Phosphor

2 dạng thù hình quan trọng của P là P trắng và P đỏ

Photpho trắng có cấu trúc mạng tinh thể phân tử.

Khi đun nóng trong điều kiện không có không khí, photpho đỏ chuyển thành hơi, sau đó làm lạnh phần hơi thì thu được photpho trắng.

Các số oxi hoá có thể có của photpho là : –3 ; +3 ; +5 ; 0

So với photpho đỏ thì photpho trắng có hoạt tính hoá học mạnh hơn

Trong điều kiện thường, photpho hoạt động hoá học mạnh hơn nitơ là do liên kết trong phân tử photpho kém bền hơn trong phân tử nitơ.

Phản ứng viết không đúng là: P₂O₃  + 3H₂O  →  2H₃PO₄

Sửa lại: P₂O₃  + 3H₂O  →  2H₃PO₃

PTHH: 6P_đỏ + 5KClO₃ $\xrightarrow{{{t}^{0}}}$ 3P₂O₅ + 5KCl (phản ứng xảy ra khi quẹt diêm)

$\begin{align}& \overset{0}{\mathop{P}}\,\text{ }+\text{ }{{K}_{2}}{{\overset{+6}{\mathop{Cr}}\,}_{2}}{{O}_{7}}~\xrightarrow{{{t}^{o}}}{{K}_{2}}O+\text{ }{{\overset{+5}{\mathop{P}}\,}_{2}}{{O}_{5}}+\text{ }{{\overset{+3}{\mathop{Cr}}\,}_{2}}{{O}_{3}} \\ & 6.|P\,\,\to \,\,\overset{+5}{\mathop{P}}\,\,\,+\,\,5e \\ & 5.|2\overset{+6}{\mathop{C\text{r}}}\,\,\,+\,\,6e\,\,\to \,\,2\overset{+3}{\mathop{Cr}}\, \\ \end{align}$

=> PTHH:   6P + 5K₂Cr₂O₇ $\xrightarrow{{{t}^{0}}}$ 5K₂O + 5Cr₂O₃ + 3P₂O₅

=> tổng hệ số = 24

$\begin{align}& \overset{0}{\mathop{P}}\,\text{ }+\text{ }\overset{+2}{\mathop{Cu}}\,S{{O}_{4}}+\text{ }{{H}_{2}}O\to {{H}_{3}}\overset{+5}{\mathop{P}}\,{{O}_{4}}+\text{ }\overset{0}{\mathop{Cu}}\,\text{ }+\text{ }{{H}_{2}}S{{O}_{4}} \\ & 2.|P\,\,\to \,\,\overset{+5}{\mathop{P}}\,\,\,+\,\,5e \\ & 5.|\overset{+2}{\mathop{Cu}}\,\,\,+\,\,2e\,\,\to \,\,Cu \\ \end{align}$

=> PTHH:  2P + 5CuSO₄ + 8H₂O → 2H₃PO₄ + 5Cu + 5H₂SO₄ 

=> tổng hệ số cân bằng = 27

(1) 2P + 5Cl_2dư → 2PCl₅  

(2) 6P_đỏ + 3KClO₃ $\xrightarrow{{{t}^{0}}}$ 3P₂O₅ + 5KCl (phản ứng xảy ra khi quẹt diêm)

(3) 2P + 5H₂SO_4 đặc $\xrightarrow{{{t}^{0}}}$ 2H₃PO₄ + 3H₂O + 5SO₂

(4) 4P + 3O_{2 thiếu} $\xrightarrow{{{t}^{0}}}$ 2P₂O₃

Khoáng vật chính của P trong tự nhiên là apatit 3Ca₃(PO₄)₂.CaF₂ và photphorit Ca₃(PO₄)₂

Cấu hình electron của nguyên tử photpho là: 1s²2s²2p⁶3s²3p³

P trắng được bảo quản bằng cách ngâm trong nước

*Xét phản ứng của P với HNO₃ đặc nóng:

 P + 5HNO_{3 đặc} → H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O (1)

Theo PTHH (1) ta có: n_NO2 = 5.n_P → \(\frac{{\left( {m + 55,72} \right)}}{{46}} = 5.\frac{m}{{31}}\)

Giải phương trình trên ta được m = 8,68 gam → n_P = 8,68 : 31 = 0,28 mol

* Đốt P sau đó cho sản phẩm tác dụng với dung dịch NaOH

Bảo toàn nguyên tố P ta có: n_H3PO4 = n_P = 0,28 mol

Sau phản ứng thu được dung dịch chứa 4,68m = 40,6224 gam chất tan

- Trường hợp 1: 4,68m gam chất tan chứa H₃PO₄ dư và NaH₂PO₄.

Khi đó ta có: n_NaH2PO4 = 0,48x (mol), n_{H3PO4 dư} = 0,28 – 0,48x (mol)

Suy ra m_{chất tan} = 120 . 0,48x + 98. (0,28-0,48x) = 4,68m = 40,6224 gam

→ x = 1,248 loại vì khi đó n_{H3PO4 dư} bị âm.

- Trường hợp 2: 4,68m chất tan chứa Na₃PO₄ và NaOH dư.

Khi đó: n_Na3PO4 = 0,28 mol → m_Na3PO4 = 0,28 . 164 = 45,92 (g) > 40,6224 gam nên loại.

-Trường hợp 3: 4,68m gam chất tan chỉ chứa muối.

Khi đó cả H₃PO₄ và NaOH đều phản ứng hết.

Ta có: n_H2O = n_NaOH = 0,48x mol

Bảo toàn khối lượng ta có: m_H3PO4 + m_NaOH = m_{chất tan} + m_H2O → 0,28.98 + 0,48x.40 = 40,6224 + 18.0,48x

→ x = 1,248 (M)

Giá trị của x gần nhất với 1,25M. 

n_P = 3,1/31 = 0,1 mol.

4P + 5O₂ → 2P₂O₅

P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄

Theo PTHH ⟹ \({n_{{H_3}P{O_4}}} = {n_P} = 0,1\) mol

⟹ C_M(H₃PO₄) = n/V = 0,5M

4P + 5O₂  \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) 2 P₂O₅

n_P =0,2 mol; n_NaOH = 0,25 mol; n_P2O5 = 0,1 mol

Có n_NaOH/ n_P2O5 = 2,5 → Sản phẩm tạo thành sau phản ứng là NaH₂PO₄ và Na₂HPO₄

P₂O₅ + 2NaOH + H₂O → 2NaH₂PO₄

  x            2x                            2x mol

P₂O₅ + 4NaOH → 2Na₂HPO₄ + H₂O

  y             4y               2y mol

Ta có: n_P2O5 = x + y = 0,1; n_NaOH = 2x + 4y = 0,25

→ x = 0,075; y = 0,025 → m_muối = 2x.120 + 2y.142 = 25,1 gam

n_P = 0,2 mol

P → ½ P₂O₅ → H₃PO₄

0,2 →   0,1     → 0,2 mol

m_{dd sau phản ứng} = m_P2O5 + m_H2O = 0,1.142 + 85,8 = 100 gam

=> C% _{dd H3PO4} = \(\frac{{0,2.98}}{{100}}.100\% \) = 19,6%