các chất được cấu tạo như thế nào

Do đó khi bón vào đất thì một phần muối của axit photphoric ít nhiều sẽ kết hợp với ion sắt và nhôm làm cho cây không hấp thụ được. Diện tích tiếp xúc của supe photphat hạt với đất n[r]

Trường ĐH Cần Thơ Mơn: Hóa Vơ Cơ

Chuyên đề: Axit Photphoric Phân lân

*GVHD: Cô Nguyễn Thị Ánh Hồng

*Thành viên nhóm:

1 Lê Huỳnh Em

2 Nguyễn Văn Hồng Trần Minh Thiện

Nội dung:

• A-Axit photphoric

I CTCT tính chất vật lý II Tính chất hố học

III Điều chế IV Ứng dụng

V Muối Phôtphat

• B-Phân lân.

A- Axit photphoric

I-CTCT tính chất vật lý 1 Cơng thức cấu tạo:

Axit photphoric (orthophotphoric): H3PO4

P

H

O

P=O P O

+5

Cao

H OO H OO H OO

2 Tính chất vật lý

-Tinh thể không màu (trong suốt), nhiệt độ nóng chảy:42,5oC, háo nước, axit đậm đặc

nước dd sánh nước đường H3PO4 tan

vô hạn nước

P O H OH

II Tính chất hố học

1.Tính oxi hố- khử:

- Khó bị khử nhiệt độ thường (<350-400oC)

- Ở nhiệt độ cao chất oxi hoá yếu( tác dụng với kim loại đặc biệt tác dụng với thạch anh thuỷ tinh)

2.Tác dụng nhiệt:

- Khi đun nóng đến 260oC: H3PO4  H4P2O7

- Khi đun đến 300oC:H4P2O7  HPO3

- Hai axít tác dụng chậm với nước để chuyển thành axít ortho

3 Tính axít

 Có độ mạnh trung bình, làm quỳ tím hố đỏ, tác

dụng với oxit bazơ, bazơ, muối, kim loại

a H3PO4 (orthophotphoric): Axít nấc, độ mạnh

trung bình

- Trong dung dịch nước :

Nấc : H3PO4 H+ + H

2PO4- K1=7,6.10

-3

Nấc : H2PO4- H+ + HPO

42- K2=6,2.10

-8

Nấc : HPO42- H+ + PO

43- K3=4,4.10-13

- Tác dụng với dung dịch kiềm: Tuỳ theo tỷ lệ số mol axit dung dịch kiềm ta thu muối khác

n

T= nNaOH H3PO4

T ≤ 1: Taïo NaH2PO4

T = 2: Taïo Na2HPO4 T ≥3: Taïo Na3PO4

1<T < 2: Taïo NaH2PO4 vaø Na2HPO4

b Axit điphotphoric (H4P2O7):

- Mạnh axit orthophotphoric.

- Ta biết loại muối axit điphotphoric: Đihiđrophotphat (H2P2O72-) muối điphotphat

trung hòa (P2O74-)

- Muối photphat trung hòa kim loại kiềm dễ tan

c Axit metaphotphoric: (HPO3)

- Mạnh hai axit (H3PO4,H4P2O7)

- Dạng phổ biến: Axit trimetaphotphoric (HPO3)3 axit tetraphotphoric (HPO3)4

Phương pháp phân biệt axit orthophotphoric với axit meta photphoric

• Phản ứng muối chúng với dung dịch AgNO3

• Làm đơng lịng trắng trứng: metaphotphoric lại axit điphotphoric

III Điều chế

1 Trong phịng thí nghiệm:

2 Trong công nghiệp: phương pháp a Phương pháp trích ly:

Cho axit sufuric tác dụng với quặng photphoric hoặc

apatit

đặc

t0

P + 5HNO

Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + 10H2O 3H3PO4 + 5(CaSO4.2H2O) + HF

Trong quặng cịn quặng Cacbonat phản ứng với H2SO4:

CaCO3 + H2SO4 + H2O CaCO3.2H2O + CO2

CaCO3.MgCO3 + H2SO4 CaCO3.2H2O + MgSO4+ CO2 HF tạo thành tác dụng vơi SiO2:

Tách H3PO4 khỏi kết tủa, sau đặc dung dịch đến 1500C

rồi làm lạnh để axít kết tinh, sản xuất axit photphoric phương pháp không tinh khiết

Thiết bị chủ yếu dùng để cô đặc axit photphoric là: sục bọt hút chân không

+ Sục bọt: - Ưu điểm: nhanh chóng

- Nhược điểm: tạo nhiều mùn axit

+ Hút chân không: Có nhược điểm tốn nhiều chì kim loại chịu axit, điều kiện làm việc phức tạp, thiết bị dễ bị đọng kết tủa

b Phương pháp nhiệt luyện: Bằng cách oxi hố photpho khơng khí

P2O5

P +O2 +H2O HPO3 +H2O H3PO4

Công nghệ sản xuất photpho trắng  Phương pháp: Dùng than khử Ca3(PO4)2 nhiệt độ

cao: 1400-16000C, Photpho tạo thành thăng hoa với CO

Ca3(PO4)2 + 5C + 2SiO2 2P + 5CO + 3Ca2SiO3

Sơ đồ sản xuất:

t0

Lò điện Thiết bị

ngưng tụ Bể chứa

Sơ đồ lưu trình cơng nghệ sản xuất axit photphoric nhiệt luyện:

1: Thùng nấu chảy photpho; 2: Thùng cung ứng; 3: Thùng hỗn xung; 4: Vịi phun; 5: Buồng đốt; 6,9: Ống dẫn khí; 7: Tháp hydrat hoá; 8: Ống phun nước; 10: tháp lọc điện; 11: Điện cực ngưng tụ; 12: Điện cực phóng điện

H3PO4

P

P2O5 HPO3

IV Ứng dụng

- Axít orthophotphoric tinh khiết dùng công nghiệp dược phẩm

- Axit orthophotphoric kỹ thụât sản xuất phân bón vơ (phân lân), hợp chất photpho ( làm thuốc trừ sâu), nhuộm vải để sản xuất men sứ

IV Muối Photphat

• Muối photphat trung hịa • Muối đihiđrophotphat

• Muối hiđrophotphat

1.Tính chất vật lý:

- Các muối photphat màu Tất

đihiđrophotphat dễ tan nước, muối monohiđrơphtphat photphat trung tính kim loại kiềm NH4+ dễ tan

Bảng tóm tắt:

Loại muối Tan Khơng tan

Đihiđrophotphat

[R(H2PO4)n] Tất

Photphat

[R3(PO4)n], Hiđrophotphat

[R2(HPO4)n]

K+, Na+, NH

2.Tính chất hố học

a Phản ứng thuỷ phân:

- Muối photphat kim loại kiềm thủy phân mạnh cho dd kiềm mạnh:

- Muối mono đihiđrôphtphat thuỷ phân yếu hơn, dd Na2HPO4 có mơi trường kiềm yếu, muối

NaH2PO4 có mơi trường axít yếu

Na3PO4 + H2O NaOH + Na2HPO4

HPO42- + H

2O H3O+ + PO4

2-Na2HPO4 + H2O NaOH + NaH2PO4 H2PO4- + H

2-2 Tính chất hố học

b Phản ứng trao đổi:

- Tác dụng với muối khác.

- Tác dụng với dung dịch kiềm

- Tác dụng với axít (Axít tham gia chất điện li mạnh H3PO4 H3PO4)

c Một số phản ứng khác:

NH4+ + Mg2+ + PO

43- NH4MgPO4

Trắng

3NH4+ + PO

43- + 12MoO42- + 24H+ (NH4)3[PMo12O40] + H2O

3.Nhận biết ion photphat

• Ta nhận biết muối photphat chủ yếu dựa vào tính tan

Đối với muối PO43- người ta thường dùng Ag+

(AgNO3,…) sản phẩm có Ag3PO4 kết tủa vàng tan axit

3Ag+ + PO43- → Ag3PO4↓

Hoặc dùng Ba2+ tạo ↓ trắng:

Ba2+ + PO43- → Ba3(PO4)2↓

4 Photphat ngưng tụ

a Định nghĩa: Những photphat có phân tử ion nguyên tử P có liên kết P-O-P

b Phân loại: loại

- Dạng mạch thẳng ( poliphotphat) chứa anion có cơng thức:

Ví dụ: M4P2O7 ( diphotphat hay pirophotphat) PnO

(n+2)-3n+1

P O O

O

4 Photphat ngưng tụ

- Photphat ngưng tụ mạch vòng hay metaphotphat mạch vịng chứa anion có cơng thức chung (PO3)nn-

Ví dụ: Trimetaphotphat: M3P3O9 và tetrametaphotphat M4P4O12

5 Ứng dụng và điều chế

• Muối photphat canxi amoni dùng làm phân bón, riêng Ca3(PO4)3 dùng làm thức ăn cho gia súc

• Na3PO4, NaH2PO4 dùng làm mềm nước

• Muối Na4P2O7 dùng làm chất tẩy rửa, tạo nên đun nóng muối Na2HPO4 6000C:

• Muối Na5P3O10 dùng làm bột giặc (45%) làm mềm nước, tạo nên đun nóng hh muối Na2HPO4 NaH2PO4 4200C:

2Na2HPO4 6000C Na4P2O7 + H2O

5 Ứng dụng và điều chế

- Muối NaH2PO4 đun đến gần 7000C biến

thành chất nóng chảy, làm nguội nhanh ta thu muối dạng thuỷ tinh gọi Graham

- Quá trình tạo muối Graham qua giai đoạn sau:

- Ứng dụng: Dùng làm mềm nước phục vụ cho nồi hơi, cho công nghiệp thuộc da công nghiệp dệt

NaH2PO4 Na2H2P2O7 (NaPO3)3 NaPO3 (NaPO3)n

2000C 2500C 6500C

B Phân lân

Niềm vui người

nông dân !

Điều làm họ

Câu trả lời ví người nơng dân lại vui như thế.

Mïa mµng béi thu

Trång cho nhiều

trái to

I. Vai trò phân lân trồng.

- Phân bón hố học: Ph©n bãn hoá học hoá chất có

chứa nguyên tố dinh d ỡng, đ ợc bón cho nhằm nâng cao suất trồng

- Phân lân: Cung cấp P cho dạng ion photphat

PO43-

- Tác dụng:

+ Thúc đẩy q trình sinh hố thời kì sinh trưởng

+ Làm cho cành khoẻ, hạt

+ Dinh dưỡng lân có quan hệ mật thiết với dinh dưỡng đạm (đóng vai trị hệ thống đệm tế bào nhờ chuyển hoá ion photphat)

HPO4

2- + H

- Cây bón cân đối đạm – lân : phát triển tốt,

II Các loại phân lân cách sử dụng

1 Supe photphat (Supe lân):

- Có dạng bột màu sám trắng hay sẫm, với thành phần muối tan

- Ưu điểm: Ngồi cung cấp lân, supe lân cịn cung cấp lưu huỳnh canxi

- Nhược điểm: Có tính axít, khơng có lợi cho đất chua

- Phân loại: Supe photphat đơn Supe photphat kép

1 Supe photphat (Supe lân):

a Supe photphat đơn:

Chứa 14-20% P2O5

- Nguyên liệu: Quặng photphoric apatit, axít sunfuric đặc

- Cách điều chế: Trộn quặng photphoric apatit với dung dịch axít sunfuric đặc:

Ca3(PO4)3 + 2H2SO4  Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4

 Thành phần hỗn hợp: Canxi đihiđrơphtphat thạch cao

a Supe photphat đơn:

- Các phản ứng phụ trình sản xuất supe photphat đơn:

CaCO3 + H2SO4  CaSO4 + H2O + CO2

MgCO3 + H2SO4  MgSO4 + H2O

Ca(H2PO4)2 + Fe2O3 + H2SO4  2FePO4 + CaSO4+3H2O

Ca(H2PO4)2 + Al2O3 + H2SO4 2AlPO4 + CaSO4 + 3H2O

- Các tạp chất làm tiêu tốn lượng axít sunfuric tạo muối khó tan Đặc biệt oxít Fe, Al

Qui trình tạo hạt supe photphat đơn:

a Nguyên liệu

Máy trộn

Phiễu chứa - máy tạo hạt

Máy sấy nóng Phân loại

Thiết bị làm nguội Phiễu chứa thành

phẫm, đóng bao

1 Supe photphat (Supe lân):

b Supe photphat kép: (40-50%P2O5)

-Nguyên liệu: Quặng apatit photphoric, axit sunfuric có nồng độ trung bình

- Cách điều chế: giai đoạn

+ Giai đoạn 1: Điều chế axít photphoric

+ Giai đoạn 2: Cho axit photphoric tác dụng với quặng photphoric

1 Supe photphat (Supe lân):

c Cách sử dụng supe lân:

- Bón cho đất có mơi trường trung tính, đất q chua bón vơi để đưa pH đến khoảng 6.5 trước bón phân lân

- Dùng supe lân bón lót

- Đối với đất trồng hoa màu nên dùng supe lân viên để hạn chế việc cố định lân đất

Phân lân nung chảy

Là loại phân sản xuất phương pháp nhiệt , khơng dùng axít

 Lân nung chảy có tinh thể nhỏ màu xanh vàng,

giốnh thuỷ tinh nên gọi phân lân thuỷ tinh, có thành phần P2O5 từ 15-16%

 Ưu điểm: - Có tính kiềm, có lợi dùng đất

chua

- Chứa nhiều nguyên tố dinh dưỡng quan trọng (Ca, Mg lượng nhỏ Fe,Co,Mn, Cu…) có lợi cho cân dinh dưỡng

2 Phân lân nung chảy

- Nguyên liệu: Quặng apatit hay photphoric, đá Xà Vân: Magie silicat (3MgO.2SiO2.2H2O), than cốc

- Cách điều chế: Nung hỗn hợp quặng apatit hay

photphoric với đá Xà Vân than cốc nhiệt độ 10000C lị đứng Sản phẩm nóng chảy

được làm nguội nhanh nước lạnh để vỡ thành hạt vụn, sau sấy khơ nghiền thành bột

Apatit than cèc

Quá trình điều chế lân nung chảy

Apatit hay

photphoric Than cốc Đá Xà Vân

Lò nung

Thiết bị làm nguội

3 Phân DAP

- Là tên viết tắt phân Đi-amoni-photphat ((NH4)2HPO4)

- Là loại phân phức hợp nguyên tố Trong đó: N từ 16 – 18%; P2O5 từ 46 – 48%

- DAP hồn tồn tan nước Có thể dùng DAP bón lót thay đạm sunfat supe lân với phân

chuồng

 Cách điều chế

- Nguyên liệu: Quặng apatit hay photphoric NH3 - Điều chế: giai đoạn

+ Điều chế axít photphoric

+ Trung hịa axít photphoric amoniac - Các phương trình phản ứng:

Tr íc dïng ph©n bãn

Câu hỏi củng cố bài

Câu 1: Chọn phát biểu sai ?

A Supe lân không ảnh hưởng đến pH đất.

B Amophot hỗn hợp muối: (NH4)2HPO4, NH4H2PO4.

C Ta dùng lòng trắng trứng để phân biệt axit metaphotphoric điphotphoric. D Axít sunfuric dùng điều chế supe phophat

Đáp án:

• Axít sunfuric dùng điều chế supe photphat đơn axit đặc.

• Axít sunfuric dùng điều chế H3PO4, supe photphat kép có nồng độ trung bình.

Câu 2: Ghép tên loại phân bón cột I cho phù hợp với thành phần chất chủ yếu có phân cột II ?

Cột I Cột II A Amophot

B Urê

C Supe photphat đơn D Supe photphat Kép

1.(NH2)2CO 2.NH4NO3

3 Ca(H2PO4)2 KNO3

5 Ca3(PO4)2

6 (NH4)2HPO4,NH4H2PO4 Ca(H2PO4)2, CaSO4

Câu 3: Cho 400ml dung dịch NaOH 1M tác dụng với 0.2 mol H3PO4 Dung dịch sau phản ứng có tinh

chất?

A Môi trường kiềm yếu B Môi trường axit yếu

 Muối Na2HPO4 Phương trình phản ứng: 2NaOH + H3PO4  Na2HPO4 +2H2O

Muối Na2HPO4 bị thuỷ phân tương đối yếu: Na2HPO4 + H2O  NaOH + NaH2PO4 Nhưng mạnh trình phân li axit ion

HPO42- :

HPO42- + H2O  H3O+ + PO

Vậy, dung dịch Na2HPO4 có mơi trường kiềm yếu T= nNaOH

nH3PO4 =

0,4 0,2

Câu 4: Tại supe photphat dạng hạt sử dụng phổ biến supe photphat dạng bột?

Trong đất chứa hợp chất nhơm, sắt hố trị III, muối axit

photphoric có độ hồ tan nhỏ Do bón vào đất phần muối axit photphoric nhiều kết hợp với ion sắt nhôm làm cho không hấp thụ Diện tích tiếp xúc supe photphat hạt với đất nhỏ supe photphat bột nhiều, mà phản ứng chúng với

Câu 5: Chọn câu đúng

A Axit photphoric phân li theo nấc nên axit photphoric điaxit.

B Axit photphoric có tính oxi hố mạnh yếu HNO3.