PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NHANH SẢN PHẨM TRONG CÁC PHẢN ỨNG

PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NHANH SẢN PHẨM TRONG CÁC PHẢN ỨNG CỦA HỢP CHẤT PHOTPHO Đăng Báo Hĩa Học & Ứng dụng số 6/2009 LƯU HUỲNH VẠN LONG Trường THPT Thanh Hịa – Huyện Bù Đốp Tỉnh Bình Ph

PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NHANH SẢN PHẨM TRONG CÁC

PHẢN ỨNG CỦA HỢP CHẤT PHOTPHO

(Đăng Báo Hĩa Học & Ứng dụng số 6/2009)

LƯU HUỲNH VẠN LONG Trường THPT Thanh Hịa – Huyện Bù Đốp

Tỉnh Bình Phước

Bài tốn về axit H3PO4 hay P2O5 tác dụng với dung dịch bazơ cũng như các phản ứng của muối photphat đối với học sinh THPT cịn khá phức tạp Đa số học sinh khơng nắm rõ bản chất phản ứng nên vẫn chưa tự tin khi làm các bài tập dạng này

Để làm tốt dạng bài tập này thì trước tiên ta phải xác định đúng được sản phẩm sinh

ra trong các phản ứng, rồi dựa vào số liệu để tính tốn Cĩ thể phân thành một số dạng sau:

I- Axit H 3 PO 4 tác dụng với dung dịch bazơ

1/ Trường hợp dung dịch bazơ là NaOH hay KOH

Ta cĩ các phản ứng sau:

H3PO4 + NaOH → NaH2PO4 + H2O H3PO4 + 2NaOH → Na2HPO4 + 2H2O H3PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H2O

Để xác định muối gì được tạo ra thì đa phần học sinh dựa vào phương pháp đại

số là lập tỷ lệ mol T = Số mol bazơ

Số mol axit hay ngược lại rồi lập bảng ghi nhớ 7 trường hợp,

sau đĩ so sánh với tỷ lệ mol mà đề bài cho để kết luận Cụ thể là:

3 4

NaOH

H PO

n

n

Sản phẩm

NaH PO

Dư H PO NaH PO 2 4 2 4 Na HPO2 4 Na PO3 4 Na PODư NaOH3 4

NaH PO

Na HPO

3 4

Na HPO

Na PO

2/ Trường hợp dung dịch bazơ là Ca(OH) 2 hay Ba(OH) 2

Ta cĩ các phản ứng sau:

2H3PO4 + Ca(OH)2 → Ca(H2PO4)2 + 2H2O H3PO4 + Ca(OH)2 → CaHPO4 + 2H2O 2H3PO4 + 3Ca(OH)2 → Ca3(PO4)2 + 3H2O Tương tự:

Sản phẩm

2

3 4

Ca(OH)

H PO

n

n

2 4 2

Ca(H PO ) CaHPO4 Ca (PO )3 4 2

2 4 2

Ca(H PO )

4

Ca(H PO ) CaHPO

4

3 4 2

CaHPO

Ca (PO )

3 4 2

2

Ca (PO )

Dư Ca(OH) Học sinh thường làm bằng cách lập bảng trên, do các em đã được làm quen cách làm này từ THCS Tuy nhiên học sinh cần nhớ một cách máy mĩc các hệ số tỷ

lệ trên (14 trường hợp) mà khơng hiểu rõ bản chất của phản ứng Do đĩ đối với bài tốn hỗn hợp bazơ thì các em sẽ rất lúng túng

* Để nắm rõ bản chất của phản ứng cũng như hạn chế lối mịn ta vận dụng kiến

thức về “Chương Sự điện ly” ở lớp 11 ta giải bài tốn trên như sau:

Axit H3PO4 là một triaxit thuộc loại trung bình nên trong dung dịch sẽ phân ly

ra 3 nấc Giả sử ta cĩ a mol H3PO4 thì sơ đồ phân ly của H3PO4 như sau:

H3PO4 → H+ + H2PO4- → 2H+ + HPO42- → 3H+ + PO4

3-a(mol) a 2a 3a (mol)

Dựa theo sơ đồ ta thấy cứ a mol axit sẽ giải phĩng 3 lần H+ là a, 2a, 3a mol

H+ Khi cho dung dịch bazơ vào thì bản chất phản ứng là sự trung hịa:

H+ + OH- → H2O

Do đĩ nếu biết số mol NaOH hay KOH ta biết: n = nOH- NaOH

Biết số mol Ca(OH)2 hay Ba(OH)2 ta biết: n = 2nOH- Ca(OH)2

Ta so sánh số mol của OH- với số mol H+ sẽ biết phản ứng tạo ra muối gì:

- Nếu nOH- < a → tạo muối H2PO4- và H3PO4 dư

- Nếu nOH- = a → tạo muối H2PO4

Nếu a < nOH- < 2a → tạo muối H2PO4- và HPO4

2 Nếu nOH- = 2a → tạo muối HPO4

2 Nếu 2a < nOH- < 3a → tạo muối HPO42- và PO4

3 Nếu nOH- = 3a → tạo muối PO4

3 Nếu nOH- > 3a → tạo muối PO43- và OH- dư

Tĩm tắt các trường hợp trên bằng bảng sau:

Sản phẩm

-3 4

OH

H PO

n

n

2 4

4

4

2 4

3 4

H PO

Dư H PO

−

2 4 2 4

H PO HPO

−

−

2 4 3 4

HPO PO

−

−

3 4

-PO

Dư OH

−

Chú ý: Ta cĩ thể dùng sơ đồ đơn giản sau để ghi nhớ:

3/ Dạng P 2 O 5 tác dụng với dung dịch bazơ

Ta xem P2O5 tác dụng với H2O tạo axit H3PO4 rồi giải tương tự như trên Chú ý hệ số mol:

P2O5 + 3H2O → 2H3PO4 x(mol) 2x (mol)

Bài tập 1: Cho biết sản phẩm tạo thành trong các trường hợp sau:

a/ 0,06 mol H3PO4 tác dụng với 0,08 mol NaOH

b/ 1 mol H3PO4 tác dụng với 1 mol Ca(OH)2

c/ 0,08 mol H3PO4 tác dụng với 0,06 mol Ca(OH)2

d/ 2mol H3PO4 tác dụng với 1 mol Ca(OH)2

e/ 0,24 mol H3PO4 tác dụng với hỗn hợp gồm 0,009 mol NaOH và 0,006 mol Ca(OH)2

Giải

Ta cĩ thể dựa vào

-3 4

OH

H PO

n

n để dự đốn sản phẩm

a/

-3 4

OH

H PO

n 0,08 1,33

n = 0,06= → tạo NaH2PO4 và Na2HPO4

b/

-3 4

OH

H PO

n 2 2

n = =1 → tạo muối CaHPO4

c/

-3 4

OH

H PO

n 0,06*2 1,5

n = 0,08 = → tạo Ca(H2PO4)2 và CaHPO4

d/

-3 4

OH

H PO

n 2 1

n = =2 → tạo muối Ca(H2PO4)2

e/

-3 4

OH

H PO

n 0,009 0,006*2 0,0875

n 0,24

+

= = → tạo muối NaH2PO4 và Ca(H2PO4)2

Bài tập 2(TSĐH B 2008):Cho 0,1 mol P2O5 vào dung dịch chứa 0,35 mol KOH Dung dịch thu được có các chất:

A K3PO4; K2HPO4 B K2HPO4; KH2PO4

C K3PO4; KOH D H3PO4; KH2PO4

Giải

P2O5 + 3H2O → 2H3PO4 0,1(mol) 0,2 (mol)

-3 4

OH

H PO

n 0,35 1,75

n = 0,2 = → K2HPO4; KH2PO4

→ Chọn B

Bài tập 3: Cho dung dịch a mol H3PO4 tác dụng với dung dịch chứa b mol NaOH, thu được dung dịch A

a/ Biện luận để xác định thành phần các chất trong dung dịch A theo mối quan

hệ giữa a và b

b/ Áp dụng với trường hợp a = 0,12 mol và b = 0,2 mol

Bài tập 4: Cho a mol P2O5 tác dụng với dung dịch chứa b mol KOH Biện luận mối quan hệ giữa a và b để xác định các chất trong dung dịch sau phản ứng (xem P2O5 tác dụng với H2O chuyển hoàn toàn thành H3PO4)

Hướng dẫn: Dựa vào sơ đồ trên để biện luận

II- Muối photphat tác dụng với các hợp chất khác

Dựa vào sơ đồ [1] ta thấy muối photphat có thể tồn tại 3 dạng: đihiđrophotphat H2PO4-; hiđrophotphat HPO42-; photphat trung hòa PO43- Trong môi trường OH

-H2PO4- có thể chuyển thành HPO42- và PO43- Do photphat là muối của axit trung bình

có nhiều nấc nên chúng không bền trong môi trường H+ và chúng có thể chuyển về dạng axit ban đầu H3PO4 Các quá trình chuyển đổi trên phụ thuộc vào độ mạnh yếu của axit và tỷ lệ mol các chất phản ứng:

Từ sơ đồ [2] rút ra một số nhận xét:

+ Muối PO43- có thể tác dụng với H3PO4 tạo ra muối HPO42- và H2PO4- tùy theo tỷ lệ PO43-/H3PO4 ( không thể tạo thành H3PO4):

Nếu tỷ lệ là 1:1 → CaHPO4 do H3PO4 nhường đi 1 H+

Nếu tỷ lệ là 1:2 → Ca(H2PO4)2 do H3PO4 nhường 2 H+

+ Muối PO43- có thể tác dụng với axit mạnh (HCl, H2SO4…) tạo ra HPO42-; H2PO4- hay H3PO4 tùy theo tỷ lệ PO43-/HCl:

PO43- + H+ → HPO4 2-PO43- + 2H+ → H2PO4 -PO43- + 3H+ → H3PO4

+ Hai chất không đứng cạnh nhau trong 1 dãy trên thì không bao giờ cùng tồn tại

trong 1 dung dịch, chúng sẽ tác dụng hết với nhau để tạo ra sản phẩm là chất đứng giữa hai chất đó:

PO43- + H2PO4- → 2HPO4 2-H3PO4 + HPO42- → 2H2PO4 -H3PO4 + PO43- → HPO42- và H2PO4- ( tùy tỷ lệ xét ở trên)

Bài tập 1(SGK 11CB): Hãy dự đoán sản phẩm tạo thành (muối)trong các trường hợp

sau:

a/ 1 mol H3PO4 + 1 mol K2HPO4 → ?

b/ 1 mol Ca(H2PO4)2 + 1 mol Ca(OH)2 → ?

Giải

Dựa sơ đồ [2]:

a/ HPO42- + H3PO4 theo tỷ lệ 1:1 → NaH2PO4

b/ H2PO4- + OH- theo tỷ lệ 2:2 (hay 1:1) → CaHPO4

Bài tập 2(BT 3 trang 66 SGK 11NC):

Điền chất thích hợp vào chỗ có dấu ? trong các sơ đồ sau:

a/ H2PO4- + ? → HPO42- + ? b/ HPO42- + ? → H2PO4- + ?

Giải

Dựa sơ đồ [2]:

a/ H2PO4- + OH - → HPO42- + H 2 O

b/ HPO42- + H 3 O + → H2PO4- + H 2 O

Bài tập 3: Cho P2O5 tác dụng với NaOH người ra thu được một dung dịch gồm hai chất Hai chất đó là :

A NaOH và NaH2PO4 B NaH2PO4 và Na3PO4

C Na2HPO4 và Na3PO4 D Na3PO4 và H3PO4

Giải

Dựa vào sơ đồ [2]:

-A NaOH và NaH2PO4 → còn NaOH tức là dư NaOH thì không thể tồn tại

NaH2PO4 được mà phải là Na3PO4

- B NaH2PO4 và Na3PO4 → hai muối này không tồn tại đồng thời vì chúng phản ứng với nhau → Na2HPO4

- C Na2HPO4 và Na3PO4- → Tồn tại

- D Na3PO4 và H3PO4 → còn dư H3PO4 thì không thể sinh ra Na3PO4 được

Đáp án là C