P + H2SO4 đặc → H3PO4 + SO2 + H2O

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:

$\stackrel{0}{P}+H_2\stackrel{+6}{S}{O}_4\to H_3\stackrel{+5}{P}{O}_4+\stackrel{+4}{S}{O}_2+H_{2}O$

Chất khử: P; chất oxi hóa: H₂SO₄

Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hóa, quá trình khử

- Quá trình oxi hóa: $\stackrel{0}{P}\to \stackrel{+5}{P}+5e$

- Quá trình khử: $\stackrel{+6}{S}+2e\to \stackrel{+4}{S}$

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hóa

$\begin{array}{c}2\times \\ 5\times \end{array}\left(\begin{array}{c}\stackrel{0}{P}\to \stackrel{+5}{P}+5e\\ \stackrel{+6}{S}+2e\to \stackrel{+4}{S}\end{array}\right)$

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: $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^3$

⇒ 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 (t_nc = 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 40^oC.

⇒ 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 250^oC 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 250^oC.

- 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 polime, 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:

$\begin{array}{c}2\stackrel{0}{P}+3Ca\stackrel{t^o}{\to }{\stackrel{}{Ca}}_3{\stackrel{-3}{P}}_2\\ canxiphotphua\end{array}$

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 $\stackrel{t^o}{\to }$ 2P₂O₃

Dư oxi: 4P + 5O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2P₂O₅

+ Tác dụng với clo

Thiếu clo: 2P + 3Cl₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2PCl₃

Dư clo: 2P + 5Cl₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 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 $\stackrel{t^o}{\to }$ 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 axit photphoric. 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 axit photphoric, 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 $\stackrel{t^o}{\to }$ 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 $\stackrel{t^o}{\to }$ Ca₃P₂

B. 4P + 5O₂(dư) $\stackrel{t^o}{\to }$ 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

$2\stackrel{0}{P}+3Ca\stackrel{t^0}{\to }C{a}_3{\stackrel{-3}{P}}_2$

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

$\begin{array}{c}P+5HN{O}_3\to H_{3}P{O}_4+5N{O}_2\uparrow +H_{2}O\\ a\to 5a\to a\left(mol\right)\end{array}$

$\begin{array}{c}S+6HN{O}_3\to H_{2}S{O}_4+6N{O}_2\uparrow +2H_{2}O\\ b\to 6b\to b\left(mol\right)\end{array}$

$\to \sum n_{HNO3pu}=\left(5a+6b\right)mol$

→$n_{HN{O}_3}$_dư = (5a + 6b).20% = a + 1,2b (mol)

Bảo toàn nguyên tố H:

$\begin{array}{c}\sum n_{H+}=n_{HN{O}_3}+3n_{H_{3}P{O}_4}+2n_{H_{2}S{O}_4}=\left(a+\mathrm{1,2}b\right)+3a+2b\\ \to \sum n_{H+}=4a+\mathrm{3,2}b\left(mol\right)\end{array}$

Phản ứng trung hòa: $H^{+}+O{H}^{-}\to H_{2}O$

$\to n_{NaOH}=n_{O{H}^{-}}=n_{H^{+}}=4a+\mathrm{3,2}b\left(mol\right)$

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

$\begin{array}{c}{n}_{C{a}_3{\left(P{O}_4\right)}_2}=\frac{1000000}{310}\mathrm{.0,62}=2000\left(mol\right)=2\left(kmol\right)\\ C{a}_3+3Si{O}_2+5C\stackrel{{2000}^{0}C}{\to }3CaSi{O}_3+5CO\uparrow +2P\end{array}$

Bảo toàn nguyên tố P ta có: n_{P theo lí thuyết} = $2n_{C{a}_3{\left(P{O}_4\right)}_2}=4\left(kmol\right)$

Do H = 90% → m_{P thực tế thu được} = $\mathrm{4.31.90}\%=\mathrm{111,6}kg$

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 ^{$\stackrel{t^o}{\to }$} 2P₂O₅

P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄

$n_P=\frac{\mathrm{15,5}}{31}=\mathrm{0,5}mol$

Bảo toàn nguyên tố P ta được:

$n_{H_{3}P{O}_4}=n_P=\mathrm{0,5}mol$ và $n_{P_2{O}_5}=\frac{n_P}{2}=\mathrm{0,25}mol$

Khối lượng của dung dịch sau phản ứng là:

$m_{\text{dd}}=m_{P_2{O}_5}+m_{H_{2}O}=\mathrm{0,25.142}+200=\mathrm{235,5}gam$

$\to C\%=\frac{\mathrm{0,5.98}}{\mathrm{235,5}}.100\%\approx \mathrm{20,8}\%$

Câu 9:Ứng dụng nào sau đây không phải của photpho?

A. Sản xuất diêm.

B. Sản xuất bom.

C. Sản xuất axit photphoric.

D. Sản xuất axit nitric.

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

Phần lớn photpho sản xuất ra được dùng để sản xuất axit photphoric, 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, KClO_3, 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$\stackrel{t^o}{\to }$ Ca₃P₂

4P + 5O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2P₂O₅

2P + 5Cl₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2PCl₅

6P + 5KClO₃ $\stackrel{t^o}{\to }$ 3P₂O₅ + 5KCl

P + 5HNO₃ → H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O

2P + 5H₂SO_{4 đặc} $\stackrel{t^o}{\to }$ 2H₃PO₄ + 5SO₂ + 2H₂O

Câu 11: Trong hợp chất, photpho có số oxi hóa là
A. -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$\stackrel{t^o}{\to }$ 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 $\stackrel{t^o}{\to }$2PCl₅

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 $\stackrel{t^o}{\to }$ 2PCl₃
• P + 5HNO₃ → H₃PO₄ + 5NO₂↑ + H₂O
• 6P + 5KClO₃ $\stackrel{t^o}{\to }$ 5KCl + 3P₂O₅
• H₃PO₄ + 3NaOH → Na₃PO₄ + 3H₂O