Bài tập về Axit photphoric và muối photphat

Kiến thức cần nhớ

Axit photphoric H₃PO₄

I. Cấu tạo phân tử

- Công thức cấu tạo:

- Trong hợp chất H₃PO₄, photpho có số oxi hóa cao nhất là +5.

II. Tính chất vật lí

- Là chất rắn dạng tinh thể trong suốt, nóng chảy ở 42,5ºC, rất háo nước nên dễ chảy rữa và tan vô hạn trong nước.

- Axit photphoric thường dùng là dung dịch đặc, sánh, không màu, có nồng độ 85%.

III. Tính chất hóa học

Khác với axit nitric, axit photphoric không có tính oxi hóa.

1. Axit photphoric là axit ba nấc

- Trong dung dịch nước, axit photphoric phân li theo từng nấc:

Nấc 1: ${\mathrm{H}}_3{\mathrm{PO}}_4\rightleftarrows {\mathrm{H}}^{+}+{\mathrm{H}}_2{{\mathrm{PO}}_4}^{-}$

Nấc 2: ${\mathrm{H}}_2{{\mathrm{PO}}_4}^{-}\rightleftarrows {\mathrm{H}}^{+}+{{\mathrm{HPO}}_4}^{2-}$

Nấc 3: ${{\mathrm{HPO}}_4}^{2-}\rightleftarrows {\mathrm{H}}^{+}+{{\mathrm{PO}}_4}^{3-}$

- Sự phân li chủ yếu xảy ra theo nấc 1, nấc 2 kém hơn và nấc 3 rất yếu.

- Như vậy trong dung dịch axit photphoric có các ion:  và các phân tử H₃PO₄ không phân li (không kể các ion H⁺ và OH^- do nước phân li ra).

2. Axit photphoric có độ mạnh trung bình

- Dung dịch axit photphoric có những tính chất chung của axit như làm quỳ tím hóa đỏ, tác dụng với oxit bazơ, bazơ, muối, kim loại.

Lưu ý: Khi tác dụng với dung dịch kiềm, tùy theo lượng chất tác dụng mà axit photphoric tạo ra muối trung hòa, muối axit hoặc hỗn hợp muối.

Thí dụ:

H₃PO₄+NaOH→NaH₂PO₄+H₂O

H₃PO₄+2NaOH→Na₂HPO₄+2H₂O

H₃PO₄+3NaOH→Na₃PO₄+3H₂O

IV. Ứng dụng và điều chế

1. Ứng dụng

- Một lượng lớn axit photphoric dùng để điều chế các muối photphat và sản xuất phân lân, thuốc trừ sâu,…

Hình 1: Phân lân nung chảy dạng viên

- Axit H₃PO₄ tinh khiết được dùng trong công nghiệp dược phẩm.

2. Điều chế

a) Trong phòng thí nghiệm

P+5HNO_3đặc$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$H₃PO₄+H₂O+5NO₂

b) Trong công nghiệp

+ Cho H₂SO₄ đặc tác dụng với quặng photphorit hoặc quặng apatit:

Ca₃(PO₄)₂+3H₂SO_4đặc$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$3CaSO₄↓+2H₃PO₄

→ Điều chế bằng phương pháp này không tinh khiết và lượng chất thấp.

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

4P+5O_{2$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$}2P₂O₅

P₂O₅+3H₂O→2H₃PO₄

MUỐI PHOTPHAT

Axit photphoric tác dụng với dung dịch kiềm, tạo ra 3 loại muối:

- Muối photphat trung hòa: Na₃PO₄, Ca₃(PO₄)₂, …

- Muối đihiđrophotphat: NaH₂PO₄, Ca(H₂PO₄)₂, …

- Muối hiđrophotphat: Na₂HPO₄, CaHPO₄, …

1. Tính tan

    Tất cả các muối đihiđrophotphat đều tan trong nước. Các muối hiđrophotphat và photphat trung hòa đều không tan hoặc ít tan trong nước (trừ muối natri, kali, amoni).

2. Nhận biết ion photphat ()

- Thuốc thử là bạc nitrat.

- Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa màu vàng.

- Phương trình ion rút gọn:

3Ag⁺ + ${{\mathrm{PO}}_4}^{3-}$→ Ag₃PO₄↓ (màu vàng)

Lưu ý: Kết tủa Ag₃PO₄ không tan trong nước, nhưng tan trong dung dịch axit nitric loãng.

Hình 2: Cho AgNO₃ tác dụng với Na₃PO₄.

Các dạng bài tập về Axit photphoric và muối photphat

Dạng 1: Bài tập lí thuyết về sự điện li, hóa học và phương pháp điều chế , muối photphat

Dạng 2: Axit phophoric tác dụng với kiềm

Bài tập tự luyện

Câu 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

Câu 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

Đáp án B

Câu 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

Câu 4: 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 

$n_{Ba{(OH)}_2}$= 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:

$n_{H_{3}P{O}_4}=n_{HP{O}_4^{2-}}+n_{P{O}_4^{3-}}$ => x + y = 0,06  (1)

BT điện tích:

$n_{O{H}^{-}}=2.n_{HP{O}_4^{2-}}+3.n_{P{O}_4^{3-}}$ => 2x + 3y = 0,16  (2)

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

Ta có:

$n_{BaHP{O}_4}=n_{HP{O}_4^{2-}}$= 0,02 mol

$\Rightarrow$$m_{BaHP{O}_4}$= 0,02.233 = 4,66 gam

$n_{B{a}_3{(P{O}_4)}_2}={\displaystyle \frac{1}{2}}{n}_{P{O}_4^{3-}}$= 0,02 mol

$\Rightarrow$$m_{B{a}_3{(P{O}_4)}_2}=$ 0,02.601 = 12,02 gam

Câu 5: 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:

$n_{P_2{O}_5}={\displaystyle \frac{14,2}{142}}=0,1mol;n_{NaOH}={\displaystyle \frac{200.8\mathrm{\%}}{40}}=0,4mol$

P₂O₅   +   3H₂O   →  2H₃PO₄            (1)

 0,1             →              0,2  mol

Tỉ lệ ${\displaystyle \frac{n_{NaOH}}{n_{H_{3}P{O}_4}}}={\displaystyle \frac{2}{1}}$$\Rightarrow$ Sản phẩm tạo thành là Na₂HPO₄

Bảo toàn nguyên tố P:$n_{N{a}_{2}HP{O}_4}=n_{H_{3}P{O}_4}=0,2mol\Rightarrow m_{N{a}_{2}HP{O}_4}=142.0,2=28,4gam$

Khối lượng dung dịch sau phản ứng là : $m=m_{\mathrm{d}\mathrm{d}NaOH}+m_{P_2{O}_5}=200+14,2=214,2mol$

=> $C{\mathrm{\%}}_{N{a}_{2}HP{O}_4}={\displaystyle \frac{28,4}{214,2}}.100=13,26\mathrm{\%}$

Câu 6: 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)

Câu 7: Từ quặng photphorit, có thể điều chế axit photphoric theo sơ đồ sau :

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

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

Câu 8: 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%

Câu 9: 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

Xem thêm các dạng câu hỏi và bài tập liên quan khác:

30 bài tập về Andehit (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 bài tập về Sulfuric acid và muối sulfate (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 bài tập về Ammonia. Muối ammonium (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 Bài tập về Khái niệm về cân bằng hoá học (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 Bài tập về Cân bằng trong dung dịch nước (2024) có đáp án chi tiết nhất