Hoàn thành sơ đồ phản ứng ghi rõ điều kiện nếu có
SO3 —>CaSO4—->CaCl2——-…
SO3 —>CaSO4—->CaCl2——->Ca3(PO4)
Chúng ta sẽ bắt đầu từng bước một, đảm bảo rằng không có kiến thức nào vượt ngoài chương trình lớp 9 và tất cả các điều kiện phản ứng sẽ được ghi rõ.
Bước 1: Chuyển hóa SO3 thành CaSO4
Phản ứng đầu tiên của chúng ta là từ SO3 (lưu huỳnh trioxit) chuyển hóa thành CaSO4 (canxi sunfat).
SO3 là một oxit axit. Để tạo thành muối canxi sunfat, chúng ta cần cho SO3 tác dụng với một oxit bazơ hoặc một bazơ của canxi. Trong chương trình lớp 9, chúng ta thường gặp phản ứng của oxit axit với oxit bazơ tạo ra muối và nước, hoặc oxit axit với bazơ tạo ra muối và nước.
Ở đây, chúng ta có thể cho SO3 tác dụng với một bazơ của canxi là Canxi oxit (CaO).
Phương trình phản ứng như sau:
SO3 + CaO —> CaSO4
Phản ứng này thường diễn ra ở điều kiện thường, không cần đun nóng hay xúc tác đặc biệt.
Bước 2: Chuyển hóa CaSO4 thành CaCl2
Tiếp theo, chúng ta cần chuyển hóa CaSO4 (canxi sunfat) thành CaCl2 (canxi clorua).
CaSO4 là một muối không tan trong nước. Để chuyển nó thành một muối clorua, chúng ta có thể sử dụng phản ứng trao đổi. Tuy nhiên, CaSO4 là một muối khó phản ứng. Một cách phổ biến để thực hiện chuyển hóa này là đưa canxi về dạng ion Ca2+ tự do rồi cho tác dụng với ion Cl-.
Một phương pháp hiệu quả là cho CaSO4 tác dụng với một dung dịch axit mạnh có gốc clorua, ví dụ như axit clohidric (HCl) ở dạng dung dịch đặc nóng hoặc có điều kiện nhiệt độ cao để phản ứng xảy ra. Tuy nhiên, phương pháp này không hiệu quả với CaSO4 vì nó ít tan.
Cách khác hiệu quả hơn trong chương trình lớp 9 là đưa CaSO4 về dạng tan hoặc dạng có thể phản ứng được. Một cách là nhiệt phân CaSO4 để tạo ra CaO, sau đó CaO tác dụng với HCl. Tuy nhiên, nhiệt phân CaSO4 cần nhiệt độ rất cao, thường là trên 1000 độ C, không phù hợp với lớp 9.
Chúng ta xem xét một phương pháp khác: chuyển CaSO4 thành một muối tan hơn, ví dụ như Canxi cacbonat (CaCO3), rồi cho CaCO3 tác dụng với HCl.
Để chuyển CaSO4 thành CaCO3, ta có thể cho CaSO4 tác dụng với dung dịch Natri cacbonat (Na2CO3).
CaSO4 (r) + Na2CO3 (dd) —> CaCO3 (r) + Na2SO4 (dd)
Sau khi thu được kết tủa Canxi cacbonat (CaCO3), chúng ta cho nó tác dụng với dung dịch axit clohidric (HCl). Phản ứng này sẽ tạo ra muối Canxi clorua, nước và khí cacbon đioxit.
CaCO3 (r) + 2HCl (dd) —> CaCl2 (dd) + H2O (l) + CO2 (k)
Phản ứng này diễn ra ở điều kiện thường.
Bước 3: Chuyển hóa CaCl2 thành Ca3(PO4)2
Cuối cùng, chúng ta cần chuyển hóa CaCl2 (canxi clorua) thành Ca3(PO4)2 (canxi photphat).
CaCl2 là một muối tan trong nước, trong dung dịch nó tồn tại dưới dạng các ion Ca2+ và Cl-. Để tạo thành muối canxi photphat, chúng ta cần cho ion Ca2+ tác dụng với ion photphat (PO4^3-).
Chúng ta có thể sử dụng một muối tan của axit photphoric, ví dụ như Natri photphat (Na3PO4) hoặc Kali photphat (K3PO4).
Phản ứng trao đổi giữa CaCl2 và Na3PO4 sẽ tạo ra kết tủa Canxi photphat và Natri clorua.
Phương trình phản ứng như sau:
3CaCl2 (dd) + 2Na3PO4 (dd) —> Ca3(PO4)2 (r) + 6NaCl (dd)
Phản ứng này diễn ra ở điều kiện thường.
Như vậy, chúng ta đã hoàn thành chuỗi phản ứng. Các em thấy đó, mỗi bước chuyển hóa đều dựa trên những kiến thức cơ bản về tính chất hóa học của các hợp chất vô cơ.
Chúc các em học tốt!
Đáp án + Giải thích các bước giải:
Ta có các phương trình hóa học sau:
+)\(SO_3+CaO→CaSO_4\)
+)\(CaSO_4+BaCl_2→CaCl_2+BaSO_4↓\)
+)\(3CaCl_2+2K_3PO_4→Ca_3(PO_4)_2↓+6KCl\)
\(SO_3 +CaO \xrightarrow{} CaSO_4↓\)
\(CaSO_4 + BaCl_2 \xrightarrow{} CaCl_2 +BaSO_4↓\)
\(3CaCl_2 + 2Na_3PO_4\xrightarrow{} Ca_3(PO_4)_2 ↓ +6NaCl\)