Phương trình điện li của H3PO4 kèm bài tập áp dụng

1. Phương trình điện li của H3PO4:

H3PO4 ⇌ H+ + H2PO4−

H2PO4− ⇌ H+ + HPO42−

HPO42- ⇌ H+ + PO43-

H3PO4 là một acid có độ mạnh trung bình đồng thời cũng là chất điện li yếu do quá trình điện li của axit này trong nước tạo proton (H+) với hiệu suất rất thấp. Khi được hòa tan trong nước quá trình điện li diễn ra theo phương trình trên, H+: Đại diện cho ion hydrogen (H+) được tạo ra từ H3PO4. Proton (H+) là ion quan trọng được tạo ra trong quá trình ion hóa quyết định hiệu suất của quá trình điện li. H2PO4-: Đại diện cho ion dihydrogen phosphate (H2PO4-), một trong những ion phát sinh trong quá trình ion hóa của H3PO4. H2PO4- ion hóa thành ion hydrogen (H+) và ion hydrogen phosphate (HPO42-). Ion hydrogen phosphate (HPO42-) cũng ion hóa thành ion hydrogen (H+) và ion phosphate (PO43-). H3PO4 sẽ tiến hành ion hóa tạo thành các ion trên nhưng chiếm một phần rất nhỏ trong dung dịch do đây là chất điện li yếu và có thể được giải thích dựa trên cấu trúc phân tử của nó và tính chất của liên kết trong phân tử.

Trong phân tử H3PO4, các nguyên tử hydro (H) kết nối với nguyên tử photpho (P) thông qua liên kết cộng hóa trị (liên kết đôi và liên kết đơn).Điểm này dẫn đến các nguyên tử hydro (H) không dễ dàng tách khỏi phân tử để hình thành ion hydrogen (H+). Trong một số axit mạnh, như axit clohydric (HCl), liên kết giữa nguyên tử hydro và nguyên tử clo (Cl) là một liên kết ion dựa vào lực hút điện cực trái dấu, nên khi tan trong nước, quá trình điện li diễn ra dễ dàng để tạo thành ion H+ và Cl-. Trong trường hợp của H3PO4, cấu trúc phân tử và tính chất của liên kết trong phân tử làm cho quá trình tạo ion hydrogen (H+) khá khó khăn và không có hiệu suất cao. Khi H3PO4 tan trong nước, nó sẽ tạo thành các ion hydrogen (H+) và các ion phosphate (H2PO4-, HPO42-, PO43-), nhưng hiệu suất ion hóa (tạo ra các ion) của H3PO4 không cao bằng các axit mạnh như HCl (axit clohidric) hoặc H2SO4 (axit sunfuric). Điều này có nghĩa là H3PO4 chỉ ion hóa một phần nhỏ trong dung dịch nước và duy trì một cường độ axit tương đối yếu do nồng độ proton (H+) trong dung dịch tương đối thấp.

2. Ứng dụng của phương trình điện li H3PO4 trong đời sống và sản xuất của con người:

Phương trình điện li của axit phosphoric (H3PO4) có nhiều ứng dụng thực tế quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như hóa học, công nghiệp và thực phẩm. Dưới đây là một số ứng dụng chính của phương trình điện li H3PO4:

Công nghiệp thực phẩm: H3PO4 được sử dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm dùng điều chỉnh độ pH của sản phẩm, làm cho thực phẩm giữ được vị ngon và bảo quản lâu hơn. Chất này cũng được sử dụng thêm vào trong việc chế biến thực phẩm như nước ngọt và thực phẩm đóng hộp. H3PO4 cũng có thể có trong các sản phẩm như nước ngọt, bia, mỡ cá và một số sản phẩm khác nhằm đáp ứng yêu cầu về hương vị và độ chua trong thành phẩm cuối cùng.

Chất làm mềm nước cứng: H3PO4 thường được sử dụng để làm mềm nước cứng bằng cách tạo ra các hợp chất không tan với các ion canxi và magnesium trong nước. Việc này giúp ngăn chặn tạo cặn cứng gây tắc nghẽn trong hệ thống cấp nước và các thiết bị sử dụng nước.

Dược phẩm: H3PO4 là thành phần của một số sản phẩm dược phẩm như các thuốc giúp kiểm soát acid dạ dày hoặc các loại thuốc nước mắt. Thành phần này được thêm vào thuốc để tạo ra các sản phẩm có thể giảm triệu chứng bệnh dạ dày như trào ngược dạ dày hoặc viêm dạ dày.

Chất chống ăn mòn: Trong công nghiệp, H3PO4 thường được sử dụng làm chất chống ăn mòn để bảo vệ các bề mặt kim loại khỏi sự oxi hóa gây hỏng hóc và tăng tuổi thọ sử dụng các sản phẩm.

Chất khử: H3PO4 do tính chất hóa học là một acid nên được ứng dụng như một chất khử trong nhiều ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như trong quá trình sản xuất chất khử khác hoặc làm chất khử trong các phản ứng hóa học.

Sản xuất phân bón: H3PO4 là một thành phần quan trọng trong sản xuất phân bón. Đa số được sử dụng để sản xuất các loại phân bón chứa phosphat. Phosphat là một trong ba nguyên tố dinh dưỡng chính cần thiết cho sự phát triển của cây trồng cùng với nitơ và kali. Phosphat có vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng và quá trình tổng hợp các hợp chất quan trọng cho cây trong quá trình quang hợp.

Qua đó ta có thể thấy H3PO4 là hợp chất quan trọng trong đời sống và sản xuất công nghiệp của con người từ tính chất ion hóa của acid.

3. Bài tập áp dụng có đáp án:

Câu 1. Dãy nào sau đây gồm các chất điện li?

A. H2S, SO2, CH3COOH

B. Cl2, H2SO3, HCl

C. CH4, C2H5OH, NaCl

D. NaCl, HCl, CH3COOH

Đáp án D

Dãy nào gồm các chất điện li là: NaCl, HCl, CH3COOH

Phương trình điện li minh họa

NaCl → Na+ + Cl-

HCl → H+ + Cl-

CH3COOH ⇔ H+ + CH3COO-

Loại A vì SO2 không phải là chất điện li

Loại B vì Cl2 không phải chất điện li

Loại C vì CH4 không phải chất điện li

Câu 2. Dãy nào dưới đây gồm các chất điện li mạnh?

A. HCl, NaOH, NaCl

B. HCl, NaOH, CH3COOH

C. KOH, NaCl, HF

D. NaNO2, HNO2, CH3COOH

Đáp án A

Dãy gồm các chất điện li mạnh là: HCl, NaOH, NaCl

Phương trình điện li minh họa

HCl → H+ + Cl−

NaOH → Na+ + OH-

NaCl → Na+ + Cl-

B loại vì CH3COOH là chất điện li yếu

C. loại vì HF là chất điện li yếu

D. loại vì CH3COOH là chất điện li yếu

Câu 3. Phương trình ion rút gọn của phản ứng cho biết

A. Những ion nào tồn tại trong dung dịch.

B. Nồng độ những ion nào trong dung dịch lớn nhất.

C. Bản chất của phản ứng trong dung dịch các chất điện li.

D. Không tồn tại phân tử trong dung dịch các chất điện li.

Đáp án: C

Phương trình ion rút gọn của phản ứng cho biết: Bản chất của phản ứng trong dung dịch các chất điện li.

Câu 4. Cặp chất không xảy ra phản ứng là

A. dung dịch NaNO3 và dung dịch MgCl2.

B. dung dịch NaOH và Al2O3.

C. K2O và H2O.

D. Na và dung dịch KCl.

Đáp án: A

Cặp chất không xảy ra phản ứng là: dung dịch NaNO3 và dung dịch MgCl2.

B loại vì dung dịch NaOH phản ứng Al2O3.

Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O

C. loại vì K2O phản ứng  H2O.

K2O + H2O → 2KOH

D.  loại vì Na phản ứng dung dịch KCl.

Câu 5. Trong các dung dịch: HNO3, NaCl, Na2SO4, Ca(OH)2, KHSO4, Mg(NO3)2. Dãy gồm các chất đều tác dụng được với dung dịch Ba(HCO3)2 là

A. HNO3, Ca(OH)2, KHSO4, Mg(NO3)2.

B. HNO3, Ca(OH)2, KHSO4, Na2SO4.

C. NaCl, Na2SO4, Ca(OH)2.

D. HNO3, NaCl, Na2SO4.

Đáp án: B

Dãy gồm các chất đều tác dụng được với dung dịch Ba(HCO3)2 là: HNO3, Ca(OH)2, KHSO4, Na2SO4.

Ba(HCO3)2 + 2HNO3 → Ba(NO3)2+ 2CO2 + 2H2O

Ba(HCO3)2 + Ca(OH)2 → BaCO3 + CaCO3 + 2H2O

2KHSO4 + Ba(HCO3)2 → 2H2O + K2SO4 + 2CO2 + BaSO4

Ba(HCO3)2 + Na2SO4 → H2O + Na2CO3 + CO2↑ + BaSO4↓

Câu 6. Có 4 dung dịch trong suốt, mỗi dung dịch chỉ chứa 1 cation và 1 anion trong số các ion sau: Ba2+, Al3+, Na+, Ag+, CO32-, NO3-, Cl-, SO42-. Các dung dịch đó là:

A. AgNO3, BaCl2, Al2(SO4)3, Na2CO3.

B. AgCl, Ba(NO3)2, Al2(SO4)3, Na2CO3.

C. AgNO3, BaCl2, Al2(CO3)3, Na2SO4.

D. Ag2CO3, Ba(NO3)2, Al2(SO4)3, NaNO3.

Đáp án: A

AgCl là chất kết tủa loại B

Al2(CO3)2 không tồn tại bị thủy phân thành Al(OH)3 và giải phóng khí CO2 loại C

Ag2CO3 là chất kết tủa Loại D

Câu 7. Viết phương trình phân tử của các phản ứng có phương trình ion rút gọn sau:

1. Ag+ + Cl- -> AgCl  

2. Cu2+ + 2OH- ->  Cu(OH)¬2

3. SO42- + Ba2+ -> BaSO4 

4. CH3COO- + H+ -> CH3COOH

5. 2H+ + S2- -> H2S. 

6. CO32- + 2H+ -> CO2 + H2O

7. H+ + OH- -> H2O. 

8. 2H+ + Cu(OH)2 -> Cu2+ + H2O.