Bài 10. Photpho

HỢP CHẤT CỦA PHOTPHO

I. Điphotpho pentaoxit (P2O5).

1. Tính chất vật lí

P2O5 là chất rắn, màu trắng, rất háo nước P2O5 để làm khô nhiều chất.

2. Tính chất hoá học

 Mang đủ các tính chất của oxit axit

+ Tác dụng với H2O

 P2O5 + 3H2O  2H3PO4

+ Tác dụng với dung dịch kiềm

 P2O5 + 6NaOH  Na3PO4 + 3H2O

+ Tác dụng với một oxit bazơ tan

 P2O5 + 3CaO  Ca3(PO4)2

II. Axit photphoric

1. Công thức phân tử - Công thức cấu tạo

a) Công thức phân tử: H3PO4

b) Công thức cấu tạo

Hoặc

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

2. Tính chất vật lí

Axit photphoric, còn gọi là axit orthophotphoric (H3PO4) là chất tinh thể, trong suốt, không màu, nóng chảy ở 42,5oC, rất háo nước nên dễ chảy rữa, tan trong nước theo bất kì tỉ lệ nào. Axit photphoric thường dùng là dung dịch đặc, sánh, có nồng độ 85%.

3. Tính chất hoá học

a) Tính oxi hoá - khử : Khác với nitơ, photpho ở mức oxi hoá +5 bền hơn.
Do vậy, axit photphoric khó bị khử, không có tính oxi hoá như axit nitric.

b) Tác dụng bởi nhiệt : Khi đun nóng đến khoảng 200 - 2500C, axit photphoric mất bớt nước, biến thành axit điphotphoric H4P2O7 :

2H3PO4  H4P2O7 + H2O

Tiếp tục đun nóng đến khoảng 400 - 5000C, axit điphotphoric lại mất bớt nước, biến thành axit metaphotphoric :

H4P2O7  2HPO3 + H2O

Các axit HPO3, H4P2O7 lại có thể kết hợp với nước để tạo ra axit H3PO4.

c) Tính axit

 Axit H3PO4 là axit ba lần axit, có độ mạnh trung bình. Trong dung dịch nó phân li theo ba nấc.

Nấc 1 : H3PO4 H+ +  ;    K1 = 7,6.103

Nấc 2 : H+ +  ;  K2 = 6,2.108

Nấc 3 : H+ +     ;  K3 = 4,4.1013

 Trong dung dịch axit photphoric ngoài các phân tử H3PO4 không phân li, còn có các ion H+, đihiđrophotphat , hiđrophotphat và photphat , không kể H+ và OH do nước phân li ra.

 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,...

Khi tác dụng với oxit bazơ hoặc bazơ, tuỳ theo lượng chất tác dụng mà axit photphoric tạo ra muối trung hoà, muối axit hoặc hỗn hợp muối :

Thí dụ :    H3PO4 + NaOH  NaH2PO4 + H2O

  H3PO4 + 2NaOH  Na2HPO4 + 2H2O

  H3PO4 + 3NaOH  Na3PO4 + 3H2O

4. Điều chế - Ứng dụng

a) Ứng dụng: Một lượng lớn axit photphoric sản xuất ra được dùng để điều chế các muối photphat và để sản xuất phân lân.

b) Điều chế

+ Trong phòng thí nghiệm: Cho HNO3 đặc tác dụng với photpho

  P + 5HNO3  + 5NO2 + H2O

+ Trong công nghiệp :

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

  Ca3(PO4)2 + 3H2SO4  3CaSO4 + 2H3PO4

Axit photphoric điều chế bằng phương pháp này không tinh khiết, có chất lượng thấp.

- Đốt cháy photpho để được P2O5, rồi cho P2O5 tác dụng với nước.

  4P + 5O2 2P2O5   

P2O5 + 3H2O  2H3PO4.

H3PO4 điều chế theo phương pháp này có độ tinh khiết và nồng độ cao hơn.

III. Muối photphat

Muối photphat là muối của axit photphoric.

Có ba loại muối : muối photphat trung hoà và hai muối photphat axit.

Thí dụ: Muối photphat trung hoà: Na3PO4, Ca3(PO4)2, (NH4)3PO4

   Muối đihiđrophotphat: NaH2PO4, Ca(H2PO4)2, NH4H2PO4

   Muối hiđrophotphat: Na2HPO4, CaHPO4, (NH4)2HPO4

1. Tính chất của muối photphat

a) Tính tan :

- Tất cả các muối đihiđrophotphat đều tan trong nước.

- Trong số các muối hiđrophotphat và photphat trung hoà chỉ có muối natri, kali, amoni là dễ tan, còn muối của các kim loại khác đều không tan hoặc ít tan trong nước.

b) Phản ứng thuỷ phân : Các muối photphat tan bị thuỷ phân trong dung dịch.

Thí dụ : Na3PO4 + H2O Na2HPO4 + NaOH

  PO43-  + H2O HPO42- + OH-

Do đó, dung dịch Na3PO4 có môi trường kiềm, làm quỳ tím ngả màu xanh.

2. Nhận biết ion photphat

Thuốc thử để nhận biết ion PO43- trong dung dịch muối photphat là bạc nitrat.

Phương trình ion rút gọn : 3Ag+ + PO43-   Ag3PO4  
                                                                  (màu vàng)

Giáo viên: Phạm Ngọc Sơn

                                                                                           Nguồn: Hocmai.vn