Tính chất hoá học, tính chất vật lí của axit Photphoric H3PO4, cấu tạo phân tử, điều chế và ứng dụng - Hóa 11 bài 11

Nội dung bài viết này sẽ giúp các em biết tính chất hóa học của axit photphoric H₃PO₄, tính chất vật lí của axit photphoric? cấu tạo phân tử, cách điêu chế và ứng dụng của axit photphoric? Muối photphat.

Trong bài này các em cần nắm vững các tính chất hoá học sau của axit photphoric

1) H₃PO₄ dễ bị phân ly

2) Tác dụng với kim loại (trước Hyđro)

3) Tác dụng với oxit bazơ

4) Tác dụng với bazơ

5) Tác dụng với muối

6) H₃PO₄ bị nhiệt phân

Về chi tiết tính chất hoá học, tính chất vật lí, cấu tạo phân tử, cách điều chế và ứng dụng của axit photphoric các em hãy tham khảo bài viết dưới đây.

A. Axit Photphoric

I. Cấu  tạo phân tử của axit photphoric

• Axit photphoric (H₃PO₄) có công thức cấu tạo như sau:

Cấu tạo của axit photphoric H₃PO₄

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

II. Tính chất vật lý axit photphoric H₃PO₄

• Axit photphoric (H₃PO₄) còn gọi là axit orthophotphoric là chất rắn dạng tinh thể, trong suốt, không màu, nóng chảy ở 42,5^oC, 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%

III. Tính chất hoá học của axit photphoric H₃PO₄

1. Axit photphoric là axit có độ mạnh trung bình

a) Làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ.

b) Trong dung dịch H₃PO₄ phân li thuận nghịch theo 3 nấc:

 H₃PO₄  ↔  H⁺ + H₂PO₄^-

 H₂PO₄^- ↔ H⁺ + HPO₄^2-

 HPO₄^2- ↔ H⁺ + PO₄^3-

c) Tác dụng với oxit bazơ → muối + H₂O                  

2H₃PO₄ + 3Na₂O → 2Na₃PO₄ + 3H₂O

d) Tác dụng với bazơ → muối + H₂O

(tùy theo tỉ lệ phản ứng có thể tạo thành các muối khác nhau).

 KOH  +  H₃PO₄  →  KH₂PO₄ + H₂O

 2KOH + H₃PO₄  →  K₂HPO₄ + 2H₂O

 3KOH + H₃PO₄  →  K₃PO₄ + 3H₂O

e) Tác dụng với kim loại đứng trước H₂ → muối + H₂↑

 2H₃PO₄ + 3Mg  →  Mg₃(PO₄)₂ +  3H₂↑

f) Tác dụng với muối → muối mới + axit mới                  

 H₃PO₄ + 3AgNO₃ → 3HNO₃ + Ag₃PO₄

2. Tính oxi hóa - khử của axit photphoric

Trong axit photphoric H₃PO₄ thì P có mức oxi hóa cao nhất +5 nhưng H₃PO₄ không có tính oxi hóa như axit nitric HNO₃ vì nguyên tử P có bán kính lớn hơn so với bán kính của N → mật độ điện dương trên P nhỏ → khả năng nhận e kém.

3. Các phản ứng do tác dụng của nhiệt

• axit H₃PO₄ bị nhiệt phân ở 200 - 250⁰C thành H₄P₂O₇ (Axit điphotphoric)

 2H₃PO₄  H₄P₂O₇ + H₂O

• Nhiệt phân H₄P₂O₇ ở 400 – 500⁰C thành HPO₃ (Axit metaphotphoric)

 H₄P₂O₇  2HPO₃ + H₂O                  

> Chú ý: Axit photphorơ H₃PO₃ là axit 2 lần axit.

IV. Điều chế axit photphoric

1. Điều chế axit photphoric trong phòng thí nghiệm

Dùng axit nitric đặc oxi hóa photpho:

 P + 5HNO_{3 (đặc)}  H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O

2. Điều chế axit photphoric trong công nghiệp

Cho axit sunfuric đặc tác dụng với quặng photphorit hoặc quặng apatit:

 Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO_{4 (đặc)}  2H₃PO₄ + 3CaSO₄↓ 

Axit H₃PO₄ tạo thành được tách khỏi kết tủa CaSO₄ bằng cách lọc, sau đó được cô đặc nhưng axit H₃PO₄ thu được không tinh khiết.

Để sản xuất axit H₃PO₄ có độ tinh khiết và nồng độ cao hơn, người ta đốt cháy photpho để thu P₂O₅, rồi cho P₂O₅ tác dụng với nước:

 4P + 5O₂  2P₂O₅

 P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄

V. Ứng dụng của axit photphoric

- Axit H₃PO₄ loại kĩ thuật được dùng để điều chế muối photphat và để sản xuất phân lân, hợp chất cơ photpho (làm thuốc trừ sâu),...

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

B. Muối photphat

Muối photphat là muối của axit photphoric.

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

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

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

- Muối photphat trung hòa: Na₃PO₄, (NH₄)₃PO₄, Ca₃(PO₄)₂,...