Buzz
1. Vị trí và cấu hình electron của nguyên tử
Photpho nằm ở ô số 15, thuộc nhóm VA và chu kỳ 3 trong bảng tuần hoàn.
Cấu hình electron của photpho là 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3.
Photpho có thể có hóa trị 5, và trong một số hợp chất khác, nó có thể có hóa trị 3.
2. Các số oxi hóa có thể của photpho là gì?
Photpho là một phi kim khá hoạt động, với photpho trắng có tính hóa học mạnh hơn so với photpho đỏ. Trong các hợp chất, photpho có thể có số oxi hóa là -3, +3 hoặc +5. Vì vậy, trong các phản ứng hóa học, photpho có thể thể hiện cả tính oxi hóa và tính khử.
3. Tính chất hóa học của photpho
- Tính oxi hóa
+ Photpho phản ứng với một số kim loại hoạt động để tạo thành photphua kim loại.
2P₀ + 3Ca → Ca₃P₂
(Photphua canxi)
- Tính khử
+ Photpho tác dụng với các phi kim hoạt động như oxi, halogen, lưu huỳnh và các hợp chất có tính oxi hóa mạnh khác.
+ Photpho có thể cháy trong không khí khi được đốt nóng:
4P + 3O₂ → 2P₂O₃ (điphotpho trioxit)
4P + 5O₂ → 2P₂O₅ (điphotpho pentaoxit)
+ Photpho phản ứng dễ dàng với khí clo khi đun nóng.
2P + 3Cl₂ → 2PCl₃
2P + 5Cl₂ dư → 2PCl₅
+ Phản ứng với các chất oxi hóa khác:
6P + 5KClO₃ → 5KCl + 3P₂O₅
P + 5HNO₃ → H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O
4. Tính chất vật lý của photpho
Photpho có thể xuất hiện dưới nhiều dạng thù hình khác nhau, trong đó quan trọng nhất là photpho trắng và photpho đỏ.
- Photpho trắng
+ Là một chất rắn trong suốt, màu trắng hoặc hơi vàng, có kết cấu giống như sáp và cấu trúc mạng tinh thể phân tử.
Trong cấu trúc tinh thể, các phân tử P₄ nằm tại các nút mạng và liên kết với nhau bằng lực tương tác yếu như trong hình vẽ:
+ Mềm và dễ nóng chảy (nhiệt độ nóng chảy = 44,1°C).
+ Không hòa tan trong nước, nhưng hòa tan trong một số dung môi hữu cơ như C₆H₆, CS₂, ... ;
+ Rất độc và có thể gây bỏng nặng nếu tiếp xúc với da.
+ Cháy trong không khí khi nhiệt độ vượt 40°C, vì vậy cần được bảo quản bằng cách ngâm trong nước.
+ Phát ra ánh sáng màu lục nhạt trong bóng tối ở nhiệt độ phòng.
+ Khi đun nóng đến 250°C trong điều kiện không có không khí, photpho trắng dần chuyển thành photpho đỏ, dạng ổn định hơn.
- Photpho đỏ
+ Là một chất bột màu đỏ, dễ hút ẩm và dễ chảy rữa, bền vững trong không khí ở nhiệt độ phòng và không phát quang trong bóng tối.
+ Không hòa tan trong các dung môi thông thường.
+ Cháy ở nhiệt độ trên 250°C.
+ Khi đun nóng trong điều kiện không có không khí, photpho đỏ chuyển thành hơi, và khi làm nguội, hơi đó ngưng tụ lại thành photpho trắng.
+ Có cấu trúc polymer, khiến nó khó nóng chảy và khó bay hơi hơn so với photpho trắng.
5. Các dạng bài tập liên quan đến Photpho
Dạng 1: Bài tập lý thuyết
- Photpho tồn tại dưới hai dạng thù hình là photpho trắng và photpho đỏ. Dưới các điều kiện nhất định, hai dạng này có thể chuyển hóa lẫn nhau.
- Với liên kết yếu hơn so với nitrogen, photpho có tính hoạt động hóa học mạnh hơn, thể hiện qua tính oxi hóa (tác dụng với kim loại, lưu ý photpho không tác dụng với hydro) và tính khử khi phản ứng với oxi, clo, ...
- Phương pháp điều chế photpho là nung hỗn hợp quặng photphat, SiO2 và C trong lò điện.
C₃(PO₄)₂ + 3 SiO₂ + 5 C → 3 CaSiO₃ + 2 P + 5 CO
Dạng 2: Bài tập liên quan đến hợp chất Photpho
Ví dụ 1:
Nếu đốt cháy hoàn toàn 3,1 gam photpho bằng oxy dư và cho sản phẩm phản ứng với m gam dung dịch NaOH 32%, thu được muối Na₂HPO₄. Xác định giá trị của m.
Trả lời:
nP = 0,1 mol
Nguyên tố P được bảo toàn:
nH3PO4 = nNa2HPO4 = nP = 0,1 mol
Nguyên tố Na được bảo toàn:
nNaOH = 2.nNa2HPO4 = 0,2 mol
=> khối lượng dung dịch NaOH = 0,2.40.100 / 32 = 25 gam
Ví dụ 2:
Để trung hòa hoàn toàn dung dịch thu được từ việc thủy phân 4,5375 gam photpho trihalogenua cần sử dụng 55 ml dung dịch NaOH 3M.
Biết rằng phản ứng thủy phân tạo ra hai axit, trong đó có axit H3PO3 là axit hai nấc. Công thức của photpho trihalogenua là gì?
Trả lời:
x là số mol của PX3 tham gia phản ứng
Phương trình phản ứng hóa học:
PX3 + 3H2O → H3PO3 + 3HX (1)
mol: x → x → 3x
Trung hòa X bằng dung dịch NaOH
=> Ta thu được 2 loại muối là Na2HPO3 và NaX
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố P và X:
nNa2HPO3 = nH3PO3 = x mol;
nNaX = nHX = 3x mol
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố Na:
nNaOH = 2.nNa2HPO3 + nNaX
=> 0,165 = 2x + 3x
=> x = 0,033
=> X = 35,5 (Cl)
6. Bài tập
Câu 1: Vị trí của nguyên tố P (z = 15) trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học là:
A. Ô số 15, chu kỳ 2, nhóm VA.
B. Ô số 15, chu kỳ 3, nhóm VA.
C. Ô số 15, chu kỳ 2, nhóm IIIA.
D. nhóm IIIA, chu kỳ 3, ô số 15.
P (z = 15): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
P nằm ở ô số 15 (vì z = 15), thuộc chu kỳ 3 (có 3 lớp electron), nhóm VA (vì có 5 electron ở lớp ngoài cùng, là nguyên tố p).
Câu 2: Hai dạng thù hình quan trọng của photpho là:
A. photpho trắng và photpho đen.
B. photpho trắng và photpho đỏ.
C. photpho đỏ và photpho đen.
D. photpho dạng tinh thể và photpho vô định hình.
Câu 3: Khi phản ứng hóa học, P thể hiện đặc tính gì?
A. Tính oxi hóa.
B. Tính khử.
C. Cả tính oxi hóa và tính khử.
D. Tính kim loại.
Trong hợp chất, photpho có các số oxi hóa -3, +3, +5. Vì vậy, khi tham gia phản ứng hóa học, photpho thể hiện cả tính oxi hóa lẫn tính khử.
Câu 4: Trong các nguồn sau, nguồn nào chứa nhiều photpho nhất trong tự nhiên?
A. quặng apatit.
B. quặng xiđerit.
C. cơ thể người và động vật.
D. protein thực vật.
Câu 5: Những số oxi hóa nào có thể xuất hiện ở photpho?
A. –3, +3, +5.
B. –3, +3, +5, 0.
C. +3, +5, 0.
D. –3, 0, +1, +3, +5.
Câu 6: Thành phần chính của quặng apatit là:
A. CaP2O7
B. Ca(PO3)2
C. 3Ca3(PO4)2.CaF2
D. Ca3(PO4)2
Câu 7: Khi cho photpho phản ứng với các chất sau: Mg, O2, Cl2, KClO3, HNO3 và H2SO4 đặc, nóng. Photpho có thể phản ứng với bao nhiêu trong số các chất kể trên?
A. 6.
B. 5.
C. 4.
D. 3.
Câu 8: Khi cho Clo dư đi qua photpho đang nóng chảy, sản phẩm thu được là gì?
A. PCl3
B. PCl5
C. PCl2
D. PCl
Câu 9: Hai loại khoáng vật chính của photpho là gì?
A. Apatit và hematit
B. Pirit và photphorit
C. Apatit và photphorit
D. Manhetit và apatit
Câu 10: Khi đốt P trong môi trường thiếu oxi, sản phẩm thu được là gì?
A. PO.
B. P2O.
C. P2O3.
D. P2O5.
Câu 11: Khi cho P phản ứng với lượng dư khí Cl2 và đốt nóng, sản phẩm thu được là:
A. PCl2.
B. PCl3.
C. PCl5.
D. PCl7.
Câu 12: Sau khi đốt cháy hoàn toàn 6,2 gam photpho bằng oxy dư và cho sản phẩm phản ứng với m gam dung dịch NaOH 32%, thu được muối Na2HPO4. Tính giá trị của m?
A. 25.
B. 50.
C. 75.
D. 100.
Câu 13: Trong các lựa chọn dưới đây, lựa chọn nào là sai?
a) Nitơ có độ âm điện cao hơn photpho.
b) Trong điều kiện thường, nitơ phản ứng hóa học kém hơn photpho.
c) Photpho đỏ có tính hoạt động hóa học mạnh hơn so với photpho trắng.
d) Trong các hợp chất của photpho, số oxi hóa cao nhất là +5.
e) Photpho chỉ thể hiện tính oxi hóa mà không có tính khử.
A. b, e.
B. c, e.
C. c, d.
D. e.
Câu 14: Khoáng vật chủ yếu chứa photpho trong tự nhiên là gì?
A. Apatit 3Ca3(PO4)2.CaF2.
B. Apatit Ca(H2PO4)2.
C. Photphorit Ca3(PO4)2.
D. Cả A và C.
Câu 15: Khi trộn photpho với KClO3 và nung nóng, sản phẩm chứa photpho có công thức gì?
A. K3P.
B. PCl3.
C. P2O5.
D. K3PO4.
