Bài toán về axit H3PO4 hay P2O5 tác dụng với dung dịch bazơ cũng như các phản ứng của muối photphat đối với học sinh THPT còn khá phức tạp.. Đa số học sinh không nắm rõ bản chất phản ứng[r]
(1)PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NHANH SẢN PHẨM TRONG CÁC PHẢN ỨNG CỦA HỢP CHẤT PHOTPHO (Đăng Báo Hóa Học & Ứng dụng số 6/2009) biquyetthanhcong.net LƯU HUỲNH VẠN LONG Trường THPT Thanh Hòa – Huyện Bù Đốp Tỉnh Bình Phước Bài toán axit H3PO4 hay P2O5 tác dụng với dung dịch bazơ các phản ứng muối photphat học sinh THPT còn khá phức tạp Đa số học sinh không nắm rõ chất phản ứng nên chưa tự tin làm các bài tập dạng này Để làm tốt dạng bài tập này thì trước tiên ta phải xác định đúng sản phẩm sinh các phản ứng, dựa vào số liệu để tính toán Có thể phân thành số dạng sau: I- Axit H3PO4 tác dụng với dung dịch bazơ 1/ Trường hợp dung dịch bazơ là NaOH hay KOH Ta có các phản ứng sau: H3PO4 + NaOH → NaH2PO4 + H2O H3PO4 + 2NaOH → Na2HPO4 + 2H2O H3PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H2O Để xác định muối gì tạo thì đa phần học sinh dựa vào phương pháp đại số là lập tỷ lệ mol T = Soá mol bazô hay ngược lại lập bảng ghi nhớ trường hợp, Soá mol axit sau đó so sánh với tỷ lệ mol mà đề bài cho để kết luận Cụ thể là: n NaOH n H3PO4 Saûn phaåm biquyetthanhcong.net NaH PO Dö H PO NaH2 PO4 NaH PO Na2 HPO Na2 HPO4 Na2 HPO Na3 PO Na3PO4 Na3 PO4 Dö NaOH 2/ Trường hợp dung dịch bazơ là Ca(OH)2 hay Ba(OH)2 Ta có 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: n Ca(OH)2 n H3PO4 Saûn phaåm 0,5 Ca(H PO )2 Dö H PO Ca(H2 PO4 )2 Ca(H PO )2 CaHPO CaHPO4 1,5 CaHPO4 Ca3 (PO )2 Ca3 (PO4 )2 Ca3 (PO4 )2 Dö Ca(OH)2 Học sinh thường làm cách lập bảng trên, các em đã làm quen cách làm này từ THCS Tuy nhiên học sinh cần nhớ cách máy móc các hệ số tỷ GV: LƯU HUỲNH VẠN LONG( Trường THPT Thanh Hòa-Bù Đốp- Bình Phước) Phone: 0986.616.225 Email: Vanlongthpt@gmail.com or vanlongthpt@yahoo.com -1- `Ìi`ÊÜÌ ÊÌ iÊ`iÊÛiÀÃÊvÊ vÝÊ*ÀÊ* Ê `ÌÀÊ /ÊÀiÛiÊÌ ÃÊÌVi]ÊÛÃÌ\Ê ÜÜÜ°Vi°VÉÕV° Ì (2) lệ trên (14 trường hợp) mà không hiểu rõ chất phản ứng Do đó bài toán hỗn hợp bazơ thì các em lúng túng * Để nắm rõ chất phản ứng hạn chế lối mòn ta vận dụng kiến thức “Chương Sự điện ly” lớp 11 ta giải bài toán trên sau: Axit H3PO4 là triaxit thuộc loại trung bình nên dung dịch phân ly nấc Giả sử ta có a mol H3PO4 thì sơ đồ phân ly H3PO4 sau: H3PO4 → H+ + H2PO4- → 2H+ + HPO42- → 3H+ + PO43a(mol) a 2a 3a (mol) Dựa theo sơ đồ ta thấy a mol axit giải phóng lần H+ là a, 2a, 3a mol H+ Khi cho dung dịch bazơ vào thì chất phản ứng là trung hòa: H+ + OH- → H2O biquyetthanhcong.net Do đó biết số mol NaOH hay KOH ta biết: n OH = n NaOH Biết số mol Ca(OH)2 hay Ba(OH)2 ta biết: n OH = 2n Ca(OH) Ta so sánh số mol OH- với số mol H+ biết phản ứng tạo 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 HPO42- Nếu nOH- = 2a → tạo muối HPO42- Nếu 2a < nOH- < 3a → tạo muối HPO42- và PO43- Nếu nOH- = 3a → tạo muối PO43- Nếu nOH- > 3a → tạo muối PO43- và OH- dư Tóm tắt các trường hợp trên bảng sau: - - n OH- biquyetthanhcong.net n H3PO4 Saûn phaåm H PO − Dö H PO H2 PO4 − H PO4 − HPO4 HPO4 − 2− HPO − PO 43− PO PO4 3− 3− Dö OH - Chú ý: Ta có thể dùng sơ đồ đơn giản sau để ghi nhớ: - - - OH OH OH H PO ⎯⎯⎯ → H PO - ⎯⎯⎯ → HPO 2- ⎯⎯⎯ → PO 3- [1] 3/ Dạng P2O5 tác dụng với dung dịch bazơ Ta xem P2O5 tác dụng với H2O tạo axit H3PO4 giải tương tự trên Chú ý hệ số mol: P2O5 + 3H2O → 2H3PO4 x(mol) 2x (mol) Bài tập 1: Cho biết sản phẩm tạo thành các trường hợp sau: a/ 0,06 mol H3PO4 tác dụng với 0,08 mol NaOH b/ mol H3PO4 tác dụng với mol Ca(OH)2 c/ 0,08 mol H3PO4 tác dụng với 0,06 mol Ca(OH)2 d/ 2mol H3PO4 tác dụng với 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 có thể dựa vào n OH- n H3PO4 để dự đoán sản phẩm GV: LƯU HUỲNH VẠN LONG( Trường THPT Thanh Hòa-Bù Đốp- Bình Phước) Phone: 0986.616.225 Email: Vanlongthpt@gmail.com or vanlongthpt@yahoo.com -2- `Ìi`ÊÜÌ ÊÌ iÊ`iÊÛiÀÃÊvÊ vÝÊ*ÀÊ* Ê `ÌÀÊ /ÊÀiÛiÊÌ ÃÊÌVi]ÊÛÃÌ\Ê ÜÜÜ°Vi°VÉÕV° Ì (3) a/ b/ c/ d/ e/ n OH- = 0, 08 = 1,33 0, 06 n OH- = = → tạo muối CaHPO4 n OH- = 0, 06 *2 = 1,5 → tạo Ca(H2PO4)2 và CaHPO4 0, 08 n OH- = = → tạo muối Ca(H2PO4)2 n OH- = biquyetthanhcong.net 0, 009 + 0,006 * = 0,0875 → tạo muối NaH2PO4 và Ca(H2PO4)2 0,24 n H3PO4 n H3PO4 n H3PO4 n H3PO4 n H3PO4 → tạo NaH2PO4 và Na2HPO4 Bài tập 2(TSĐH B 2008):Cho 0,1 mol P2O5 vào dung dịch chứa 0,35 mol KOH Dung dịch thu 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) n OH- n H3PO4 = 0,35 = 1,75 → K2HPO4; KH2PO4 0,2 → Chọn B biquyetthanhcong.net Bài tập 3: Cho dung dịch a mol H3PO4 tác dụng với dung dịch chứa b mol NaOH, thu dung dịch A a/ Biện luận để xác định thành phần các chất dung dịch A theo mối quan hệ 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 a và b để xác định các chất 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 dạng: đihiđrophotphat H2PO4-; hiđrophotphat HPO42-; photphat trung hòa PO43- Trong môi trường OHH2PO4- có thể chuyển thành HPO42- và PO43- Do photphat là muối axit trung bình có nhiều nấc nên chúng không bền môi trường H+ và chúng có thể chuyển dạng axit ban đầu H3PO4 Các quá trình chuyển đổi trên phụ thuộc vào độ mạnh yếu axit và tỷ lệ mol các chất phản ứng: - - - OH OH OH ⎯⎯⎯ → H PO - ←⎯⎯ ⎯⎯⎯ → HPO 2- ←⎯⎯ ⎯⎯⎯ → PO 3H PO ←⎯⎯ +⎯ +⎯ +⎯ H H H [2] Từ sơ đồ [2] rút số nhận xét: + Muối PO43- có thể tác dụng với H3PO4 tạo muối HPO42- và H2PO4- tùy theo tỷ lệ PO43-/H3PO4 ( không thể tạo thành H3PO4): Nếu tỷ lệ là 1:1 → CaHPO4 H3PO4 nhường H+ GV: LƯU HUỲNH VẠN LONG( Trường THPT Thanh Hòa-Bù Đốp- Bình Phước) Phone: 0986.616.225 Email: Vanlongthpt@gmail.com or vanlongthpt@yahoo.com -3- `Ìi`ÊÜÌ ÊÌ iÊ`iÊÛiÀÃÊvÊ vÝÊ*ÀÊ* Ê `ÌÀÊ /ÊÀiÛiÊÌ ÃÊÌVi]ÊÛÃÌ\Ê ÜÜÜ°Vi°VÉÕV° Ì (4) Nếu tỷ lệ là 1:2 → Ca(H2PO4)2 H3PO4 nhường H+ + Muối PO43- có thể tác dụng với axit mạnh (HCl, H2SO4…) tạo HPO42-; H2PO4hay H3PO4 tùy theo tỷ lệ PO43-/HCl: PO43- + H+ → HPO42PO43- + 2H+ → H2PO4PO43- + 3H+ → H3PO4 + Hai chất không đứng cạnh dãy trên thì không cùng tồn dung dịch, chúng tác dụng hết với để tạo sản phẩm là chất đứng hai chất đó: PO43- + H2PO4- → 2HPO42H3PO4 + HPO42- → 2H2PO43H3PO4 + PO4 → HPO42- và H2PO4- ( tùy tỷ lệ xét trên) Bài tập 1(SGK 11CB): Hãy dự đoán sản phẩm tạo thành (muối)trong các trường hợp biquyetthanhcong.net sau: a/ mol H3PO4 + mol K2HPO4 → ? b/ mol Ca(H2PO4)2 + 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 trang 66 SGK 11NC): Điền chất thích hợp vào chỗ có dấu ? các sơ đồ sau: a/ H2PO4- + ? → HPO42- + ? b/ HPO42- + ? → H2PO4- + ? Giải Dựa sơ đồ [2]: a/ H2PO4- + OH- → HPO42- + H2O b/ HPO42- + H3O+ → H2PO4- + H2O Bài tập 3: Cho P2O5 tác dụng với NaOH người thu dung dịch gồm hai biquyetthanhcong.net 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 NaH2PO4 mà phải là Na3PO4 - B NaH2PO4 và Na3PO4 → hai muối này không tồn đồng thời vì chúng phản ứng với → Na2HPO4 - C Na2HPO4 và Na3PO4- → Tồn - D Na3PO4 và H3PO4 → còn dư H3PO4 thì không thể sinh Na3PO4 Đáp án là C biquyetthanhcong.net GV: LƯU HUỲNH VẠN LONG( Trường THPT Thanh Hòa-Bù Đốp- Bình Phước) Phone: 0986.616.225 Email: Vanlongthpt@gmail.com or vanlongthpt@yahoo.com -4- `Ìi`ÊÜÌ ÊÌ iÊ`iÊÛiÀÃÊvÊ vÝÊ*ÀÊ* Ê `ÌÀÊ /ÊÀiÛiÊÌ ÃÊÌVi]ÊÛÃÌ\Ê ÜÜÜ°Vi°VÉÕV° Ì (5)