Viết phương trình điều chế H3PO4 từ quặng photphoric và axit sunfuaric
|
KỸ THUẬT PHẢN ỨNG HÓA HỌCThs.Nguyễn Thanh LiêmTHÀNH VIÊNLâm Thị Mỹ HồngNHÓM10Phạm Thị HòaGIỚI THIỆU VỀ H3PO4• Công thức cấu tạo:- Các liên kết trong H3PO4 là liên kết cộnghoá trị có cực.- Trong phân tử H3PO4, P có số oxi-hoá là+ 5.GIỚI THIỆU VỀ H3PO4• Tính chất vật lý:- Acid photphoric là chất rắn tinh thể không màu- Khối lượng riêng là 1,87 g/cm3- Nhiệt độ nóng chảy là 42,350C- Phân huỷ ở 2130C. tan trong etanol, nướcGIỚI THIỆU VỀ H3PO4- Trong cấu trúc tinh thể của nó gồm có những nhóm tứ diệnPO4, liên kết với nhau bằng liên kết hidro.Acid orthophotphoric tan trong nước đó được giải thíchbằng sự tạo thành liên kết hidro giữa những phân tử H3PO4 vànhững phân tử H2O.GIỚI THIỆU VỀ H3PO4• Tính chất hóa học:- Tính oxi hoá – khử:- Tác dụng bởi nhiệt:H3PO4+3 H2P2O7(axit orthophotphoric)Fe(OH)3 + H3PO4 = FePO4 + 3H2O+2 +6+5HPO3(acid điphotphoric)(acid metaphotphori)GIỚI THIỆU VỀ H3PO4- Tính acid:Khi H3PO4 tan nhiều trong nước và phân ly theo 3 nấc:H3PO4 ↔ H+ + H2PO4-K1 = 7.10–3H2PO4- ↔ H+ + HPO42- K2 = 8.10–6HPO42- ↔ H+ + PO43-K3 = 4.10–13 Do vậy H3PO4 là một đa acid và mang đầy đủ tính chất của một acid.GIỚI THIỆU VỀ H3PO4• Làm quỳ tím hoá đỏ hoặc hồng.• Phản ứng với oxit bazo:H3PO4 + Na2O Na3PO4 + H2O• Phản ứng với bazo:NaOH + H3PO4 ----> NaH2PO4 + H2O2NaOH + H3PO4 ----> Na2HPO4 + 2H2O3NaOH + H3PO4 ----> Na3PO4 + 3H2OGIỚI THIỆU VỀ H3PO4• Phản ứng với kim loại:H3PO4 + Fe Fe3(PO4)2 + H2• Phản ứng với muối:H3PO4 + NaCl NaH2PO4 + HCl• Lưu ý: khi phản ứng với oxit bazo hay bazo, tuỳ theo lượng chất màsản phẩm là muối trung hoà, muối acid hoặc là hỗn hợp muối.NỘI DUNG PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤTACID PHOTPHORIC1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP1.1. Cơ sở lý thuyết:• Trong phòng thí nghiệm:Axit photphoric được điều chế bằng cách dùng HNO3 đặc oxi hóa photpho ở nhiệt độ cao:P + 5 HNO3 → H3PO4 + 5 NO2 + H2O• Trong công nghiệp:- Điều chế H3PO4 bằng cách oxi hoá P trong không khí.4P + 5O2 = 2P2O5P2O5 + H2O = 2HPO3 Acid metaPhotphoricHPO3 + H2O = H3PO4 Acid octoPhotphoric1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP- Điều chế H3PO4 bằng phương pháp trích li là phân huỷ quặng photphorit hoặc quặng aptit bằng axitsunfuric đặc. Để thu được H3PO4 có độ tinh khiết cao hơn và nồng độ cao hơn, người ta điều chế bằngphương pháp nhiệt.Ca5(PO4)3F+ 5H2SO4+ 2,5H2O 3H3PO4+5CaSO4.0,5H2O+HF (1)2NH4H2PO4+H2SO4 (NH4)2SO4+2H3PO4 (2)1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP1.2.Nguyên liệu-Nguyên liệu gốc để sản xuất axit phot phoric là quặng photphat nhưapatit Ca5(PO4)X, photphorit Ca3(PO4)2 hoặc than xương chứa nhiềuphotphat.- Nguyên liệu thứ cấp là photpho nguyên tố. Như vậy nguyên liệu chủ yếu để sản xuất là quặng photphat như apatit,và axit sunfuaric.2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNGPHƯƠNG PHÁP ƯỚT2.1 Nguyên liệu:Nguyên liệu và hoá chất chính để sản xuất axít photphoric(42%P2O5) gồm:- Quặng photphat(apatít) 32% P2O5.- Axít sunfuric nồng độ 98%.2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNGPHƯƠNG PHÁP ƯỚT• Quặng apatit• Axit sunfuric 98%2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNGPHƯƠNG PHÁP ƯỚT2.2 Quy trình sản xuất:• Giai đoạn1 : Chuẩn bị bùn quặng• Giai đoạn 2 : Phân huỷ• Giai đoạn 3 : Kết tinh• Giai đoạn 4 : Lọc• Giai đoạn 5 : Cô đặc axít2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNGPHƯƠNG PHÁP ƯỚTChuẩn bị bùnquặngSấy,nghiềnHạt(150m)1.Axit H2SO4 98%2. Lọchỗn hợp photphat(Axit photphoricloãng)Phânhủy 85-900CGiai đoạn 1Giai đoạn 5Giai đoạn 4Axit photphoricngậm ½ H2OKết tinhAxitphotphoric52%Cô đặc axitAxitphotphoricloãngLọcLoại bỏ gípGiai đoạn 2Nguội ở 55-600CAxit photphoricGíp ngậm 2H2OGiai đoạn 32. QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNGPHƯƠNG PHÁP ƯỚT• Phương trình phản ứng:Ca3(PO4) + CaF2 + 10H2SO4 → 6H3PO4 + 10CaSO4 + nH2O +2HF Vậy, quá trình sản xuất axit photphoric sẽ phát sinh chấtthải gồm khí thải HF, SiF4 và chất thải rắn CaSO4.2H2O.2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNGPHƯƠNG PHÁP ƯỚT2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình:• Hàm lượng P2O5 thấp hơn tiêu chuẩn• Tỷ lệ P2O5 cao thì tiêu tốn nhiều axit H2SO4• Hàm lượng MgO cao sẽ không tốt• Hàm lượng oxit Fe2O3 + Al2O3 lớn hơn 2-3% thì giảm năng suấtvà hiệu suất thu hồi P2O5• Silic có trong quặng sẽ tác dụng với HF2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNGPHƯƠNG PHÁP ƯỚT• Silic có trong quặng sẽ tác dụng với HF. Hàm lượng clo trên 0,03% gây nên ăn mòn théo không rỉ• Hàm lượng cao các chất hữu cơ trong quặng gây nên hiện tượng tăng bọt,tăng độ nhớt và cản trở quátrình lọc• CO2 tạo ra bọt trong thiết bị phân hủy. Ảnh hưởng của flo đến sự đóng cặn, ăn mòn và kết tủa2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNGPHƯƠNG PHÁP ƯỚT• Một vài loại quặng photphat chứa các sunfua sẽ tạo thành hyđrosunfua (H2S), khí này có chiều hướng làm tăng độ ăn mòn thiết bị.• Stronti (Sr) và các nguyên tố đất hiếm dãy lantanoit có trong một số loạiquặng photphat có thể gây ra trở ngại trong sản xuất axit photphoric2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNGPHƯƠNG PHÁP ƯỚT• Hàm lượng cao của tạp chất độc hại trong quặng• Nếu quặng có độ cứng cao thì công suất nghiền phải lớn hơn.Quặng có độ phong hóa và hoạt tính thấp thì cần phải nghiền mịn hơn.• Khả năng lọc bùn axit là một trong những đặc tính quan trọng của quặngphotphat trong sản xuất axit photphoric• Hàm lượng H2SO4 75% thích hợp để đạt hiệu suất phân huỷ quặng cao nhất.3. QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNGPHƯƠNG PHÁP KHÔ3.1 Nguyên liệu:Nguyên liệu dùng để sản xuất axit photphoric gồm photpho, không khí và nước.3.2 Quy trình sản xuất:• Giai đoạn 1: Điều chế phốt pho bằng phương pháp nhiệt hóa học.• Giai đoạn 2: Đốt phốt pho với oxi trong không khí.• Giai đoạn 3: Ngưng tụ, hấp thụ tạo axít có nồng độ yêu cầu.3. QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNGPHƯƠNG PHÁP KHÔQuặng Ca3(PO4)2đã nghiền mịn+ Bột than15000CCa3P2tricanxiphotphua+ Ca3(PO4)2dưP (hơi) + CaO(xỉ)+ SiO2PherophotphoNgưng tụPhotpho oxit(P4O10)Làm nguộiAxit H3PO4+ O2 dưP4( màu vàng)Canxisilicat3. QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNGPHƯƠNG PHÁP KHÔ• Phương trình phản ứng:Ca3(PO4)2 + 8C → Ca3P2 + 8CO3Ca3(PO4)2 + 5Ca3P2 → 4P4 + 24CaOCaO + SiO2 → CaSiO34Ca3(PO4)2 + 4Ca3P2 + SiO-2 +8C → 4P4 + 23CaO + CaSiO3 + 8CO↑P4 + 5O2 → P4O10 + 3025kJ.P-4O10 + 6H2O → 4H3PO4 + 378kJ Show
Bài 10: Photpho Sách bài tập hóa học 11.Giải bài 2.33, 2.34, 2.35 trang 17 Câu 2.33: Dung dịch axit photphoric có chứa các ion…; Viết phương trình hoá học của phản ứng điều chế H3PO4 từ quặng apatit ? Bài trắc nghiệm 2.33, 2.34 2.33. Dung dịch axit photphoric có chứa các ion (không kể H+ và \(O{H^ – }\) của nước) : A. H+, \(P{O_4}^{3 – }\) B. H+, \({H_2}P{O_4}^ – \), \(P{O_4}^{3 – }\) C. H+, \(HP{O_4}^{2 – }\), \(P{O_4}^{3 – }\) D. H+, \({H_2}P{O_4}^ – \), \(HP{O_4}^{2 – }\), \(P{O_4}^{3 – }\)
Quảng cáo - Advertisements 2.34. Trong dãy nào sau đây tất cả các muối đều ít tan trong nước ? A. AgNO3, Na3PO4, CaHPO4, CaSO4 B. AgI, CuS, BaHPO4, Ca3(PO4)2 C. AgCl, PbS, Ba(H2PO4)2, Ca(NO3)2 D. AgF, CuSO4, BaCO3, Ca(H2PO4)2
2.33. D 2.34. B Bài 2.35: Viết phương trình hoá học của phản ứng điều chế \({H_3}P{O_4}\) từ quặng apatit. Tại sao \({H_3}P{O_4}\) điều chế bằng phương pháp này lại không tinh khiết ? Phương trình hoá học của phản ứng điều chế \({H_3}P{O_4}\) từ quặng apatit : 3Ca3(PO4)2.CaF2 + 10H2SO4 \( \to \) 6\({H_3}P{O_4}\) + 10CaSO4 + 2HF \({H_3}P{O_4}\) điều chế bằng phương pháp này không tinh khiết, vì tất cả các tạp chất có trong quặng apatit tạo được muối sunfat hoặc photphat tan đều chuyển vào dung dịch \({H_3}P{O_4}\). Viết phương trình hoá học của phản ứng điều chế. Bài tập 2.35 trang 17 sách bài tập(SBT) hóa học 11 – Bài 11: Axit photphoric và muối photphat
2.35. Viết phương trình hoá học của phản ứng điều chế \({H_3}P{O_4}\) từ quặng apatit. Tại sao \({H_3}P{O_4}\) điều chế bằng phương pháp này lại không tinh khiết ?  Phương trình hoá học của phản ứng điều chế \({H_3}P{O_4}\) từ quặng apatit : 3Ca3(PO4)2.CaF2 + 10H2SO4 \( \to \) 6\({H_3}P{O_4}\) + 10CaSO4 + 2HF \({H_3}P{O_4}\) điều chế bằng phương pháp này không tinh khiết, vì tất cả các tạp chất có trong quặng apatit tạo được muối sunfat hoặc photphat tan đều chuyển vào dung dịch \({H_3}P{O_4}\).
Ca3(PO4)2 | canxi photphat | rắn + H2SO4 | axit sulfuric | dd đậm đặc = CaSO4 | Canxi sunfat | kt + H3PO4 | axit photphoric | , Điều kiện Nhiệt độ nhiệt độ
Xin hãy kéo xuống dưới để xem và thực hành các câu hỏi trắc nghiệm liên quan ☟☟☟ Thông tin chi tiết về phương trình Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 → 3CaSO4 + 2H3PO4Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 → 3CaSO4 + 2H3PO4 là Phản ứng trao đổi, Ca3(PO4)2 (canxi photphat) phản ứng với H2SO4 (axit sulfuric) để tạo ra CaSO4 (Canxi sunfat), H3PO4 (axit photphoric) dười điều kiện phản ứng là Nhiệt độ: nhiệt độ Điều kiện phản ứng để Ca3(PO4)2 (canxi photphat) tác dụng H2SO4 (axit sulfuric) là gì ?Nhiệt độ: nhiệt độ Làm cách nào để Ca3(PO4)2 (canxi photphat) tác dụng H2SO4 (axit sulfuric)?Cho axit sunfuric H2SO4 đặc tác dụng với quặng photphorit hoặc quặng apatit Nếu đang làm bài tập các bạn có thể viết đơn giản là Ca3(PO4)2 (canxi photphat) tác dụng H2SO4 (axit sulfuric) và tạo ra chất CaSO4 (Canxi sunfat), H3PO4 (axit photphoric) Hiện tượng nhận biết nếu phản ứng xảy ra Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 → 3CaSO4 + 2H3PO4 là gì ?Xuất hiện kết tủa trắng CaSO4 Thông tin nào cần phải lưu ý thêm về phương trình phản ứng Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 → 3CaSO4 + 2H3PO4Axit H3PO4 tạo thành được tác khỏi kết tủa CaSO4 bằng cách lọc, sau đó được cô đặc. Axit H3PO4 sản xuất bằng phương pháp này không tinh khiết. Trong thực tế, sẽ có thể nhiều hơn 1 phương pháp điều chế từ Ca3(PO4)2 (canxi photphat) ra CaSO4 (Canxi sunfat) Phương Trình Điều Chế Từ Ca3(PO4)2 Ra H3PO4Trong thực tế, sẽ có thể nhiều hơn 1 phương pháp điều chế từ Ca3(PO4)2 (canxi photphat) ra H3PO4 (axit photphoric) Xem tất cả phương trình điều chế từ Ca3(PO4)2 (canxi photphat) ra H3PO4 (axit photphoric)Phương Trình Điều Chế Từ H2SO4 Ra CaSO4Trong thực tế, sẽ có thể nhiều hơn 1 phương pháp điều chế từ H2SO4 (axit sulfuric) ra CaSO4 (Canxi sunfat) Xem tất cả phương trình điều chế từ H2SO4 (axit sulfuric) ra CaSO4 (Canxi sunfat)Phương Trình Điều Chế Từ H2SO4 Ra H3PO4Trong thực tế, sẽ có thể nhiều hơn 1 phương pháp điều chế từ H2SO4 (axit sulfuric) ra H3PO4 (axit photphoric) Xem tất cả phương trình điều chế từ H2SO4 (axit sulfuric) ra H3PO4 (axit photphoric)Phản ứng hoá học trong đó các chất trao đổi cho nhau thành phần cấu tạo của nó. Từ sự trao đổi này, chúng hình thành nên những chất mới. Trong phản ứng trao đổi, số oxi hóa của các nguyên tố không thay đổi. Các phản ứng trao đổi không phải là phản ứng oxi hóa - khử. Xem tất cả phương trình Phản ứng trao đổi Báo lỗi cân bằngNếu bạn nhận ra phương trình này chưa được cân bằng chính xác. Hãy click vào nút bên dưới để thông báo cho chúng mình biết nhé Click vào đây để báo lỗiBài Viết Hóa Học Liên Quan
Nội dung bài học Axit photphoric và muối photphat nghiên cứu về cấu tạo phân tử, tính chất vật lí (trạng thái, màu, tính tan), ứng dụng, cách điều chế H3PO4 trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp. Tính chất của muối photphat (tính tan, tác dụng với axit, phản ứng với dung dịch muối khác), ứng dụng.
• Biết cấu tạo phân tử, tính chất vật lí, hoá học của axit photphoric và tính chất của các muối photphat. • Biết những ứng dụng và phương pháp điều chế axit photphoric.
• Biết các nguyên tố dinh dưỡng nào cần thiết cho cây trồng. • Biết được thành phần hoá học của các loại phân đạm, phân lân, phân kali, phân phức hợp,... và cách điều chế các loại phân bón này. |
