Giải Hóa Học 11 Bài 10: Photpho

Giải bài tập Hóa Học lớp 11 Bài 10: Photpho

Câu hỏi và bài tập (trang 49-50 sgk Hóa học 11)

Bài 1 trang 49 sgk hóa học 11: Nêu những điểm khác nhau về tính chất vật lí giữa P trắng và P đỏ. Trong điều kiện nào P trắng chuyển thành P đỏ và ngược lại ? 
Lời giải

Sự chuyển hóa giữa P trắng và P đỏ:

Bài 2 trang 49 sgk hóa học 11: Lập phương trình hóa học của các phản ứng sau đây và cho biết trong các phản ứng này, P có tính khử hay tính oxi hóa:

P + O₂  → P₂O₅

P + Cl₂ → PCl₃

P + S → P₂S₃

P + S → P₂S₅

P + Mg → Mg₃P₂

P + KClO₃ → P₂O₅ + KCl

Lời giải

Bài 3 trang 49 sgk hóa học 11: Thí nghiệm ở hình 2.13 chứng minh khả năng bốc cháy khác nhau của P trắng và P đỏ. Hãy quan sát, mô tả và giải thích hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm. Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra.

Lời giải

Hiện tượng: P trắng bốc cháy, còn P đỏ không bốc cháy (hình 2.13, SGK).

Giải thích: Do P trắng có cấu trúc mạng tinh thể phân tử còn P đỏ có cấu trúc polime nên P trắng hoạt động hóa học mạnh hơn P đỏ.

P trắng bốc cháy ở nhiệt độ trên 40^oC còn P đỏ chỉ bốc cháy ở nhiệt độ trên 250^oC.

P trắng tác dụng với oxi không khí dễ dàng hơn, tạo thành P₂O₅:

Bài 4 trang 49 sgk hóa học 11: Nêu những ứng dụng của photpho. Những ứng dụng đó xuất phát từ tính chất gì của photpho ?

Lời giải

* Ứng dụng của photpho:

– Phần lớn photpho sản xuất ra được dùng để sản xuất axit photphoric, phần còn lại chủ yếu dùng trong sản xuất diêm.

– Dùng vào mục đích quân sự: sản xuất bom, đạn cháy, đạn khói, …

Những ứng dụng này xuất phát từ tính khử hoặc tính oxi hóa của photpho.

Bài 5 trang 49 sgk hóa học 11: Đốt cháy hoàn toàn 6,2 g photpho trong oxi dư. Cho sản phẩm tạo thành tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH 32% tạo ra muối Na₂HPO₄.

a) Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra.

b) Tính khối lượng dung dịch NaOH đã dùng.

c) Tính nồng độ phần trăm của muối trong dung dịch thu được sau phản ứng.

Phương pháp giải

– Dựa theo các dữ kiện đề bài để viết các PTHH xảy ra.

– Tính toán theo PTHH.

Lời giải

Lý thuyết Photpho

Trong bảng tuần hoàn photpho ở ô thứ 15, nhóm VA, chu kì 3.

I. VỊ TRÍ VÀ CẤU HÌNH

– Trong bảng tuần hoàn photpho ở ô thứ 15, nhóm VA, chu kì 3.

– Cấu hình electron lớp ngoài cùng: 1s²2s²2p⁶3s²3p³.

II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

1. Photpho trắng

Chất rắn màu trắng hoặc hơi vàng, rất độc, dễ gây bỏng nặng khi rơi vào da; mềm và dễ nóng chảy; không tan trong nước và dễ tan trong dung môi hữu cơ. 

2. Photpho đỏ

– Chất rắn có màu đỏ, không độc, dễ hút ẩm và chảy rữa; không tan trong các dung môi thông thường.

P đỏ (rắn) $\stackrel{t^{0}cao}{\to }$ P đỏ (hơi) → P trắng.

– Hai dạng này khác nhau về tính chất vật lí do chúng khác nhau về cấu trúc tinh thể và khả năng liên kết. Trong hai dạng thù hình photpho trắng hoạt động hơn photpho đỏ.

III. 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 hơn P đỏ.

1. Tính OXH 

– Tác dụng với kim loại hoạt động mạnh:

$2\stackrel{0}{P}+3Ca\stackrel{t^o}{\to }\underset{canxiphotphua}{C{a}_3\stackrel{-3}{P_2}}$

2. Tính khử:

– Tác dụng với oxi, halogen, lưu huỳnh…

$4\stackrel{0}{P}+5O_2\to \underset{diphotphopentaoxit}{2\stackrel{+5}{P_2{O}_5}}$

2P + 5Cl₂  $\stackrel{t^o}{\to }$ 2PCl₅

– Tác dụng với hợp chất:

P + 5HNO₃ → H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O

IV. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

Trong tự nhiên photpho nằm ở dạng muối của axit photphoric. Hai khoáng vật chính của photpho là aptit 3Ca₃(PO₄)₂ . CaF₂ và photphorit Ca₃(PO₄)₂.

V. ĐIỀU CHẾ

– Trong công nghiệp, photpho được sản xuất bằng cách nung hỗn hợp quặng photphorit, cát và than cốc ở 1200⁰C trong lò điện:

Ca₃(PO₄)₂ + 3SiO₂ + 5C → 3CaSiO₃ + 2P + 5CO

– Phần lớn photpho sản xuất ra được dùng để sản xuất axit photphoric, phần còn lại chủ yếu dùng trong sản xuất diêm. Ngoài ra, photpho còn được dùng vào mục đích quân sự: sản xuất bom, đạn cháy, đạn khói,…

Sơ đồ tư duy: Photpho

Phương pháp giải một số dạng bài tập về photpho

Dạng 1: Bài tập lý thuyết về photpho

* Một số lưu ý cần nhớ:

– Phopho có 2 dạng thù hình là photpho trắng và phopho đỏ, ở các điều kiện thích hợp, 2 dạng thù hình này có thể chuyển hóa cho nhau – Do liên kết yếu hơn N nên P có mức độ hoạt động hóa học mạnh hơn N, thể hiện tính OXH (tác dụng với KL, lưu ý P không tác dụng với H) thể hiện tính khử khi tác dụng với oxi, clo … – Người ta điều chế photpho bằng cách nung hỗn hợp quặng photphat, SiO2 và C trong lò điện.

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Cho các phản ứng sau: (1) P + Cl₂ (dư, t^o);  (2) P + KClO₃ (t^o);  (3) P + H₂SO₄ (đặc, nóng);  (4) P + O₂ (thiếu, t^o). Những trường hợp P bị oxi hóa thành P⁺⁵ là

A. (2), (3), (4).

B. (1), (2), (4).

C. (1), (2), (3).

D. (1), (3), (4).

Hướng dẫn giải chi tiết:

(1) 2P + 5Cl_2dư → 2PCl₅  

(2) 6P_đỏ + 3KClO₃  3P₂O₅ + 5KCl (phản ứng xảy ra khi quẹt diêm)

(3) 2P + 5H₂SO_4 đặc  2H₃PO₄ + 3H₂O + 5SO₂

(4) 4P + 3O_2 thiếu  2P₂O₃

Đáp án C

Ví dụ 2: Khi cho P đem trộn với KClO₃ nung nóng thu được sản phẩm chứa photpho có công thức là

A. K₃P.

B. PCl₃.

C. P₂O₅.

D. K₃PO₄.

Hướng dẫn giải chi tiết:

PTHH: 6P_đỏ + 3KClO₃  3P₂O₅ + 5KCl (phản ứng xảy ra khi quẹt diêm)

Đáp án C.

Ví dụ 3: Khoáng vật chính của P trong tự nhiên là

A. Apatit 3Ca₃(PO₄)₂.CaF₂.    

B. Apatit Ca(H₂PO₄)₂.

C. Photphorit Ca₃(PO₄)₂.

D. cả A và C.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Khoáng vật chính của P trong tự nhiên là apatit 3Ca₃(PO₄)₂.CaF₂ và photphorit Ca₃(PO₄)₂

Đáp án D

Dạng 2: Bài toán về hợp chất của photpho

* Một số ví dụ điển hình

Ví dụ 1: Để trung hoà hoàn toàn dung dịch thu được khi thuỷ phân 4,5375 gam một photpho trihalogenua cần dùng 55 ml dung dịch NaOH 3M. Biết rằng phản ứng thuỷ phân tạo ra hai axit, trong đó có axit H₃PO₃ là axit hai nấc. Công thức của photpho trihalogenua đó là

Hướng dẫn giải chi tiết:

Gọi x là số mol PX₃ phản ứng

Phương trình phản ứng :

            PX₃   +  3H₂O   →   H₃PO₃   +   3HX            (1)

mol:       x                 →          x      →       3x

Trung hòa X bằng NaOH => 2 muối thu được là Na₂HPO₃ và NaX

Bảo toàn nguyên tố P và X: n_Na2HPO3 = n_H3PO3 = x mol;  n_NaX = n_HX = 3x mol

Bảo toàn nguyên tố Na: n_NaOH = 2.n_Na2HPO3 + n_NaX  => 0,165 = 2x + 3x

=> x = 0,033

$=>M_{PX3}=\frac{4,5375}{0,033}=137,5$

=> X = 35,5 (Cl)

Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn 3,1 gam photpho bằng oxi dư rồi cho sản phẩm tạo thành tác dụng vừa đủ với m gam dung dịch NaOH 32%, thu được muối Na₂HPO₄. Giá trị của m là :

Hướng dẫn giải chi tiết:

n_P = 0,1 mol

Bảo toàn nguyên tố P : n_H3PO4 = n_Na2HPO4 = n_P = 0,1 mol

Bảo toàn nguyên tố Na: n_NaOH = 2.n_Na2HPO4 = 0,2 mol

=> m_{dung dịch NaOH} = 0,2.40.100 / 32 = 25 gam

Ví dụ 3: Từ quặng photphorit, có thể điều chế axit photphoric theo sơ đồ sau :

$Quặng-photphorit\stackrel{t^0}{\to }P\stackrel{t^0}{\to }{P}_2{O}_5\to H_{3}P{O}_4$

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