thử là bạc nitrat

3Ag⁺ + PO₄^3- → Ag₃PO₄ ↓ (màu vàng)

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Để nhận biết ion PO₄^3- trong dung dịch muối, người ta dùng thuốc thử là

A. dung dịch AgNO₃

B. dung dịch NaOH

C. dung dịch HNO₃

D. dung dịch Br₂

Hướng dẫn giải chi tiết:

Ta dùng ion Ag⁺ để nhận biết ion PO₄^3- do tạo kết tủa màu vàng:

Ag⁺ + PO₄^3-→ Ag₃PO₄ ↓ vàng

Đáp án A

Ví dụ 2: Thuốc thử để nhận biết các dung dịch : HCl, NaCl, Na₃PO₄, H₃PO₄ là

A. BaCl₂ và quỳ tím.

B. AgNO₃ và quỳ tím.

C. H₂SO₄ và quỳ tím.

D. Quỳ tím.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Dùng dung dịch AgNO₃ và quỳ tím

	HCl	NaCl	Na₃PO₄	H₃PO₄
Quỳ tím	Chuyển đỏ	Không đổi màu	Chuyển xanh	Chuyển đỏ
Dung dịch AgNO₃	↓ trắng			↓ vàng

Đáp án B

Ví dụ 3: Chọn câu sai:

A. Tất cả các muối đihiđrophotphat đều tan trong nước.

B. Tất cả các muối hiđrophotphat đều tan trong nước.

C. Các muối photphat trung hòa của natri, kali, amoni đều tan trong nước.

D. Các muối photphat trung hòa của hầu hết các kim loại đều không tan trong nước.

Hướng dẫn giải chi tiết:

– Tất cả muối H₂PO₄^– đều tan;

– Muối PO₄^3- và HPO₄^2- chỉ có muối của kim loại kiềm và amoni tan được.

=> câu sai là B. Tất cả các muối hiđrophotphat đều tan trong nước.

Đáp án B

Dạng 2: Bài toán H₃PO₄ tác dụng với dung dịch kiềm

* Một số lưu ý cần nhớ:

Khi cho H₃PO₄ vào dung dịch kiềm, ta có phương trình ion:

H₃PO₄ + OH^–→ H₂PO₄^– + H₂O

H₃PO₄ + 2OH^– → HPO₄^2- + 2H₂O

H₃PO₄ + 3OH^– → PO₄^3- + 3 H₂O

ta cần xét giá trị T = n OH^– / n H₃PO₄.

Các trường hợp có thể xảy ra là:

Giá trị của T	Chất thu được sau phản ứng
T = 1	H₂PO₄^–
T = 2	HPO₄^2-
T = 3	PO₄^3-
T < 1	H₂PO₄^–và H₃PO₄ dư
T > 3	PO₄^3- và NaOH dư
1 < T < 2	H₂PO₄^–và HPO₄^2-
2 < T < 3	PO₄^3-và HPO₄^2-

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Cho 200 ml dung dịch H₃PO₄ 0,3M vào 500 ml dung dịch Ba(OH)₂ 0,16M. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn. Khối lượng muối có phân tử khối bé hơn là

Hướng dẫn giải chi tiết:

$n_{H_{3} P O_{4}}$ = 0,06 mol

$n_{B a {(O H)}_{2}}$ = 0,08 mol $\Rightarrow n_{O H^{-}}$ = 0,16 mol

$\frac{n_{O H^{-}}}{n_{H_{3} P O_{4}}} = \frac{0, 16}{0, 06} = 2, 67$

Ta thấy 2 < 2,67

BT nguyên tố P:

$n_{H_{3} P O_{4}} = n_{H P O_{4}^{2 -}} + n_{P O_{4}^{3 -}}$ => x + y = 0,06 (1)

BT điện tích:

$n_{O H^{-}} = 2. n_{H P O_{4}^{2 -}} + 3. n_{P O_{4}^{3 -}}$ => 2x + 3y = 0,16 (2)

Từ (1) và (2) => x = 0,02 mol; y = 0,04 mol

Ta có:

$n_{B a H P O_{4}} = n_{H P O_{4}^{2 -}}$ = 0,02 mol

$\Rightarrow$ $m_{B a H P O_{4}}$ = 0,02.233 = 4,66 gam

$n_{B a_{3} {(P O_{4})}_{2}} = \frac{1}{2} n_{P O_{4}^{3 -}}$ = 0,02 mol

$\Rightarrow$ $m_{B a_{3} {(P O_{4})}_{2}} =$ 0,02.601 = 12,02 gam

Ví dụ 2: Cho 14,2 gam P₂O₅ vào 200 gam dung dịch NaOH 8% thu được dung dịch A. Muối thu được và nồng độ % tương ứng là

Hướng dẫn giải chi tiết:

$n_{P_{2} O_{5}} = \frac{14, 2}{142} = 0, 1 m o l; n_{N a O H} = \frac{200.8 %}{40} = 0, 4 m o l$

P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄ (1)

0,1 → 0,2 mol

Tỉ lệ $\frac{n_{N a O H}}{n_{H_{3} P O_{4}}} = \frac{2}{1}$ $\Rightarrow$ Sản phẩm tạo thành là Na₂HPO₄

Bảo toàn nguyên tố P: $n_{N a_{2} H P O_{4}} = n_{H_{3} P O_{4}} = 0, 2 m o l \Rightarrow m_{N a_{2} H P O_{4}} = 142.0, 2 = 28, 4 g a m$

Khối lượng dung dịch sau phản ứng là : $m = m_{d d N a O H} + m_{P_{2} O_{5}} = 200 + 14, 2 = 214, 2 m o l$

=> $C %_{N a_{2} H P O_{4}} = \frac{28, 4}{214, 2} .100 = 13, 26 %$

Ví dụ 3: Cho 200 ml dung dịch NaOH 2M tác dụng với 100 ml dung dịch H₃PO₄ aM thu được 25,95 gam hai muối. Giá trị của a là:

Hướng dẫn giải chi tiết:

Ta có:

n_NaOH =0,4(mol)

vì dung dịch sau phản ứng có hai muối => NaOH phản ứng hết

OH^– + H⁺ → H₂O

Mol : 0,4 → 0,4 → 0,4

Bảo toàn khối lượng có : m_NaOH + m_H3PO4 = m_muối + m_H2O

=> m_H3PO4= 25,95 + 0,4.18 – 0,4.40 = 17,15 gam

=>n_H3PO4 = 0,175 => C_H3PO4= 1,75(M)

Dạng 3: Bài toán về điều chế axit photphoric

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Từ quặng photphorit, có thể điều chế axit photphoric theo sơ đồ sau :

$Q u ặ n g - p h o t p h o r i t \overset{t^{0}}{\to} P \overset{t^{0}}{\to} P_{2} O_{5} \to H_{3} P O_{4}$

Biết hiệu suất chung của quá trình là 90%. Để điều chế được 1 tấn dung dịch H₃PO₄ 49%, cần khối lượng quặng photphorit chứa 73% Ca₃(PO₄)₂ là

Hướng dẫn giải chi tiết:

m_H3PO4 = 1.49 / 100 = 0,49 tấn

Ca₃(PO₄)₂ → 2H₃PO₄

310 196

0,775 tấn ← 0,49 tấn

=> m_{Ca3(PO4)2 thực tế dùng} = 0,775.100 / 90 = 31/36 tấn

=> m_quặng = 31/36 . 100/73 = 1,18 tấn

Ví dụ 2: Hòa tan 142 gam P₂O₅ vào 500 gam dung dịch H₃PO₄ 24,5%. Nồng độ % của H₃PO₄ trong dung dịch thu được là

Hướng dẫn giải chi tiết:

n_P2O5 = 1 mol; n_{H3PO4 ban đầu} = 1,25 mol

P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄

1 mol → 2 mol

=> tổng số mol H₃PO₄ trong dung dịch thu được

= 2 + 1,25 = 3,25 mol

=> m_H3PO4 = 318,5 gam

m_{dung dịch thu được} = m_P2O5 + m_{dung dịch ban đầu}

= 142 + 500 = 642 gam

=> C% = 318,5 / 642 . 100% = 49,61%

Ví dụ 3: Lấy 124 gam P đem điều chế H₃PO₄ với hiệu suất phản ứng đạt 100%. Thể tích dung dịch H₃PO₄ 35% (D = 1,25 gam/ml) có thể thu được là

Hướng dẫn giải chi tiết:

n P = 124 : 31 = 4 (mol)

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố P

=> n P = n H₃PO₄ = 4 (mol)

m H₃PO₄ = 4 . 98 = 392 (gam)

m dd = m ct : C% = 392 : 35% = 1120 gam

=> V dd = 1120 : 1,25 = 896 ml

Bài liên quan:

Leave a Comment Hủy