P + H2SO4 đặc → H3PO4 + SO2 + H2O: Cân bằng

Trả lời nhanh

Phương trình đã cân bằng: 2P + 5H₂SO₄ (đặc) → 2H₃PO₄ + 5SO₂↑ + 2H₂O, điều kiện đun nóng. Photpho là chất khử (0 → +5), H₂SO₄ đặc là chất oxi hoá (S⁺⁶ → S⁺⁴). Hiện tượng: photpho tan dần, có khí SO₂ mùi hắc thoát ra.

Phương trình phản ứng

2P + 5H₂SO₄ (đặc) → (t°) 2H₃PO₄ + 5SO₂↑ + 2H₂O

Điều kiện: đun nóng; axit phải là H₂SO₄ đặc (thường dùng photpho đỏ).
Loại phản ứng: oxi hoá – khử.
Sản phẩm: axit photphoric, khí lưu huỳnh đioxit và nước.

Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

Bước 1. Xác định số oxi hoá của những nguyên tố thay đổi: P⁰ → P⁺⁵ (trong H₃PO₄); S⁺⁶ (trong H₂SO₄) → S⁺⁴ (trong SO₂).

Bước 2. Viết các quá trình cho – nhận electron:

Chất khử: P⁰ → P⁺⁵ + 5e
Chất oxi hoá: S⁺⁶ + 2e → S⁺⁴

Bước 3. Nhân hệ số cho số electron cho bằng số electron nhận (bội chung nhỏ nhất của 5 và 2 là 10): nhân quá trình đầu với 2, quá trình sau với 5.

2 × (P⁰ → P⁺⁵ + 5e)
5 × (S⁺⁶ + 2e → S⁺⁴)

Bước 4. Đặt hệ số vào phương trình: 2P, 5SO₂ và 2H₃PO₄. Vì SO₂ là sản phẩm khử duy nhất nên H₂SO₄ đóng vai trò oxi hoá là 5 phân tử; trong phản ứng này không còn gốc sunfat nào tạo muối, nên cần đúng 5H₂SO₄. Cuối cùng cân bằng hiđro bằng nước: vế trái có 10 H, vế phải có 6 H (trong H₃PO₄) nên cần thêm 4 H, tức 2H₂O.

Kiểm tra lại số nguyên tử

Nguyên tố	Vế trái	Vế phải
P	2	2
S	5	5
H	5 × 2 = 10	2 × 3 + 2 × 2 = 10
O	5 × 4 = 20	2 × 4 + 5 × 2 + 2 = 20

Tổng hệ số (số nguyên tối giản): 2 + 5 + 2 + 5 + 2 = 16.

Vai trò của các chất và hiện tượng

P: chất khử, bị oxi hoá lên mức +5.
H₂SO₄ đặc: chất oxi hoá mạnh, bị khử xuống SO₂. Axit loãng không có tính chất này.
Hiện tượng: khối photpho đỏ tan dần trong dung dịch axit khi đun nóng, có khí không màu, mùi hắc (SO₂) thoát ra.

Vì sao phản ứng tạo H₃PO₄ mà không phải P₂O₅?

Trong dung dịch có nước, P₂O₅ sẽ kết hợp ngay với nước thành H₃PO₄. Vì vậy sản phẩm viết ở dạng axit photphoric. Đây là cách làm tương tự khi photpho phản ứng với HNO₃ đặc: P bị oxi hoá lên +5 và sản phẩm là H₃PO₄.

Mẹo nhớ và lỗi sai thường gặp

Mẹo: “P cho 5, S nhận 2” nên tỉ lệ P : SO₂ = 2 : 5. Nhớ được tỉ lệ này là suy ra cả phương trình.
Sai thường gặp 1: viết sản phẩm là H₃PO₄ + H₂S hoặc S. Photpho là chất khử yếu hơn kim loại mạnh như Mg, Zn nên H₂SO₄ đặc chỉ bị khử đến SO₂.
Sai thường gặp 2: quên điều kiện đun nóng.
Sai thường gặp 3: cân bằng H và O bằng cách thêm nước trước khi cân bằng electron, dẫn đến lệch hệ số.

Bài tập vận dụng

Bài 1. Cho 6,2 gam photpho phản ứng hoàn toàn với H₂SO₄ đặc nóng, dư. Tính thể tích SO₂ (đktc) và khối lượng H₂SO₄ đã phản ứng.

Giải: n_P = 6,2 : 31 = 0,2 mol. Theo phương trình, n_SO₂ = 0,2 × 5/2 = 0,5 mol, V = 0,5 × 22,4 = 11,2 lít. n_H₂SO₄ phản ứng = 0,5 mol, m = 0,5 × 98 = 49 gam.

Bài 2. Cho 3,1 gam P tác dụng hết với H₂SO₄ đặc nóng. Tính khối lượng H₃PO₄ tạo thành.

Giải: n_P = 0,1 mol → n_H₃PO₄ = 0,1 mol → m = 0,1 × 98 = 9,8 gam.

Bài 3 (trắc nghiệm). Trong phản ứng P + H₂SO₄ đặc, tỉ lệ số mol chất khử : chất oxi hoá là:
A. 2 : 5 B. 5 : 2 C. 1 : 1 D. 2 : 3

Đáp án: A. Chất khử là P (2 mol), chất oxi hoá là H₂SO₄ (5 mol) nên tỉ lệ là 2 : 5. Phương án B bị đảo tỉ lệ, C và D không khớp hệ số.

Câu hỏi thường gặp

P tác dụng với H2SO4 đặc nóng tạo sản phẩm gì?

Tạo axit photphoric H3PO4, khí lưu huỳnh đioxit SO2 và nước theo phương trình 2P + 5H2SO4 đặc → 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O.

Phản ứng P + H2SO4 đặc có cần đun nóng không?

Có. Photpho phản ứng với H2SO4 đặc khi đun nóng; ở nhiệt độ thường phản ứng xảy ra rất chậm.

Trong phản ứng này H2SO4 đóng vai trò gì?

H2SO4 đặc là chất oxi hoá: S có số oxi hoá +6 bị khử xuống +4 trong SO2. Không có gốc sunfat nào tạo muối nên toàn bộ 5 phân tử axit đều là chất oxi hoá.

Hiện tượng nhận biết phản ứng là gì?

Photpho đỏ tan dần, có khí không màu mùi hắc (SO2) thoát ra khi đun nóng.