Blog

Axit photphoric và muối photphat: Tổng hợp lý thuyết và bài tập vận dụng

Axit photphoric (H3PO4) và muối photphat là các hợp chất quan trọng trong hóa học với nhiều ứng dụng thực tế từ sản xuất phân bón đến phụ gia thực phẩm. Cùng tìm hiểu rõ hơn về tính chất, ứng dụng của các hợp chất này đồng thời cung cấp một số bài tập vận dụng cơ bản.

1. Axit photphoric (H3PO4) là gì

Axit photphoric (H3PO4) là một axit vô cơ trung bình. Được biết đến như một axit đa chức vì có khả năng tạo ra ba loại ion H+ trong dung dịch.

Tính chất vật lý

  • Là chất rắn không màu, dễ hút ẩm và tan nhiều trong nước.
  • Dung dịch H3PO4 trong nước không màu, vị chua nhẹ.

Công thức phân tử H3PO4

Công thức cấu tạo O=P(OH)3

Phân tử H3PO4 gồm một nguyên tử photpho liên kết với 4 nguyên tử oxy trong đó có 3 nhóm hydroxyl (-OH).

11 11:

2. Tính chất hóa học của axit photphoric

H3PO4 có các tính chất hóa học đặc trưng của một axit đa chức bao gồm.

2.1. Tính axit (phân ly trong nước)

H3PO4 là một axit yếu phân ly theo ba nấc như sau.

  • H3PO4 ⇌ H+ + H2PO4⁻
  • H2PO4⁻ ⇌ H+ + HPO4²⁻
  • HPO4²⁻ ⇌ H+ + PO4³⁻

Mỗi nấc phân ly sẽ yếu dần trong đó nấc đầu tiên mạnh nhất.

2.2. Phản ứng với kim loại

Axit photphoric phản ứng với kim loại đứng trước hydro, giải phóng khí H2.

Ví dụ

2H3PO4 + 3Zn → Zn3(PO4)2 + 3H2↑

2.3. Phản ứng với bazơ (tạo muối photphat)

H3PO4 phản ứng với dung dịch bazơ tạo ra ba loại muối tùy theo tỉ lệ.

  • H3PO4 + NaOH → NaH2PO4 + H2O (muối đihidrophotphat)
  • NaH2PO4 + NaOH → Na2HPO4 + H2O (muối hidrophotphat)
  • Na2HPO4 + NaOH → Na3PO4 + H2O (muối photphat trung hòa)

2.4. Phản ứng với oxit kim loại

H3PO4 phản ứng với oxit bazơ, tạo thành muối photphat và nước.

Ví dụ

H3PO4 + Fe2O3 → 2FePO4 + 3H2O

2.5. Phản ứng nhiệt phân

Khi đun nóng H3PO4 bị nhiệt phân để tạo axit đậm đặc hơn.

  • 2H3PO4 → H4P2O7 + H2O (axit điphotphoric)
  • H4P2O7 → 2HPO3 + H2O (axit metaphotphoric)

3. Muối photphat là gì

Muối photphat là các hợp chất muối của axit photphoric chứa các ion PO4³⁻, HPO4²⁻ hoặc H2PO4⁻.

Phân loại

  • Muối trung hòa: Chứa ion PO4³⁻, ví dụ Na3PO4, Ca3(PO4)2.
  • Muối axit: Chứa ion H2PO4⁻ hoặc HPO4²⁻, ví dụ NaH2PO4, Na2HPO4.

Tính chất hóa học của muối photphat

Phản ứng với axit mạnh

Na3PO4 + 3HCl → H3PO4 + 3NaCl

Phản ứng nhiệt phân

Ca3(PO4)2 → Ca2P2O7 + CaO (khi đun nóng mạnh).

Muối photphat của kim loại kiềm (như Na3PO4) tan tốt trong nước trong khi muối của kim loại kiềm thổ và kim loại nặng thường không tan.

4. Ứng dụng của axit photphoric và muối photphat

4.1. Axit photphoric

  • Dùng trong sản xuất phân bón (như phân lân).
  • Làm phụ gia thực phẩm (mã E338) dùng để điều chỉnh độ pH trong nước giải khát có ga.
  • Dùng trong công nghiệp để tẩy gỉ sét kim loại.

4.2. Muối photphat

  • Trong công nghiệp phân bón thì các muối photphat như Ca(H2PO4)2 (supephotphat đơn), Ca3(PO4)2 là nguồn cung cấp photpho cho cây trồng.
  • Na3PO4 được dùng làm chất điều chỉnh pH và chất bảo quản thực phẩm.
  • Dùng trong sản xuất thủy tinh, gốm sứ và chất tẩy rửa.

5. Bài tập vận dụng

Bài 1: Viết phương trình phản ứng tạo các loại muối photphat sau đây NaH2PO4, Na2HPO4, Na3PO4.

Lời giải

  • H3PO4 + NaOH → NaH2PO4 + H2O
  • NaH2PO4 + NaOH → Na2HPO4 + H2O
  • Na2HPO4 + NaOH → Na3PO4 + H2O

Bài 2: Đun nóng 20 ml dung dịch H3PO4. Hỏi sản phẩm thu được là gì? Viết phương trình phản ứng.

Lời giải

Khi đun nóng H3PO4 tạo ra axit điphotphoric và nước.

2H3PO4 → H4P2O7 + H2O

Bài 3: Cho 10 g Na2HPO4 tác dụng với HCl dư. Viết phương trình phản ứng và tính khối lượng H3PO4 tạo thành.

Lời giải

Phương trình Na2HPO4 + 2HCl → H3PO4 + 2NaCl

Tính toán

  • Số mol Na2HPO4 = 10 / 142 ≈ 0,0704 mol.
  • Số mol H3PO4 = 0,0704 mol.
  • Khối lượng H3PO4 = 0,0704 × 98 = 6,899 g.

Axit photphoric và muối photphat là những hợp chất quan trọng trong hóa học và đời sống với nhiều ứng dụng thiết thực. Nắm vững tính chất và cách sử dụng sẽ giúp bạn giải quyết hiệu quả các bài tập cũng như hiểu rõ hơn các ứng dụng thực tiễn. Hãy tiếp tục luyện tập để làm chủ chủ đề này.

Bóng đá trực tuyến Xoilac