Axit photphoric (H3PO4) là gì? Cấu tạo phân tử, tính chất, ứng dụng và phương pháp điều chế

Axit photphoric (H3P04) là một loại hóa chất độc hại nhưng có vai trò quan trọng trong nhiều ngành sản xuất, đặc biệt là sản xuất phân bón và thuốc trừ sâu. Bạn biết gì về hóa chất này? Hãy cùng Nguyễn Tất Thành tìm hiểu những thông tin quan trọng về axit photphoric trong bài viết sau nhé!

Định nghĩa axit photphoric là gì?

Khái niệm: Axit photphoric còn được biết đến với những tên gọi khác như: Trihydrooxidoxidophospho, axit photphoric, axit orthophosphoric.

Bạn đang xem: Axit photphoric (H3PO4) là gì? Cấu tạo phân tử, tính chất, ứng dụng và phương pháp điều chế

Công thức hóa học: H3PO4.

Cấu trúc phân tử: Axit photphoric có 3 mức độ phân ly. Cấu trúc phân tử của axit này bao gồm 3 phân tử hydro liên kết với gốc PO4.

Tính chất vật lý của axit photphoric

Axit photphoric là chất kết tinh trong suốt, tồn tại ở hai dạng: chất rắn kết tinh không màu (hòa tan vô hạn trong nước hoặc rượu có cấu trúc tứ diện đều) và chất lỏng trong suốt (không màu, vị chua). Thông thường, axit photphoric được sử dụng dưới dạng dung dịch đặc, nhớt, không màu với nồng độ 85%.

• Axit photphoric là chất ưa nước, dễ dàng lọc và hòa tan vô hạn trong nước ở bất kỳ tỷ lệ nào.

• Nhiệt độ nóng chảy: 42,5 độ C

• Nhiệt độ phân hủy: 213 độ C.

• Mật độ: 1,87 g/cm3

Tính chất hóa học của axit photphoric

Dưới đây là những tính chất hóa học điển hình của axit photphoric mà bạn cần nhớ.

Phân ly thuận nghịch trong 3 bước trong dung dịch

Axit photphoric là axit 3 bước có độ bền trung bình. Trong dung dịch nước, H3PO4 sẽ phân ly thuận nghịch theo 3 bước như sau:

• Bước 1: H3PO4 ↔ H+ + H2PO4- (Phân ly chính)

• Bước 2: H2PO4- ↔ H+ + HPO4(2-) (Ít phân tách hơn)

• Bước 3: HPO4(2-) ↔ H+ + PO4(3-) (Phân ly rất yếu)

Như vậy, trong dung dịch Axit photphoric có các ion H+, H2PO4-, HPO4(2-), PO4(3-) và các phân tử H3PO4 không phân ly.

Axit photphoric có tất cả tính chất của axit

Axit photphoric có tất cả các tính chất hóa học của axit, bao gồm:

• Làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ.

• Phản ứng với oxit bazơ tạo thành muối và nước:

2H3PO4 + 3Na2O → 2Na3PO4 + 3H2O

• Phản ứng với bazơ tạo ra muối và nước (sản phẩm muối thay đổi tùy theo tốc độ phản ứng, chẳng hạn như muối axit, muối trung tính hoặc hỗn hợp các muối đó).

Ví dụ:

KOH + H3PO4 → KH2PO4 + H2O

2KOH + H3PO4 → K2HPO4 + 2H2O

3KOH + H3PO4 → K3PO4 + 3H2O

Ví dụ: 2H3PO4 + 3Mg → Mg3(PO4)2 + 3H2

Ví dụ: H3PO4 + 3AgNO3 → 3HNO3 + Ag3PO4

2H3PO4 → H4P2O7 + H2O (nhiệt độ từ 200 đến 250 độ C)

H4P2O7 → 2HPO3 + H2O (nhiệt độ từ 400 đến 500 độ C)

Làm thế nào để điều chế axit photphoric?

Với những ứng dụng quan trọng trong công nghiệp sản xuất, axit photphoric được tạo ra như thế nào? Hãy cùng Nguyễn Tất Thành tìm hiểu cách điều chế loại axit này trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp.

Điều chế axit photphoric trong phòng thí nghiệm

Trong phòng thí nghiệm, axit photphoric được điều chế bằng cách dùng axit nitric đậm đặc HNO3 để oxy hóa photpho ở nhiệt độ cao:

P + 5HNO3 (nồng độ) → H3PO4 + 5NO2 + H2O (nhiệt độ)

Sản xuất công nghiệp axit photphoric

Xem thêm : Danh từ của Lazy là gì? Word form của Lazy và cách dùng

Trong công nghiệp, axit photphoric được sản xuất bằng hai phương pháp: phương pháp khô và phương pháp ướt.

Dưới đây là cách sử dụng axit sulfuric đậm đặc để phản ứng với quặng phosphotite hoặc apatit:

Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 (nồng độ) → 3CaSO4 (kết tủa) + 2H3PO4 (nhiệt độ)

Sau đó, H3PO4 tạo thành được tách khỏi kết tủa bằng cách lọc và cô đặc. Tuy nhiên, axit H3PO4 thu được bằng phương pháp này không tinh khiết. Để thu được axit tinh khiết có nồng độ cao hơn người ta thường sử dụng phương pháp khô.

Người ta đốt photpho tạo ra photpho pentoxit P2O5, sau đó cho P2O5 tiếp tục phản ứng với nước thu được sản phẩm là H3PO4 tinh khiết.

P → P2O5 → H3PO4

4P + 5O2 → 2P2O5 (nhiệt độ)

P2O5 + 3H2O → 2H3PO4

Xem thêm:

Ứng dụng nổi bật của axit photphoric

Sau khi tìm hiểu về cấu trúc, tính chất lý hóa và phương pháp điều chế axit photphoric, trong phần này chúng ta sẽ tìm hiểu những ứng dụng nổi bật của H3PO4 trong thực tế.

Ứng dụng axit photphoric trong nông nghiệp

Trong nông nghiệp, một lượng lớn axit photphoric được sử dụng để sản xuất phân bón. H3PO4 đậm đặc có thể chứa tới 70%-75% P2O5 – thành phần cực kỳ quan trọng trong điều chế muối photphat, sản xuất phân lân, hợp chất lân (trong thuốc trừ sâu), thức ăn chăn nuôi, v.v..

Ứng dụng axit photphoric trong công nghiệp

Axit photphoric có những đóng góp quan trọng cho ngành công nghiệp với những ứng dụng điển hình như:

• Phụ gia: Axit photphoric là chất phụ gia trong đồ uống, mứt, thạch, phô mai… Bên cạnh đó, nó còn có thể tạo mùi thơm, tăng thêm vị ngọt và đậm đà cho thực phẩm. bằng cách kết hợp với Hfcs (được xử lý bằng enzyme).

• Chất chống ăn mòn: Đây còn là chất tẩm gỗ chống cháy và chống ăn mòn kim loại. Axit photphoric là nguyên liệu dùng cho sản xuất gạch thủy tinh, gốm sứ, xử lý nước, công nghiệp xi mạ, sản xuất chất tẩy rửa…

• Chất bảo quản: H3PO4 có khả năng làm chậm sự phát triển của vi khuẩn, nấm mốc trong các công thức đường nên được dùng làm chất bảo quản.

• Sản xuất các sản phẩm từ sữa: Axit photphoric còn được dùng để sản xuất các sản phẩm từ sữa. Muối của axit này có khả năng thay đổi protein và pH giúp nâng cao chất lượng sản phẩm. Sữa, bơ và phô mai… là những ví dụ điển hình về các sản phẩm từ sữa có chứa axit photphoric.

• Dược phẩm: Đồng thời H3PO4 còn được sử dụng trong dược phẩm.

Những lưu ý khi sử dụng axit photphoric

Axit photphoric được sử dụng khá quan trọng trong công nghiệp và nông nghiệp. Tuy nhiên, chúng ta cần khẳng định lại: Axit photphoric là axit độc, gây ra nhiều hậu quả nguy hiểm cho sức khỏe nếu sử dụng không đúng cách.

• Axit photphoric rất dễ bay hơi. Đốt mắt, bỏng giác mạc, suy hô hấp, gây cháy, nổ, kích ứng nguy hiểm… là những triệu chứng nguy hiểm khi chúng ta tiếp xúc trực tiếp với H3PO4 qua da. Vì vậy, khi sử dụng axit photphoric, bạn cần trang bị đầy đủ các thiết bị an toàn và kiến ​​thức về cách sử dụng axit này.

• H3PO4 là thành phần có trong nước giải khát, nó cũng là một trong những yếu tố nguy cơ làm giảm mật độ xương. Vì vậy, bạn nên hạn chế uống các loại nước ngọt đóng chai có chứa axit này.

• H3PO4 có khả năng phản ứng ở nhiệt độ cao, dễ gây cháy nổ. Vì vậy, khi sử dụng xong loại axit này, bạn cần đóng nắp chai cẩn thận và bảo quản nơi khô ráo, tránh ánh nắng mặt trời.

• Ngoài ra, H3PO4 được sử dụng trong nhiều loại thực phẩm khác nhau, lượng Phốt pho trong những thực phẩm này có thể làm tăng nguy cơ mắc bệnh sỏi thận, các bệnh về đường tiết niệu,… Vì vậy, hãy đọc kỹ thành phần. thành phần trong thức ăn nhanh và hạn chế sử dụng chúng. Đây là một trong những nguy cơ tiềm ẩn có thể gây hại cho sức khỏe của bạn.

Bài tập về axit photphoric SGK Hóa học lớp 11 có lời giải chi tiết

Để nắm chắc kiến ​​thức về axit photphoric, các bạn hãy cùng Khỉ vận dụng những lý thuyết đã học ở trên vào thực hành một số bài tập cơ bản về axit photphoric trong Sách giáo khoa Hóa học lớp 11 sau đây.

Giải bài 1 trang 53 SGK Hóa 11

Viết phương trình hóa học phân tử và ion ngưng tụ của phản ứng giữa axit photphoric và lượng dư:

Một. Cái túi ; b. Ca(OH)2 ; c. K2CO3

Giải pháp:

Những chất được lấy dư nên muối tạo thành là muối trung tính:

Một. 2H3PO4 + 3BaO → Ba3(PO4)2 + 3H2O

Phương trình phân tử trùng với phương trình ion rút gọn

b. 2H3PO4 + 3Ca(OH)2 → Ca3(PO4)2 + 6H2O

Xem thêm : Tìm hiểu gối cao su non có tốt không?

2H3PO4 + 3Ca2+ + 6OH- → Ca3(PO4)2 + 6H2O

c. 2H3PO4 + 3K2CO3 → 2K3PO4 + 3H2O + 3CO2↑

2H3PO4 + 3CO32- → 2PO43- + 3H2O + CO2↑

Giải bài 2 SGK Hóa 11 trang 53

Nêu điểm giống và khác nhau về tính chất hóa học giữa axit nitric và axit photphoric. Hãy nêu các phản ứng hóa học để minh họa?

Giải pháp:

Tính chất chung: Tất cả đều có tính axit

3NaOH + H3PO4 → Na3PO4 + 3H2O

Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O

2HNO3 + CaCO3 → Ca(NO3)2 + H2O + CO2↑

2H3PO4 + 3Na2SO3 → 2Na3PO4 + 3H2O + 3SO2↑

Tính chất khác nhau:

Giải bài 3 SGK trang 54 Hóa 11

Phương trình phân ly tổng của H3PO4 trong dung dịch là:

H3PO4 ⇆ 3H+ + PO43-

Khi thêm HCl vào dung dịch:

A. Cân bằng trên dịch chuyển theo chiều thuận.

B. Cân bằng trên dịch chuyển theo hướng ngược lại.

C. Số dư trên không bị dịch chuyển.

D. Nồng độ PO43- tăng.

Giải: Đáp án B.

Thêm HCl làm tăng nồng độ H+ trong dung dịch. Theo nguyên lý chuyển dịch cân bằng, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ H+

⇒ cân bằng chuyển dịch theo hướng ngược lại.

Giải bài 4 trang 54 SGK Hóa 11

a) Lập các phương trình hóa học sau:

Một. H3PO4 + K2HPO4 →

1 mol 1 mol

b. H3PO4 + NaOH →

1 mol 1 mol

c. H3PO4 + Ca(OH)2 →

2mol 1mol

d. H3PO4 + Ca(OH)2 →

2mol 3mol

Giải pháp:

Một. H3PO4 + K2HPO4 → 2KH2PO4

1 mol 1 mol

b. H3PO4 + Ca(OH)2 → CaHPO4 + 2H2O

1 mol 1 mol

c. 2H3PO4 + Ca(OH)2 → Ca(H2PO4)2 + 2H2O

2mol 1mol

d. 2H3PO4 + 3Ca(OH)2 → Ca3(PO4)2 + 6H2O

2mol 3mol

Axit photphoric là một trong những bài học quan trọng trong chương trình Hóa học phổ thông. Hy vọng bài viết này sẽ giúp bạn nắm được những kiến ​​thức cơ bản nhất về H3PO4. Đừng quên vận dụng nó vào các bài tập thực hành Hóa học để nắm vững bài học này nhé. Khỉ chúc bạn đạt kết quả tốt trong học tập!

Nguồn: https://truongnguyentatthanh.edu.vn
Danh mục: Giáo dục