Tailieumoi.vn sưu tầm và biên soạn chuyên đề Axit photphoric và muối photphat gồm đầy đủ lý thuyết, các dạng bài tập chọn lọc và ví dụ minh họa từ cơ bản đến nâng cao giúp học sinh ôn luyện kiến thức, biết cách làm bài tập môn Hóa học 11.

Chuyên đề Axit photphoric và muối photphat

I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM

AXIT PHOTPHORIC

1. Cấu tạo phân tử

$\begin{array}{l}H-O\\ \backslash \\ H-O-P=O\\ /\\ H-O\end{array}$

 P có số oxi hóa +5.

2. Tính chất vật lí

Axit photphoric ($H_{3}P{O}_4$) là chất rắn dạng tinh thể, trong suốt, không màu, nóng chảy ở $42,5°C$  , rất háo nước nên dễ bị chảy rữa, tan trong nước theo bất kì tỉ lệ nào.

3. Tính chất hóa học

a. Tính axit

Trong nước $H_{3}P{O}_4$  phân li theo 3 nấc:

$H_{3}P{O}_4\underset{}{\overset{}{\rightleftarrows }}{H}^{+}+H_{2}P{O}_4^{-}$

$H_{2}P{O}_4^{-}\underset{}{\overset{}{\rightleftarrows }}{H}^{+}+HP{O}_4^{2-}$

$HP{O}_4^{2-}\underset{}{\overset{}{\rightleftarrows }}{H}^{+}+P{O}_4^{3-}$

Dung dịch $H_{3}P{O}_4$  có tính chất chung của một axit và có độ mạnh trung bình: Nấc 1 > nấc 2 > nấc 3.

Tác dụng với bazơ

Tùy theo tỉ lệ chất tham gia phản ứng mà $H_{3}P{O}_4$  sinh ra muối axit hoặc muối trung hòa.

b. ${\mathit{H}}_{\mathbf{3}}\mathit{P}{\mathit{O}}_{\mathbf{4}}$  không có tính oxi hóa

Mặc dù P có số oxi hóa cao nhất +5 nhưng $H_{3}P{O}_4$  không có tính oxi hoá như $HN{O}_3$  vì ion $P{O}_4^{3-}$  rất bền vững.

4. Điều chế

• Từ quặng photphorit hoặc apatit:

$C{a}_3{\left(P{O}_4\right)}_2+3H_{2}S{O}_{4\left(d\right)}\stackrel{}{\to }2H_{3}P{O}_4+3CaS{O}_4\downarrow$

Nhận xét:$H_{3}P{O}_4$ thu được không tinh khiết.

• Từ photpho:

$$\begin{gathered} 4P+5O_2\stackrel{t°}{\to }2P_2{O}_5 \\ {P}_2{O}_5+3H_{2}O\stackrel{}{\to }2H_{3}P{O}_4 \end{gathered}$$

Nhận xét: Phương pháp này điều chế $H_{3}P{O}_4$  có độ tinh khiết và nồng độ cao hơn.

MUỐI PHOTPHAT

Phân loại: 3 loại

Muối đihiđrophotphat $\left(H_{2}P{O}_4^{-}\right)$

Muối hiđrophotphat $\left(HP{O}_4^{2-}\right)$

Muối photphat $\left(P{O}_4^{3-}\right)$  hay muối trung hòa

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.

2. Nhận biết ion photphat

Thuốc thử: Dung dịch $AgN{O}_3$ .

Hiện tượng: Kết tủa màu vàng.

Phương trình hóa học:

$3A{g}^{+}+P{O}_4^{3-}\stackrel{}{\to }A{g}_{3}P{O}_4\downarrow$(màu vàng).

SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HÓA

AXIT PHOTPHORIC VÀ MUỐI PHOTPHAT

1. AXIT PHOTPHORIC

• Axit $H_{3}P{O}_4$  là axit ba nấc, có độ mạnh trung bình, có đầy đủ tính chất của một axit.

2. MUỐI PHOTPHAT

• Phân loại:
• Muối đihiđrophotphat $\left(H_{2}P{O}_4^{-}\right)$
• Muối hiđrophotphat $\left(HP{O}_4^{2-}\right)$
• Muối photphat $\left(P{O}_4^{3-}\right)$
• Nhận biết
• Sử dụng: dung dịch $AgN{O}_3$

$3A{g}^{+}+P{O}_4^{3-}\stackrel{}{\to }A{g}_{3}P{O}_4\downarrow$ (màu vàng)

II. CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Bài tập lí thuyết về sự điện li, hóa học và phương pháp điều chế ${\mathit{H}}_{\mathbf{3}}\mathit{P}{\mathit{O}}_{\mathbf{4}}$ , muối photphat

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Dung dịch axit photphoric có chứa các ion (không kể đến sự phân li của nước) là:

A. $H^{+},P{O}_4^{3-}$ .

B.  $H^{+},H_{2}P{O}_4^{-},P{O}_4^{3-}$       

C. $H^{+},HP{O}_4^{-},P{O}_4^{3-}$ .   

D. $H^{+},H_{2}P{O}_4^{-},HP{O}_4^{2-},P{O}_4^{3-}$

Hướng dẫn giải

Trong nước $H_{3}P{O}_4$  phân li theo 3 nấc:

$$\begin{gathered} H_{3}P{O}_4\underset{}{\overset{}{\rightleftarrows }}{H}^{+}+H_{2}P{O}_4^{-} \\ {H}_{2}P{O}_4^{-}\underset{}{\overset{}{\rightleftarrows }}{H}^{+}+HP{O}_4^{2-} \\ HP{O}_4^{2-}\underset{}{\overset{}{\rightleftarrows }}{H}^{+}+P{O}_4^{3-} \end{gathered}$$

Vậy trong dung dịch chứa các ion $H^{+},H_{2}P{O}_4^{-},HP{O}_4^{2-},P{O}_4^{3-}$

 $\to$Chọn D.

Ví dụ 2: Dãy gồm các muối đều tan là:

A.  $N{a}_{3}P{O}_4;BaHP{O}_4;C{a}_3{\left(P{O}_4\right)}_2.$                    

B.  $K_{3}P{O}_4;Ca{\left(H_{2}P{O}_4\right)}_2;{\left(N{H}_4\right)}_{2}HP{O}_4.$            

C.  $Na{H}_{2}P{O}_4;Mg{\left(P{O}_4\right)}_2;K_{2}HP{O}_4$                    

D.  ${\left(N{H}_4\right)}_{3}P{O}_4;Ba{\left(H_{2}P{O}_4\right)}_2;MgHP{O}_4$

Hướng dẫn giải

Dãy gồm các muối đều tan trong nước là $K_{3}P{O}_4;Ca{\left(H_{2}P{O}_4\right)}_2;{\left(N{H}_4\right)}_{2}HP{O}_4$  .

$\to$Chọn B.

III. Bài tập tự luyện dạng 1

Câu 1: Để nhận biết ion $P{O}_4^{3-}$  trong dung dịch muối, người ta thường dùng thuốc thử $AgN{O}_3$  bởi vì

A. phản ứng tạo ra kết tủa vàng.                            

B. phản ứng tạo khí màu nâu.                                

C. phản ứng tạo ra khí không màu, hoá nâu trong không khí.                         

D. phản ứng tạo dung dịch có màu vàng.

Câu 2: Ứng dụng không phải của $H_{3}P{O}_4$  là

A. điều chế phân lân.     

B. sản xuất thuốc trừ sâu. 

C. làm diêm, thuốc nổ.  

D. dùng trong công nghiệp dược phẩm.

Câu 3: Phát biểu nào sau đây sai khi nói về ?

A. $H_{3}P{O}_4$  có tính oxi hoá mạnh.    

B. $H_{3}P{O}_4$  là axit khá bền với nhiệt. 

C. $H_{3}P{O}_4$  có độ mạnh trung bình.

D. $H_{3}P{O}_4$  là một axit ba nấc.

Câu 4: Lập các phương trình hoá học sau ở dạng phân tử:

a) $N{H}_3+C{H}_{3}COOH\stackrel{}{\to }\mathrm{...}$

b) ${\left(N{H}_4\right)}_{3}P{O}_4\stackrel{t°}{\to }{H}_{3}P{O}_4+\mathrm{...}$

c)$Zn{\left(N{O}_3\right)}_2\stackrel{t°}{\to }\mathrm{...}$

d) $K_{3}P{O}_4+Ba{\left(N{O}_3\right)}_2\stackrel{}{\to }$

e) $Ca{\left(H_{2}P{O}_4\right)}_2+Ca{\left(OH\right)}_2\stackrel{1:1}{\to }\mathrm{...}$

Dạng 2: Axit phophoric tác dụng với kiềm

      Phương pháp giải

Khi dung dịch kiềm tác dụng với axit $H_{3}P{O}_4$  các phản ứng có thể xảy ra:

$$\begin{gathered} O{H}^{-}+H_{3}P{O}_4\stackrel{}{\to }{H}_{2}P{O}_4^{-}+H_{2}O\left(1\right) \\ 2O{H}^{-}+H_{3}P{O}_4\stackrel{}{\to }HP{O}_4^{2-}+2H_{2}O\left(2\right) \\ 3O{H}^{-}+H_{3}P{O}_4\stackrel{}{\to }P{O}_4^{3-}+3H_{2}O\left(1\right) \end{gathered}$$

Bước 1: Tính số mol OH^- và  $H_{3}P{O}_4$

Bước 2: Xét tỉ lệ $T=\frac{n_{O{H}^{-}}}{n_{H_{3}P{O}_4}}$

• $T\le 1\to$ Xảy ra (1), chỉ tạo muối $H_{2}P{O}_4^{-}$ .
• $1<T<2\to$ Xảy ra (1) và (2), tạo hai muối $H_{2}P{O}_4^{-}$  và $HP{O}_4^{2-}$
• $T=2\to$ Xảy ra (2), chỉ tạo muối $HP{O}_4^{2-}$
• $2<T<3\to$ Xảy ra (2) và (3), tạo hai muối $HP{O}_4^{2-}$  và $P{O}_4^{3-}$ .
•  $T\ge 3\to$Xảy ra (3), chỉ tạo muối $P{O}_4^{3-}$ .

Bước 3: Tính toán theo yêu cầu của đề bài.

Chú ý: Để giải nhanh bài toán có thể sử dụng các định luật bảo toàn: bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng,...

Ví dụ: Cho 44 gam NaOH 10% tác dụng với 10 gam axit $H_{3}P{O}_4$  39,2%.

a) Xác định muối thu được.

b) Tính nồng độ phần trăm muối trong dung dịch sau phản ứng.

Hướng dẫn giải

a) Ta có: $n_{NaOH}=0,11mol;n_{H_{3}P{O}_4}=0,04mol$

Xét tỉ lệ: $T=\frac{n_{O{H}^{-}}}{n_{H_{3}P{O}_4}}=\frac{0,11}{0,04}=2,75$

Nhận thấy: 2 < T < 3  Tạo hai muối $N{a}_{2}HP{O}_4$  và $N{a}_{3}P{O}_4$  .

Phương trình hóa học:

$$\begin{gathered} 2NaOH+H_{3}P{O}_4\stackrel{}{\to }N{a}_{2}HP{O}_4+2H_{2}O \\ 3NaOH+H_{3}P{O}_4\stackrel{}{\to }N{a}_{3}P{O}_4+3H_{2}O \end{gathered}$$

b) Gọi số mol của $N{a}_{2}HP{O}_4$  và $N{a}_{3}P{O}_4$  lần lượt là x và y mol.

Theo phương trình: $x+y=0,04\left(1\right)$

Và $2x+3y=0,11\left(2\right)$

Từ (1) và (2) suy ra: $x=0,01$  và $y=0,03$ .

Khối lượng dung dịch sau phản ứng bằng:

$m_{\text{dung dich}}=44+10=54gam$

Nồng độ phần trăm của các muối trong dung dịch sau phản ứng 

$$\begin{gathered} C{\%}_{N{a}_{2}HP{O}_4}=\frac{1,42}{54}.100\%=2,63\% \\ C{\%}_{N{a}_{3}P{O}_4}=\frac{4,92}{54}.100\%=9,11\% \end{gathered}$$

III. Bài tập tự luyện dạng 2

Câu 1: Cho 44 gam NaOH vào dung dịch chứa 39,2 gam $H_{3}P{O}_4$ . Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, đem cô cạn dung dịch thu được hỗn hợp X. X gồm

A. $Na{H}_{2}P{O}_4.$  

B. $N{a}_{3}P{O}_4$  và $Na{H}_{2}P{O}_4.$

C. $Na{H}_{2}P{O}_4.$  và    $N{a}_{2}HP{O}_4.$    

D. $N{a}_{3}P{O}_4$  và $Na{H}_{2}P{O}_4.$

Câu 2: Để thu được muối photphat trung hoà, thể tích dung dịch NaOH 1,00M cần dùng khi tác dụng với 50,0 ml $H_{3}P{O}_4$  0,50M là

A. 0,075 ml.                  B. 75,000 ml.

C. 70,000 ml.                D. 7,500 ml.

ĐÁP ÁN

Dạng 1: Bài tập lí thuyết về sự điện li, hóa học và phương pháp điều chế ${\mathit{H}}_{\mathbf{3}}\mathit{P}{\mathit{O}}_{\mathbf{4}}$ , muối photphat

Câu 4: Phương trình hóa học:

a) $N{H}_3+C{H}_{3}COOH\stackrel{}{\to }C{H}_{3}COON{H}_4$

b) ${\left(N{H}_4\right)}_{3}P{O}_4\stackrel{t°}{\to }{H}_{3}P{O}_4+3N{H}_3$

c) $Zn{\left(N{O}_3\right)}_2\stackrel{t°}{\to }ZnO+2N{O}_2+\frac{1}{2}{O}_2$

d) $2K_{3}P{O}_4+3Ba{\left(N{O}_3\right)}_2\stackrel{}{\to }B{a}_3{\left(P{O}_4\right)}_2\downarrow +6KN{O}_3$

e) $Ca{\left(H_{2}P{O}_4\right)}_2+Ca{\left(OH\right)}_2\stackrel{t°}{\to }2CaHP{O}_4+2H_{2}O$

Dạng 2: Axit phophoric tác dụng với kiềm

Câu 1: Chọn D.

Ta có: $n_{NaOH}=1,1mol;n_{H_{3}P{O}_4}=0,4mol$

Xét tỉ lệ: $T=\frac{n_{O{H}^{-}}}{n_{H_{3}P{O}_4}}=\frac{1,1}{0,4}=2,75$

Nhận thấy: $2<T<3\to$  Tạo hai muối $N{a}_{2}HP{O}_4$  và $N{a}_{3}P{O}_4$  .

Câu 2: Chọn B.

Ta có: $n_{H_{3}P{O}_4}=0,025mol$

Phương trình hóa học: $n_{NaOH}=3n_{H_{3}P{O}_4}=0,025.3=0,075mol$

Theo phương trình: $\to V_{NaOH}=\frac{n}{C_M}=\frac{0,075}{1}=0,075\text{\hspace{0.17em}lÝt = 75 ml}$