Phương pháp xác định nhanh sản phẩm trong các phản ứng của hợp chất Photpho

Nội dung text: Phương pháp xác định nhanh sản phẩm trong các phản ứng của hợp chất Photpho

1. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 6 (90) 2009 Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com
2. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 6 (90) 2009 Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com
3. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 6 (90) 2009 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NHANH SẢN PHẨM TRONG CÁC PHẢN ỨNG CỦA HỢP CHẤT PHOTPHO Tác giả: Hĩa Học Mỗi Ngày 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 H3PO4 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 Số mol bazơ mol T = hay ngược lại rồi lập bảng ghi nhớ 7 trường hợp, sau đĩ so sánh với tỷ lệ mol Số mol axit mà đề bài cho để kết luận. Cụ thể là: nNaOH n 1 2 H3 PO 4 3 Sản phẩm NaH PO NaH PO Na2 HPO 4 Na3 PO 4 2 4 NaH PO 2 4 2 4 Na2 HPO 4 Na3 PO 4 Dư H3 PO 4 Na2 HPO 4 Na3 PO 4 Dư NaOH 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: n Ca(OH)2 n 0,5 1 H3 PO 4 1,5 Sản phẩm Ca(H PO ) Ca (PO ) 2 4 2 Ca(H2 PO 4 ) 2 CaHPO4 3 4 2 Ca(H2 PO 4 ) 2 CaHPO4 Ca (PO ) Dư H3 PO 4 3 4 2 Dư Ca(OH) CaHPO4 Ca3 (PO 4 ) 2 2 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: Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com
4. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 6 (90) 2009 + - + 2- + 3- H3PO4 → H + H2PO4 → 2H + HPO4 → 3H + PO4 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- = n OH NaOH Biết số mol Ca(OH)2 hay Ba(OH)2 ta biết: n- = 2n OH Ca(OH)2 Ta so sánh số mol của OH- với số mol H+ sẽ biết phản ứng tạo ra muối gì: - - Nếu nOH- 3a → tạo muối PO4 và OH dư Tĩm tắt các trường hợp trên bằng bảng sau: n OH- n 1 2 H3 PO 4 3 Sản phẩm H PO 2 PO 3 2 4 H PO HPO4 4 H PO 2 4 2 3 2 4 HPO 3 PO4 - Dư H3 PO 4 2 4 Dư OH HPO4 PO4 Chú ý: Ta cĩ thể dùng sơ đồ đơn giản sau để ghi nhớ: OH OH 2- OH 3- H3 PO 4 H 2 PO 4  HPO 4  PO 4 [1] 3/ Dạng P2O5 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 n Ta cĩ thể dựa vào OH- để dự đốn sản phẩm n H3 PO 4 n - 0,08 a/ OH 1,33 → tạo NaH PO và Na HPO n 0,06 2 4 2 4 H3 PO 4 n OH- 2 b/ 2 → tạo muối CaHPO4 n 1 H3 PO 4 n - 0,06*2 c/ OH 1,5 → tạo Ca(H PO ) và CaHPO n 0,08 2 4 2 4 H3 PO 4 Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com
5. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 6 (90) 2009 n - OH 2 d/ 1 → tạo muối Ca(H PO ) n 2 2 4 2 H3 PO 4 n OH- 0,009 0,006*2 e/ 0,0875 → tạo muối NaH PO và Ca(H PO ) n 0,24 2 4 2 4 2 H3 PO 4 Bài tập 2(TSĐH B 2008):Cho 0,1 mol P2O5 vào dung dịch chứa 0,35 mol KOH. Dung dịch thu được cĩ 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- 0,35 1,75 → K2HPO4; KH2PO4 n 0,2 H3 PO 4 → 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 hồn tồn 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 cĩ thể tồn tại 3 dạng: đihiđrophotphat H2PO4 ; 2- 3- - - hiđrophotphat HPO4 ; photphat trung hịa PO4 . Trong mơi trường OH H2PO4 cĩ thể chuyển thành 2- 3- HPO4 và PO4 . Do photphat là muối của axit trung bình cĩ nhiều nấc nên chúng khơng bền trong mơi + trường H và chúng cĩ 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:  OH-  OH 2-  OH 3- H3 PO 4 H 2 PO 4  HPO 4  PO 4 [2] HHH+ + + Từ sơ đồ [2] rút ra một số nhận xét: 3- 2- - 3- + Muối PO4 cĩ thể tác dụng với H3PO4 tạo ra muối HPO4 và H2PO4 tùy theo tỷ lệ PO4 /H3PO4 ( khơng 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 3- 2- - + Muối PO4 cĩ thể tác dụng với axit mạnh (HCl, H2SO4 ) tạo ra HPO4 ; H2PO4 hay H3PO4 tùy theo 3- tỷ lệ PO4 /HCl: 3- + 2- PO4 + H → HPO4 3- + - PO4 + 2H → H2PO4 3- + PO4 + 3H → H3PO4 + Hai chất khơng đứng cạnh nhau trong 1 dãy trên thì khơng 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 đĩ: 3- - 2- PO4 + H2PO4 → 2HPO4 2- - H3PO4 + HPO4 → 2H2PO4 3- 2- - H3PO4 + PO4 → HPO4 và H2PO4 ( tùy tỷ lệ xét ở trên) Bài tập 1(SGK 11CB): Hãy dự đốn sản phẩm tạo thành (muối)trong các trường hợp sau: Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com
6. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 6 (90) 2009 a/ 1 mol H3PO4 + 1 mol K2HPO4 → ? b/ 1 mol Ca(H2PO4)2 + 1 mol Ca(OH)2 → ? Giải Dựa sơ đồ [2]: 2- a/ HPO4 + 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 cĩ dấu ? trong các sơ đồ sau: - 2- a/ H2PO4 + ? → HPO4 + ? 2- - b/ HPO4 + ? → H2PO4 + ? Giải Dựa sơ đồ [2]: - - 2- a/ H2PO4 + OH → HPO4 + H2O 2- + - b/ HPO4 + H3O → H2PO4 + H2O Bài tập 3: Cho P2O5 tác dụng với NaOH người ra thu được một dung dịch gồm hai chất. Hai chất đĩ 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 → cịn NaOH tức là dư NaOH thì khơng thể tồn tại NaH2PO4 được mà phải là Na3PO4 - B. NaH2PO4 và Na3PO4 → hai muối này khơng tồn tại đồng thời vì chúng phản ứng với nhau → Na2HPO4 - - C. Na2HPO4 và Na3PO4 → Tồn tại - D. Na3PO4 và H3PO4 → cịn dư H3PO4 thì khơng thể sinh ra Na3PO4 được. Đáp án là C Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com