Bài 11: Axit photphoric và muối photphat A. 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: H PO3 4 H H PO2 4 Nấc 2: H PO2 4 H HPO24 Nấc 3: HPO24 H PO34
- 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: H ; H PO ; HPO 2 4 42; PO43 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 + 5HNO3 đặc
to
H3PO4 + H2O + 5NO2
b) Trong công nghiệp
+ Cho H2SO4 đặc tác dụng với quặng photphorit hoặc quặng apatit:
Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 đặc 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 + 5O2 to
2P2O5
P2O5 + 3H2O → 2H3PO4
B. 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 (PO34) - Thuốc thử là bạc nitrat.
- Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa màu vàng.
- Phương trình ion rút gọn:
3Ag+ + PO34 → 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.
