P + KClO3 → KCl + P2O5

1. Tính chất và ứng dụng của từng thành phần trong phản ứng:

– Phương trình hóa học: 6P + 5KClO3 → 5KCl + 3P2O5

1.1. Tính chất và ứng dụng của P:

– Được gọi là Phốt pho. Trong tự nhiên, photpho tồn tại ở dạng khoáng vật như photpho Ca3(PO4)2 và apatit 3Ca3(PO4)2.CaF2. Ngoài ra, phốt pho có trong đạm thực vật; trong xương, răng, cơ, tế bào não,… của người và động vật. Nguyên tố này có thể tồn tại ở một số đồng vị khác nhau, nhưng phổ biến nhất là phốt pho trắng và phốt pho đỏ. Phốt pho trắng tồn tại dưới dạng chất rắn giống như sáp, trong suốt, màu trắng hoặc hơi vàng với cấu trúc mạng phân tử. Nguyên tố photpho trắng mềm, dễ chảy, không tan trong nước mà tan trong một số dung môi hữu cơ như C6H6, CS2,… Là chất độc và gây bỏng nặng khi rơi vào da. Bốc cháy trong không khí ở nhiệt độ trên 40 độ C, nên bảo quản bằng cách ngâm trong nước.

Trong bóng tối ở nhiệt độ thường photpho trắng sẽ phát huỳnh quang màu lục nhạt. Khi nung nóng đến nhiệt độ 250 độ C trong điều kiện không có không khí, photpho trắng chuyển dần thành photpho đỏ, đây là dạng bền hơn. Photpho đỏ tồn tại ở dạng bột màu đỏ, dễ hút ẩm và thối rữa, bền trong không khí ở nhiệt độ thường, không phát huỳnh quang trong bóng tối. Photpho đỏ không tan trong các dung môi thông thường, chúng bốc cháy ở nhiệt độ trên 250 độ C. Khi đốt nóng photpho đỏ trong điều kiện không có không khí thì photpho đỏ chuyển thành hơi, khi làm lạnh thì hơi đó ngưng tụ lại. photpho trắng. Photpho đỏ có cấu trúc polime nên khó nóng chảy và bay hơi hơn photpho trắng.

Photpho là một phi kim tương đối hoạt động. Trong hợp chất, photpho có số oxi hóa -3, +3 và +5. Vì vậy khi tham gia các phản ứng hóa học photpho thể hiện tính oxi hóa hoặc tính khử. Photpho trắng hoạt động mạnh hơn photpho đỏ vì cấu trúc phân tử của photpho trắng có cấu trúc mạng phân tử trong khi photpho đỏ có cấu trúc cao phân tử. Tính oxi hóa của photpho được thể hiện rõ qua việc photpho có thể phản ứng với nhiều kim loại tạo muối photpho/photphua kim loại. Tính khử của photpho còn được nhận biết qua thực tế là photpho phản ứng với phi kim chủ yếu với kim loại. các á kim hoạt động như oxi, halogen, lưu huỳnh,… và các hợp chất có tính oxi hóa mạnh khác. Photpho được sử dụng chủ yếu trong các ngành sản xuất như tạo axit photphoric, sản xuất diêm và sản xuất bom, đạn cháy, đạn khói… Hay photpho trắng được sử dụng rộng rãi trong quân đội vì tính dễ cháy của nó. , tạo màn khói, sương độc. Photpho trắng cháy ngay ở nhiệt độ phòng khi tiếp xúc với oxi và tạo ra ngọn lửa rất độc đối với con người.

1.2. Tính chất và ứng dụng của KClO3:

– Được gọi là Kali clorat hay Kali Clorat, KClO3 là một hợp chất vô cơ, là muối của axit cloric và là một trong những hợp chất có tính oxi hóa mạnh; tác dụng được với nhiều kim loại và phi kim khác như: cacbon(C), photpho(P), lưu huỳnh(S), magie(Mg)….. Kali clorat tồn tại ở dạng muối bột hoặc tinh thể kết tinh; Nó là một chất rắn màu trắng hoặc không màu. Cấu trúc tinh thể của muối kali clorat tồn tại ở dạng đơn tà. Hợp chất này hòa tan: Hòa tan trong dung dịch glycerol; hòa tan trong nước nóng; ít tan trong nước lạnh, dung dịch axeton, amoniac; Không tan trong môi trường cồn. Kali clorat được phân loại là một hóa chất nguy hiểm. Theo nghiên cứu, chỉ một lượng nhỏ 2-3g KClO3 uống có thể gây ngộ độc nặng, thậm chí tử vong.

– KClO3 là hợp chất có tính oxi hóa mạnh: Kali clorat tác dụng được với nhiều kim loại và phi kim có xảy ra phản ứng tạo muối như: C (cacbon), P (photpho), Al (nhôm), S (lưu huỳnh), Mg (Magiê) )…. tạo ra muối KCl và các hợp chất mới, nhiệt phân kali clorat tạo ra muối clorua và nhiệt phân kali clorua là phân hủy nhiệt. Sự phân hủy hóa học được tạo ra bởi nhiệt. Phản ứng thu nhiệt lớn đạt đến nhiệt độ đủ để phá vỡ các liên kết hóa học của hợp chất KClO3. Phương trình nhiệt phân kali clorua KClO3 xảy ra ở 2 nhiệt độ cụ thể dưới 400℃, hợp chất bị phân hủy thành muối kali peclorat và kali clorua. Ở nhiệt độ 500℃, hợp chất này bị phân hủy thành muối kali clorua và oxy. Phản ứng này hoàn toàn có thể thực hiện được ở nhiệt độ thấp hơn nếu dùng MnO2 làm chất xúc tác. Như vậy đối với hợp chất KClO3 chỉ bị nhiệt phân ở nhiệt độ cao hoặc có xúc tác MnO2.

Kali clorat (KClO3) được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và nông nghiệp. Đặc biệt:

– Trong công nghiệp: kali clorat được sử dụng rộng rãi để sản xuất thuốc nổ; làm nguyên liệu sản xuất thuốc nổ; bắn pháo hoa; các loại cầu chì và một số loại hỗn hợp dễ cháy. Đặc biệt là ngành công nghiệp tên lửa đẩy. Trong công nghiệp sản xuất diêm có tới 50% chứa KClO3 được dùng làm nguyên liệu sản xuất que diêm. Kali clorat còn được dùng làm nguyên liệu sản xuất oxi trong phòng thí nghiệm.

– Trong nông nghiệp: Kali clorat được sử dụng với nồng độ thấp hơn liều lượng để diệt cỏ dại, kali clorat sẽ làm vàng lá khi phun trực tiếp lên lá và làm cho rễ, ngọn rễ bị phân hủy nếu tưới xuống đất. Hiện nay, việc xử lý cho nhãn ra hoa bằng KClO3 chủ yếu được thực hiện bằng cách tưới vào đất cho rễ nhãn hấp thụ, sau đó tiến hành diệt rễ. Đất càng ẩm thì rễ nhãn hút hóa chất càng nhanh. Dưới tác dụng của kali clorat, rễ chết, đặc biệt là ở đầu rễ, nơi quá trình tổng hợp các chất điều hòa sinh trưởng được chuyển đến thân và lá. Ngoài ra ta có thể dùng dao rạch vỏ cây nhãn rộng khoảng 2-3mm khi cây nhãn ở giai đoạn ra lá, đồng thời tưới clorat kali vào gốc cây để tăng tỷ lệ ra hoa mùa nghịch…

1.3. Tính chất và ứng dụng của KCl:

Muối kali clorua (KCl) là muối của kali với ion clorua. Nó không mùi và có tinh thể thủy tinh màu trắng hoặc không màu. Là một kali clorua rắn hòa tan trong nước và dung dịch của nó có vị như muối ăn. Tất cả các nguồn chính của muối kali clorua là từ nước biển. Nước biển là dung dịch của một số muối hòa tan trong nước. Các muối quan trọng nhất là natri clorua (khoảng 2,3%), magie clorua (khoảng 0,5%), natri sulfat (khoảng 0,4%), canxi clorua (khoảng 0,1%) và kali clorua (khoảng 0,07%).

Một số ứng dụng thực tế của muối kali clorua

Trong nông nghiệp, KCl được dùng làm phân bón. Phân Kali Clorua hay còn gọi là MOP là loại phân bón cung cấp kali phổ biến nhất hiện nay. Vì phân kali clorua dễ tan trong nước. Bón vào đất, cây có thể sử dụng được ngay. Với mức giá phù hợp với túi tiền của mọi người. Đồng thời phân thích hợp với nhiều loại đất với hàm lượng kali nguyên chất 50-60%. KCl bao quanh hạt sẽ bảo vệ hạt khỏi những tác động xấu đến quá trình nảy mầm. Khi phân bón bị phân hủy, nồng độ muối hòa tan tăng lên.

Trong công nghiệp, Kali Clorua cũng được sử dụng làm nguyên liệu hóa học. Nó được sử dụng để sản xuất kali hydroxit và kali kim loại. Ngoài ra nó còn được dùng trong công nghệ luyện kim, xi mạ.

– Trong công nghệ xử lý nước: Kali Clorua tan nhiều trong nước, thẩm thấu qua bề mặt nước giúp lọc sạch nước thải nhà máy, nước sinh hoạt, nước bể bơi. KCl giúp loại bỏ kim loại nặng, hợp chất lưu huỳnh, làm mềm nước cứng, chất làm đông tụ các chất bẩn lơ lửng trong nước, diệt khuẩn, khử trùng nước.

– Trong sản xuất thực phẩm: KCl có thể dùng làm muối thay thế cho thực phẩm nhưng do tính chất yếu, đắng, không ngon. Nó thường được trộn với muối ăn thông thường (natri clorua) để cải thiện hương vị để tạo thành một loại muối natri thấp. Ngoài ra, nó còn được dùng làm chất ổn định. Hay trong ngành nước đóng chai, nước giải khát đều được bổ sung ion K+, một loại khoáng chất cần thiết cho các hoạt động của cơ thể. Tất cả được làm từ nguyên liệu kali clorua.

– Trong y học: Kali clorid được dùng trong y học để bào chế thuốc và thuốc tiêm điều trị hạ kali máu. KCl là chất rất cần thiết cho cơ thể, trong hoạt động của hệ tiêu hóa, tim mạch, thậm chí, cơ bắp và hệ thần kinh. Vì vậy nồng độ kali trong máu thấp là cực kỳ nguy hiểm.

1.4. Tính chất và ứng dụng của P2O5:

– P2O5 được gọi là Diphotpho Penta Oxide (Phospho pentoxide). Đây là một oxit axit được tạo thành khi photpho phản ứng với oxi ở nhiệt độ cao tạo thành phân tử trong đó 2 nguyên tử photpho liên kết với 5 nguyên tử oxi tạo thành hợp chất P2O5. Photpho pentoxit thường tồn tại ở thể rắn màu trắng, không mùi, ưa nước và dễ nóng chảy thường được dùng để làm khô các chất và dễ cháy. P2O5 là chất hút ẩm mạnh nên thường được dùng làm chất hút ẩm và khử nước. Phospho Penta Oxide hòa tan hoàn toàn trong nước để tạo thành dung dịch axit và trong môi trường kiềm để tạo thành muối như NaHPO4. .

P2O5 phản ứng với nước tạo thành dung dịch axit tương ứng. Diphotphat Pentaoxit (P2O5), khi phản ứng với nước (H2O) tạo thành axit tương ứng (H2PO4 – axit photphoric). P2O5 phản ứng với nước ở điều kiện thường, không cần thêm chất xúc tác nào nên dễ dàng thực hiện ngay trong phòng thí nghiệm. P2O5 phản ứng với dung dịch kiềm như NaOH tạo thành muối. Với mỗi tỉ lệ khác nhau, P2O5 khi phản ứng với dung dịch kiềm sẽ tạo thành các loại muối khác nhau.

Công dụng chính của P2O5 là dùng làm chất hút ẩm cho chất lỏng và chất khí. Nó cũng được sử dụng trong tổng hợp hữu cơ. Trong quá trình sản xuất andehit, nó được kết hợp với axit cacboxylic. Một ứng dụng phổ biến khác của nó là làm phân bón trong sản xuất nông lâm nghiệp như phân lân.

2. Điều kiện xảy ra phản ứng P + KClO3 → KCl + P2O5:

2.1. Cơ chế hoạt động của các chất phản ứng:

– Photpho trong phản ứng thế: Photpho đóng vai trò là chất khử, vì photpho vừa có tính khử vừa có tính oxi hóa nên khử được một số hợp chất có tính oxi hóa mạnh.

Trong phản ứng, KClO3 là chất oxi hóa. Vì KClO3 là hợp chất có tính oxi hóa mạnh nên có thể phản ứng với nhiều phi kim tạo thành muối như S, P, Mg.

2.2. Điều kiện phản ứng P phản ứng với KClO3:

– Photpho phản ứng với KClO3 ở nhiệt độ cao

– Phản ứng: 6P + 5KClO3 → 5KCl + 3P2O5

Khi phốt pho và kali clorat phản ứng, chúng tạo thành hai hợp chất, kali clorua và diphotphat pentaoxit.

3. Bài tập liên quan và cách giải:

Câu hỏi 1. Khẳng định nào sau đây là sai?

A. Cấu hình electron nguyên tử của photpho là 1s22s22p63s23p6.

B. Photpho chỉ tồn tại ở hai dạng thù hình là photpho đỏ và photpho trắng.

C. Photpho trắng hoạt động mạnh hơn photpho đỏ

D. Ở nhiệt độ thường photpho hoạt động hơn nitơ.

Đáp án:B.

Câu 2. Cho phản ứng: P + KClO3 → P2O5 + KCl. Hệ số cân bằng của phản ứng này từ trái sang phải là:

A. 2, 1, 1, 1

B. 4, 3, 2, 3

C. 8, 1, 4, 1

D. 6, 5, 3, 5

Trả lời: DỄ DÀNG

Câu 3. Trong phản ứng của photpho với (1) Ca, (2) O2, (3) Cl2, (4) KClO3. Các phản ứng trong đó photpho thể hiện tính khử là:

A. (1), (2), (4).

B. (1), (3).

C. (2), (3), (4).

D. (1), (2), (3).

Trả lời: C

Câu 4. Đốt photpho trong khí clo dư, phản ứng xảy ra hoàn toàn, sau phản ứng thu được hợp chất gì?

A. PCl3

B. PCl5

C. PCl2

D. PCl6

Đáp án:B.

Câu 5. Hai khoáng chất chính của phốt pho là:

A. Apatit và hematit

B. Pirit và photpho

C. Apatit và phốt pho

D. Manhetit và apatit

Trả lời: C