Chào các em, thầy là một giáo viên Hóa học và hôm nay thầy sẽ hướng dẫn các em giải chi tiết bài tập về phản ứng của axit photphoric với bazơ. Đây là một dạng bài tập rất quan trọng trong chương trình Hóa học 11, giúp các em hiểu rõ về bản chất của axit nhiều nấc.

Trước hết, chúng ta cần nắm vững lý thuyết cốt lõi.

PHƯƠNG PHÁP CHUNG
Axit photphoric, H₃PO₄, là một axit trung bình, có 3 nấc. Khi phản ứng với dung dịch kiềm (bazơ), tùy thuộc vào tỉ lệ mol giữa chúng mà có thể tạo ra các loại muối khác nhau.

Để xác định sản phẩm, chúng ta sẽ xét tỉ lệ \( T = \frac{n_{OH⁻}}{n_{H_3PO_4}} \).

• Nếu T ≤ 1: Phản ứng chỉ xảy ra ở nấc 1, tạo muối đihidrophotphat (chứa ion H₂PO₄⁻).
  H₃PO₄ + OH⁻ → H₂PO₄⁻ + H₂O
• Nếu T = 2: Phản ứng xảy ra ở 2 nấc, tạo muối hidrophotphat (chứa ion HPO₄²⁻).
  H₃PO₄ + 2OH⁻ → HPO₄²⁻ + 2H₂O
• Nếu T ≥ 3: Phản ứng xảy ra ở cả 3 nấc, tạo muối photphat trung hòa (chứa ion PO₄³⁻).
  H₃PO₄ + 3OH⁻ → PO₄³⁻ + 3H₂O
• Nếu 1 < T < 2: Tạo ra hỗn hợp hai muối chứa ion H₂PO₄⁻ và HPO₄²⁻.
• Nếu 2 < T < 3: Tạo ra hỗn hợp hai muối chứa ion HPO₄²⁻ và PO₄³⁻.

Bây giờ, chúng ta sẽ áp dụng phương pháp này để giải quyết từng trường hợp cụ thể.

1. H₃PO₄ + KOH (dư)

• Bước 1: Phân tích đề bài
  Đề bài cho biết Kali hiđroxit (KOH) được dùng dư. Điều này có nghĩa là số mol của ion OH⁻ rất lớn, đủ để trung hòa cả 3 nấc axit của H₃PO₄.
• Bước 2: Xác định tỉ lệ T
  Vì KOH dư, lượng OH⁻ rất lớn so với H₃PO₄. Do đó, tỉ lệ \( T = \frac{n_{OH⁻}}{n_{H_3PO_4}} \) sẽ lớn hơn hoặc bằng 3 (T ≥ 3).
• Bước 3: Viết phương trình phản ứng
  Khi T ≥ 3, phản ứng tạo ra muối trung hòa là kali photphat (K₃PO₄).
  Phương trình ion rút gọn: H₃PO₄ + 3OH⁻ → PO₄³⁻ + 3H₂O
  Phương trình phân tử:
  \[ H_3PO_4 + 3KOH \rightarrow K_3PO_4 + 3H_2O \]
• Kết luận: Sản phẩm tạo thành là K₃PO₄ và H₂O.

2. H₃PO₄ (dư) + NaOH

• Bước 1: Phân tích đề bài
  Ngược lại với trường hợp trên, lần này Axit photphoric (H₃PO₄) được dùng dư. Điều này có nghĩa là lượng NaOH sẽ phản ứng hết và H₃PO₄ còn dư sau phản ứng.
• Bước 2: Xác định tỉ lệ T
  Vì H₃PO₄ dư, lượng OH⁻ từ NaOH sẽ không đủ để phản ứng hết các nấc axit. Phản ứng sẽ ưu tiên xảy ra ở nấc đầu tiên (nấc dễ nhất). Do đó, tỉ lệ \( T = \frac{n_{OH⁻}}{n_{H_3PO_4}} \) sẽ nhỏ hơn hoặc bằng 1 (T ≤ 1).
• Bước 3: Viết phương trình phản ứng
  Khi T ≤ 1, phản ứng tạo ra muối axit là natri đihidrophotphat (NaH₂PO₄).
  Phương trình ion rút gọn: H₃PO₄ + OH⁻ → H₂PO₄⁻ + H₂O
  Phương trình phân tử:
  \[ H_3PO_4 + NaOH \rightarrow NaH_2PO_4 + H_2O \]
• Kết luận: Sản phẩm tạo thành là NaH₂PO₄ và H₂O. Axit H₃PO₄ còn dư.

3. H₃PO₄ (dư) + Ca(OH)₂

• Bước 1: Phân tích đề bài
  Tương tự trường hợp 2, H₃PO₄ được dùng dư. Bazơ ở đây là Canxi hiđroxit Ca(OH)₂, là một bazơ 2 nấc (1 mol Ca(OH)₂ cung cấp 2 mol OH⁻).
• Bước 2: Xác định tỉ lệ T
  Mặc dù Ca(OH)₂ có 2 nhóm OH, nhưng vì H₃PO₄ dư nên phản ứng vẫn chỉ ưu tiên xảy ra ở nấc 1. Lượng OH⁻ vẫn là yếu tố quyết định và bị thiếu hụt. Do đó, tỉ lệ T vẫn được xem là T ≤ 1.
• Bước 3: Viết phương trình phản ứng
  Phản ứng tạo ra muối axit chứa gốc H₂PO₄⁻. Ion tạo thành là Ca²⁺ và H₂PO₄⁻. Để đảm bảo phân tử trung hòa về điện, ta cần 2 gốc H₂PO₄⁻ (tổng điện tích -2) để kết hợp với 1 ion Ca²⁺ (điện tích +2).
  Phương trình phân tử:
  \[ 2H_3PO_4 + Ca(OH)_2 \rightarrow Ca(H_2PO_4)_2 + 2H_2O \]
• Kết luận: Sản phẩm tạo thành là canxi đihidrophotphat Ca(H₂PO₄)₂ và H₂O. Axit H₃PO₄ còn dư.

4. H₃PO₄ + Ba(OH)₂

• Bước 1: Phân tích đề bài
  Trường hợp này đặc biệt hơn vì đề bài không cho biết chất nào dư hay tỉ lệ mol cụ thể. Do đó, sản phẩm của phản ứng sẽ phụ thuộc vào tỉ lệ số mol giữa H₃PO₄ và Ba(OH)₂. Chúng ta sẽ viết các phương trình có thể xảy ra ứng với các tỉ lệ đặc biệt để tạo ra một muối duy nhất.
• Bước 2: Xét các trường hợp có thể xảy ra
  Lưu ý: 1 mol Ba(OH)₂ cung cấp 2 mol OH⁻.

  Trường hợp 1: Tạo muối Ba(H₂PO₄)₂
  Phản ứng này tương ứng với tỉ lệ \( T = 1 \).
  \( T = \frac{n_{OH⁻}}{n_{H_3PO_4}} = \frac{2 \times n_{Ba(OH)_2}}{n_{H_3PO_4}} = 1 \implies \frac{n_{H_3PO_4}}{n_{Ba(OH)_2}} = 2 \)
  Phương trình:
  \[ 2H_3PO_4 + Ba(OH)_2 \rightarrow Ba(H_2PO_4)_2 + 2H_2O \]

  Trường hợp 2: Tạo muối BaHPO₄
  Phản ứng này tương ứng với tỉ lệ \( T = 2 \).
  \( T = \frac{n_{OH⁻}}{n_{H_3PO_4}} = \frac{2 \times n_{Ba(OH)_2}}{n_{H_3PO_4}} = 2 \implies \frac{n_{H_3PO_4}}{n_{Ba(OH)_2}} = 1 \)
  Phương trình:
  \[ H_3PO_4 + Ba(OH)_2 \rightarrow BaHPO_4 \downarrow + 2H_2O \]

  Trường hợp 3: Tạo muối Ba₃(PO₄)₂
  Phản ứng này tương ứng với tỉ lệ \( T = 3 \).
  \( T = \frac{n_{OH⁻}}{n_{H_3PO_4}} = \frac{2 \times n_{Ba(OH)_2}}{n_{H_3PO_4}} = 3 \implies \frac{n_{H_3PO_4}}{n_{Ba(OH)_2}} = \frac{2}{3} \)
  Phương trình:
  \[ 2H_3PO_4 + 3Ba(OH)_2 \rightarrow Ba_3(PO_4)_2 \downarrow + 6H_2O \]

• Kết luận: Khi không rõ tỉ lệ, sản phẩm có thể là một trong các muối trên hoặc hỗn hợp của chúng. Để trả lời, các em cần viết ra các phương trình có thể xảy ra như thầy đã trình bày.

Các em hãy nhớ rằng, mấu chốt để giải quyết dạng bài tập này là xác định đúng tỉ lệ mol giữa ion OH⁻ và H₃PO₄. Chúc các em học tốt