Xác định nhanh sản phẩm trong phản ứng của hợp chất photpho

PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NHANH SẢN PHẨM TRONG CÁC
PHẢN ỨNG CỦA HỢP CHẤT PHOTPHO
(Đăng Báo Hóa Học & Ứng dụng số 6/2009)
LƯU HUỲNH VẠN LONG
Trường THPT Thanh Hòa – Huyện Bù Đốp
Tỉnh Bình Phước

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 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 toán. Có 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 có 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 mol T =

Soá mol bazô
hay ngược lại rồi lập bảng ghi nhớ 7 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

1
NaH 2 PO 4
Dö H 3 PO 4

NaH2 PO4

2
NaH 2 PO 4
Na2 HPO 4

Na2 HPO4

3
Na2 HPO 4
Na3 PO 4

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 2 PO 4 )2
Dö H 3 PO 4

Ca(H2 PO4 )2

1
Ca(H 2 PO 4 )2
CaHPO 4

CaHPO4

1,5
CaHPO 4
Ca3 (PO 4 )2

Ca3 (PO4 )2

Ca3 (PO4 )2
Dö Ca(OH)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 móc các hệ số tỷ

Trang 01


lệ trên (14 trường hợp) mà không hiểu rõ bản chất của phản ứng. Do đó đối với bài
toán hỗn hợp bazơ thì các em sẽ rất lúng túng.
* Để nắm rõ bản chất của phản ứng cũng như hạn chế lối mòn ta vận dụng kiến
thức về “Chương Sự điện ly” ở lớp 11 ta giải bài toán 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 có a mol H3PO4 thì sơ đồ phân ly của H3PO4 như sau:
H3PO4 → H+ + H2PO4- → 2H+ + HPO42- → 3H+ + PO43a(mol)
a
2a
3a (mol)
Dựa theo sơ đồ ta thấy cứ a mol axit sẽ giải phóng 3 lần H+ là a, 2a, 3a mol
H+. Khi cho dung dịch bazơ vào thì bản chất phản ứng là sự trung hòa:
H+ + OH- → H2O
Do đó nếu 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 của OH- với số mol H+ sẽ biết phản ứng tạo ra 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 bằng bảng sau:
-

-

n OH-

1

n H3PO4
Saûn phaåm

H 2 PO 4 −
Dö H 3 PO 4

H2 PO4

2

2
−

H 2 PO4 −

HPO4

HPO4 2 −

3
2−

HPO 4 2 −
PO 43−

PO 4

PO4 3−

3−

Dö OH -

Chú ý: Ta có thể dùng sơ đồ đơn giản sau để ghi nhớ:
-

-

-

OH
OH
OH
H 3 PO 4 ⎯⎯⎯
→ H 2 PO 4 - ⎯⎯⎯
→ HPO 4 2- ⎯⎯⎯
→ PO 4 3-

[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
Ta có thể dựa vào



n OH-

n H3PO4

để dự đoán sản phẩm



Trang 02


a/
b/
c/
d/
e/

n OH-

=

0, 08

= 1,33
0, 06

n OH-

=

2
= 2 → tạo muối CaHPO4
1

n OH-

=

0, 06 *2
= 1,5 → tạo Ca(H2PO4)2 và CaHPO4
0, 08

n OH-

=

2
= 1 → tạo muối Ca(H2PO4)2
2

n OH-

=

0, 009 + 0,006 * 2
= 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 được 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
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 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 tại 3 dạng: đihiđrophotphat
H2PO4-; hiđrophotphat HPO42-; photphat trung hòa PO43-. Trong môi trường OHH2PO4- có thể chuyển thành HPO42- và PO43-. Do photphat là muối của axit trung bình
có nhiều nấc nên chúng không bền trong môi trường H+ và chúng có 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
OH
⎯⎯⎯

→ H 2 PO 4 - ←⎯⎯
⎯⎯⎯
→ HPO 4 2- ←⎯⎯
⎯⎯⎯
→ PO 4 3H 3 PO 4 ←⎯⎯
+⎯
+⎯
+⎯
H

H

H

[2]

Từ sơ đồ [2] rút ra một số nhận xét:
+ Muối PO43- có thể tác dụng với H3PO4 tạo ra muối HPO42- và H2PO4- tùy theo tỷ lệ
PO43-/H3PO4 ( không thể tạo thành H3PO4):
Nếu tỷ lệ là 1:1 → CaHPO4 do H3PO4 nhường đi 1 H+




Trang 03


Nếu tỷ lệ là 1:2 → Ca(H2PO4)2 do H3PO4 nhường 2 H+
+ Muối PO43- có thể tác dụng với axit mạnh (HCl, H2SO4…) tạo ra HPO42-; H2PO4hay H3PO4 tùy theo tỷ lệ PO43-/HCl:
PO43- + H+ → HPO42PO43- + 2H+ → H2PO4PO43- + 3H+ → H3PO4

+ Hai chất không đứng cạnh nhau trong 1 dãy trên thì không 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 đó:
PO43- + H2PO4- → 2HPO42H3PO4 + HPO42- → 2H2PO43H3PO4 + PO4 → HPO42- và H2PO4- ( tùy tỷ lệ xét ở trên)
Bài tập 1(SGK 11CB): Hãy dự đoán sản phẩm tạo thành (muối)trong các trường hợp
sau:
a/ 1 mol H3PO4 + 1 mol K2HPO4 → ?
b/ 1 mol Ca(H2PO4)2 + 1 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 3 trang 66 SGK 11NC):
Điền chất thích hợp vào chỗ có dấu ? trong 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 ra thu được một dung dịch gồm hai
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 tại
NaH2PO4 được mà phải là Na3PO4

- B. NaH2PO4 và Na3PO4 → hai muối này không tồn tại đồng thời vì chúng phản ứng
với nhau → Na2HPO4
- C. Na2HPO4 và Na3PO4- → Tồn tại
- D. Na3PO4 và H3PO4 → còn dư H3PO4 thì không thể sinh ra Na3PO4 được.
Đáp án là C





Trang 04