Chuyên đề Photpho 2023 hay, chọn lọc

Chuyên đề Photpho

I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM

1. Vị trí và cấu hình electron nguyên tử

Cấu hình e: $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{3}$ .

Vị trí: ô thứ 15, chu kì 3, nhóm VA.

Hoá trị có thể có của P: 5 và 3.

Cách xác định vị trí và cấu hình electron nguyên tử của photpho tương tự nitơ.

2. Tính chất vật lí

	P trắng	P đỏ
Trạng thái – màu sắc	Chất rắn, trong suốt, màu trắng hoặc hơi vàng.	Chất bột, màu đỏ.
Tính tan	Không tan trong nước.	Không tan trong các dung môi thường.
Tính độc – Tính bền	Rất độc, gây bỏng nặng khi rơi vào da.	Không độc.
Tính độc – Tính bền	Không bền, dễ bốc cháy trong không khí.	Bền ở điều kiện thường.
Tính phát quang	Phát quang màu lục nhạt trong bóng tối.	Không phát quang trong bóng tối.

P trắng $⇄_{t °, ngng tô h¬i}^{¸ n h s¸ng}$ P đỏ

Photpho tồn tại dưới ba dạng thù hình cơ bản có màu: trắng, đỏ và đen. Các dạng thù hình khác cũng có thể tồn tại. Phổ biến nhất là photpho trắng và photpho đỏ, cả hai đều chứa các mạng gồm các nhóm phân bổ kiểu tứ diện gồm 4 nguyên tử photpho. Các tứ diện của photpho trắng tạo thành các nhóm riêng; các tứ diện của photpho đỏ liên kết với nhau thành chuỗi. Photpho trắng cháy khi tiếp xúc với không khí hay khi bị tiếp xúc với nguồn nhiệt và ánh sáng.

3. Tính chất hóa học

Trong các hợp chất, P có số oxi hóa -3, +3, +5 $\to$ P vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử.

a. Tính oxi hóa

P thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với kim loại mạnh.

Ví dụ: $\overset{0}{P} + 3 N a \overset{t °}{\to} N a_{3} \overset{- 3}{P}$

$\overset{0}{2 P} + 3 C a \overset{t °}{\to} C a_{3} \overset{- 3}{P_{2}}$

$2 \overset{0}{P} + 3 Z n \overset{t °}{\to} Z n_{3} \overset{- 3}{P_{2}}$

Chú ý: Muối photphua dễ thủy phân $\to P H_{3}$

$P H_{3}$ tên gọi là photphin, có mùi tanh của cá, rất độc nên muối kẽm photphua được dùng làm thuốc chuột. Ngoài ra, nếu có lẫn hợp chất điphotphin $P_{2} H_{4}$ thì $P H_{3}$ tự bốc cháy ngay trong không khí ở điều kiện thường (tính chất này giải thích một hiện tượng đôi khi gặp ở nghĩa địa nơi có $\to P H_{3}$ thoát ra từ những tử thi đang thối rữa mà vì mê tín người ta cho rằng đó là “ma trơi”).

b. Tính khử

P thể hiện tính khử khi tác dụng với phi kim hoạt động và những chất oxi hóa mạnh.

Với oxi:

Ví dụ: $5 {\overset{0}{O}}_{2 (d)} + 4 \overset{0}{P} \overset{t °}{\to} 2 {\overset{+ 5}{P}}_{2} {\overset{- 2}{O}}_{5}$

(điphotpho pentaoxit)

$3 {\overset{0}{O}}_{2 (thiÕu)} + 4 \overset{0}{P} \overset{t °}{\to} 2 {\overset{+ 3}{P}}_{2} {\overset{- 2}{O}}_{3}$

(điphotpho trioxit)

Với clo:

Ví dụ: $5 {\overset{0}{C l}}_{2 (d)} + 2 \overset{0}{P} \overset{t °}{\to} 2 \overset{+ 5}{P} {\overset{- 1}{C l}}_{5}$

(photpho pentaclorua)

$3 {\overset{0}{C l}}_{2 (thiÕu)} + 2 \overset{0}{P} \overset{t °}{\to} 2 \overset{+ 3}{P} {\overset{- 1}{C l}}_{3}$

(photpho triclorua)

Với hợp chất:

Ví dụ: $P + 5 H N O_{3 (®Æc, nãng)} \overset{}{\to} H_{3} P O_{4} + 5 N O_{2} + H_{2} O$

4. Trạng thái tự nhiên

Photpho khá hoạt động về mặt hóa học nên trong tự nhiên, không gặp photpho ở trạng thái tự do.
Hai khoáng vật chính của photpho là:

Apatit: $3 C a_{3} {(P O_{4})}_{2} . C a F_{2}$

Photphorit: $C a_{3} {(P O_{4})}_{2}$

Photpho có trong protein thực vật (hạt, quả, …); trong xương, răng, bắp thịt, tế bào não,…

5. Điều chế

Trong công nghiệp, P được điều chế bằng phản ứng:

$C a_{3} {(P O_{4})}_{2} + 3 S i O_{2} + 5 C \overset{t °}{\to} 5 C O + 2 P_{h¬i} + 3 C a S i O_{3}$

SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HÓA

PHOTPHO

1. Vị trí – cấu hình electron nguyên tử

Ô thứ 15, chu kì 3, nhóm VA.
$[N e] 3 s^{2} 3 p^{3}$

2. Tính chất vật lí: Hai dạng thù hình quan trọng là photpho đỏ và photpho trắng:

P trắng $⇄_{t °, ngng tô h¬i}^{¸ n h s¸ng}$ P đỏ

3. Tính chất hóa học:

Các trạng thái oxi hóa: -3; 0; +3; +5. Ở điều kiện thường, P hoạt động hóa học mạnh hơn nitơ.
Tính oxi hóa: Tác dụng với kim loại mạnh

Ví dụ: $P + 3 N a \overset{t °}{\to} N a_{3} P$

Tính khử:
- Tác dụng với clo:

$2 P + 3 C l_{2 (thiÕu)} \overset{t °}{\to} 2 P C l_{3}$

$2 P + 5 C l_{2 (d)} \overset{t °}{\to} 2 P C l_{5}$

Tác dụng với oxi:

$4 P + 3 O_{2 (thiÕu)} \overset{t °}{\to} 2 P_{2} O_{3}$

$4 P + 5 O_{2 (d)} \overset{t °}{\to} 2 P_{2} O_{5}$

- Tác dụng với hợp chất:

$P + 5 H N O_{3 (®, n)} \overset{}{\to} H_{3} P O_{4} + 5 N O_{2} + H_{2} O$

4. Ứng dụng

Sản xuất axit photphoric.
Sản xuất bom cháy, bom khói,…
Sản xuất thuốc trừ sâu, diêm,…

5. Trạng thái tự nhiên

Quặng apatit: $3 C a_{3} {(P O_{4})}_{2} . C a F_{2}$
Quặng photphorit: $C a_{3} {(P O_{4})}_{2}$

II. CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Bài tập lí thuyết về tính chất vật lí, tính chất hóa học, điều chế và ứng dụng của photpho

Kiểu hỏi 1: Câu hỏi về tính chất hóa học của photpho

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Phát biểu nào sau đây sai?

A. P thể hiện tính khử khi có tác dụng với các kim loại mạnh

B. P thể hiện tính khử khi có tác dụng với các phi kim hoạt động.

C. P thể hiện tính khử khi có tác dụng với các chất có tính oxi hóa.

D. P vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử .

Hướng dẫn giải

P thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với kim loại mạnh.

P thể hiện tính khử khi tác dụng với phi kim hoạt động và những chất oxi hoá mạnh.

$\to$ Chọn A.

Kiểu hỏi 2: Câu hỏi về tính chất vật lí, điều chế và ứng dụng của photpho

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Điểm giống nhau giữa photpho đỏ và photpho trắng là

A. không tan trong nước.

B. tự bốc cháy trong không khí ở điều kiện thường.

C. tác dụng với kim loại hoạt động tạo photphua.

D. khó nóng chảy và khó bay hơi.

Hướng dẫn giải

Ta có bảng so sánh:

	P trắng	P đỏ
Nhiệt độ nóng chảy	Bốc cháy trong không khí ở $t ° > 40 ° C \to$ Dễ bốc cháy trong không khí.	Bốc cháy ở $t ° > 250 ° C \to$ Bền ở điều kiện thường.
Tính tan	Không tan trong nước.	Không tan trong các dung môi thường.
Tính chất hóa học	Tác dụng với kim loại mạnh, phi kim hoạt động và những chất oxi hóa mạnh.	Tác dụng với kim loại mạnh, phi kim hoạt động và những chất oxi hóa mạnh.

$\to$ Chọn C.

III. Bài tập tự luyện dạng 1

Câu 1: Đốt cháy photpho trong khí clo dư, phản ứng xảy ra hoàn toàn, sau phản ứng ta thu được

A. $P C l_{3}$ . B. $P C l_{5}$ .

C. $P C l_{2}$ D. $P C l_{6}$

Câu 2: Cho photpho tác dụng với $H N O_{3}$ loãng, dư, thu được NO (là sản phẩm khử duy nhất). Tổng hệ số cân bằng của phản ứng (là số nguyên tối giản) bằng

A. 16. B. 20.

C. 18. D. 17.

Câu 3: Trong công nghiệp, photpho được điều chế từ

A. $C a_{3} {(P O_{4})}_{2}; S i O_{2}; C .$

B. $H_{3} P O_{4}; M g .$

C. $C a_{3} {(P O_{4})}_{2}; C .$

D. $P_{2} O_{5}; C$

Câu 4: Công thức của quặng apatit là

A. $C a_{3} {(P O_{4})}_{2}$

B. $C a {(P O_{3})}_{2}$

C. $C a P_{2} O_{7}$

D. $3 C a_{3} (P O_{4}) . C a F_{2}$

Câu 5: Ở điều kiện thường, photpho hoạt động hoá học mạnh hơn nitơ là do

A. độ âm điện của photpho lớn hơn của nitơ.

B. ái lực electron của photpho lớn hơn của nitơ.

C. liên kết trong phân tử photpho kém bền hơn trong phân tử nitơ.

D. tính phi kim của nguyên tử photpho mạnh hơn của nitơ.

Câu 6: Trong tự nhiên P không tồn tại ở trạng thái tự do vì

A. photpho có nhiều dạng thù hình.

B. photpho không tan trong nước.

C. photpho dễ cháy.

D. photpho hoạt động hóa học mạnh.

Dạng 2: Bài tập định lượng

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Đốt cháy a gam P trong oxi dư rồi hòa tan sản phẩm vào nước thu được dung dịch A. Trung hòa dung dịch A bằng 100 gam NaOH thu được dung dịch B. Thêm một lượng dư $A g N O_{3}$ vào dung dịch B thu được 20,95 gam kết tủa C màu vàng.

a) Viết phương trình phản ứng xảy ra. Tính a.

b) Tính nồng độ phần trăm của dung dịch NaOH.

Hướng dẫn giải

a) Phương trình hóa học:

$4 P + 5 O_{2} \overset{t °}{\to} 2 P_{2} O_{5}$

$P_{2} O_{5} + 3 H_{2} O \overset{}{\to} 2 H_{3} P O_{4}$

$H_{3} P O_{4} + 3 N a O H \overset{}{\to} N a_{3} P O_{4} + 3 H_{2} O (1)$

$N a_{3} P O_{4} + 3 A g N O_{3} \overset{}{\to} A g_{3} P O_{4} + 3 N a N O_{3}$

Ta có: $n_{↓} = n_{A g_{3} P O_{4}} = 0, 05 m o l$

Bảo toàn nguyên tố P:

$n_{P} = n_{H_{3} P O_{4}} = n_{A g_{3} P O_{4}} = 0, 05 m o l$

$\to a = 0, 05.31 = 1, 55 g a m$

b) Theo phương trình (1): $n_{N a O H} = 3 n_{H_{3} P O_{4}} = 0, 15 m o l$

$\to m_{N a O H} = 0, 15.40 = 6 g a m$

$\to C %_{N a O H} = \frac{6}{100} .100 % = 6 %$

IV. Bài tập tự luyện dạng 2

Câu 1: Cho 7,75 gam photpho tác dụng với một lượng O₂ thích hợp thu được 16,15 gam hỗn hợp chất rắn X (chỉ chứa hợp chất). Khối lượng của chất có phân tử khối lớn nhất trong X là

A. 11,36 gam. B. 5,50 gam.

C. 9,94 gam D. 10,65 gam

Câu 2: Để oxi hóa hoàn toàn 14,88 gam photpho thành điphotpho pentaoxit cần dùng vừa hết m gam $K C l O_{3} (t °)$ . Giá trị của m là

A. 49,00. B. 70,56.

C. 24,50. D. 58,80.

ĐÁP ÁN

Dạng 1: Bài tập lí thuyết về tính chất vật lí, tính chất hóa học, điều chế và ứng dụng của photpho

1 – B

2 – C

3 – A

4 – D

5 – C

6 – D

Dạng 2: Bài tập định lượng

Câu 1: Chọn D.

Hỗn hợp rắn X gồm $P_{2} O_{5}$ (x mol) và $P_{2} O_{3}$ (y mol).

Bảo toàn nguyên tố P: $2 x + 2 y = 0, 25 (1)$

Lại có: $142 x + 110 y = 16, 15 (2)$

Từ (1) và (2) suy ra: $x = 0, 075$ và $y = 0, 05$

Khối lượng của $P_{2} O_{5}$ bằng: $0, 075.142 = 10, 65 g a m$

Câu 2: Chọn A.

Ta có: $n_{P} = 0, 48 m o l; n_{K C l O_{3}} = 0, 4 m o l$

Phương trình hóa học:

$K C l O_{3} \overset{t °}{\to} K C l + 1, 5 O_{2} (1)$

$4 P + 5 O_{2} \overset{t °}{\to} 2 P_{2} O_{5} (2)$

Theo phương trình (2): $n_{O_{2}} = \frac{5}{4} n_{P} = 0, 6 m o l$

Theo phương trình (1): $n_{K C l O_{3}} = \frac{1}{1, 5} n_{O_{2}} = 0, 4 m o l \to m_{K C l O_{3}} = 49 g a m$

Xem thêm

Bài liên quan:

Leave a Comment Hủy