Điều chế Natri hydro photphat Na2HPO4.12H2O

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Điều chế Natri hydro photphat Na2HPO4.12H2O

Báo cáo thực hành
Môn: Thực hành Hóa vô cơ

Giáo viên hướng dẫn:
Lê Trọng Thành

Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Minh Trường Giang
MSSV:14032631

TP. Hồ Chí Minh, tháng 4, năm 2016.


1.

Tổng quan đề tài:

Thí nghiệm Điều chế Natri hydro photphat Na 2HPO4.12H2O yêu cầu sinh viên nắm vững lý
thuyết về acid photphoric và muối của nó, từ đó mới có nền tảng kiến thức để thực hiện thí nghiệm.
Các công việc cần thực hiện đối với thí nghiệm này là nắm được kỹ năng pha chế hóa chất, cơ chế
diễn ra của phản ứng hóa học.
Mục tiêu của thí nghiệm là điều chế thành công Natri hydro photphat Na 2HPO4.12H2O, thực
hiện việc thí nghiệm so sánh lại với lý thuyết về các tính chất của Photpho thông qua hợp chất của
nó mà cụ thể trong đề tài này acid photphoric và muối Natri hydrophotphat từ đó rèn luyện tính cẩn
thận trong việc thực hiện thí nghiệm, kỹ năng thao tác tiến trình thí nghiệm và sử dụng một số dụng
cụ thiết bị phòng thí nghiệm.

2.

Giới thiệu tổng quan:

Natri hydrophotphat (Na2HPO4) là muối natri của axít phốtphoric. Phân tử khối khoảng
141.96 g/mol. Nó có dạng bột màu trắng có tính hút ẩm cao và tan được trong nước.
- Độ tan của nó vào khoảng 7.7 g/100ml ở 20oC.
- Độ pH của dung dịch này vào khoảng 8.0 và 11.0.
- Tỉ trọng 0.5 – 1.2 g/cm3.
- Nhiệt độ nóng chảy khoảng 250oC.
Điều chế: Natri hydrophotphat có thể được điều chế bằng cách cho acid photphoric tác dụng
với dung dịch NaOH với một tỷ lệ thích hợp:
2 NaOH + H3PO4 → Na2HPO4 + 2 H2O
Ứng dụng:
- Natri hydrophotphat được dùng trong thương mại như một phụ gia chống đông cục trong
các sản phẩm bột.
- Natri hiđrophotphat có thể dùng trong món Cream of Wheat để tăng tốc độ nấu, như được
miêu tả trên phần nguyên liệu của gói sản phẩm.
- Natri hiđrophotphat được dùng với natri photphat trong nhiều ứng dụng nồi hơi. Nó cung
cấp photphat tự do để làm chậm quá trình hình thành lớp cặn canxi.
- Natri hiđrophotphat và natri hiđrophotphat được dùng như một thuốc nhuận tràng
muối để chữa chứng táo bón hay để làm sạch ruột trước khi nội soi.
- Ngoài ra nó còn được dùng như một thuốc thử dùng trong phân tích định tính.
3.

Thiết bị, hóa chất và phương pháp thực hiện:
3.1
-

Thiết bị:

Cân phân tích.
Bếp điện.
Nồi đun.
Ngoài ra còn có các dụng cụ quan trọng như: ống nghiệm, bình đong, becher, phễu thủy
tinh, đũa thủy tinh, giấy lọc, pipet, bóp cao su, ống nhỏ giọt,...

3.2 Hóa chất:
- Dung dịch H3PO4 20%.
- Dung dịch Na2CO3 bão hòa.
- Thuốc thử phenolphtalein.


3.3

Phương pháp thực hiện:
Phương pháp tổng kết kinh nghiệm:
Nhận đề tài.
Sưu tầm và đọc tài liệu.
Xây dựng cơ sở lý thuyết.
Phân tích rút ra bài học kinh nghiệm
3.3.2 Phương pháp thực nghiệm:
Nhận đề tài và chuẩn bị lý thuyết.
Chuẩn bị dụng cụ thiết bị và hóa chất cần thiết.
Tiến hành thí nghiệm, quan sát hiện tượng.
Viết báo cáo.
3.3.1

4.

Tiến hành thí nghiệm:

4.1 Chuẩn bị:
- Chuẩn bị đủ các dụng cụ và hóa chất cần thiết nêu ở mục (3.1) và (3.2).
- Tiến hành pha hóa chất theo nồng độ yêu cầu.

+ Pha dung dịch H3PO4 20%:
Vì đề bài yêu cầu dùng 20 ml dung dịch H 3PO4 20% nên ta cần pha nhiều hơn 20 ml một
ít. Lượng nước được chọn là 25 ml thêm vào. Nồng độ H 3PO4 đậm đặc khoảng 85%, khối
lượng riêng d = 1.685 g/ml.
Sử dụng quy tắc đường chéo ta có:


Từ đó suy ra thể tích H3PO4 85% cần lấy:

+ Pha dung dịch Na2CO3 bão hòa:
Pha khoảng 10 ml dung dịch Na2CO3 bão hòa ta cần khoảng 3.97g Na2CO3 rắn,vì độ tan
của Na2CO3 rắn khoảng 39.7g/100gH2O ở 300C.
4.2 Tiến hành thí nghiệm:
- Theo đề bài yêu cầu thì cần khoảng 20 ml dung dịch H3PO4 20%, nhưng xét thấy cần tiết
-

5.

kiệm hóa chất và thời gian có hạn nên khi thực hiện thí nghiệm giảm xuống còn 10ml.
Dùng pipet 10ml hút khoảng 10ml dung dịch H3PO4 20% cho vào becher 100ml. Sau đó
cho thêm vào giọt phenolphtalein.
Tiếp tục cho từ từ dung dịch Na2CO3 bão hòa vào becher trên cho đến khi dung dịch
chuyển sang màu hồng nhạt.
Lọc dung dịch nếu như không trong suốt. Cô cạn nước lọc trên nồi cách thủy cho đến khi
xuất hiện tinh thể thì dừng lại. Sau đó để nguội lọc lấy tinh thể và làm khô ở nhiệt độ
phòng.

Quan sát kết quả - thảo luận:


-

-

Do H3PO4 là một acid nên pH<7, mà phenolphtalein là một thuốc thử bazơ có khoảng đổi
màu pH từ 8.3 – 10 nên cho phenolphtalein vào dung dịch H 3PO4 vẫn trong suốt, không
màu.
Khi cho từ từ dung dịch Na2CO3 bão hòa vào becher thì lúc đầu dung dịch chưa đổi màu
có bọt khí sủi lên rất nhiều đó là khí CO 2. Lúc này thì trong dung dịch chưa xuất hiện
Na2HPO4 nên dung dịch vẫn trong suốt. Vì H 3PO4 là một acid 3 nấc trong dung dịch có
sự phân ly:
H3PO4  H+ + H2PO4Ka1 = 7,6.10-3
H2PO4-  H+ + HPO42Ka2 = 6,2.10-8
2+
3HPO4  H + PO4
Ka3 = 6,2.10-13
PTHH: 2H3PO4
+ Na2CO3
→ 2NaH2PO4 + CO2 + H2O

-

Cho đến khi dung dịch chuyển sang màu hồng nhạt chứng tỏ đã có sự xuất hiện của
Na2HPO4 vì pH của dung dịch Na2HPO4 ở nấc 2 vào khoảng 8 – 11 trùng với khoảng đổi
màu của phenolphtalein.
PTHH: 2NaH2PO4

+
Na2CO3 → 2Na2HPO4 + CO2 + H2O.

-

Đến đây ta dừng cho tiếp, lượng Na2CO3 bão hòa đã thêm vào khoảng 10ml.
Tiến hành đun cách thủy dung dịch thu được trên bếp điện. Trong quá trình đun chú ý

thêm nước vào nồi đun tránh tình trạng nước bị cạn gây hỏng nồi.


6.

-

Thời gian đun khoảng 1 giờ thì trong becher bắt đầu xuất hiện tinh thể màu trắng đóng
váng trên mặt dung dịch, màu hồng của dung dịch mất hẳn. Lúc này ta ngừng đun và đem
lọc khi dung dịch còn nóng.

-

Sau khi lọc và làm khô ta thu được tinh thể Na2HPO4.12H2O màu trắng, dạng mảng nhỏ.

Kết luận:

Muối Natri hidrophotphat có một số ứng dụng quan trọng trong đời sống, chủ yếu là dùng
trong việc hút ẩm.
Có thể thấy axit photphoric là một acid 3 nấc, trong dung dịch có sự phân ly:
H3PO4  H+ + H2PO4Ka1 = 7,6.10-3
H2PO4-  H+ + HPO42Ka2 = 6,2.10-8

2+
3HPO4  H + PO4
Ka3 = 6,2.10-13
Muối natri hydrophotphat ở nấc 2 có pH khoảng 8 – 11 nên làm cho phenolphtalein từ không
màu chuyển sang hồng, từ đó có thể kết luận Na2HPO4 là một muối có tính bazơ.
Natri cacbonat cũng là một muối có tính bazơ, có khả năng nhận H + nên ta hoàn toàn có thể
thay thế dung dịch Na2CO3 trong phản ứng trên bằng dung dịch NaOH với nồng độ thích hợp để tạo
ra natri hydrophotphat:
H3PO4 + 2NaOH → Na2HPO4
+ 2H2O
Từ phương trình trên có thề thấy muốn tạo ra muối Na2HPO4 thì tỷ lệ nNaOH : nH3PO4 = 2 : 1.


Trong quá trình điều chế không thể cho ra sản phẩm tinh khiết được, nó có lẫn tạp chất như
NaH2PO4, hay thậm chí là Na3PO4.
7.

Lời cảm ơn:

Sau thời gian nhận và thực hiện báo cáo thí nghiệm: “Điều chế Natri hydrophotphat
Na2HPO4.12H2O” đã hoàn thành đúng thời gian đề ra. Trong quá trình thực hiện thí nghiệm cũng
xảy ra nhiều khó khăn, ngoài nỗ lực bản thân thì tôi cũng nhận được sự giúp đỡ tận tình của của quý
thầy cô và bạn bè lớp ĐHPT10A. Nhân đây tôi xin gửi lời cám ơn đến:
- Thầy Lê Trọng Thành – Giảng viên trực tiếp hướng dẫn tôi môn Thực hành hóa vô cơ đã
tận tình chỉ bảo tôi trong thời gian học tập, và tiến hành viết báo cáo này.
- Tập thể bạn bè lớp ĐHPT10A đã giúp đỡ, góp ý giúp tôi trong quá trình học tập và làm
thí nghiệm.
- Khoa Công nghệ Hóa học trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo
điều kiện về cơ sở vật chất và thiết bị hóa chất giúp tôi hoàn thành thí nghiệm bài báo cáo
này.

Và tôi cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong Khoa Công nghệ Hóa học đã tận
tình truyền đạt kiến thức góp phần giúp tôi hoàn thành thí nghiệm.
Xin chân thành cảm ơn.
8.

Tài liệu tham khảo:
1. Khoa Công nghệ Hóa học, trường ĐHCN TP.HCM; Giáo trình thực hành Hóa vô cơ;

Nhà xuất bản lao động, 2012.
2. Lê Thị Thanh Hương và cộng sự; Giáo trình Hóa phân tích; Trung tâm Công nghệ Hóa
3.
4.
5.
6.
7.

học, ĐHCN TP.HCM.
Hoàng Nhâm; Hóa học vô cơ; Nhà xuất bản Giáo dục, 2006.
Võ Thành Công; bài giảng Hóa vô cơ, 2015.
Nhóm 3; bài báo cáo Các nguyên tố nhóm VA, 2016.
Website: />Website: />