Tính chất hoá học của Axit Photphoric H3PO4, ví dụ và bài tập – hoá lớp 11

Axit photphoric là một axit có độ mạnh trung bình, đây cũng là một trong những axit khá phổ biến và được ứng dụng nhiều trong đời sống thực tế.

Vậy axit photphoric H₃PO₄ có những tính chất hoá học và tính chất vật lý nào? chúng ta hãy cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

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

• H₃PO₄ dễ bị phân ly
• Tác dụng với kim loại (trước Hyđro)
• Tác dụng với oxit bazơ
• Tác dụng với bazơ
• Tác dụng với muối
• H₃PO₄ bị nhiệt phân

Về chi tiết tính chất hoá học của axit photphoric các em hãy tham khảo bài viết dưới đây.

I. 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, dễ tan trong nước theo bất kì tỉ lệ nào.

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

II. Tính chất hoá học của axit photphoric H₃PO₄

1. 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

     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

+ 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.

III. Muối Photphat

– Muối photphat là muối của axit photphoric

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

 Muối photphat trung hòa: Na₃PO₄, (NH₄)₃PO₄, Ca(PO₄)₂,…

 Hai muối photphat axit: đihidrophotphat (NaH₂PO₄, NH₄H₂PO₄, Ca(H₂PO₄)₂,…) và hidrophotphat (Na₂HPO₄, (NH₄)₂HPO₄, CaHPO₄ …

* Tính tan của muối photphat

– Tất cả các muối đihiđrophotphat đều tan trong nước.

– Các muối hiđrophotphat và photphat trung hòa chỉ có muối natri, kali, amoni là dễ tan, còn muối của các kim loại khác đều không tan hoặc ít tan trong nước.

– Các muối photphat tan bị thủy phân cho môi trường kiềm: PO₄^3- + H₂O ⇔ HPO₄^2- + OH^–

* Cách nhận biết ion photphat

– Nhận biết ion PO₄^3- trong dung dịch muối photphat là bạc nitrat.

 3Ag⁺  +  PO₄^3-  → Ag₃PO₄↓_{(màu vàng)}

IV. Bài tập về Axit Photphoric và muối Photphat

* Bài 1 trang 53 sgk hoá 11: Viết phương trình hoá học dạng phân tử và dạng ion rút gọn của phản ứng giữa axit photphoric với lượng dư của:

a. BaO ;    b. Ca(OH)₂ ;     c. K₂CO₃

* Lời giải bài 1 trang 53 sgk hoá 11:

Các chất lấy dư nên muối tạo ra là muối trung hoà:

a) 2H₃PO₄ + 3BaO → Ba₃(PO₄)₂ + 3H₂O

– Phương trình phân tử trùng với phương trình ion thu gọn

b) 2H₃PO₄ + 3Ca(OH)₂ → Ca₃(PO₄)₂ + 6H₂O

 2H₃PO₄ + 3Ca²⁺ + 6OH^– → Ca₃(PO₄)₂ + 6H₂O

c) 2H₃PO₄ + 3K₂CO₃ → 2K₃PO₄ + 3H₂O + 3CO₂↑

  2H₃PO₄ + 3CO₃^2- → 2PO₄^3- + 3H₂O + CO₂↑

* Bài 2 trang 53 sgk hoá 11: Nêu những điểm giống nhau và khác nhau về tính chất hoá học giữa axit nitric và axit photphoric. Dẫn ra những phản ứng hoá học để minh hoạ?

* Lời giải bài 2 trang 53 sgk hoá 11: :

+ Những tính chất chung: Đều có tính axit

  – Chuyển màu chất chỉ thị: Quỳ tím chuyển thành màu hồng

  – Tác dụng với bazơ, oxit bazơ không có tính khử (các nguyên tố có số oxi hoá cao nhất):

   3NaOH + H₃PO₄ → Na₃PO₄ + 3H₂O

   Fe₂O₃ + 6HNO₃ → 2Fe(NO₃)₃ + 3H₂O

  – Tác dụng với một số muối của axit yếu và không có tính khử:

   2HNO₃ + CaCO₃ → Ca(NO₃)₂ + H₂O + CO₂↑

   2H₃PO₄ + 3Na₂SO₃ → 2Na₃PO₄ + 3H₂O + 3SO₂↑

+ Những tính chất khác nhau:

• Với HNO₃ thì:

– Axit HNO₃ là axit mạnh

 HNO₃ → H⁺ + NO₃^–

– Axit HNO₃ có tính oxi hoá mạnh

Fe + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO↑ + 2H₂O

S + 2HNO₃ → H₂SO₄ + 2NO↑

3FeO + 10HNO₃ → 3Fe(NO₃)₃ + NO↑ + 5H₂O

• Với H₃PO₄ thì:

– Axit H₃PO₄ là một triaxit trung bình

 H₃PO₄ ⇆ H⁺ + H₂PO₄^–

 H₂PO₄^– ⇆ H⁺ + HPO₄^2-

 HPO₄^2- ⇆ H⁺ + PO₄^3-

– Axit H₃PO₄ không có tính oxi hoá.

 3Fe + 2H₃PO₄ → Fe₃(PO₄)₂ + 3H₂↑

 S + H₃PO₄ → không phản ứng

 3FeO +2H₃PO₄ → Fe₃(PO₄)₂ + 3H₂O

* Bài 3 trang 54 sgk hoá 11: Phương trình điện li tổng cộng của H₃PO₄ trong dung dịch là:

H₃PO₄ ⇆ 3H⁺ + PO₄^3-

Khi thêm HCl vào dung dịch:

A. Cân bằng trên chuyển dịch theo chiều thuận.

B. Cân bằng trên chuyển dịch theo chiều nghịch.

C. Cân bằng trên không bị dịch chuyển.

D. Nồng độ PO₄^3- tăng lên.

* Lời giải bài 3 trang 54 sgk hoá 11: 

– Đáp án: B.Cân bằng trên chuyển dịch theo chiều nghịch.

– Khi thêm HCl vào làm tăng nồng độ H⁺ trong dung dịch. Theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ H⁺

⇒ cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch.

* Bài 4 trang 54 sgk hoá 11: Lập các phương trình hóa học sau đây:

 a. H₃PO₄ + K₂HPO₄ →

    1 mol         1mol

 b. H₃PO₄ + Ca(OH)₂ →

    1 mol         1mol

 c. 2H₃PO₄ + Ca(OH)₂ →

    2mol         1mol

 d. 2H₃PO₄ + 3Ca(OH)₂ →

    2mol         3mol

* Lời giải bài 4 trang 54 sgk hoá 11: 

– Đây là dạng bài để các em luyện tập cách viết PTPƯ tuỳ vào tỉ lệ mol mà tạo ra các sản phẩm khác nhau.

 a) H₃PO₄ + K₂HPO₄ → 2KH₂PO₄

    1 mol         1mol

 b) H₃PO₄ + Ca(OH)₂ → CaHPO₄ + 2H₂O

    1 mol         1mol

 c) 2H₃PO₄ + Ca(OH)₂ → Ca(H₂PO₄)₂ + 2H₂O

    2mol         1mol

 d) 2H₃PO₄ + 3Ca(OH)₂ → Ca₃(PO₄)₂ + 6H₂O

    2mol         3mol

* Bài 5 trang 54 sgk hoá 11: Để thu được muối photphat trung hoà, cần lấy bao nhiêu ml dung dịch NaOH 1,00M cho tác dụng với 50,0ml H₃PO₄ 0,50M?

* Lời giải bài 5 trang 54 sgk hoá 11:

– Theo bài ra, ta có: n_H3PO4 = V.C_M = 0,05.0,5 = 0,025 (mol).

– Phương trình phản ứng:

  H₃PO₄ + 3NaOH → Na₃PO₄ + 3H₂O

– Từ PTPƯ suy ra:

 n_NaOH = 3n_H3PO4 = 3. 0,025 = 0,075 (mol)

⇒ V_NaOH = n/C_M = 0,075/1 = 0,075 lít = 75ml

⇒ Kết luận: Cần 75ml NaOH 1,0M.

Hy vọng với phần nội dung ôn tập về tính chất hoá học của axit photphoric H₃PO₄ và muối photphat ở trên hữu ích cho các em, mọi góp ý và thắc mắc các em hãy để lại bình luận dưới bài viết để được hỗ trợ, chúc các em học tập tốt.