Điều chế H3PO4 trong công nghiệp

Câu hỏi: Điều chế H₃PO₄ trong công nghiệp 

Lời giải:

Axit photphoric trong công nghiệp được sản xuất chủ yếu qua hai phương pháp đó là quá trình nhiệt và quá trình ẩm ướt. Cụ thể như sau

     - Quá trình nhiệt hay còn gọi là phương pháp khô: H₃PO₄ thu được bằng cách đốt phospho nguyên tố để tạo phospho pentaoxit, sau đó được hòa tan trong axit phosphoric loãng.  Qua quá trình đốt phospho trong lò điện thì mọi tạp chất đã bị loại bỏ vì vậy ta sẽ thu được H₃PO₄ vô cùng tinh khiết.

P → P₂O₅ → H₃PO₄

4P + 5O₂→ 2P₂O₅

P₂O₅ + 3H₂O → 2 H₃PO₄

     - Phương pháp ướt hay còn gọi là phương pháp trích ly: Đây là cách dùng axit sunfuric để phân huỷ khoáng calcium phosphate, thường được tìm thấy trong tự nhiên như quặng apatit. Phản ứng là:

Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ đặc → 3CaS O₄ + 2 H₃PO₄ (t0)

Cùng Top lời giải đi tìm hiểu chi tiết về H₃PO₄ nhé.

1. Cấu tạo phân tử

     - Công thức cấu tạo:

2.Tính chất vật lý của H₃PO₄:

     - Axit photphoric là một axit vô cơ chứa phốt pho không màu, không mùi.

     -  Axit photphoric xuất hiện dưới dạng chất lỏng trong suốt không màu hoặc chất rắn kết tinh trong suốt. Chất rắn nguyên chất nóng chảy ở 42,35 ° C và có khối lượng riêng là 1,834 g / cm3. Chất lỏng thường là dung dịch nước 85%. Vận chuyển dưới dạng cả chất rắn và chất lỏng. Ăn mòn kim loại và mô. 

3.Tính chất hóa học của H₃PO₄

a. Tính oxi hóa – khử

     - Axít photphoric khó bị khử (do P ở mức oxi hóa +5 bền hơn so với N trong axit nitric), không có tính oxi hóa.

b. Tính axit: Axít photphoric là axit có 3 lần axit, có độ mạnh trung bình. Trong dung dịch nó phân li ra 3 nấc:

    ⇒ nấc 1 > nấc 2 > nấc 3.

    ⇒ Dung dịch axít photphoric có những tính chất chung của axit như làm quì tím hóa đỏ, tác dụng với oxit bazơ, bazơ, muối, kim loại.

    ⇒ Khi tác dụng với oxit bazơ, bazơ tùy theo lượng chất tác dụng mà axít photphoric tạo ra muối trung hòa, muối axit hoặc hỗn hợp muối:

    H₃PO₄ + NaOH → NaH₂PO₄ + H₂O

    H₃PO₄ + 2NaOH → NaH₂PO₄ + 2H₂O

    H₃PO₄ + 3NaOH → Na₃PO₄ + 3H₂O

c. Các phản ứng có tác dụng nhiệt

     - H₃PO₄ bị nhiệt phân ở 200 - 250 C thành H₄P₂O₇ (Axit điphotphoric) theo phương trình:

2 H₃PO₄ → H₄P₂O₇ + H₂O

     - Nhiệt phân H₃PO₄ ở 400 – 500 C thành HPO₃ (Axit metaphotphoric) theo phương trình:

H₄P₂O₇ → 2HPO₃ + H₂O

4. Điều chế

a. Trong phòng thí nghiệm

P + 5HNO₃ → H₃PO₄ + H₂O + 5NO₂

b. Trong công nghiệp

     - Cho H₂SO₄ đặc tác dụng với quặng photphorit hoặc quặng apatit:

Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ → 3CaSO₄ + 2H₃PO₄

     - Điều chế bằng phương pháp này không tinh khiết và lượng chất thấp.

     - Để điều chế H₃PO₄ có độ tinh khiết và nồng độ cao hơn người ta đốt cháy P để được P₂O₅ rồi cho P₂O₅ tác dụng với nước:

4P + 5O₂ → 2P₂O₅

P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄

5. Ứng dụng

     - Một lượng lớn axit photphoric dùng để điều chế các muối photphat và sản xuất phân lân.