Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 Chương 1 : NGUYÊN TỬ I. Thành phần cấu tạo của nguyên tử Kết luận : thành phần cấu tạo của nguyên tử gồm: Hạt nhân nằm ở tâm nguyên tử gồm các hạt proton và nơtron Vỏ nguyên tử gồm các electron chuyển động xung quanh hạt nhân Electron me= 9,1094.10-31 kg qe= -1,602.10 -19 C kí hiệu là – eo qui ước bằng 1Proton Hạt proton là 1 thành phần cấu tạo của hạt nhân nguyên tử,mang điện tích dương, kí hiệu p m= 1,6726.10 -27 kg q= + 1,602.10 -19 C kí hiệu eo, qui ước 1+ Nơtron Hạt nơtron là 1 thành phần cấu tạo của hạt nhân nguyên tử, không mang đi ện , kí hi ệu n.Khối lượng gần bằng khối lương proton II.Kích thước và khối lượng của nguyên tử 1- Kích thước Nguyên tử các nguyên tố có kích thước vô cùng nhỏ, nguyên tố khác nhau có kích th ước khác nhau. Đơn vị biểu diễn A(angstron) hay nm(nanomet) 1nm= 10 -9 m ; 1nm= 10A 1A= 10 -10 m = 10 -8 cm 2- Khối lượng Khối lượng nguyên tử rất nhỏ bé, để biểu thị khối lượng của nguyên tử, phân tử, p, n, e dùng đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu u (đvc) 1u = 1/12 khối lượng 1 nguyên tử đồng vị cacbon-12 1u = 19,9265.10 -27 kg/12 = 1,6605.10 -27kg III-Hạt nhân nguyên tử 1. Điện tích hạt nhân Proton mang điện tích 1+, nếu hạt nhân có Z proton thì điện tích của hạt nhân bằng Z+ Trong nguyên tử : Số đơn vị điện tích hạt nhân = Số p = Số e Ví dụ : nguyên tử Na có Z = 11+  ngtử Na có 11p, 11e 2. Số khối Là tổng số hạt proton và nơtron của hạt nhân đó A=Z+N Ví dụ 1: Hạt nhân nguyên tử O có 8p và 8n → A = 8 + 8 = 16 Ví dụ 2: Nguyên tử Li có A =7 và Z = 3 → Z = p = e = 3 ; N = 7 - 3 =4 Nguyên tử Li có 3p, 3e và 4n IV- Nguyên tố hóa học Trang 1 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 1.Định nghĩa Nguyên tố hóa học là những nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân Ví dụ : Tất cả các nguyên tử có cùng Z là 8 đều thuộc nguyên tố oxi, chúng đều có 8p, 8e 2.Số hiệu nguyên tử Số đơn vị điện tích hạt nhân nguyên tử của 1 nguyên tố được gọi là số hi ệu nguyên t ử c ủa nguyên tố đó (Z) 3.Kí hiệu nguyên tử Số khối A Z X Số hiệu nguyên tử 23 11 Ví dụ : Na Cho biết nguyên tử của nguyên tố natri có Z=11, 11p, 11e và 12n (23-11=12) V - ĐỒNG VỊ Các đồng vị của cùng 1 nguyên tố hóa học là những nguyên t ử có cùng s ố proton nh ưng khác nhau về số nơtron, do đó số khối của chúng khác nhau Ví dụ : Nguyên tố oxi có 3 đồng vị 16 8 O, 17 8 O, 18 8 O Chú ý: - Các nguyên tử của cùng 1 nguyên tố có thể có số khối khác nhau - Các đồng vị có tính chất hóa học giống nhau VI- Nguyên tử khối và nguyên tử khối trung bình của các nguyên tố hóa học 1- Nguyên tử khối Nguyên tử khối của 1 nguyên tử cho biết khối lượng của nguyên tử đó nặng gấp bao nhiêu lần đơn vị khối lượng nguyên tử Vì khối lượng nguyên tử tập trung ở nhân nguyên tử nên nguyên tử khối coi nh ư bằng s ố khối (Khi không cần độ chính xác) Ví dụ : Xác định nguyên tử khối của P biết P cóZ=15, N=16  Nguyên tử khối của P=31 2- Nguyên tử khối trung bình Trong tự nhiên đa số nguyên tố hóa học là hỗn hợp của nhiều đồng v ị(có số kh ối khác nhau)  Nguyên tử khối của nguyên tố là nguyên tử khối trung bình của các đồng vị đó. aX + bY A= 100 X, Y: nguyên tử khối của đồng vị X, Y a,b : % số nguyên tử của đồng vị X, Y Ví dụ : Clo là hỗn hợp của 2 đồng vị 35 17 Cl chiếm 75,77% và 35 17 Cl chiếm 24,23% nguyên tử khối trung bình của clo là: 75,77 24,23 A= + ≈ 35.5 100 100 VII- Cấu hình electron nguyên tử 1.Sự chuyển động của các electron trong nguyên tử: Trang 2 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 -Các electron chuyển động rất nhanh trong khu vực xung quanh hạt nhân nguyên tử không theo những quỹ đạo xác định tạo nên vỏ nguyên tử. - Trong nguyên tử: Số e = số p = Z 2.Lớp electron và phân lớp electron a.Lớp electron: - Ở trạng thái cơ bản, các electron lần lượt chiếm các mức năng lượng t ừ th ấp đến cao (từ gần hạt nhân ra xa hạt nhân) và xếp thành từng lớp. - Các electron trên cùng một lớp có mức năng lương gần bằng nhau Thứ tự lớp 1 2 3 4 5 6 7 Tên lớp K L M N O P Q b.Phân lớp electron: - Các e trên cùng một phân lớp có mức năng lượng bằng nhau - Các phân lớp được kí hiệu bằng chữ cái thường : s, p, d, f,… - Só phân lớp = số thứ tự của lớp Ví dụ: + Lớp thứ nhất (lớp K,n=1) có 1 phân lớp :s + Lớp thứ hai (lớp L,n=2) có 2 phân lớp : s, p + Lớp thứ ba (lớp M,n=3) có 3 phân lớp :s, p, d + Lớp thứ tư (lớp N,n=4) có 4 phân lớp: s, p, d, f - Các electron ở phân lớp s gọi là electron s, tương tự ep, ed,… c. Obitan nguyên tử : Là khu vực không gian xung quanh hạt nhân mà ở đó xác su ất có m ặt electron là l ớn nh ất ( 90%) kí hiệu là AO. Trên 1 AO chỉ chứa tối đa 2 electron được gọi là electron ghép đôi Nếu trong 1AO chứa 1 lectron được gọi là e độc thân Nếu trong AO không chứa e được gọi là AO trống. - Phân lớp s có 1 AO hình cầu. - Phân lớp p có 3 AO hình số 8 nổi cân đối. - Phân lớp d có 5 AO hình phức tạp. - Phân lớp f có 7 AO hình phức tạp. 3.Số electron tối đa trong một phân lớp , một lớp: a.Số electron tối đa trong một phân lớp : Phân Phân Phân Phân lớp s lớp p lớp d lớp f Số e tối đa 2 6 10 14 2 6 10 Cách ghi S p d f14 - Phân lớp đã đủ số electron tối đa gọi là phân lớp electron bão hòa. b. Số electron tối đa trong một lớp : Lớp Lớp K Lớp L Trang 3 Lớp M Lớp N Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 Thứ tự n=1 n=2 n=3 n=4 Sốphânlớp 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f Số e tối đa ( 2n2) 2e 8e 18e 32e - Lớp electron đã đủ số e tối đa gọi là lớp e bão hòa. 14 Thí dụ : Xác định số lớp electron của các nguyên tử : N 7 4.Cấu hình electron nguyên tử a.Nguyên lí vưng bền - Các e trong nguyên tử ở trạng thái cơ bản lần lượt chiếm các mức năng lượng từ thấp đến cao. - Mức năng lượng của : 1s2s2p3s3p4s3d5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d... - Khi điện tích hạt nhân tăng lên sẽ xuất hiện sự chèn mức năng lượng giữa s và d hay s và f. + Lớp : tăng theo thứ tự từ 1 đến 7 kể từ gần hạt nhân nhất +Phân lớp: tăng theo thứ tự s, p, d, f. b. Nguyên lí pauli: Trên 1obitan nguyên tử chứa tối đa 2 electron và có chiều tự quay khác chi ều nhau xung quanh trục riêng của mỗi electron. c. Qui tắc hun : Trong cùng một phân lớp các electron điền vào các obitan sao cho số lectron độc thân là lớn nhất. e. Cấu hình electron của nguyên tử: - Cấu hình electron của nguyên tử: Cấu hình electron của nguyên tử biểu diễn sự phân bố electrron trên các phân lớp thuộc các lớp khác nhau. - Quy ước cách viết cấu hình electron : + STT lớp e được ghi bằng chữ số (1, 2, 3. . .) + Phân lớp được ghi bằng các chữ cái thường s, p, d, f. + Số e được ghi bằng số ở phía trên bên phải của phân lớp.(s2 , p6 ) - Một số chú ý khi viết cấu hình electron: + Cần xác định đúng số e của nguyên tử hay ion. ( số e = số p = Z ) + Nắm vững các nguyên lí và qui tắc, kí hiệu của lớp và phân lớp ... + Qui tắc bão hoà và bán bão hoà trên d và f : Cấu hình electron bền khi các electron điền vào phân lớp d và f đạt bão hoà ( d10, f14 ) hoặc bán bão hoà ( d5, f7 ) - Các bước viết cấu hình electron nguyên tử Bước 1: Điền lần lượt các e vào các phân lớp theo thứ tự tăng dần mức năng lượng. Bước 2: Sắp xếp lại theo thứ tự các lớp và phân lớp theo nguyên tắc từ trong ra ngoài. Bước 3: Xem xét phân lớp nào có khả năng đạt đến bão hoà ho ặc bán bão hoà, thì có s ự s ắp x ếp lại các electron ở các phân lớp ( chủ yếu là d và f ) Ví dụ: Viết cấu hình electron nguyên tử các nguyên tố sau + H( Z = 1) + Ne(Z = 10) + Cl(Z = 17) 1s22s22p63s23p5 + Fe, Z = 26, 1s22s22p63s23p63d64s2 + Cu ( Z = 29); Cr ( Z = 24) -Cách xác định nguyên tố s, p, d, f: + Nguyên tố s : có electron cuối cùng điền vào phân lớp s. Na, Z =11, 1s22s22p63s1 Trang 4 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 +Nguyên tố p: có electron cuối cùng điền vào phân lớp p. Br, Z =35, 1s22s22p63s23p64s23d104p5 Hay 1s22s22p63s23p63d104s24p5 + Nguyên tố d: có electron cuối cùng điền vào phân lớp d. Co, Z =27, 1s22s22p63s23p64s23d7 Hay 1s22s22p63s23p63d74s2 + Nguyên tố f: có electron cuối cùng điền vào phân lớp f c. Cấu hình e nguyên tử của 20 nguyên tố đầu(sgk) d. Đặc điểm của lớp e ngoài cùng: -Đối với nguyên tử của tất cả các nguyên tố, lớp ngoài cùng có nhiều nhất là 8 e. - Các electron ở lớp ngoài cùng quyết định đến tính chất hoá học của một nguyên tố. +Những nguyên tử khí hiếm có 8 e ở lớp ngoài cùng (ns2np6) hoặc 2e lớp ngoài cùng (nguyên tử He ns2 ) không tham gia vào phản ứng hoá học . +Những nguyên tử kim loại thường có 1, 2, 3 e lớp ngoài cùng. Ca, Z = 20, 1s22s22p63s23p64s2 , Ca có 2 electron lớp ngoài cùng nên Ca là kim loại. +Những nguyên tử phi kim thường có 5, 6, 7 e lớp ngoài cùng. O, Z = 8, 1s22s22p4, O có 6 electron lớp ngoài cùng nên O là phi kim. +Những nguyên tử có 4 e lớp ngoài cùng có thể là kim loại hoặc phi kim. • Kết luận: Biết cấu hình electron nguyên tử thì dự đoán tính chất hoá học nguyên tố. PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ BÀI TOÁN CHƯƠNG 1 I-Một số điểm lưu ý khi giải toán chương nguyên tử. Trong nguyên tử ta luôn có: - Số e = số p - Số n = Số A – số p - p ≤ n ≤ 1,5p hay P ≤ N ≤ 1,5Z - n,p,e thuộc tập số nguyên dương. ( sau đó chúng ta biến đổi bất đẳng thức để từ đó kiểm tra nghiệm ) II- Một số bài toán ví dụ 1. Bài toán về các hạt: Đề xuất nhiều cách giải, chọn cách giải hay Ví dụ 1: Một nguyên tử có tổng số các loại hạt là 13 . Hãy xác định số l ượng t ừng lo ại h ạt trong nguyên tử. Ví dụ 2: Tổng số hạt trong hạt nhân nguyên tử là 9. Hãy xác định số lượng từng loại hạt trong nguyên tử. Ví dụ 3: Tổng số hạt trong nguyên tử bằng 115, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang đi ện là 25. Xác định só hạt e của nguyên tử đó. Ví dụ 4: Ion M3+ được cấu tạo bởi 37 hạt. Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 9. Trang 5 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 a. Xác định số lượng từng hạt trong M . b. Viết cấu hình electron và sự phân bố các e vào các AO. 2. Bài toán về đồng vị : Đề xuất nhiều cách giải, cách giải hay Ví dụ 1: Trong tự nhiên đồng có 2 đồng vị 63Cu chiếm 73 % và 65Cu chiếm 27%. Xác định khối lượng nguyên tử trung bình của đồng. Ví dụ 2: Trong tự nhiên đồng có 2 đồng vị 63Cu chiếm 73 % và A Cu. Xác định số khối A biết khối lượng nguyên tử trung bình của đồng bằng 63,54. Ví dụ 3: Trong tự nhiên đồng có 2 đồng vị X Cu chiếm 73 % và Y Cu. Xác định X,Y biết khối lượng nguyên tử trung bình của đồng bằng 63,54 và số khối của đồng vị th ứ hai l ớn h ơn đ ồng v ị thứ nhất 2 đơn vị. Ví dụ 4: Trong tự nhiên đồng có 2 đồng vị 63 Cu và 65 Cu. Xác định % của đồng vị thứ nhất biết khối lượng nguyên tử trung bình của đồng bằng 63,54 . Ví dụ 5: Ion M+ và X2- đều có cấu hình electron : 1s22s22p63s23p6. a. Viết cấu hình e của M và X. b. Tính tổng số hạt mang điện trong hợp chất được tạo bởi 2 ion trên. Trang 6 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 Chương 2 : BẢNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC VÀ ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC I- BẢNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC 1. Nguyên tắc sắp xếp : * Các nguyên tố được xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân nguyên tử. * Các nguyên tố có cùng số lớp electron trong nguyên tử được xếp thành một hàng. * Các nguyên tố có cùng số e hóa trị trong nguyên tử được xếp thành một cột. 2. Cấu tạo bảng tuần hoàn: a- Ô nguyên tố: Số thứ tự của ô nguyên tố đúng bằng số hiệu nguyên tử của nguyên tố đó . b- Chu kỳ: Chu kỳ là dãy các nguyên tố mà nguyên tử c ủa chúng có cùng s ố l ớp electron, được xếp theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần. Số thứ tự của chu kỳ trùng với số lớp electron của nguyên tử các nguyên tố trong chu kỳ đó. * Chu kỳ nhỏ: gồm chu kỳ 1, 2, 3. * Chu kỳ lớn : gồm chu kỳ 4, 5, 6, 7. c- Nhóm nguyên tố: là tập hợp các nguyên tố mà nguyên tử có c ấu hình electron t ương t ự nhau , do đó có tính chất hóa học gần giống nhau và được xếp thành một cột. d- Khối các nguyên tố: * Khối các nguyên tố s : gồm các nguyên tố nhóm IA và IIA Nguyên tố s là những nguyên tố mà nguyên tử có electron cuối cùng được điền vào phân lớp s. * Khối các nguyên tố p: gồm các nguyên tố thuộc các nhóm từ IIIA đến VIIIA ( tr ừ He). Nguyên tố p là những nguyên tố mà nguyên tử có electron cuối cùng được điền vào phân lớp p. * Khối các nguyên tố d : gồm các nguyên tố thuộc nhóm B. Nguyên tố d là các nguyên tố mà nguyên tử có electron cuối cùng được điền vào phân lớp d. * Khối các nguyên tố f: gồm các nguyên tố thuộc họ Lantan và họ Actini. Nguyên tố f là các nguyên tố mà nguyên tử có electron cuối cùng được điền vào phân lớp f. II-SỰ BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA CÁC NGUYÊN TỐ 1. Các nguyên tố nhóm A: nguyên tố s và p * Số thứ tự nhóm = số electron hóa trị = số electron lớp ngoài cùng. * Sự biến đổi tuần hoàn về cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố khi điện tích hạt nhân tăng dần chính là nguyên nhân của sự biến đổi tuần hoàn tính chất của các nguyên tố. 2. Các nguyên tố nhóm B: nguyên tố d và f. ( kim loại chuyển tiếp). * Cấu hình electron nguyên tử có dạng : (n–1)da ns2(a=110) * Số electron hóa trị = số electron lớp n + số electron phân lớp (n–1)d nhưng chưa bão hòa. * Đặt S = a + 2 , ta có : - S ≤ 8 thì S = số thứ tự nhóm. - 8 ≤ S ≤ 10 thì nguyên tố ở nhóm VIII B. 3. Sự biến đổi một số đại lượng vật lý: a– Sự biến đổi bán kính nguyên tử khi điện tích hạt nhân tăng : Trang 7 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 * Trong cùng chu kỳ : bán kính giảm. * Trong cùng nhóm A : bán kính tăng. b– Sự biến đổi năng lượng ion hóa thứ nhất của các nguyên tố nhóm A: Khi điện tích hạt nhân tăng : * Trong cùng chu kỳ năng lượng ion hóa tăng. * Trong cùng nhóm, năng lượng ion hóa giảm. Năng lượng ion hóa thứ nhất (I1) của nguyên tử là năng lượng tối thiểu cần để tách electron thứ nhất ra khỏi nguyên tử ở trạng thái cơ bản. ( tính bằng Kj/mol) 4. Độ âm điện: của một nguyên tử là đại lượng đặc trưng cho khả năng hút electron của nguyên tử đó khi tạo thành liên kết hóa học. Khi điện tích hạt nhân tăng: • trong cùng chu kỳ, độ âm điện tăng. • trong cùng nhóm, độ âm điện giảm. 5. Sự biến đổi tính kim loại–phi kim: a– Trong cùng chu kỳ, khi điện tích hạt nhân tăng: * tính kim loại giảm, tính phi kim tăng dần. b– trong cùng nhóm A, khi điện tích hạt nhân tăng: * tính kim loại tăng, tính phi kim giảm dần. 6. Sự biến đổi hóa trị: Trong cùng chu kỳ , khi điện tích hạt nhân tăng , hóa trị cao nhất với oxi tăng từ 1 đến 7, hóa trị đối với hidro giảm từ 4 đến 1. Hóa trị đối với hidro= số thứ tự nhóm –hóa trị đối với oxi Công thức phân tử ứng với các nhóm nguyên tố ( R : là nguyên tố ) R2On : n là số thứ tự của nhóm. RH8-n : n là số thứ tự của nhóm. Nhóm IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA Oxit R20 RO R2O3 RO2 R2O5 RO3 R2O7 Hiđrua RH4 RH3 RH2 RH 7. Sự biến đổi tính axit-baz của oxit và hidroxit tương ứng: a– Trong cùng chu kỳ , khi điện tích hạt nhân tăng : tính baz giảm , tính axit tăng . b– Trong cùng nhóm A, khi điện tích hạt nhân tăng : tính baz tăng, tính axit giảm. * Tổng kết : N.L ion Bán kính Độ âm Tính Tính Tính Tính hóa (I1) n.tử(r) điện kim loại Phi kim bazơ axit Chu kì (Trái sang phải) Nhóm A (Trên xuống ) 8. Định luật tuần hoàn các nguyên tố hoá học. Trang 8 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 Tính chất của các nguyên tố và đơn chất cũng như thành phần và tính chất c ủa các h ợp ch ất t ạo nên từ các nguyên tố đó biến đổi tuần hoàn theo chiều tăng của điện tích hạt nhân nguyên tư.û III. QUAN HỆ HỆ GIỮA VỊ TRÍ NGUYÊN TỐ VÀ CẤU TẠO NGUYÊN TỬ. 1.Mối quan hệ cấu hình và vị trí trong HTTH. Caá u hình e nguyeâ n töû - Toå ng soáe - - Stt nguyeâ n toá Nguyeâ n toás hoaë cp - - Thuoä c nhoù mA Nguyeâ n toád hoaë cf - - Thuoä c nhoù mB Soáe ngoaø i cuø ng - - Stt cuû a nhoù m Soálôù pe - Stt chu kì Ví dụ : Xét đối với nguyên tố P ( Z = 15) - Toå ng soáe Nguyeâ n toás hoaë cp Nguyeâ n toád hoaë cf Soáe ngoaø i cuø ng Soálôù pe - Caá u hình e nguyeâ n töû : 16 neâ n Stt nguyeâ n toá:16 : P neâ n thuoä c nhoù mA : : 6e neâ n thuoä c nhoù m VIA : 3 lôù p neâ n thuoä c chu kì 3 2. Quan hệ hệ giữa vị trí nguyên tố và tính chất của nguyên tố. Vị trí nguyên tố suy ra: • Thuộc nhóm KL (IA, IIA, IIIA) trừ B và H. • Hoá trị trong h/c oxit cao nhất và trong h/c với hiđro. • H/C ôxit cao và h/c với hiđro. • Tính axit, tính bazơ của h/c oxit và hiđroxit. Ví dụ: Cho biết S ở ô thứ 16: Suy ra: • S ở nhóm VI, CK3, PK • Hoá trị cao nhất với ôxi 6, với hiđro là 2. • CT oxit cao nhất SO3, h/c với hiđro là H2S. SO3 là ôxit axit và H2SO4 là axit mạnh. 3.So sánh tính chất hoá học của một nguyên tố với các ng/tố lân cận. a.Trong chu kì theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, cụ thể về: • Tính kim loại yếu dần, tính phi kim mạnh dần. • Tính bazơ, của oxit và hiđroxit yêú dần, tính axit mạnh dần. b. Tong nhóm A, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, cụ thể: Tính kim loại mạnh dần, tính phi kim yếu dần. Theo chu kỳ : Tính phi kim Si< P< S Theo nhóm A: Tính phi kim As < P< N 4. Lưu ý khi xác định vị trí các nguyên tố nhóm B . a. Nguyên tố họ d : (n-1)dansb với a = 1 10 ; b = 1  2 + Nếu a + b < 8  a + b là số thứ tự của nhóm . + Nếu a + b > 10  (a + b) – 10 là số thự tự của nhóm. + Nếu 8 ≤ a + b ≤ 10  nguyên tố thuộc nhóm VIII B b. Nguyên tố họ f : (n-2)fansb với a = 1  14 ; b = 1  2 Trang 9 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 + Nếu n = 6  Nguyên tố thuộc họ lantan. + Nếu n = 7  Nguyên tố thuộc họ actini. (a + b) – 3 = số thứ tự của nguyên tố trong họ Ví dụ : Z = 62 ; n = 6, a = 6, b = 2 6 + 2 – 3 = 5 , thuộc ô thứ 5 trong họ lantan. PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ BÀI TOÁN CHƯƠNG II A. Phương pháp và qui tắc hỗ trợ: - Qui tắc tam xuất. - Phương pháp đặt ẩn số và giải các phương trình. - Phương pháp giá trị trung bình. A,x mol, MA m x.M A +y.M B M A <M= hh = <M B ,sau đó dựa vào giả thiết để biện luận n hh x+y B,y mol, MB - Phương pháp bảo toàn số mol electron. Nguyên tắc : ∑n echo = ∑n enhan , trong các phản ứng có sự nhường và nhận electron - Cách xác định khối lượng muối trong dung dịch. Sơ đồ : A,B + dd axit,dư dd muối m gam Khí C. mmuối = mcation + manion = mkimloại + manion B. Một số ví dụ: Bài 1: Ion X2+ có cấu hình electron lớp ngoài cùng : 3d 4 . Xác đinh vị trí của X trong bảng hệ thống tuần hoàn. Bài 2: R có hoá trị cao nhất với Oxi bằng hoá trị cao nhất với Hiđro. Hợp chất khí của R với Hiđro (R có hoá trị cao nhất) chứa 25% H về khối lượng.. Xác định R ? Bài 3: Cho 6,4g hỗn hợp hai kim loại thuộc hai chu kỳ liên tiếp, nhóm IIA tác dụng hết với dung dịch HCl dư thu được 4,48 lít khí hiđro (đktc).Xác định các kim loại ? Bài 4: Khi hoà tan hoàn toàn 3 g hỗn hợp 2 kim loại trong dung dịch HCl dư thu đ ược 0,672 lít khí H2 (đkc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được a gam muối khan. Xác định giá trị a ? Bài 5: Hợp chất khí với hiđro của nguyên tố R ứng với công thức RH3. Oxit cao nhất của nguyên tố đó chứa 74,07 % O về khối lượng. Xác định R ? Bài 6: Hoà tan hoàn toàn 4,6g một kim loại kiềm trong dung dịch HCl thu được 1,321 lit khí (đktc). Xác định tên kim loại kiềm đó ? Bài 7: Nguyên tố R thuộc nhóm IIA tạo với Clo m ột hợp chất, trong đó nguyên t ố R chi ếm 36,036% về khối lượng. Tên của nguyên tố R ? Bài 8: Cho 3,425 gam một kim loại thuộc nhóm IIA tác dụng hết với nước. Sau phản ứng thu được 560 cm3 khí hiđro (đktc). Tên và chu kì của kim loại ? Bài 9: Hoà tan 2,4gam một kim loại trong HCl có dư thu được 2,24lít H2(đkc). Viết cấu hình electron và xác định vị trí của kim loại trong bảng HTTH ? Bài 10: Hoà tan hoàn toàn 5,4gam kim loại trong dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư thu được 6,72lít khí SO2 (đkc). Viết cấu hình electron và xác định vị trí của kim loại trong HTTH. Bài 11: Cho 6,4g hỗn hợp hai kim loại thuộc hai chu kỳ liên tiếp, nhóm IIA tác d ụng h ết v ới dung dịch hỗn hợp gồm HCl và H 2SO4 loãng dư thu được 4,48 lít khí hiđro (đktc).Xác định các kim loại ? Viết cấu hình electron của mỗi kim loại . Trang 10 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 Chương 3: LIÊN KẾT HOÁ HỌC Các nguyên tử có xu hướng liên kết với nhau để đạt cấu hình electron b ền v ững c ủa khí hiếm. Tuân theo qui tắc bát tử (8 điện tử). Qui tắc bát tử : Các nguyên tử có khuynh hướng liên kết với nguyên tử khác đ ể đ ạt c ấu hình có 8 điện tử (hoặc 2 điện tử) Tuy nhiên vẫn có một số trường hợp ngoại lệ như NO, PCl5, NO2... 1. LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ. 1.1. Định nghĩa: Là liên kết hoá học được hình thành do sự dùng chung các cặp e. 1.2. Ví dụ : H2, Cl2, HCl, CO2, HNO3... 1.3. Điều kiện : Các nguyên tử giống nhau hay gần gi ống nhau v ề bản ch ất ( th ường là nh ưng nguyên tố phi kim nhóm IVA, VA, VIA, VIIA ) 1.4. Phân loại theo sự phân cực : + Liên kết cộng hóa trị không phân cực là liên kết c ộng hóa tr ị mà trong đó c ặp electron dùng chung không bị lệch về phía nguyên tử nào. Ví dụ : Cl2, H2. + Liên kết cộng hóa trị có cực là liên kết cộng hóa trị mà cặp electron dùng chung b ị l ệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn. Ví dụ : HCl, H2O. 1.5.Hoá trị của các nguyên tố trong hợp chất chứa liên kết công hoá trị a. Tên gọi : Cộng hoá trị b. Cách xác định : Cộng hoá trị = số liên kết nguyên tử tạo thành 1.6.Tinh thể nguyên tử : a. Khái niệm : Tinh thể được hình thành từ các nguyên tử b. Lực liên kết : Liên kết với nhau bằng liên kết cộng hoá trị c. Đặc tính : Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi cao. d. Ví dụ : Tinh thể kim cương 1.7.Tinh thể phân tử : a. Khái niệm : Tinh thể được hình thành từ các phân tử b. Lực liên kết : Lực tương tác giữa các phân tử c. Đặc tính : Ít bền, độ cứng nhỏ, nhiệt nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp. d. Ví dụ : Tinh thể nước đá, tinh thể iốt 2. LIÊN KẾT ION 2.1 Các định nghĩa . a. Cation : Là ion mang điện tích dương M → Mn+ + ne( M : kim loại , n = 1,2,3 ) b. Anion : Là ion mang điện tích âm X + ne → X n- ( X : phi kim, n =1,2,3 ) Trang 11 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 c. Liên kết ion: Là liên kết hoá học hình thành do lực hút tĩnh điện giữa các ion trái dấu. 2.2 Bàn chất : Sự cho – nhận các e 2.3 Ví dụ :Xét phản ứng giữa Na và Cl2. Phương trình hoá học : 2.1e 2Na + Cl2 → 2NaCl Sơ đồ hình thành liên kết: Na − 1e → Na +   Na + + Cl- → NaCl ( viết theo dạng cấu hình e ) Cl + 1e → Cl −  Liên kết hoá học hình thành do lực hút tĩnh điện giữa ion Na + và ion Cl- gọi là liên kết ion , tạo thành hợp chất ion. 2.4 Điều kiện liên kết : Xảy ra ở các kim loại điển hình và phi kim điển hình. 2.5 Tinh thể ion: + Được hình thành từ những ion mang điện trái dấu đó là cation và anion + Lực liên kết : Có bản chất tĩnh điện + Đặc tính : Bền, khó nóng chảy, khó bay hơi + Ví dụ : Tinh thể muối ăn ( NaCl) 2.6 Hoá trị của các nguyên tố trong hợp chất có liên kết ion + Tên gọi : Điện hoá trị + Cách xác định : Điện hoá trị = Điện tích của ion đó 3. HIỆU ĐỘ ÂM ĐIỆN VÀ LIÊN KẾT HOÁ HỌC * Xét chất AxBy , Δχ AB = χ A -χ B 0 0,4 1,7 LKCHT không cực LKCHT phân cực Liên kết ion Ví dụ : Dựa và độ âm điện của các chất hãy xác định loại liên k ết hoá h ọc t ồn t ại trong các h ợp chất sau : O2. CO2, HCl, NaCl, CH4, AlCl3... 4. SỰ LAI HOÁ CÁC ORBITAN a. Khái niệm : Sự lai hoá obitan nguyên tử là sự tổ hợp (trộn lẫn) một số obitan trong nguyên tử để được các obitan lai hoá giống nhau nhưng định hướng khác nhau trong không gian. * Số obitan lai hoá = Tổng số các obitan tham gia tổ hợp. * Sự lai hoá được xét đối với các nguyên tử trung tâm. b. Các kiểu lai hoá thường gặp . b1. Lai hoá sp (lai hoá đường thẳng) : Sự tổ hợp 1AO(s) + 1AO(p)  2AO(sp) Phân tích : AO(s) hình cầu, AO(p) hình số 8 n ổi , AO(sp) hình s ố 8 n ổi không cân đ ối, hai AO lai hoá tạo với nhau một góc 180o (đường thẳng) Ví dụ : Xét trong phân tử BeH2 , C2H2, BeCl2 b2. Lai hoá sp2 (lai hoá tam giác): Sự tổ hợp 1AO(s) + 2AO(p)  3AO(sp2) Phân tích : AO(s) hình cầu, AO(p) hình số 8 n ổi , AO(sp 2) hình số 8 nổi không cân đối, ba AO lai hoá tạo với nhau một góc 120o Ví dụ : Xét trong phân tử BeF3 , C2H4, BCl3... b3. Lai hoá sp3 (lai hoá tứ diện ): Sự tổ hợp 1AO(s) + 3AO(p)  4AO(sp3) Trang 12 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 Phân tích : AO(s) hình cầu, AO(p) hình số 8 nổi , AO(sp 3) hình số 8 nổi không cân đối, bốn AO lai hoá tạo với nhau một góc 109o28' Ví dụ : Thường gặp ở các nguyên tử O, C, N Xét trong phân tử CH4, H2O, NH3... c. Áp dụng : Giải thích sự lai hoá của các nguyên tử trung tâm trong các hợp chất sau đây : C2H2, BCl3, H2O. 5. SỰ XEN PHỦ CÁC OBITAN a. Xen phủ trục : Trục của các AO tham gia liên kết trùng v ới đ ường n ối tâm c ủa 2 nguyên tử đượi gọi là sự xen phủ trục. Sự xen phủ trục tạo thành liên kết σ (xích ma) bền, khó bị cắt đứt, các hợp chất có chứa liên kết σ thưởng có hướng ưu tiên " dễ thế hơn cộng " Gồm các loại xen phủ : s – s , s – p , p – p b. Xen phủ bên : Trục của các AO tham gia liên kết song song v ới nhau và vuông góc v ới đường nối tâm của 2 nguyên tử đượi gọi là sự xen phủ bên. Sự xen phủ bên tạo thành liên kết π (pi) kém bền, linh động , các hợp chất có chứa liên kết π thưởng có hướng ưu tiên " dễ cộng hơn thế ". Gồm các loại xen phủ : p – p c. Sự tạo thành liên kết đơn, đôi, ba. + Liên kết đơn : Liên kết cộng hoá trị do dùng chung m ột c ặp e, đ ược vi ết là " __ ", các liên kết đơn đều là liên kết σ bền vững. + Liên kết đôi :Liên kết cộng hoá trị do dùng chung hai cặp e , được vi ết là " = ", các liên kết đôi được tạo thành từ 1 σ + 1 π + Liên kết ba :Liên kết cộng hoá trị do dùng chung ba c ặp e, đ ược vi ết '' = ", đ ược t ạo σ bởi 1 + 1 π + Xét về độ bền liên kết thì liên kết ba > liên kết đôi > liên kết đơn + Liên kết đôi hay ba còn được gọi là liên kết bội. 6. HÓA TRỊ : là biểu thị khả năng nguyên tử nguyên tố này liên kết với m ột số nh ất đ ịnh nguyên tử nguyên tố khác. a. Điện hóa trị : Là hóa trị của một nguyên tố trong hợp chất ion, tính bằng điện tích của ion đó. Ví dụ: CaCl2 là hợp chất ion, hóa trị Canxi là 2+ , Clo là 1b. Cộng hóa trị : Là hóa trị của một nguyên tố trong hợp chất cộng hóa trị, tính bằng số liên kết mà nguyên tử của nguyên tố đó có thể tạo thành với nguyên tử của nguyên tố khác. Ví dụ: CH4 là hợp chất cộng hóa trị, hóa trị của Cacbon là 4, Hidrô là 1. c. áp dụng : Xác định hoá trị của các nguyên tố trong các hợp chất sau NaCl, NH3, N2O5, CaSO4, HNO3, (NH4)2SO4... 7. SỐ OXI HOÁ a. Khái niệm : là điện tích của nguyên tử (điện tích hình thức) trong phân tử n ếu gi ả đ ịnh r ằng các cặp electron chung coi như chuyển hẳn về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn . b. Cách xác định số oxihoá. Qui ước 1: Số oxi hoá của nguyên tố trong đơn chất bằng không Fe0 Al0 H 02 O 02 Cl 02 Qui ước 2 : Trong một phân tử tổng số oxi hoá của các nguyên tố bằng không. Trang 13 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 H2SO4 2(+1) + x + 4(-2) = 0 ⇒ x = +6 K2Cr2O7 2(+1) + 2x + 7(-2) = 0 ⇒ x = +6 Qui ước 3: Số oxihoá của các ion đơn nguyên tử bằng điện tích c ủa ion đó .Trong ion đa nguyên tử tổng số oxihoá của các nguyên tố bằng điện tích của ion đó. Qui ước 4: Trong hầu hết các hợp chất, số oxihoá của hiđrô bằng +1 ( trừ hiđrua c ủa kim loại NaH, CaH2...). Số oxihóa của oxi bằng -2 (trừ trường hợp OF2 và peoxit H2O2...) c.Cách ghi số oxihoá . Số oxihoá đặt phía trên kí hiệu nguyên tố, dấu ghi trước số ghi sau. Ví dụ : Xác định số oxihoá của các nguyên tố N,S,P trong các chất sau : a. NH3, N2, NO, N2O,N2O3,N2O4, N2O5, HNO3, NH4NO3, NaNO3, Ca3N2 b. H2S, FeS,FeS2,SO2, SO3, NaHSO3, H2SO4 c. PH3,Zn3P2, PCl3, PCl5,H3PO4,H3PO3, Ca3(PO4)2 d. ion NO3-, SO32-, SO42-, PO32-, PO438. LIÊN KẾT KIM LOẠI a. Khái niệm : là liên kết được hình thành giữa các nguyên tử và ion kim lo ại trong m ạng tinh thể do sự tham gia của các e tự do. b. Điều kiện liên kết : Xảy ra ở hầu hết các kim loại. c. Mạng tinh thể kim loại + Lập phương tâm khối : Nguyên tử kim loại, ion kim loại nằm ở tâm và các đ ỉnh c ủa kh ối l ập phương. Ví dụ : Li,Na,K,Rb,V,Cr,Fe,Nb,Mo,Ta,W,Eu + Lập phương tâm diện: Nguyên tử kim loại, ion kim loại n ằm ở tâm các m ặt và các đ ỉnh c ủa khối lập phương. Ví dụ : Ca,Sr,Al,Ni,Cu,Ag,Au... + Lục phương: Nguyên tử kim loại, ion kim lo ại n ằm ở tâm các m ặt c ủa hình l ục giác đ ứng và các đỉnh của hình lục giác. Ví dụ : Be,Mg,Zn,Cd,Co,La... d. Tính chất của tinh thể kim loại : Mạng tinh thể kim loại có các e tự do di chuyển được trong m ạng tinh th ể nên kim lo ại có m ột số tính chất cơ bản : Ánh kim, dẫn điện tốt, dẫn nhiệt tốt và có tính dẻo. Trang 14 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 Chương 4: PHẢN ỨNG OXYHOÁ - KHỬ PHẢN ỨNG ÔXI HÓA KHỬ là phản ứng trong đó nguyên tử (hay ion) này nhường electron cho nguyên tử (hay ion) kia. Trong một phản ứng oxihoá - khử thì quá trình oxi hoá và quá trình kh ử luôn luôn x ảy ra đồng thời. Điều kiện phản ứng ôxihóa - khử là chất ôxihóa mạnh tác d ụng v ới ch ất kh ử m ạnh đ ể tạo thành chất oxihóa và chất khử yếu hơn. 1. CHẤT ÔXIHÓA là chất nhận electron, kết quả là số oxihóa giảm. Nếu hợp chất có nguyên tử (hay ion) mang soh cao nhất là ch ất ôxihóa (SOH cao nh ất ứng với STT nhóm) hay soh trung gian (sẽ là chất khử nêu gặp chất oxihóa mạnh). Ion kim loại có soh cao nhất Fe3+, Cu2+, Ag+… − ANION NO 3 trong môi trường axit là chất ôxihóa mạnh (sản phẩm tạo thành là NO 2, NO, N2O, N2, hay NH +4 ); trong môi trường kiềm tạo sản phẩm là NH 3 (thường tác dụng với kim loại mà oxit và hiđrôxit là chất lưỡng tính); trong môi tr ường trung tính thì xem nh ư không là chất oxihóa. H2SO4 ĐẶC là chất oxihóa mạnh( tạo SO2, S hay H2S) MnO −4 còn gọi là thuốc tím (KMnO4) trong môi trường H+ tạo Mn2+ (không màu hay hồng nhạt), môi trường trung tính tạo MnO2 (kết tủa đen), môi trường OH- tạo MnO42- (xanh). HALOGEN ÔZÔN 2. CHẤT KHỬ là chất nhường electron, kết quả là số oxhóa tăng. Nếu hợp chất có nguyên tử (hay ion) mang soh thấp nh ất là chất kh ử (soh th ấp nh ất ứng v ới 8 - STT nhóm) hay chứa số oxy hoá trung gian (có thểlà chất oxihóa khi gặp chất khử mạnh) Đơn chất kim loại , đơn chất phi kim (C, S, P, N…). Hợp chất (muối, bazơ, axit, oxit) như: FeCl2, CuS2 ,Fe(OH)3, HBr, H2S, CO, Cu2O… Ion (cation, anion) như: Fe2+, Cl-, SO32--… 3. QUÁ TRÌNH OXIHÓA là quá trình (sự) nhường electron. 4. QUÁ TRÌNH KHỬ là quá trình (sự) nhận electron. 5. SỐ OXI HOÁ là điện tích của nguyên tử (điện tích hình thức) trong phân tử n ếu gi ả đ ịnh rằng các cặp electron chung coi như chuyển hẳn về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn . Qui ước 1: Số oxi hoá của nguyên tử dạng đơn chất bằng không Fe0 Al0 H 02 O 02 Cl 02 Qui ước 2: Trong phân tử hợp chất , số oxi hoá của nguyên tử Kim loại nhóm A là +n; Phi kim nhóm A trong hợp chất với kim loại hoặc hyđro là 8 - n (n là STT nhóm) Kim loại hoá trị 1 là +1 : Ag+1Cl Na +21 SO4 Kim loại hoá trị 2 là +2 : Mg+2Cl2 Ca+2CO3 Kim loại hoá trị 3 là +3 : Al+3Cl3 K+1NO3 Fe+2SO4 Fe +23 (SO4)3 Trang 15 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 CO −22 Của oxi thường là –2 : H2O-2 Riêng H2O −21 −2 H2SO −42 KNO 3 F2O+2 Của Hidro thường là +1 : H+1Cl H+1NO3 H +21 S Qui ước 3 : Trong một phân tử tổng số oxi hoá của các nguyên tử bằng không. H2SO4 2(+1) + x + 4(-2) = 0 ⇒ x = +6 K2Cr2O7 2(+1) + 2x + 7(-2) = 0 ⇒ x = +6 Qui ước 4: Với ion mang điện tích thì tổng số oxi hoá c ủa các nguyên tử b ằng đi ện tích ion. Mg2+ số oxi hoá Mg là +2, MnO −4 số oxi hoá Mn là : x + 4(-2) = -1 ⇒ x = +7 6. CÂN BẰNG PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ: B1. Xác định số oxi hoá các nguyên tố. Tìm ra nguyên tố có số oxi hoá thay đổi . B2. Viết các quá trình làm thay đổi số oxi hoá Chất có oxi hoá tăng : Chất khử - ne → số oxi hoá tăng Chất có số oxi hoá giảm: Chất oxi hoá + me → số oxi hoá giảm B3. Xác định hệ số cân bằng sao cho số e cho = số e nhận B4. Đưa hệ số cân bằng vào phương trình , đúng chất và ki ểm tra l ại theo tr ật t ự : kim lo ại – phi kim – hidro – oxi −2 +1 Fe +23 O 3 + H 02  → Fe0 + H 2 O-2 2Fe+3 + 6e  → 2Fe0 2H0 – 2e  → 2H+ quá trình khử Fe3+ quá trình oxi hoá H2 (2Fe + 3H2  → 2Fe + 3H2O) Cân bằng : Fe2O3 + 3H2  2Fe + → Chất oxi hoá chất khử 3+ Fe là chất oxi hoá H2 là chất khử 7. PHÂN LOẠI PHẢN ỨNG ÔXIHÓA KHỬ Môi trường 0 +3 3H2O Môi trường axit MnO −4 + Cl- + H+  → Mn2+ + Cl2 + H2O 2− Môi trường kiềm : MnO −4 + SO 3 2− 2− + OH-  → MnO 4 + SO 4 + H2O 2− → MnO2 + SO 2− +OHMôi trường trung tính : MnO −4 + SO 3 + H2O  4 Chất phản ứng Phản ứng oxi hóa- khử nội phân tử: Là phản ứng oxihóa- khử trong đó chất kh ử và ch ất oxihóa đều thuộc cùng phân tử. nung → KClO3  MnO2 KCl + 3 2 O2 Phản ứng tự oxihóa- tự khử là phản ứng oxihóa – khử trong đó chất kh ử và ch ất oxi hóa đều thuộc cùng một nguyên tố hóa học, và đều cùng bị biến đổi từ một số oxi hóa ban đầu. → NaCl + NaClO + H2O Cl2 + 2 NaOH  8. CÂN BẰNG ION – ELECTRON Phản ứng trong môi trường axit mạnh ( có H + tham gia phản ứng ) thì vế nào thừa Oxi thì thêm H+ để tạo nước ở vế kia. Phản ứng trong môi trường kiềm mạnh ( có OH - tham gia phản ứng ) thì vế nào thừa Oxi thì thêm nước để tạo OH- ở vế kia. Trang 16 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 Phản ứng trong môi trường trung tính ( có H 2O tham gia phản ứng) nếu tạo H +, coi như H+ phản ứng; nếu tạo OH- coi như OH- phản ứng nghĩa là tuân theo các nguyên tắc đã nêu trên. 9. CẶP OXIHÓA – KHỬ là dạng oxihóa và dạng khử của cùng một nguyên tố. Cu2+/Cu; H+/H2. 10. DÃY ĐIỆN HÓA là dãy những cặp oxihóa khử được xếp theo chiều tăng tính oxihóa và chiều giảm tính khử. Chất oxihóa yếu Chất oxihóa mạnh Chất khử mạnh Chất khử yếu α 11. CÁC CHÚ Ý ĐỂ LÀM BÀI TẬP Khi hoàn thành chuỗi phản ứng tính số oxihóa để biết đó là phản ứng oxihóa-khử hay không. Để chứng minh hoặc giải thích vai trò của một chất trong phản ứng thì tr ước hết dùng s ố oxihóa để xác định vai trò và lựa chất phản ứng. Toán nhớ áp dụng định luật bảo toàn electron dựa trên đ ịnh lu ật b ảo toàn nguyên t ố theo s ơ đồ. Một chất có hai khả năng axit-bazơ mạnh và oxihóa-khử mạnh thì xét đồng thời Riêng một chất khi phản ứng với chất khác mà có c ả 2 khả năng ph ản ứng axit- baz ơ và oxihoá- khử thì được xét đồng thời ( thí dụ Fe3O4 + H+ + NO3Hỗn hợp gồm Mn+, H+, NO3- thì xét vai trò oxihóa như sau (H+, NO3-), H+, Mn+ Trang 17 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 Chương 5 : NHÓM HALOGEN A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT I. Vị trí trong bảng HTTH các nguyên tố. Gồm có các nguyên tố 9F 17Cl 35Br 53I 85At. Phân tử dạng X2 như F2 khí màu lục nhạt, Cl2 khí màu vàng lục, Br2 lỏng màu nâu đỏ, I2 tinh thể tím. Dễ nhận thêm một electron để đạt cấu hình bền vững của khí hiếm X + 1e  X- (X : F , Cl , Br , I ) F có độ âm điện lớn nhất , chỉ có số oxi hoá –1. Các halogen còn lại ngoài s ố oxi hoá –1 còn có số oxi hoá dương như +1 , +3 , +5 , +7 Tính tan của muối bạc AgF AgCl↓ AgBr↓ AgI↓ tan nhiều trắng vàng lục vàng đậm II. CLO 35 37 Trong tự nhiên Clo có 2 đồng vị 17 Cl (75%) và 17 Cl (25%) ⇒ M Cl=35,5 Là chất khí, màu vàng , mùi xốc , độc và nặng hơn không khí. Cl2 có một liên kết cộng hóa trị, dễ dàng tham gia phản ứng,là một chất oxihóa mạnh. Tham gia các phản ứng Clo là chất oxyhoá , tuy nhiên clo cũng có kh ả năng đóng vai trò là ch ất khử. 1.Tính chất hoá học a. Tác dụng với kim loại : (đa số kim loại và có t0 để khơi màu phản ứng) tạo muối clorua ( có hoá trị cao nhất ) 0 t 2Na + Cl2 → 2NaCl t 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 0 0 t Cu + Cl2 → CuCl2 b. Tác dụng với phim kim(cần có nhiệt độ hoặc có ánh sáng) as H2 + Cl2 → 2HCl Cl2 + 2S  S2Cl2 t 2P + 3Cl2 → 2PCl3 Cl2 không tác dụng trực tiếp với O2. c. Tác dụng với một só hợp chất có tính khử: 0 t H2S + Cl2 → 2HCl + S 0 3Cl2 + 2NH3  N2 + 6HCl Cl2 + SO2 + 2H2O  H2SO4 + 2HCl d. Cl2 còn tham gia phản ứng với vai trò vừa là chất ôxihóa, vừa là chất khử. Tác dụng với nuớc Trang 18 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 Khi hoà tan vào nước , một phần Clo tác dụng (Thuận nghịch) Cl 02 + H2O  HCl + HClO ( Axit hipoclorơ) Axit hipoclorơ có tính oxy hoá mạnh, nó phá hửy các màu vì thế n ước clo hay clo ẩm có tính tẩy màu do. Tác dụng với dung dịch bazơ Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O ( nước javel) 2Cl2 + 2Ca(OH)2 → Ca(ClO)2 + CaCl2 + H2O 0 t 3Cl2 + 6KOH → KClO3 + 5KCl + 3H2O e. Tác dụng với muối Cl2 + 2NaBr → 2NaCl + Br2 Cl2 + 2FeCl2 → 2FeCl3 3Cl2 + 6FeSO4 → 2Fe2(SO4)3 + 2FeCl3 Cl2 + 2KI → 2KCl + I2 f.Phản ứng thế, phản ứng cộng, phản ứng phân huỷ với một số h ợp ch ất hữu cơ CH4 + Cl2 aùkt →  CH3Cl + HCl CH2=CH2 + Cl2 → CH2Cl – CH2Cl C2H2 + Cl2 → 2C + 2HCl 2.Điều chế : Nguyên tắc là khử các hợp chất Cl- tạo Cl0 a. Trong phòng thí nghiệm Cho HCl đậm đặc tác dụng với các chất ôxihóa mạnh → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 ↑ + 8H2O 2KMnO4 + 16HCl  t0 MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 ↑ + 2H2O KClO3 + 6HCl → KCl + 3H2O + 3Cl2 b. Trong công nghiệp: dùng phương pháp điện phân → H2 ↑ + 2NaOH + Cl2 ↑ 2NaCl + 2H2O   ñpdd/mnx ñpnc → 2Na+ Cl2 ↑ ( bổ sung thêm kiến thức về điện phân) 2NaCl  ( nếu quá trình điện phân không có màng ngăn thí sản phẩm thu được là dung dịch nươc javel) Ngoài ra còn có thể từ HCl và O2 có xúc tác là CuCl2 ở 400oC. 4HCl + O2 CuCl2 → 2Cl2 + 2H2O III. AXIT CLOHIDRIC (HCl) Dung dịch axit HCl có đầy đủ tính chất hoá học của một axit mạnh 1. Hoá tính a. TÁC DỤNG CHẤT CHỈ THỊ dung dịch HCl làm quì tím hoá đỏ (nhận biết axit) HCl  → H+ + Clb. TÁC DỤNG KIM LOẠI (đứng trước H trong dãy Bêkêtôp) tạo muối (với hóa trị thấp của kim loại) và giải phóng khí hidrô t Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑ 0 t 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑ Cu + HCl → không có phản ứng c. TÁC DỤNG OXIT BAZƠ , BAZƠ tạo muối và nước NaOH + HCl  → NaCl + H2O 0 Trang 19 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 0 t CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O 0 t 2FeCl3 + 3H2O Fe2O3 + 6HCl → d. TÁC DỤNG MUỐI (theo điều kiện phản ứng trao đổi) → CaCl2 + H2O + CO2 ↑ CaCO3 + 2HCl  AgNO3 + HCl  → AgCl ↓ + HNO3 ( dùng để nhận biết gốc clorua ) Ngoài tính chất đặc trưng là axit , dung dịch axit HCl đặc còn th ể hiện vai trò ch ất khử khi tác dụng chất oxi hoá mạnh như KMnO4 , MnO2 …… t 4HCl + MnO2 → MnCl2 + Cl 02 ↑ + 2H2O K2Cr2O7 + 14HCl → 3Cl2 + 2KCl + 2CrCl3 + 7H2O Hỗn hợp 3 thể tích HCl và 1 thể tích HNO3 đặc được gọi là hỗn hợp nước cường toan ( cường thuỷ) có khả năng hoà tan được Au ( vàng) 3HCl + HNO3 → 2Cl + NOCl + 2H2O NOCl  NO + Cl Au + 3Cl → AuCl3 2.Điều chế a.PHƯƠNG PHÁP SUNFAT cho NaCl tinh thể vào dung dịch H2SO4 đậm đặc 0 t ≥ 400 2NaCltt + H2SO4  → Na2SO4 + 2HCl ↑ 0 o o t ≤ 250 → NaHSO4 + HCl ↑ NaCltt + H2SO4   b.PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP đốt hỗn hợp khí hidro và khí clo 0 as H2 + Cl2 → 2HCl IV. MUỐI CLORUA hidro clorua. Chứa ion âm clorua (Cl-) và các ion dương kim loại, NH +4 như NaCl ZnCl2 CuCl2AlCl3 NaCl dùng để ăn, sản xuất Cl2, NaOH, axit HCl KCl phân kali ZnCl2 tẩy gỉ khi hàn, chống mục gổ BaCl2 chất độc CaCl2 chất chống ẩm AlCl3 chất xúc tác V. HỢP CHẤT CHỨA ÔXI CỦA CLO Trong các hợp chất chứa ôxi của clo, clo có soh dương, được điều chế gián tiếp. Cl2O Clo (I) oxit Cl2O7 Clo(VII) oxit HClO Axit hipoclorơ NaClO Natri hipoclorit HClO2 Axit clorơ NaClO2 Natri clorit HClO3 Axit cloric KClO3 kali clorat HClO4 Axit pecloric KClO4 kali peclorat Tất cả hợp chất chứa oxi của clo điều là chất ôxihóa mạnh. 1.NƯỚC ZAVEN là hỗn hợp gồm NaCl, NaClO và H 2O có tính ôxi hóa mạnh, có tính tẩy màu, được điều chế bằng cách dẫn khí Clo vào dung dịch NaOH (KOH) Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O NaClO + CO2 + H2O → NaHCO3 + HClO ( có tính tẩy màu) Trang 20 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 (Cl2 + 2KOH →KCl + KClO + H2O) 2.KALI CLORAT công thức phân tử KClO 3 là chất ôxihóa mạnh thường dùng điều chế O 2 trong phòng thí nghiệm 0 2t 2KClO3 MnO   → 2KCl + O2 ↑ KClO3 được điều chế khi dẫn khí clo vào dung dịch kiềm đặc đã được đun nóng đ ến 1000c 0 3Cl2 + 6KOH 100  → 5KCl + KClO3 + 3H2O 3.CLORUA VÔI công thức phân tử CaOCl 2 là chất ôxihóa mạnh, được điều chế bằng cách dẫn clo vào dung dịch Ca(OH)2 đặc: Cl2 + Ca(OH)2 → CaOCl2 + H2O Nếu Ca(OH)2 loãng: 2Ca(OH)2 + 2Cl2 → CaCl2 + Ca(OCl)2 + 2H2O 4.AXIT HIPOCLORƠ : HClO Là một axit yếu , yếu hơn cả axit cacbonic. Nhưng nó có tính oxyhoá rất mạnh. CO2 + H2O + NaClO → NaHCO3 + HClO HClO → HCl + O 4HClO + PbS → 4HCl + PbSO4 5.AXIT CLORƠ : HClO2 Là một axit yếu nhưng mạnh hơn hipoclorơ và có tính oxyhoá m ạnh đ ược đi ều chế theo phương trình. Ba(ClO2)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2HClO2 6.AXIT CLORIC : HClO3 - Là một axit mạnh tương tự như axit HCl , HNO3 và có tính oxyhoá. - Muối clorat có tính oxyhoá, không bị thuỷ phân. 7.AXIT PECLORIC : HClO4 - Axit pecloric là axit mạnh nhất trong tất cat các axit. Nó có tính oxyhoá , d ễ b ị nhi ệt t phân 2HClO4 → H2O + Cl2O7 Tổng kết về các axit chứa oxy của clo Chiều tăng tính bền và tính axit HClO HClO2 HClO3 HClO4 Chiều tăng tính oxyhoá VI. FLO là chất oxihóa mạnh, tham gia phản ứng với hầu hết các đ ơn ch ất và h ợp ch ất t ạo florua với số oxyhoá -1.( kể cả vàng) 1. Hoá tính a.TÁC DỤNG KIM LOẠI & PHI KIM Ca + F2 → CaF2 2Ag + F2 → 2AgF 3F2 + 2Au → 2AuCl3 3F2 + S → SF6 b.TÁC DỤNG VỚI HIDRO phản ứng xảy ra mạnh hơn các halogen khác , hỗn hợp H 2 , F2 nổ mạnh trong bóng tối. H2 + F2 → 2HF Khí HF tan vào nước tạo dung dịch HF. Dung dịch HF là axit yếu, đặc biệt là hòa tan được SiO2 0 t 4HF + SiO2 → 2H2O + SiF4 (sự ăn mòn thủy tinh được ứng dụng trong kĩ thuật khắc trên kính như vẽ tranh khắc chữ). c.TÁC DỤNG NƯỚC khí flo qua nước sẽ làm bốc cháy nước (do giải phóng O2). 0 Trang 21 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 2F2 + 2H2O → 4HF + O2 Phản ứng này giải thích vì sao F 2 không đẩy Cl2 , Br2 , I2 ra khỏi dung dịch muối hoặc axit trong khi flo có tính oxihóa mạnh hơn . 2.Điều chế HF bằng phương pháp sunfat t CaF2(tt) + H2SO4(đđ) → CaSO4 + 2HF ↑ Hợp chất với oxi : OF2 2F2 + 2NaOH → 2NaF + H2O + OF2 ;OF2 là chất có tính độc và tính oxyhoá mạnh VII. BRÔM VÀ IÔT là các chất ôxihóa yếu hơn clo. 1.TÁC DỤNG VỚI KIM LOẠI tạo muối tương ứng 0 2Na + Br2 2Na + I2 0 t 2NaBr → 0 t 2NaI → t 2Al + 3Br2 → 2AlBr3 0 t 2Al + 3I2 → 2AlI3 2.TÁC DỤNG VỚI HIDRO noùng H2 + Br2 ñun   → 2HBr ↑  H 2 + I2 2 HI phản ứng xảy ra thuận nghịch. Độ hoạt động giảm dần từ Cl → Br → I Các khí HBr, HI tan vào nước tạo dung dich axit H O ddaxit HBr H O dd axit HI. HBr + HI + 2→ 2→   Về độ mạnh axit thì lại tăng dần từ HCl < HBr < HI Br2 + 5Cl2 + 6H2O → 2HBrO3 + 10HCl Các axit HBr , HI có tính khử mạnh có thể khử được axit H2SO4 đặc 2HBr + H2SO4 → Br2 + SO2 + H2O 8HI + H2SO4 → 4I2 + H2S + 4H2O 2HI + 2FeCl3 → FeCl2 + I2 + 2HCl VIII. NHẬN BIẾT dùng Ag+ (AgNO3) để nhận biết các gốc halogenua. 0 → AgCl ↓ (trắng) Ag+ + Cl-  Ag+ + Br-  → AgBr ↓ (vàng nhạt) aù (2AgCl → 2Ag ↓ + Cl2 ↑ ) Ag+ + I-  → AgI ↓ (vàng đậm) I2 + hồ tinh bột → xanh lam NHẬN BIẾT MỘT SỐ HỢP CHẤT VÔ CƠ I. Nhận biết một số anion ( ion âm) CHẤT THUỐC DẤU HIỆU PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG THỬ THỬ ClDung dịch - Kết tủa trắng Ag+ + X- → AgX ↓ BrAgNO3 - Kết tủa vàng nhạt ( hoá đen ngoài ánh sáng do phản ứng I - Kết tủa vàng 2AgX → 2Ag + X2) 3PO4 - Kết tủa vàng 3Ag+ + PO43- → Ag3PO4↓ SO42BaCl2 - Kết tủa trắng Ba2+ + SO42- → BaSO4↓ 2SO3 Dung dịch - ↑ Phai màu dd KMnO4 SO32- + 2H+ → H2O + SO2↑ HSO3HCl hoặc - ↑ Phai màu dd KMnO4 HSO3- + H+ → H2O + SO2↑ CO32H2SO4 loãng - ↑ Không mùi CO32-+ 2H+ → H2O + CO2↑ HCO3- ↑ Không mùi HCO3-+ H+ → H2O + CO2↑ Trang 22 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 NO H2SO4 và vụn Cu - ↑ Mùi trứng thối - ↑ Khí không màu hoá nâu trong không khí. SiO32- Axít mạnh - kết tủa keo trắng S23 II. Nhận biết một số chất khí . CHẤT THUỐC KHÍ THỬ Cl2 - dd KI + hồ tinh bột DẤU HIỆU - hoá xanh đậm - dd KMnO4 ( tím) - mất màu tím - dd Br2 ( nâu đỏ ) - dd CuCl2 - ngửi mùi - tàn que diêm - dd KI + hồ tinh bột - mất màu nâu đỏ - kết tủa đen - múi trứng thối - bùng cháy - hoá xanh đậm - kim loại Ag - đốt, làm lạnh SO2 H2S O2 O3 CO2 CO - dd Ca(OH)2 - dd PdCl2 - hoá xám đen - có hơi nước Ngưng tụ - dd bị đục - dd bị sẫm màu NH3 - quì ẩm - HCl đặc - không khí - H2O, quì ẩm - hoá xanh - khói trắng - hoá nâu - dd có tính axit H2 NO NO2 3. Nhận biết một số chất khí . CHẤT THUỐC KHÍ THỬ - dd KMnO4 SO2 ( tím) - dd Br2 ( nâu đỏ ) H2S - dd CuCl2 - ngửi mùi O2 - tàn que diêm DẤU HIỆU - mất màu tím - mất màu nâu đỏ S2-+ 2H+ → H2S↑ NO3- + H2SO4 → HNO3 + HSO43Cu+8HNO3 → 3Cu(NO3)3 +2NO + 4H2O 2NO + O2 → 2NO2 SiO32- + 2H+ → H2SiO3↓ ( kết tủa) PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG Cl2 + 2I- → 2Cl- + I2 (I 2 + hồ tinh bột → màu xanh đậm) 5SO2+ 2KMnO4 + 2H2O → 2MnSO4 + K2SO4 + 2H2SO4 . SO2 + Br2 + 4H2O → H2SO4 + 2HBr - H2S + CuCl2 → CuS↓ + 2HCl Màu đen 2KI + O3 + H2O → I2 + 2KOH + O2 (I 2 + hồ tinh bột → màu xanh đậm) 2Ag + O3 → Ag2O + O2 2H2 + O2 → 2H2O CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O CO + PdCl2 + H2O → CO2 + Pd + 2 HCl Màu đen NH3 + HCl → NH4Cl 2NO + O2 → 2 NO2↑ ( màu nâu) NO2 + H2O → HNO3 + NO PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG 5SO2+ 2KMnO4 + 2H2O → 2MnSO4 + K2SO4 + 2H2SO4 . SO2 + Br2 + 4H2O → H2SO4 + 2HBr - kết tủa đen - múi trứng thối - bùng cháy - H2S + CuCl2 → CuS ↓+ 2HCl Màu đen - dd KI + HTB - hoá xanh đậm - kim loại Ag - hoá xám đen 2KI + O3 + H2O → I2 + 2KOH + O2 (I 2 + hồ tinh bột → màu xanh đậm) 2Ag + O3 → Ag2O + O2 O3 Trang 23 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 Chương 6: OXI – LƯU HUỲNH I. VỊ TRÍ, CẤU TẠO. Các nguyên tố thuộc PNC nhóm VI gồm 8O 16S 34Se 52Te 84Po có 6 electron ngoài cùng do đó dễ dàng nhận 2e để đạt cấu hình bền vững của khí hiếm. Vậy tính ôxihóa là tính ch ất ch ủ yếu. Cấu tạo nguyên tử của các nguyên tố nhóm VIA . - Giống nhau : đều có 6e lớp ngoài cùng, có 2 độc thân ( viết c ấu hình e theo orbitan).  số oxihoá -2 trong hợp chất có độ âm điện nhỏ hơn ( kim loại, hiđrô ) - Khác nhau: Trừ O , các nguyên tố còn lại S , Se, Te ở tr ạng thái kích thích có th ể xu ất hiện 4 hoặc 6 e độc thân điều này giải thích số oxihoá + 4 ho ặc + 6 c ủa S,Se,Te trong các h ợp chất với các nguyên tố có độ âm điện lớn hơn ( oxi , flo ) - Ngoài tính oxihoá S,Se,Te còn có khả năng thể hiện tính khử. 16 8 II. ÔXI trong tự nhiên có 3 đồng vị O 17 8 O 18 8 O , Oxi là một phi kim hoạt động và là m ột chất −1 +2 −1 ôxihóa mạnh vì thế trong tất cả các dạng hợp chất , oxi th ể hi ện s ố oxi hoá –2 (tr ừ : F2 O, H 2 O2 −1 các peoxit Na 2 O 2 ),duy trì sự sống , sự cháy. Tác dụng hầu hết với kim loại (trừ Au và Pt), cần có t0 tạo ôxit t 2Mg + O2 → 2MgO o Magiê oxit t 4Al + 3O2 → 2Al2O3 Nhôm oxit o t 3Fe + 2O2 → Fe3O4 Oxit sắt từ (FeO, Fe2O3) Tác dụng hầu hết với phi kim (trừ halogen), cần có t0 tạo ra oxit o t S + O2 → SO2 o t C + O2 → CO2 o t N2 + O2 → 2NO t0 khoảng 30000C hay hồ quang điện Tác dụng với H2 (nổ mạnh theo tỉ lệ 2 :1 về số mol), t0 o t 2H2 + O2 → 2H2O Tác dụng với các chất có tính khử. o 2SO2 + O2 O V2O5 ,300 C → 2SO3 t CO2 + 2H2O → Tác dụng với các chất hữu cơ. C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O C2H5OH + O2 lenmemgiam  → CH3COOH + H2O III. ÔZÔN là dạng thù hình của oxi và có tính ôxhóa mạnh hơn O2 rất nhiều O3 + 2KI + H2O  → I2 + 2KOH + O2 (oxi không có) Do tạo ra KOH nên O3 làm xanh quì tẩm dd KI (dùng trong nhận biết ozon) 2Ag + O3  → Ag2O + O2 (oxi không có phản ứng) IV. HIĐRÔ PEOXIT : Là chất có 2 khả năng đó là có tính oxihoá và có tính khử. CH4 + 2O2 o Trang 24 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 Tính oxihoá: H2O2 + 2KI → I2 + 2KOH H2O2 + KNO2 → KNO3 + H2O Tính khử : H2O2 + Ag2O → 2Ag + O2 + H2O 5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5O2 + 8H2O V. LƯU HUỲNH là chất ôxihóa nhưng yếu hơn O 2, ngoài ra S còn đóng vai trò là chất khử khi tác dụng với oxi ( phân tích dựa trên dãy số oxihoá của S ) S là chất oxihóa khi tác dụng với kim loại và H2 tạo sunfua chứa S2Tác dụng với nhiều kim loại (có t0,tạo sản phẩm ứng số oxy hoá thấp của kim loại) o Fe + S0 t → Zn + S0 t → FeS-2 sắt II sunfua ZnS-2 kẽm sunfua o Hg + S HgS-2 thủy ngân sunfua, phản ứng xảy ra ở t0 thường  → Tác dụng với H2: tạo hidro sunfua mùi trứng ung ( trứng thối ) t H2 + S → H2S-2 hidrosunfua S là chất khử khi tác dụng với chất ôxihóa tạo hợp chất với soh dương (+4, +6) Tác dụng với phi kim (trừ Nitơ và Iod) o t → o S + O2 khí sunfurơ, lưu huỳnh điôxit, lưu huỳnh (IV) ôxit. SO2 S + 3F2 → SF6 Ngoài ra khi gặp chât ôxihóa khác như HNO3 tạo H2SO4 VI. HIDRÔSUNFUA (H2S) là chất khử mạnh vì trong H 2S lưu huỳnh có số oxi hoá thấp nhất (2), tác dụng hầu hết các chất ôxihóa tạo sản phẩm ứng với soh cao hơn. Tác dụng với oxi có thể tạo S hoặc SO2 tùy lượng ôxi và cách tiến hành phản ứng. 2H2S + 3O2 → 2H2O + 2SO2 (dư ôxi, đốt cháy) t0 0 t tthaáp 2H2S + O2 → 2H2O + 2S ↓ (Dung dịch H2S trong không khí hoặc làm lạnh ngọn lửa H2S đang cháy) Tác dụng với clo có thể tạo S hay H2SO4 tùy điều kiện phản ứng H2S + 4Cl2 + 4H2O → 8HCl + H2SO4 H2S + Cl2 → 2 HCl + S (khí clo gặp khí H2S) Dung dịch H2S có tính axit yếu 2 nấc : Khi tác dụng dung dịch kiềm có thể tạo muối axit hoặc muối trung hoà 1:1 H2S + NaOH → NaHS + H2O 1::2 H2S + 2NaOH → Na2S + 2H2O VII. LƯU HUỲNH (IV) OXIT công thức hóa học SO2, ngoài ra có các tên gọi khác là lưu huỳnh dioxit hay khí sunfurơ, hoặc anhidrit sunfurơ. +4 Với số oxi hoá trung gian +4 ( S O2). Khí SO2 vừa là chất khử, vừa là chất oxi hoá và là một oxit axit. +4 +6 SO2 là chất khử ( S - 2e → S ) Khi gặp chất oxi hoá mạnh như O2, Cl2, Br2 : khí SO2 đóng vai trò là chất khử. +4 2 S O2 +4 + O V2 O5 ,300 C O2 → 2SO3 +6 S O 2 + Cl2 + 2H2O → 2HCl + H2 S O 4 Trang 25 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 +4 5 S O 2 + 2KMnO4 + 2H2O → K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4 +4 0 SO2 là chất oxi hoá ( S + 4e → S ) Khi tác dụng chất khử mạnh +4 0 S O 2 + 2H2S → 2H2O + 3 S +4 + Mg → MgO S O2 Ngoài ra SO2 là một oxit axit + 1:1 SO2 + NaOH → NaHSO3 ( S nNaOH ≥ 2) nSO2 1:2 SO2 + 2 NaOH → Na2SO3 + H2O ( nNaOH ≤ 1) nSO2 mol  NaHSO3 : x < 2 thì tạo ra cả hai muối  mol nSO2  Na2 SO3 : y VIII. LƯU HUỲNH (VI) OXIT công thức hóa học SO 3, ngoài ra còn tên gọi khác lưu huỳnh tri oxit, anhidrit sunfuric. Là một ôxit axit Tác dụng với H2O tạo axit sunfuric SO3 + H2O → H2SO4 + Q SO3 tan vô hạn trong H2SO4 tạo ôleum : H2SO4.nSO3 Tác dụng với bazơ tạo muối SO3 + 2 NaOH → Na2SO4 + H2O IX. AXÍT SUNFURIC H2SO4 ở trạng thái loãng là một axit mạnh, ở trạng thái đặc là m ột ch ất ôxihóa mạnh. Ở dạng loãng là axít mạnh làm đỏ quì tím, tác dụng kim loại(trước H 2) giải phóng H2, tác dụng bazơ, oxit bazơ và nhiều muối. H2SO4 → 2H+ + SO42- là quì tím hoá màu đỏ. H2SO4 + Fe → FeSO4 + H2↑ H2SO4 + NaOH → NaHSO4 + H2O H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O H2SO4 + CuO → CuSO4 + H2O H2SO4 + BaCl2 → BaSO4↓ + 2 HCl H2SO4 + Na2SO3 → Na2SO4 + H2O + SO2↑ H2SO4 + CaCO3 → CaSO4 + H2O + CO2↑ Ở dạng đặc là một chất ôxihóa mạnh Tác dụng với kim loại: oxi hoá hầu hết các kim loại (trừ Au và Pt) tạo muối hoá tr ị cao và thường giải phóng SO2 (có thể H2S, S nếu kim loại khử mạnh như Mg ). Nếu 1< nNaOH t 2Fe + 6 H2SO4 → Fe2(SO4)3+ 3SO2+ 6H2O 0 t Cu + 2 H2SO4 → CuSO4 + SO2+ 2H2O Al, Fe, Cr không tác dụng với H2SO4 đặc nguội, vì kim loại bị thụ động hóa. Tác dụng với phi kim (tác dụng với các phi kim dạng rắn, t 0) tạo hợp chất của phi kim ứng với số oxy hoá cao nhất 0 Trang 26 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 0 t 2H2SO4(đ) + C → CO2 + 2SO2 + 2H2O 0 t 2H2SO4(đ) + S → 3SO2 + 2H2O Tác dụng với một số chất có tính khử. 0 t FeO + H2SO4 (đ) → Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O 0 t 2HBr + H2SO4 (đ) → Br2 + SO2 + 2H2O Hút nước của một số chất hữu cơ. C12H22O11 + H2SO4(đ) → 12C + H2SO4.11H2O X. NHẬN BIẾT MỘT SỐ CHẤT LIÊN QUAN. 1. MUỐI SUNFUA VÀ NHẬN BIẾT GỐC SUNFUA (S 2- ) hầu như các muối sunfua điều không tan, chỉ có muối của kim loại kiềm và kiềm thổ tan (Na 2S, K2S, CaS, BaS). Một số muối không tan và có màu đặc trưng CuS đen, PbS đen, CdS vàng, SnS đỏ gạch, MnS hồng. Để nhận biết S2- dùng dung dịch Pb(NO3)2 Pb2+ + S2- → PbS ( đen, không tan trong axit, nước) 2. MUỐI SUNFAT VÀ NHẬN BIẾT GỐC SUNFAT (SO42-) Có hai loại muối là muối trung hòa (sunfat) và muối axit (hidrôsunfat). Phần lớn muối sunfat tan, chỉ có BaSO4, PbSO4 không tan có màu trắng, CaSO4 ít tan có màu trắng. Nhận biết gốc SO42- (sunfat) dùng dung dịch chứa Ba2+ , Ca2+ , Pb2+ Ba2+ + SO42- → BaSO4 ( kết tủa trắng, không tan trong nước và axit) XI. ĐIỀU CHẾ t 1. ĐIỀU CHẾ ÔXI : 2KClO3 → 2KCl + 3O2 (xúc tác MnO2), điều chế trong PTN Phân huỷ oxi già hay nhiệt phân kalipemangenat Trong CN chưng cất phân đoạn không khí lỏng, điện phân nước ( Viết các ptpư) 2. ĐIỀU CHẾ HIDRÔSUNFUA (H2S) :Cho FeS hoặc ZnS tác dung với dung dịch HCl FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S↑ Đốt S trong khí hiđrô 0 t H2 + S → H2S 3. ĐIỀU CHẾ SO2 có rất nhiều phản ứng điều chế 0 S + O2 t → 0 SO2 t Na2SO3 + H2SO4(đ) → Na2SO4 + H2O + SO2 ↑ 0 t Cu +2H2SO4(đ) → CuSO4 + 2H2O +SO2 ↑ 0 t 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 Đốt ZnS, FeS, H2S, S trong oxi ta cũng thu được SO2. 0 O V2O5 ,300 C 2 SO3 . → SO3 là sản phẩm trung gian điều chế axit sunfuric. 5. SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC ( trong CN) TỪ QUẶNG PYRIT SẮT FeS2 4. ĐIỀU CHẾ SO3 : 2SO2 + O2 Đốt FeS2 t 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 Oxi hoá SO2 V2O5 ,300 C 2SO2 + O2 → 2SO3 0 O Trang 27 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 Hợp nước: TỪ LƯU HUỲNH SO3 + H2O  → H2SO4 0 Đốt S tạo SO2: S + O2 t → SO2 O Oxi hoá SO2 V2O5 ,300 C 2SO3 2SO2 + O2 → SO3 hợp nước SO3 + H2O → H2SO4 Chương 7 : TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG – CÂN BẰNG HOÁ HỌC I. Tốc độ phản ứng 1. Khái niệm : Tốc độ phản ứng là độ biến thiên nồng độ của một trong các chất phản ứng hoặc chất sản phẩm trong một đơn vị thời gian. 2. Biểu thức : Xét phản ứng aA + bB  cC + dD (* ) v : Tốc độ trung bình của phản ứng (C − C1 ) ∆C v=± =± 2 ; dấu + : Tính theo chất sản phẩm ; dấu - : Tính theo chất tham gia ∆t (t 2 − t1 ) ∆C : Biến thiên nồng độ của chất tham gia phản ứng hoặc chất sản phẩm ∆t : Biến thiên thời gian. 3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng a. Nồng độ : Tăng nồng độ chất phản ứng  tốc độ phản ứng tăng Giải thích : Ta có v = k . C Aa .C Bb v tốc độ tại thời điểm nhất định k hằng số tốc độ CA,CB nồng độ của các chất A,B. b. Nhiệt độ : Tăng nhiệt độ  tốc độ phản ứng tăng. Giải thích : Theo Qui tắc Van't – Hoff : c ứ tăng nhi ệt đ ộ lên 10 oC thì tốc độ phản ứng tăng từ 2 4 lần. Trong đó: Biểu thức liên hệ t 2 − t1 vt 2 = γ 10 vt1 trong đó γ = 2  4 ( nếu tăng 10oC ) c. Áp suất : Đối với phản ứng có chất khí, tăng áp suất  tốc độ phản ứng tăng Giải thích : Áp suất càng lớn  thể tích giảm  khoảng cách giữa các phân tử càng nhỏ  tần số va chạm trong 1 đơn vị thời gian nhiều  số va chạm có hiệu quả tăng  tốc độ phản ứng tăng. d. Diện tích bề mặt : Tăng diện tích bê mặt  tốc độ phản ứng tăng Giải thích : Tăng diện tích bề mặt  tăng tần số va chạm giữa các phân tử  số lần va chạm có hiệu quả tăng  tốc độ phản ưng tăng. e. Chất xúc tác: Định nghĩa : Chất xúc tác là chất làm biến đổi vận tốc ph ản ứng, nh ưng không có m ặt trong thành phần của sản phẩm và không bị mất đi sau phản ứng. Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng ; không làm chuyển dịch cân bằng. Chất xúc tác dương : Làm tăng tốc độ phản ứng Chất xúc tác âm ( chất ức chế ) : làm giảm tốc độ phản ứng. II. Cân bằng hoá học 1. Phản ứng thuận nghịch, phản ứng một chiều Trang 28 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 Ví dụ : Ca + 2HCl  CaCl2 + H2 Cl2 + H2O  HCl + HClO Phản ứng một chiều Phản ứng thuận nghịch 2. Cân bằng hoá học a. Khái niệm : Cân bằng hóa học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi t ốc đ ộ c ủa ph ản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch. b. Biểu thức: aA + bB  cC + dD (* ) Kc : hằng số cân bằng. Ta có : K c = [ C ] C .[ D ] D [ A] a .[ B] b trong đó: {A} ,{B}.. nồng độ các chất tại thời điểm cân bằng a,b,c,d hệ số các chất trong phương trình hoá học Các chất rắn coi như nồng độ không đổi và không có mặt trong biểu thức. Hằng số cân bằng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ không phụ thuộc vào các yêu tố khác. 3. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hoá học. Nguyên lí Lơ Sa – tơ – li – ê: Một phản ứng thuận nghịch đang ở tr ạng thái cân b ằng khi ch ịu một tác động từ bên ngoài như biến đổi nồng độ, nhiệt độ, áp suất thì cân b ằng s ẽ chuyển d ịch theo chiều chống lạ sự biến đổi đó. a. Nồng độ : Tăng nồng độ chất tham gia phản ứng  cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận và ngược lại. b. Áp suất : Tăng áp suất  cân bằng chuyển dịch về phía có số phân tử khí ít hơn, Giảm áp suất cân bằng dịch về phía có số phân tử khí nhiều hơn. c. Nhiệt độ: Tăng nhiệt độ  cân bằng chuyển dịch về chiều thu nhiệt, giảm nhiệt độ cân bằng chuyền dịch về chiều toà nhiệt ∆H > 0 : Thu nhiệt * Lưu ý : ∆H = H 2 − H 1 nếu ∆H < 0 : Toả nhiệt III. Nhứng chú ý quan trọng a. Cân bằng hoá học là cân bằng động Nghĩa là tại thời điểm cân bằng được thiết lập không có nghĩa là phản ứng dừng lại mà vẫn xảy ra nhưng tốc độ của phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch. ( vt=vn). b.Khi biến đổi hệ số trong phương trình hoá học biểu diễn cân bằng hoá h ọc thì hằng s ố cân bằng cũng biến đổi theo. Thí dụ : 2A + B  C + D Kcb 4A + 2B  2C + 2D K'cb = (Kcb)2 IV . Câu hỏi và bài tập 1. Cho một mẩu đá vôi nặng 10g vào 200ml dung dịch HCl 2M. Tốc độ phản ứng thay đ ổi nh ư thế nào nếu: a. Nghiền nhỏ đá vôi trước khi cho vào ? b. dùng 100ml dung dịch HCl 4M ? c. tăng nhiệt độ của phản ứng ? d. Cho thêm vào 500ml dung dịch HCl 4M ? e. Thực hiện phản ứng trong nghiệm lớn hơn ? 2. Cho H2 + I2  2 HI. Trang 29 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 Vận tốc phản ứng thay đổi thế nào khi nồng độ của hiđro tăng gấp hai lần. 3. Tốc độ của phản ứng tăng lên bao nhiêu lần khi nhiệt độ của phản ứng tăng t ừ 20 oC  80oC. Biết cứ tăng 10oC thì tốc độ tăng lên: a. 2 lần b. 3 lần 4. Cho phản ứng tổng hợp NH3 N2 + 3H2  2NH3 ∆H < 0 . Cần tác động những yếu tố nào để thu được nhiều NH3 nhất ? 5. Cân bằng của phản ứng sau sẽ chuyển dịch về phía nào khi: Tăng nhiệt độ của hệ. Hạ áp suất của hệ . Tăng nồng độ các chất tham gia phản ứng. a) N2 + 3H2  2 NH3 + Q.  CaO + CO2 – Q. b) CaCO3 c) N2 + O2  2NO + Q. d) CO2 + H2  H2O + CO – Q. e) C2H4 + H2O  C2H5OH + Q. f) 2NO + O2  2NO2 + Q. g) Cl2 + H2  2HCl + Q.  2SO2 + O2 – Q. h) 2SO3 6. Cho 2SO2 + O2  2SO3 + 44 Kcal. Cho biết cân bằng của phản ứng chuyền dịch theo chiều nào khi: a. Tăng nhiệt độ của hệ. b. Tăng nồng độ của O2 lên gấp đôi . 7. Cân bằng phản ứng CO2 + H2  CO + H2O được thiết lập ở t0C khi nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng như sau: [ CO2] = 0,2 M; [H2] = 0,8 M ; [CO] =0,3 M; [H2O] = 0,3 M. a) Tính hằng số cân bằng ? b) Tính nồng độ H2, CO2 ban đầu. 8. Cho phản ứng PCl5 (k)  PCl3 (k) + Cl2 (k) Có hằng số cân bằng ở 503 oC là 33,33mol/lit . Tính nồng độ cân bằng của các chất biết n ồng độ ban đầu của PCl5 là 1,5M và Cl2 1M 9. Cho phản ứng thuận nghịch N2 + O2  2NO có hằng số cân bằng ở 2400oC là Kcb = 35.10-4 Biết lúc cân bằng nồng độ của N2 và O2 lần lượt bằng 5M và 7M. Tính nồng độ mol/lit của NO lúc cân bằng và nồng độ N2 và O2 ban đầu. 10. Xét cân bằng : Cl2 (k) + H2 (k)  2HCl (k) a. Ở nhiệt độ nào đó hằng số cân bằng là 0,8 và n ồng độ cân bằng c ủa HCl là 0,2M. Tính n ồng độ của Cl2 và H2 lúc ban đầu, biết rằng lúc đầu lượng H2 lấy gấp 3 lần Cl2. b. Nếu tăng áp suất của hệ thì có ảnh hưởng gì đến cân bằng không ? tại sao ? 11. Cho cân bằng 2A(k)  B(k) + C(k) a. Ở nhiệt độ nào đó Kcb = 1/729. Tính xem có bao nhiêu % A bị phân huỷ. b. Tính hằng số cân bằng của phản ứng cùng ở nhiệt độ trên khi được viết A(k)  1/2B(k) + 1/2 C(k) Trang 30 Tóm tắt lý thuyết hoá học vô cơ 10 B(k) + C(k)  2A(k) 12. Xét cân bằng sau : CaCO3 (r)  CaO(r) + CO2(k) ∆H > 0 Cân bằng sẽ chuyển dịch như thế nào khi biến đổi một trong các điều kiện sau - Tăng nhiệt độ - Thêm lượng CaCO3 - Lấy bớt CO2 - Tăng áp suất chung bằng cách nén thể tích của hệ giảm xuống. 13. Trong quá trình sản xuất gang , xảy ra phản ứng Fe2O3(r) + 3CO(r)  2Fe (r) + 3CO2 (k) ∆H > 0 Có thể dùng những biện pháp gì để tăng tốc độ phản ứng ? ∆H > 0 14. Xét cân bằng CO(k) + H2O(k)  CO2(k) + H2 Biết rằng nếu thực hiện phản ứng giữa 1 mol CO và 1 mol H 2O thì trạng thái cân bằng có 2/3 mol CO2 được sinh ra. Tính hằng số cân bằng ccủa phản ứng ? Trang 31