KIẾN THỨC LÝ THUYẾT NITO PHỐT PHO

CHUYÊN ĐỀ 5: NITO - PHOTPHO A KIẾN THỨC LÝ THUYẾT NITƠ VÀ HỢP CHẤT PHẦN 1: NITƠ – N2 I VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO • Vị trí: Nitơ ngun tố phi kim, thuộc nhóm VA, chu kì 2, số hiệu ngun tử • • Nhóm VA có cấu hình electron ngồi là: ns np3 nên vừa thể tính oxi hóa tính khử Cấu hình electron ngun tử: 1s 2s 2p3 • Số oxi hóa: Trong hợp chất, ntơ có số oxi hóa -3, 0, +1, +2, +3, +4, +5 • CTCT: N ≡ N ; CTPT: N II TÍNH CHẤT VẬT LÝ Là chất khí khơng màu, khơng mùi, khơng vị, nhẹ khơng khí (d = 28/29), hóa lỏng −196°C , Nitơ tan nước, hóa lỏng hóa rắn nhiệt độ thấp Khơng trì cháy hơ hấp (khơng độc) III TÍNH CHẤT HĨA HỌC Tính oxi hóa Phân tử nitơ có liên kết ba bền nên nitơ trơ mặt hóa học nhiệt độ thường a Tác dụng với hiđro Ở nhiệt độ cao, áp suất cao có xúc tác Nitơ phản ứng với hiđro tạo amoniac Đây phản ứng thuận nghịch tỏa nhiệt: > 400° C,Fe,p N + 3H ‡ˆ ˆˆ ˆˆ ˆˆ ˆˆ ˆ† ∆H = −92KJ ˆˆ 2NH b Tác dụng với kim loại Ở nhiệt độ thường nitơ tác dụng với liti tạo liti nitrua: 6Li + N2 → 2Li3N Ở nhiệt độ cao, nitơ tác dụng với số kim loại Mg, Ca, Al… 3Mg + N2 → Mg3N2 (magie nitrua) Các nitrua dễ bị thủy phân tạo NH3 Nitơ thể tính oxi hóa tác dụng với nguyên tố có độ âm điện nhỏ Tính khử Ở nhiệt độ cao (3000°C) có tia lửa điện, nitơ phản ứng với oxi tạo nitơ monoxit: N2 + O2 → 2NO (không màu) Ở điều kiện thường, nitơ monoxit tác dụng với oxi không khí tạo nitơ dioxit màu nâu đỏ 2NO + O2 → 2NO2 Trong toán với hợp chất N có tạo khí khơng màu, hóa nâu khơng khí khí NO Nitơ thể tính khử tác dụng với nguyên tố có độ âm điện lớn Các oxit khác nitơ: N2O, N2O3, N2O5 không điều chế trực tiếp từ nitơ oxi IV ỨNG DỤNG • Nitơ dạng khí: Nó có nhiều ứng dụng, bao gồm việc phục vụ thay trơ cho khơng khí mà oxi hóa khơng mong muốn - Để bảo quản tính tươi thực phẩm đóng gói hay dạng rời (bằng việc làm chậm ôi thiu dạng tổn that khác gây oxi hóa) - Trên đỉnh chất nổ lỏng để đảm bảo an toàn Sử dụng trong: Sản xuất linh kiện điện tử tranzito, điod, mạch tích hợp (IC) Trang Sản xuất thép không gỉ - Bơm lốp ô tô máy bay tính trơ thiếu tính chất ẩm, oxi hóa nó, ngược lại với khơng khí (mặc dù điều khơng quan trọng cần thiết ô tô thông thường) • Nitơ lỏng tác nhân làm lạnh (cực lạnh), làm cứng mơ sống tiếp xúc với Ngồi ra, khả việc trì nhiệt độ cách siêu phàm, bay 77 K (-196°C hay -320°F) làm cho hữu ích nhiều ứng dụng khác nhau, chẳng hạn vai trị chất làm lạnh chu trình mở, bao gồm: - Làm lạnh để vận chuyển thực phẩm - Bảo quản phận thân thể tế bào tinh trùng trứng, mẫu chế phẩm sinh học - Trong nghiên cứu tác nhân làm lạnh - Trong da liễu học để loại bỏ tổn thương da ác tính xấu xí hay tiềm gây ung thư, ví dụ mụn cóc, vết chai sần da v.v - Nitơ lỏng sử dụng nguồn làm mát để bứt phá: vận dụng cpu, gpu, hay dạng phần cứng khác V ĐIỀU CHẾ • Trong cơng nghiệp: Nitơ sản xuất cách chưng cất, phân đoạn khơng khí lỏng.Sau loại bỏ CO2 nước, không khí hóa lỏng áp suất cao nhiệt độ thấp Nâng dần nhiệt độ khơng khí lỏng đến -196°C nitơ sơi tách khỏi oxi oxi có nhiệt độ sơi cao (-183°C) Khí nitơ vận chuyển bình thép, nén áp suất 150 atm • Trong phịng thí nghiệm: Nhiệt phân muối nitrit t° NH4NO2  → N2 + H2O t° NH4Cl + NaNO2  → N2 + NaCl + 2H2O t° 2NH3 + 2CuO  → 2Cu + N2 + 3H2O t° 4NH3 + 3O2  → 2N2 + 6H2O PHẦN 2: HỢP CHẤT CỦA NITƠ I AMONIAC – NH3 Trong phân tử NH3, N liên kết với ba nguyên tử hidro ba liên kết cộng hóa trị có cực NH có cấu tạo hình chóp với ngun tử nitơ đỉnh Nitơ cịn cặp electron hóa trị nguyên nhân tính bazơ NH3 Tính chất vật lí - Là chất khí khơng màu, có mùi khai xốc, nhẹ khơng khí - Tan nhiều nước (1 lít nước hịa tan 800 lít NH 3) Amoniac hịa tan vào nước thu dung dịch ammoniac - NH3 có độ phân cực lớn phân tử NH3 có cặp electron tự liên kết với N-H bị phân cực Do NH3 chất dễ hóa lỏng - NH3 dung mơi hịa tan tốt: NH3 hịa tan dung mơi hữu dễ có số điện mơi nhỏ nước Kim loại kiềm kim loại Ca, Sr, Ba hịa tan NH lỏng tạo dung dịch xanh thẫm Tính chất hóa học a Tính bazơ yếu - Tác dụng với nước tạo dung dịch bazơ yếu: + − NH + H O ‡ˆ ˆ† ˆˆ NH + OH - Tác dụng với dung dịch muối (Muối kim loại hidroxit không tan) tạo kết tủa hidroxit kim loại này: AlCl3 + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3↓ + 3NH4Cl Trang + Al3+ + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3↓ + NH - Những hidroxit oxit có khả tạo phức amin tan dung dịch NH (như Cu(OH)2), Zn(OH)2, Ag2O, AgCl…) Cu(OH)2 + 4NH3 → [Cu(NH3)4](OH)2 Ag2O + 2NH3 + 2H2O → 2[Ag(NH3)2]OH AgCl + 2NH3 → [Ag(NH3)2]Cl - Tác dụng với axit tạo muối amoni: NH3 + HCl → NH4Cl (amoni clorua) 2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 (amoni sunfat) b Tính khử - Tác dụng với oxi: t° 4NH3 + 3O2  → 2N2 + 6H2O Nếu có Pt xúc tác, ta thu khí NO Pt,t ° 4NH3 + 5O2  → 4NO + 6H2O - Tác dụng với clo: 2NH3 + 3Cl2 → N2 + 6HCl NH3 kết hợp với HCl vừa sinh tạo “khói trắng” NH4Cl - Tác dụng với CuO: t° 2NH3 + 2CuO  → 2CuO + N2 + 3H2O c Phản ứng phân hủy Amoniac tương đối bền nhiệt Nó bị phân hủy nhiệt độ cao (600°C) theo phản ứng hóa học: 2NH3 € N2 + 3H2 Ứng dụng Ứng dụng chủ yếu amoniac điều chế phân đạm, điều chế axit nitric, chất sinh hàn, sản xuất hidrazin N2H4 dùng làm nhiên liệu cho tên lửa Ngồi ra, dung dịch amoniac cịn dùng làm chất tẩy rửa gia dụng Điều chế • Trong phịng thí nghiệm: Nung nóng muối amoni Ca(OH)2: t° 2NH4Cl + Ca(OH)2  → CaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O Muốn điều chế nhanh lượng nhỏ khí amoniac, người ta thường đun nóng dung dịch amoniac đậm đặc Để làm khơ khí, cho khí NH vừa tạo thành có lẫn nước qua bình đựng vơi sống (CaO) • Trong cơng nghiệp: - Tổng hợp từ nitơ hiđro: ∆H < O N2 (k) + 3H2 (k) ‡ˆ ˆˆt °ˆ,xt,p ˆ ˆ† ˆˆ 2NH3 (k) Nhiệt độ: 450 - 500°C Áp suất cao từ 200 – 300atm Chất xúc tác: sắt kim loại trộn thêm Al2O3, K2O,… Làm lạnh hỗn hợp khí bay ra, NH3 hóa lỏng tách riêng Hiệu suất thấp (chỉ đạt 20 – 25%) - Phương thức Persek từ nitrua nhôm AlN nước: 2AlN + 3H2O → Al2O3 + 2NH3 - Từ NO H2: 2NO + 5H2 → 2NH3 + 2H2O Nhận biết Trang - Khí khơng màu có mùi khai - Khí làm cho quỳ tím chuyển màu xanh làm cho phenolphthalein khơng màu chuyển màu hồng - Tạo khói trắng với HCl đặc + II MUỐI AMONI -ΝΗ + Là tinh thể ion gồm cation ΝΗ anion gốc axit Tính chất vật lí + Tất muối amoni dễ tan nước tan điện li hoàn toàn thành ion ΝΗ Ion khơng có màu Tính chất hóa học a Tác dụng với dung dịch kiềm t° (NH4)2SO4 + 2NaOH  → 2NH3 + 2H2O + Na2SO4 ΝΗ +4 + OH − → NH3 ↑ + H2O (Hóa xanh quỳ ẩm)  Nhận biết ion amoni, điều chế amoniac phòng thí nghiệm Ngồi ra, muối amoni cịn tham gia phản ứng trao đổi với dung dịch muối khác b Phản ứng nhiệt phân Khi đun nóng, muối amoni dễ bị nhiệt phân hủy, tạo sản phẩm khác Sản phẩm phân hủy định chủ yếu chất axit tạo nên muối Muối amoni chứa gốc axit khơng có tính oxi hóa đun nóng bị phân hủy thành amoniac Ví dụ: Tinh thể NH4Cl đun nóng ống nghiệm phân hủy thành khí NH3 khí HCl: t° ΝΗ Cl (r )  → NH3(k ) + HCl(k) Khi bay lên miệng ống nghiệm gặp nhiệt độ thấp hơn, hai khí hịa hợp với tạo lại tinh thể NH4Cl màu trắng bám lên thành ống Các muối amoni cacbonat amoni hiđrocacbonat bị phân hủy chậm nhiệt độ thường, giải phóng khí NH3 khí CO2 t° Ví dụ: (NH4)2CO3  → NH3 + NH4HCO3 t° NH4HCO3  → NH3 + CO2 + H2O Trong thực tế người ta thường dùng muối NH4HCO3 để làm xốp bánh • Muối amoni chứa gốc axit có tính hóa axit nitro, axit nitric bị nhiệt phân cho N 2, N2O nước t° NH4NO2  → N2 + 2H2O t° NH4NO3  → N2O + 2H2O Nhiệt độ lên tới 500°C, ta có phản ứng: t° 2NH4NO3  → 2N2 + O2 + 4H2O Những phản ứng sử dụng để điều chế khí N2 N2O phịng thí nghiệm III AXIT NITRIC – HNO3 Trong hợp chất HNO3, N có số oxi hóa cao +5 Tính chất vật lí - Axit nitric tinh khiết chất lỏng khơng màu, bốc khói mạnh khơng khí ẩm Trong tự nhiên, axit nitric hình thành mưa giông kèm sấm chớp chúng tác nhân gây mưa axit - Nó chất axit độc ăn mòn dễ gây cháy Axit nitric tinh khiết khơng màu cịn để lâu có màu vàng tích tụ oxit nitơ Nếu dung dịch có 86% axit nitric, gọi axit nitric bốc khói Axit nitric bốc khói có đặc trưng axit nitric bốc khói trắng axit nitric bốc khói đỏ, tùy thuộc vào số lượng nitơ đioxit diện Trang - Axit nitric khan tinh khiết (100%) chất lỏng với tỷ trọng khoảng 1522 kg / m3 , đông đặc nhiệt độ -42°C tạo thành tinh thể trắng, sôi nhiệt độ 83°C Khi sôi ánh sáng kể nhiệt độ phòng, xảy phân hủy phần với tạo nitơ đioxit theo phản ứng sau: 72° C 4HNO3  → 2H2O + 4NO2 + O2 - Điều có nghĩa axit nitric khan nên cất chứa nhiệt độ 0°C để tránh bị phân hủy Chất nitơ đioxit (NO2) hịa tan axit nitric tạo cho có màu vàng, đỏ nhiệt độ cao Trong axit tinh khiết có xu hướng bốc khói trắng để khơng khí, axit với nitơ đioxit bốc khói có màu nâu đỏ có tên axit bốc khói trắng axit bốc khói đỏ nêu Tính chất hóa học a Tính axit - Là số axit mạnh nhất, dung dịch: + − t° HNO3  → H + NO3 - Dung dịch axit HNO3 có đầy đủ tính chất dung dịch axit: làm đỏ quỳ tím, tác dụng với oxit bazơ, bazơ, muối axit yếu CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O Ba(OH)2 + 2HNO3 → Ba(NO3)2 + 2H2O CaCO3 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + CO2 + H2O b Tính oxi hóa Kim loại hay phi kim gặp axit HNO bị oxi hóa trạng thái oxi hóa cao Tùy vào nồng độ axit chất chất khử mà HNO3 bị khử thành: N2, N2O, NO, NO2, NH4NO3 • Phản ứng với kim loại: - Là chất oxi hóa mạnh, axit nitric phản ứng mãnh liệt với nhiều kim loại phản ứng gây nổ Tùy thuộc vào nồng độ axit, nhiệt độ tác nhân gây liên quan, sản phẩm tạo cuối gồm nhiều loại nhiều sản phẩm khử đa dạng N 2, N2O, NH4NO3 Phản ứng xảy với hầu hết kim loại, ngoại trừ kim loại quý (Au, Pt) số hợp kim Trong phần lớn trường hợp, phản ứng oxi hóa chủ yếu với axit đặc thường tạo đioxit nitơ (NO2) Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O - Tính chất axit thể rõ axit loãng, thường tạo oxit nitơ (NO): 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O - Chú ý: Dù Crôm, sắt, coban, niken, mangan nhơm dễ hịa tan dung dịch axit nitric loãng, axit đặc nguội lại tạo lớp oxit kim loại bảo vệ chúng khỏi bị oxi hóa thêm, tượng gọi thụ động hóa • Phản ứng với phi kim Khi phản ứng với nguyên tố kim, ngoại trừ silic halogen, nguyên tố thường bị oxi hóa đến trạng thái oxi hóa cao tạo đioxit nitơ axit đặc oxit nitơ axit loãng: C + 4HNO3 → CO2 + 4NO2 + 2H2O Hoặc 3C + 4HNO3 → 3CO2 + 4NO + 2H2O P + 5HNO3 → H3PO4 + 5NO2 + H2O • Phản ứng với hợp chất - Hợp chất vô cơ: H2S, Hl, SO2, FeO, muối sắt (II)… tác dụng với HNO nguyên tố bị oxi hóa hợp chất chuyển lên mức oxi hóa cao 3H2S + 2HNO3 (>5%) → 3S↓ + 2NO↑ + 4H2O PbS + 8HNO3 (đặc) → PbSO4↓ + 8NO2↑ + 4H2O 3FeO + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O Ag3PO4 tan HNO3, HgS không tác dụng với HNO3 - Hợp chất hữu cơ: Nhiều hợp chất hữu bị phá hủy tiếp xúc với axit nitric, nên axit nguy hiểm rơi vào thể người Trang Ứng dụng Axit HNO3 hóa chất quan trọng Phần lớn axit HNO sản xuất công nghiệp dùng để điều chế phân đạm NH 4NO3,… Axit HNO3 dùng để sản xuất thuốc nổ (Ví dụ trinitrotoluene (TNT),…), thuốc nhuộm, dược phẩm,… Điều chế • Trong phịng thí nghiệm: - Từ H2SO4 đặc muối nitrat: t° NaNO3 rắn + H2SO4 đặc  → HNO3 + NaHSO4 - Điện phân muối nitrat kim loại đứng sau H + nước (sau Al) 4M(NO3)x + 2xH2O  → 4M + xO2 + 4xHNO3 Chú ý: Điều chế HNO3 bốc khói phải sử dụng H2SO4 đặc KNO3 rắn vì: - HNO3 H2SO4 axit mạnh nên để điều chế HNO khơng thể dùng phương pháp bình thường cho axit mạnh tác dụng với dung dịch muối - HNO3 bay tan nhiều nước H2SO4 bay - Dùng H2SO4 đặc KNO3 rắn để hạn chế lượng nước có mặt phản ứng - Đun nóng hỗn hợp để làm cho HNO3 bị bay tách khỏi hỗn hợp phản ứng • Trong cơng nghiệp: Sản xuất từ amoniac: NH3 → NO → NO2 → HNO3 ∆H = −907kJ 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O Oxi hóa NO thành NO2: 2NO + O2 → 2NO2 Chuyển hóa NO2 thành HNO3: 4NO2 + 2H2O + O2 → 4HNO3 Phương trình tổng quát: 4NH3 + 8O2 → 4HNO3 + 4H2O Dung dịch HNO3 thu có nồng độ 60 – 62% Chưng cất với H2SO4 đậm đặc thu dung dịch 96 – 98% IV MUỐI NITRAT - NO Muối nitrat muối axit nitric, Ví dụ: natri nitrat (NaNO3), đồng (II) nitrat (Cu(NO3)2), Tính chất vật lí Tất muối nitrat tan nước chất điện li mạnh Trong dung dịch, chúng phân li − hoàn toàn thành ion Ion NO3 khơng có màu, nên màu số muối nitrat màu cation kim loại muối tạo nên Ví dụ: Cu(NO3)2 có màu xanh Một số muối nitrat NaNO3, NH4NO3,… hấp thụ nước khơng khí nên dễ bị chảy rữa Tính chất hóa học Các muối nitrat kim loại kiềm kiềm thổ có mơi trường trung tính, muối kim loại khác có mơi trường axit (pH < 7) a Phản ứng phân hủy Các muối nitrat dễ bị phân hủy Độ bền nhiệt muối nitrat phụ thuộc vào chất cation tạo muối Ở nhiệt độ cao, muối nitrat phân hủy oxi nên chúng chất oxi hóa mạnh Khi cho than nóng đỏ vào muối kali nitrat nóng chảy, than bùng cháy Hỗn hợp muối nitrat nóng chảy với chất hữu dễ bắt cháy cháy mạnh • Muối nitrat kim loại hoạt động mạnh (trước Mg): Bị phân hủy thành muối nitrit oxi: t° Ví dụ: 2NaNO3  → 2NaNO2 + O2 • Muối nitrat kim loại hoạt động hóa học trung bình (từ Mg đến Cu): Bị phân hủy thành oxit kim loại tương ứng, NO2 O2 Trang t° Ví dụ: 2Mg(NO3)2  → 2MgO + 4NO2 + O2 • Muối nitrat kim loại kẽm hoạt động (sau Cu): Bị phân hủy thành kim loại tương ứng, khí NO2 O2 t° Ví dụ: 2AgNO3  → 2Ag + 2NO2 + O2 b Tính oxi hóa: • Ion NO3− H + (axit) NO3− + H + + 3e → NO + 2H2O − Ví dụ: 3Cu + NO3 + H + → Cu 2+ + 2NO + 4H2O − Fe 2+ + NO3 + H + → Fe3+ + NO + 2H2O • Ion NO3− OH − (kiềm): Oxi hóa kim loại lưỡng tính: − − Ví dụ: 8Al + NO3 + OH − + 2H2O → AlO + 3NH3 Ứng dụng muối nitrat Các muối nitrat sử dụng chủ yếu để làm phân bón hóa học (phân đạm) nơng nghiệp Ví dụ: NH4NO3, NaNO3, KNO3, Ca(NO3)2 Kali nitrat cịn sử dụng để chế thuốc nổ đen (thuốc nổ có khói) Thuốc nổ đen chứa 75%KNO3, 10%S 15%C Nhận biết − Trong môi trường axit, ion NO3 thể tính oxi hóa giống HNO Do thuốc thử dùng để − nhận biết ion NO3 hỗn hợp vụn đồng dung dịch H2SO4 lỗng, đun nóng Hiện tượng: dung dịch có màu xanh, khí khơng màu hóa nâu đỏ khơng khí − 3Cu + H + + NO3 → Cu 2+ + 2NO↑ + 4H2O (dung dịch màu xanh) 2NO + O2 (khơng khí) → 2NO2 (màu nâu đỏ) PHOTPHO VÀ HỢP CHẤT PHẦN 1: PHOTPHO - P I VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO • Vị trí: Photpho ngun tố phi kim, thuộc nhóm VA, chu kì 3, số hiệu ngun tử 15 • Cấu hình electron nguyên tử: 1s 2s 2p 3s 3p3 • Số oxi hóa: Trong hợp chất, nitơ có số oxi hóa -3, 0, +3, +5 • Là phi kim đa hóa trị nhóm nitơ, phopho chủ yếu tìm thấy đá photphat vô thể sống Do độ hoạt động hóa học cao, khơng người ta tìm thấy dạng đơn chất tự nhiên • Photpho tồn ba dạng thù hình có màu: trắng, đỏ đen Các dạng thù hình khác tồn Phổ biến photpho trắng photpho đỏ, hai chứa mạng gồm nhóm phân bổ kiểu tứ diện gồm nguyên tử photpho Các tứ diện photpho trắng tạo thành nhóm riêng; tứ diện photpho đỏ liên kết với thành chuỗi Photpho trắng cháy tiếp xúc với khơng khí hay bị tiếp xúc với nguồn nhiệt ánh sáng II TÍNH CHẤT VẬT LÍ - P trắng chất rắn suốt, màu trắng vàng nhạt, giống sáp, cấu trúc mạng tinh thể phân tử P trắng mềm, dễ nóng chảy P trắng khơng tan nước tan nhiều dung môi hữu cơ; độc, gây bỏng nặng rơi vào da; bốc cháy khơng khí nhiệt độ 40°C, bảo quản cách ngâm nước Ở nhiệt độ thường, P trắng phát quang màu lục nhạt bóng tối Trang - P đỏ chất bột màu đỏ có cấu trúc polime, khó nóng chảy khó bay P trắng; không tan dung môi hữu thông thường, dễ hút ẩm chảy rữa, bền khơng khí nhiệt độ thường khơng phát quang bóng tối Chỉ bốc cháy nhiệt độ 250°C Khi đun nóng khơng có khơng khí, P đỏ chuyển thành dạng hơi, làm lạnh ngưng tụ lại thành P trắng III TÍNH CHẤT HÓA HỌC Do liên kết phân tử photpho bền phân tử nitơ nên điều kiện thường photpho hoạt động hóa học mạnh nitơ P trắng hoạt động P đỏ (vì P trắng có kiểu mạng phân tử cịn P đỏ có cấu trúc kiểu polime) Tính oxi hóa Photpho thể rõ rệt tính oxi hóa tác dụng với số kim loại hoạt động, tạo photphua kim loại t° Ví dụ: 2P + 3Ca  → Ca3P2 Zn + P → Zn3P2 (thuốc diệt chuột) Các muối photphua bị thủy phân mạnh giải phóng photphin (PH3) Ca3P2 + 6H2O → 2PH3 + 3Ca(OH)2 Photphin khí khơng màu độc, có mùi tỏi, bốc cháy khơng khí nhiệt độ gần 150°C 2PH3 + 4O2 → P2O5 + 3H2O Tính khử Photpho thể tính khử tác dụng với phi kim hoạt động oxi, halogen, lưu huỳnh… với chất oxi hóa mạnh khác a Tác dụng với oxi P trắng phản ứng nhiệt độ thường có tượng phát quang hóa học; P đỏ phản ứng nhiệt độ > 250°C t° Thiếu oxi: 4P + 3O2  → 2P2O3 t° Dư oxi: 4P + 5O2  → 2P2O5 b Tác dụng với clo Khi cho clo qua P nóng chảy, thu hợp chất photpho clorua: t° Thiếu clo: 2P + 3Cl2  → 2PCl3 t° Dư clo: 2P + 5Cl2  → 2PCl5 c Tác dụng với hợp chất 6P + 5KClO3 → 3P2O5 + 5KCl 3P + 5HNO3(l) + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO IV ỨNG DỤNG • Photpho sử dụng rộng rãi để sản xuất hợp chất hữu chứa photpho, thông qua chất trung gian clorua photpho sulfua photpho Các chất có nhiều ứng dụng, bao gồm chất làm dẻo, chất làm cháy, thuốc trừ sâu, chất chiết chất xử lý nước • Nguyên tố thành phần quan trọng sản xuất thép, sản xuất đồng thau photpho nhiều sản phẩm liên quan khác • Photpho trắng sử dụng ứng dụng quân bom lửa, tạo khói bình khói bom khói, đạn lửa • Photpho đỏ sử dụng để sản xuất vỏ bao diêm an tồn, pháo hoa • Với lượng nhỏ, photpho dùng chất thêm vào cho loại bán dẫn loại n V ĐIỀU CHẾ Trong công nghiệp, photpho sản xuất cách nung hỗn hợp quặng photphorit, cát than cốc khoảng 1200°C lò điện: lò đien 1500° C Ca3(PO4)2 + 2SiO2 + 5C  → 3CaSiO3 + 2P + 5CO Hơi photpho thoát ngưng tụ làm lạnh, thu photpho trắng dạng rắn Trang PHẦN 2: HỢP CHẤT CỦA PHOTPHO I AXIT PHOTPHORIC – H3PO4 Tính chất vật lí Là chất rắn dạng tinh thể suốt, khơng màu, nóng chảy 42,5°C Dễ chảy rữa tan vơ hạn nước, etanol Tính chất hóa học a Tính axit Axit photphoric axit có lần axit, có độ mạng trung bình Trong dung dịch phân li nấc: nấc > nấc > nấc + − H 3PO ‡ˆ ˆ† k1 = 7, 6.10 −3 ˆˆ H + H PO + 2− H PO −4 ‡ˆ ˆ† ˆˆ H + HPO k = 6, 2.10−8 + 3− H PO 24− ‡ˆ ˆ† ˆˆ H + PO k = 4, 4.10−13 Dung dịch axit photphoric có tính chất chung axit làm quỳ tím hóa đỏ, tác dụng với oxit bazơ, bazơ, muối, kim loại Khi tác dụng với oxit bazơ, bazơ tùy theo lượng chất tác dụng mà axit photphoric tạo muối trung hòa, muối axit hỗn hợp muối: H3PO4 + NaOH → NaH2PO4 + H2O H3PO4 + 2NaOH → Na2HPO4 + 2H2O H3PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H2O b Tính oxi hóa - khử Trong H3PO4, P có mức oxi hóa +5 mức oxi hóa cao H 3PO4 khơng có tính oxi hóa HNO3 ngun tử P có bán kính lớn so với bán kính N → mật độ điện dương P nhỏ → khả nhận e c Các phản ứng tác dụng nhiệt 200 − 250° C 2H3PO4  → H4P2O7 + H2O Axit điphotphoric 400 −500° C H4P2O7 → 2HPO3 + H2O Axit metaphotphoric Điều chế • Trong phịng thí nghiệm: P + 5HNO3 → H3PO4 + H2O + 5NO2 • Trong công nghiệp: - Cho H2SO4 đặc tác dụng với quặng phpotphorit quặng apatit: Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 → 3CaSO4 + 2H3PO4 Điều chế phương pháp không tinh khiết lượng chất thấp - Để điều chế H3PO4 có độ tinh khiết nồng độ cao người ta đốt cháy P để P 2O5 cho P2O5 tác dụng với nước: 4P + 5O2 → 2P2O5 P2O5 + 3H2O → 2H3PO4 Nhận biết - Làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ - Tạo kết tủa vàng với dung dịch AgNO3 II MUỐI PHOTPHAT Axit photphoric tạo loại muối: - Muối photphat trung hòa: Na3PO4, Ca3(PO4)2,… Trang - Muối đihidrophotphat: NaH2PO4, Ca(H2PO4)2,… - Muối hidrophotphat: Na2HPO4, CaHPO4 … Tính chất vật lí Tất muối đihidrophotphat tan nước Các muối hidrophotphat photphat trung hịa khơng tan tan nước (trừ muối natri, kali, amoni) Tính chất hóa học - Muối photphat có đầy đủ tính chất hóa học muối - Các muối photphat kim loại kiềm dễ bị thủy phân dung dịch tạo môi trường bazơ: + 3− Na3PO4 → Na + PO PO34− + H 2O → HPO 42− + OH − - Muối axit biểu tính chất axit NaH2PO4 + NaOH → Na2HPO4 + H2O Ứng dụng • Photphat hữu có vai trị quan trọng ngành hóa sinh, hóa lý sinh sinh thái học Photphat vô khai thác để điều chế photpho phục vụ nông nghiệp cơng nghiệp • Các đá photphat thường dùng để đá có hàm lượng photphat cao nhóm apatit Đây loại chủ yếu để sản xuất phân lân (phân photphat) dùng nông nghiệp Photphat sử dụng làm thức ăn cho động vật, thực phẩm, chất chống mòn, mỹ phẩm, diệt nấm, gốm sứ, xử lý nước luyện kim • Phần lớn photphat dùng để sản xuất phân bón • Khống vật photphat thường dùng để phủ lên bề mặt vật liệu sắt nhằm chống rỉ sét ăn mịn điện hóa Điều chế - Cho P2O5 H3PO4 tác dụng với dung dịch kiềm - Dùng phản ứng trao đổi ion Nhận biết 3− Nhận biết ion PO dung dịch AgNO3: 3Ag + + PO34− → Ag 3PO (kết tủa vàng) Kết tủa màu vàng tạo thành tan axit HNO3 lỗng PHÂN BĨN HĨA HỌC I PHÂN ĐẠM (CHỨA N) Tác dụng - Phân đạm cung cấp nitơ hóa hợp cho dạng ion nitrat ion amoni - Phân đạm có tác dụng kích thích q trình sinh trưởng Có phân đạm, trồng phát triển nhanh, cho nhiều hạt, củ Phân loại - Ure CO(NH2)2: tan nước, chưa 46% nitơ t °,p,xt Điều chế: CO2 + 2NH2  → (NH2)2CO + H2O - Đạm amoni chứa ion amoni: + Amoni nitrat NH4NO3: (đạm lá): tan nước, chứa 35% nitơ + Amoni sunfat (NH4)2SO4 (đạm lá): tan nước, chứa 21% nitơ Điều chế: HNO3 + NH3 → NH4NO3 H2SO4 + 2NH3 → (NH4)2SO4 - Đạm nitrat: chứa ion nitrat: NaNO3 16%N, Ca(NO3)2 17%N Trang 10 Cách sử dụng - Ure CO(NH2)2: Bón khơng bón tập trung bị bội thực N, trộn mùn cưa, đất để bón phun lên - Amoni nitrat NH4NO3 (đạm lá): Bón thúc cho lúa với lượng nhỏ Bón cho trồng cơng nghiệp: bơng, chè, cà phê, mía - Amoni sunfat (NH4)2SO4 (đạm lá): Bón thúc chia làm nhiều lần II PHÂN LÂN (CHỨA P) Tác dụng - Phân lân cung cấp photpho cho dạng ion photphat - Phân lân cần thiết cho thời kì sinh trưởng thúc đẩy q trình sinh hóa, trao đổi chất lượng thực vật - Phân lân có tác dụng làm cho cành khỏe, hạt chắc, củ to Phân loại - Photphat tự nhiên: Thành phần chứa Ca 3(PO4)2, khơng tan nước, tan chậm đất chua - Supephotphat: thành phần Ca(H2PO4)2, tan nước + Supephotphat đơn: chứa 14-20% P2O5, thành phần gồm Ca(H2PO4)2 CaSO4 Điều chế: Quặng photphorit apatit + axit sunfuric đặc Ca3(PO4)2 + H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + CaSO4 Lưu ý: Cây đồng hóa Ca(H2PO4)2 , phần CaSO4 khơng có ích, làm mặn đất, cứng đất + Supephotphat kép: chứa 40-50% P2O5, thành phần gồm Ca(H2PO4)2 Điều chế: giai đoạn: Điều chế axit photphoric: Ca3(PO4)2 + 3H3PO4 → H3PO4 + 3CaSO4 Cho axit photphoric tác dụng với quặng photphorit quặng apatit Ca3(PO4)2 + 3H3PO4 → Ca(H2PO4)2 Cách sử dụng - Photphat tự nhiên Ca3(PO4)2: bón cho vùng đất chua thích hợp với loại ngơ đậu - Supephotphat Ca(H2PO4)2: bón cho vùng đất chua Trang 11 ... biến photpho trắng photpho đỏ, hai chứa mạng gồm nhóm phân bổ kiểu tứ diện gồm nguyên tử photpho Các tứ diện photpho trắng tạo thành nhóm riêng; tứ diện photpho đỏ liên kết với thành chuỗi Photpho... 2SiO2 + 5C  → 3CaSiO3 + 2P + 5CO Hơi photpho thoát ngưng tụ làm lạnh, thu photpho trắng dạng rắn Trang PHẦN 2: HỢP CHẤT CỦA PHOTPHO I AXIT PHOTPHORIC – H3PO4 Tính chất vật lí Là chất rắn... chất hữu chứa photpho, thông qua chất trung gian clorua photpho sulfua photpho Các chất có nhiều ứng dụng, bao gồm chất làm dẻo, chất làm cháy, thuốc trừ sâu, chất chiết chất xử lý nước • Nguyên