Phản ứng P + H2SO4 đặc tạo ra H3PO4 và SO2 thuộc loại phản ứng oxi hóa khử đã được cân bằng chính xác và chi tiết nhất. Bên cạnh đó là một số bài tập có liên quan về P có lời giải, mời các bạn đón xem:
2P + 5H2SO4 đặc → 2H3PO4 + 5SO2↑ + 2H2O
1. Phương trình hóa học của phản ứng P tác dụng với H2SO4 đặc
2P + 5H2SO4 → 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O
2. Điều kiện để P tác dụng với H2SO4
– Nhiệt độ, H2SO4 đặc.
3. Cách lập phương trình hóa học của phản ứng P tác dụng với H2SO4 đặc
Bước 1: Xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa, từ đó xác định chất oxi hóa – khử:
P0+H2S+6O4→H3P+5O4+S+4O2+H2O
Chất khử: P; chất oxi hóa: H2SO4
Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hóa, quá trình khử
– Quá trình oxi hóa: P0→P+5+5e
– Quá trình khử: S+6+2e→S+4
Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hóa
2×5×P0→P+5+5eS+6+2e→S+4
Bước 4: Điền hệ số của các chất có mặt trong phương trình hóa học. Kiểm tra sự cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế.
2P + 5H2SO4 → 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O
4. Mở rộng kiến thức về photpho (P)
4.1. Vị trí và cấu hình electron nguyên tử
– Photpho ở ô thứ 15, nhóm VA, chu kì 3 trong bảng tuần hoàn.
– Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p3
⇒ Lớp ngoài cùng có 5 electron, nên trong các hợp chất hóa trị của photpho có thể là 5.
Ngoài ra, trong một số hợp chất, photpho còn có hóa trị 3.
4.2. Tính chất vật lí
Photpho có thể tồn tại ở một số dạng thù hình khác nhau, quan trọng nhất là P trắng và P đỏ.
a. Photpho trắng
– Không màu hoặc vàng nhạt giống như sáp.
– Có cấu trúc mạnh tinh thể phân tử P4.
– Photpho trắng mềm, dễ nóng chảy (tnc = 44,1ºC).
– Rất độc, gây bỏng nặng khi rơi vào da.
– Không tan trong nước nhưng tan trong dung môi hữu cơ: C6H6, CS2,…
– Bốc cháy trong không khí ở nhiệt trên 40oC.
⇒ Bảo quản bằng cách ngâm trong nước.
– Ở nhiệt độ thường, photpho trắng phát quang màu lục nhạt trong bóng tối.
Lưu ý: Khi đun nóng đến 250oC và không có không khí, photpho trắng chuyển dần thành photpho đỏ (dạng bền hơn).
b. Photpho đỏ
– Photpho đỏ là chất bột màu đỏ, dễ hút ẩm và chảy rữa.
– Photpho đỏ bền trong không khí ở nhiệt độ thường và không phát quang trong bóng tối.
– Không tan trong các dung môi thông thường.
– Chỉ bốc cháy ở nhiệt độ trên 250oC.
– Khi đun nóng không có không khí, photpho đỏ chuyển thành hơi, khi làm lạnh thì hơi ngưng tụ lại thành photpho trắng.
– Photpho đỏ có cấu trúc polymer, nên khó nóng chảy và khó bay hơi hơn photpho trắng.
4.2. Tính chất hóa học
– Độ âm điện P < N nhưng P hoạt động hóa học hơn N2 vì liên kết N ≡ N bền vững.
– P trắng hoạt động hóa học mạnh hơn P đỏ.
– Các mức số oxi hóa của P là: -3, 0, +3, +5.
⇒ P thể hiện tính khử hoặc tính oxi hoá khi tham gia phản ứng hóa học.
a. Tính oxi hoá
– Tác dụng với một số kim loại hoạt động, tạo ra photphua kim loại.
Thí dụ:
2P0+3Ca→to Ca3P−32 canxi photphua
b. Tính khử
– Tác dụng với các phi kim hoạt động như oxi, halogen, lưu huỳnh … cũng như với các chất oxi hóa mạnh khác.
+ Tác dụng với oxi
Thiếu oxi: 4P + 3O2 →to 2P2O3
Dư oxi: 4P + 5O2 →to 2P2O5
+ Tác dụng với clo
Thiếu clo: 2P + 3Cl2 →to 2PCl3
Dư clo: 2P + 5Cl2 →to 2PCl5
+ Tác dụng với hợp chất: P dễ dàng tác dụng với các hợp chất có tính oxi hóa mạnh như HNO3 đặc, KClO3, KNO3, K2Cr2O7, …
6P + 5KClO3 →to 3P2O5 + 5KCl
4.3. Trạng thái tự nhiên
– P khá hoạt động về mặt hóa học nên không gặp P ở dạng tự do trong tự nhiên.
– Phần lớn P tồn tại ở dạng muối của phosphoric acid. Hai khoáng vật chính của photpho là apatit 3Ca3(PO4)2.CaF2 và photphorit Ca3(PO4)2.
4.4. Ứng dụng và điều chế
a. Ứng dụng
– Sản xuất phosphoric acid, sản xuất diêm.
– Ngoài ra được sử dụng vào mục đích quân sự: sản xuất bom, đạn cháy, đạn khói, ….
b. Điều chế
– Trong công nghiệp, photpho đỏ được sản xuất bằng cách nung hỗn hợp quặng photphorit (hoặc đá apatit), cát và than cốc khoảng 1200ºC trong lò điện.
Ca3(PO4)2 + 3SiO2 + 5C →to 3CaSiO3 + 2P + 5CO
– Hơi photpho thoát ra được ngưng tụ khi làm lạnh, thu được photpho trắng ở dạng rắn.
5. Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1: Phát biểu nào sau đây là sai ?
A. Cấu hình electron nguyên tử của photpho là 1s22s22p63s23p3.
B. Photpho chỉ tồn tại ở 2 dạng thù hình photpho đỏ và photpho trắng.
C. Photpho trắng hoạt động mạnh hơn photpho đỏ
D. Ở nhiệt độ thường, photpho hoạt động mạnh hơn nitơ.
Hướng dẫn giải:
Đáp án B
Photpho có hai dạng thù hình quan trọng là photpho đỏ và photpho trắng. Ngoài ra, photpho còn tồn tại ở các thù hình khác như photpho đen, photpho tím, photpho xanh,…
Câu 2: Nguồn chứa nhiều photpho trong tự nhiên là:
A.quặng xiđerit.
B.quặng apatit.
C.protein thực vật.
D.cơ thể người và động vật.
Hướng dẫn giải:
Đáp án C
Photpho trong tự nhiên có nhiều trong protein thực vật.
Câu 3: Tìm phương trình hóa học viết sai?
A. 2P + 3Ca →to Ca3P2
B. 4P + 5O2(dư) →to 2P2O5
C. PCl3 + 3H2O → H3PO3 + 3HCl
D. P2O3 + 3H2O → 2H3PO4
Hướng dẫn giải:
Đáp án D
D sai vì P2O5 + 3H2O → 2H3PO4
Câu 4: Photpho (P) thể hiện tính oxi hoá trong phản ứng với chất nào dưới đây
A. Cl2.
B. O2.
C. Ca.
D. S.
Hướng dẫn giải:
Đáp ánC
P thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với chất khử, số oxi hóa giảm sau phản ứng
2P0+ 3Ca→t0Ca3P−32
Câu 5:Photpho có mấy dạng thù hình quan trọng nhất:
A. 3 dạng: photpho đỏ, photpho trắng và photpho vàng
B. 2 dạng: photpho đỏ và photpho trắng
C. 1 dạng photpho đỏ
D. 1 dạng photpho trắng
Hướng dẫn giải:
Đáp án B
Photpho có thể tồn tại ở một số dạng thù hình khác nhau, nhưng quan trọng hơn cả photpho trắng và photpho đỏ.
Câu 6: Cho hỗn hợp X gồm a mol photpho và b mol lưu huỳnh. Hòa tan hoàn toàn X trong dung dịch HNO3 đặc lấy dư 20 so với lượng cần dùng thu được dung dịch Y. Số mol NaOH cần dùng để trung hòa hết dung dịch Y là
A. (3a + 2b) mol
B. (3,2a + 1,6b) mol
C. (1,2a + 3b) mol
D. (4a + 3,2b) mol
Hướng dẫn giải:
Đáp án D
P+5HNO3→H3PO4+5NO2↑+H2Oa→5a→amol
S+6HNO3→H2SO4+6NO2↑+2H2Ob→6b→bmol
→∑nHNO3pu=5a+6bmol
→nHNO3dư = (5a + 6b).20% = a + 1,2b (mol)
Bảo toàn nguyên tố H:
∑nH+=nHNO3+3nH3PO4+2nH2SO4=a+1,2b+3a+2b→∑nH+=4a+3,2bmol
Phản ứng trung hòa: H++OH−→H2O
→nNaOH=nOH−=nH+=4a+3,2b (mol)
Câu 7: Để điều chế photpho (ở dạng P) người ta trộn một loại quặng có chứa Ca3(PO4)2 với SiO2 và lượng cacbon vừa đủ rồi nung trong lò với nhiệt độ cao (20000C). Nếu từ 1 tấn quặng chứa 62% là Ca3(PO4)2 thì sau phản ứng sẽ thu được bao nhiêu kg photpho biết rằng hiệu suất phản ứng là 90%?
A. 12,4 kg
B. 137,78 kg
C. 124 kg
D. 111,6 kg
Hướng dẫn giải:
Đáp án D
nCa3(PO4)2=1000000310.0,62=2000(mol)=2 (kmol)Ca3+3SiO2+5C→20000C3CaSiO3+5CO↑+2P
Bảo toàn nguyên tố P ta có: nP theo lí thuyết = 2nCa3(PO4)2=4 (kmol)
Do H = 90% → mP thực tế thu được = 4.31.90%=111,6 kg
Câu 8: Đốt cháy 15,5 gam photpho trong oxi dư rồi hòa tan sản phẩm vào 200 gam nước. C% của dung dịch axit thu được là
A. 11,36%
B. 20,8%
C. 24,5%
D. 22,7%
Hướng dẫn giải:
Đáp án B
Phản ứng hóa học:
4P + 5O2 →to 2P2O5
P2O5 + 3H2O → 2H3PO4
nP=15,531=0,5 mol
Bảo toàn nguyên tố P ta được:
nH3PO4=nP=0,5 mol và nP2O5=nP2=0,25 mol
Khối lượng của dung dịch sau phản ứng là:
mdd=mP2O5+mH2O=0,25.142+200=235,5 gam
→C%=0,5.98235,5.100%≈20,8%
Câu 9:Ứng dụng nào sau đây không phải của photpho?
A. Sản xuất diêm.
B. Sản xuất bom.
C. Sản xuất phosphoric acid.
D. Sản xuất nitric acid.
Hướng dẫn giải:
Đáp án D
Phần lớn photpho sản xuất ra được dùng để sản xuất phosphoric acid, phần còn lại chủ yếu được dùng để sản xuất diêm, ngoài ra còn được dùng với mục đích quân sự: sản xuất bom, đạn cháy, đạn khói,…
Câu 10: Cho photpho tác dụng với các chất sau: Ca, O2, Cl2, KClO3, HNO3 và H2SO4 đặc, nóng. Photpho tác dụng được với bao nhiêu chất trong số các chất ở trên?A. 6.
B. 5.
C. 4.
D. 3.
Hướng dẫn giải:
Đáp án A
P phản ứng được với cả 6 chất trên.
2P + 3Ca→to Ca3P2
4P + 5O2 →to 2P2O5
2P + 5Cl2 →to 2PCl5
6P + 5KClO3 →to 3P2O5 + 5KCl
P + 5HNO3 → H3PO4 + 5NO2 + H2O
2P + 5H2SO4 đặc →to 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O
Câu 11: Trong hợp chất, photpho có số oxi hóa làA. -3, +3, +5.
B. -3, +3, +5, 0.
C. +3, +5, 0, +1.
D. -3, 0, +1, +3, +5.
Hướng dẫn giải:
Đáp án A
Trong hợp chất, photpho có số oxi hóa là -3, +3, +5.
Câu 12: Cho P tác dụng với Ca, sản phẩm thu được là
A. CaP2.
B. Ca2P3.
C. CaP.
D. Ca3P2.
Hướng dẫn giải:
Đáp án D
2P + 3Ca→to Ca3P2
Câu 13: Hai khoáng vật chính của photpho là:
A. Apatit và hematit
B. Pirit và photphorit
C. Apatit và photphorit
D. Manhetit và apatit
Hướng dẫn giải:
Đáp án C
Hai khoáng vật chính chứa P là apatit (3Ca3(PO4)2.CaF2) và photphorit (3Ca3(PO4)2).
Câu 14: Khi cho clo dư qua photpho nóng chảy, sẽ thu được sản phẩm nào sau đây:
A. PCl3
B. PCl5
C. PCl2
D. PCl
Hướng dẫn giải:
Đáp án B
2P + 5Cl2 →to2PCl5
Câu 15:Nhận định nào sau đây đúng?
A. Số oxi hóa củaphotpho có thể tăng từ 0 đến +3 hoặc +5 nên photpho chỉ có tính khử.
B. Photpho có thể giảm số oxi hóa từ 0 xuống -3 nên photpho chỉ có tính oxi hóa.
C. Số oxi hóa của photpho có thể tăng từ 0 đến +3 hoặc +5, có thể giảm từ 0 đến -3 nên photpho thể hiện tính khử và tính oxi hóa.
D. Photpho rất trơ về mặt hóa học nên không thay đổi số oxi hóa trong phản các phản ứng hóa học.
Hướng dẫn giải:
Đáp án C
A và B sai vì photpho có các mức oxi hóa có thể có là: -3, 0, +3, +5 → P vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử.
C đúng.
D sai vì P trắng có cấu trúc kém bền nên hoạt động hóa học mạnh → Có sự thay đổi số oxi hóa trong các phản ứng hóa học.
Xem thêm các phương trình hóa học hay khác:
- P2O5 + 3H2O → 2H3PO4
- P2O5 + 6KOH → 2K3PO4 + 3H2O
- 2P + 3Cl2 →to 2PCl3
- P + 5HNO3 → H3PO4 + 5NO2↑ + H2O
- 6P + 5KClO3 →to 5KCl + 3P2O5
- H3PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H2O
