Cho sơ đồ sau:

$\stackrel{+\mathrm{Ca}, {\mathrm{t}}^0}{\to }$$\mathrm{X}$$\stackrel{+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}{\to }$$\mathrm{khí} \mathrm{Y}$$\stackrel{+{\mathrm{O}}_2, {\mathrm{t}}^0}{\to }$${\mathrm{H}}_3{\mathrm{PO}}_4$$\stackrel{+\mathrm{Ca}(\mathrm{OH}{)}_2 \mathrm{dư}}{\to }$M$\mathrm{khí} \mathrm{Y}\stackrel{+{\mathrm{O}}_2,{\mathrm{t}}^0}{\to }{\mathrm{H}}_3{\mathrm{PO}}_4\stackrel{+\mathrm{Ca}{\left(\mathrm{OH}\right)}_2 \mathrm{dư}}{\to }\mathrm{M}$

Vậy X, Y, M tương ứng là

A. Axit photphoric $H_3$P$O_4$

I. Cấu tạo phân tử

- Công thức cấu tạo:

- Trong hợp chất $H_3$P$O_4$, photpho có số oxi hóa cao nhất là +5.

II. Tính chất vật lí

- Là chất rắn dạng tinh thể trong suốt, nóng chảy ở 42,5ºC, rất háo nước nên dễ chảy rữa và tan vô hạn trong nước.

- Axit photphoric thường dùng là dung dịch đặc, sánh, không màu, có nồng độ 85%.

III. Tính chất hóa học

Khác với axit nitric, axit photphoric không có tính oxi hóa.

1. Axit photphoric là axit ba nấc

- Trong dung dịch nước, axit photphoric phân li theo từng nấc:

          Nấc 1:$H_{3}P{O}_4\rightleftarrows H^{+}+H_{2}P{O}_4^{-}$

          Nấc 2:$H_{2}P{O}_4^{-}\rightleftarrows H^{+}+HP{O}_4^{2-}$

          Nấc 3:$HP{O}_4^{2-}\rightleftarrows H^{+}+P{O}_4^{3-}$

- Sự phân li chủ yếu xảy ra theo nấc 1, nấc 2 kém hơn và nấc 3 rất yếu.

- Như vậy trong dung dịch axit photphoric có các ion:  $H^{+};H_{2}P{O_4}^{-};HP{O_4}^{2-};P{O_4}^{3-}$ và các phân tử $H_3$P$O_4$ không phân li (không kể các ion H+ và OH- do nước phân li ra).

2. Axit photphoric có độ mạnh trung bình

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

Lưu ý: Khi tác dụng với dung dịch kiềm, tùy theo lượng chất tác dụng mà axit photphoric tạo ra muối trung hòa, muối axit hoặc hỗn hợp muối.

Thí dụ:

IV. Ứng dụng và điều chế

1. Ứng dụng

- Một lượng lớn axit photphoric dùng để điều chế các muối photphat và sản xuất phân lân, thuốc trừ sâu,…

Hình 1: Phân lân nung chảy dạng viên

- Axit $H_3$P$O_4$ tinh khiết được dùng trong công nghiệp dược phẩm.

2. Điều chế

a) Trong phòng thí nghiệm

b) Trong công nghiệp

       + Cho $H_2$S$O_4$ đặc tác dụng với quặng photphorit hoặc quặng apatit:

C$a_3$(PO4)2 + 3$H_2$S$O_4$ đặc $\stackrel{t^o}{\to }$  3CaS$O_4$↓ + 2$H_3$P$O_4$

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

       + Để điều chế $H_3$P$O_4$ có độ tinh khiết và nồng độ cao hơn người ta đốt cháy P để được $P_2$$O_5$, rồi cho $P_2$$O_5$ tác dụng với nước:

B. MUỐI PHOTPHAT

Axit photphoric tác dụng với dung dịch kiềm, tạo ra 3 loại muối:

- Muối photphat trung hòa: N$a_3$P$O_4$, C$a_3$(P$O_4$)2, …

- Muối đihiđrophotphat: Na$H_2$P$O_4$, Ca($H_2$P$O_4$)2, …

- Muối hiđrophotphat: N$a_2$HP$O_4$, CaHP$O_4$, …

1. Tính tan

    Tất cả các muối đihiđrophotphat đều tan trong nước. Các muối hiđrophotphat và photphat trung hòa đều không tan hoặc ít tan trong nước (trừ muối natri, kali, amoni).

2. Nhận biết ion photphat ( $P{O}_4^{3-}$)

- Thuốc thử là bạc nitrat.

- Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa màu vàng.

- Phương trình ion rút gọn:

3Ag+ + $P{O}_4^{3-}$ → A$g_3$P$O_4$↓ (màu vàng)

Lưu ý: Kết tủa A$g_3$P$O_4$ không tan trong nước, nhưng tan trong dung dịch axit nitric loãng.

Hình 2: Cho AgN$O_3$ tác dụng với N$a_3$P$O_4$.