TỔNG hợp KIẾN THỨC hóa vô cơ

TỔNG HỢP KIẾN THỨC HÓA VÔ CƠ MỤC LỤC A KIM LOẠI 1 I Kim loại 1 1 Tính chất vật lý 1 2 Tính chất hóa học 1 3 Điều chế kim loại 1 4 Dãy điện hóa của kim loại 2 5 Sự ăn mòn kim loại 3 II – Điện phân 3 1.

TỔNG HỢP KIẾN THỨC HĨA VƠ CƠ MỤC LỤC: A KIM LOẠI I - Kim loại 1 Tính chất vật lý Tính chất hóa học: Điều chế kim loại: Dãy điện hóa kim loại: Sự ăn mòn kim loại II – Điện phân Khái niệm Phân loại 3 Định luật Faraday III – Một số kim loại quan trọng Kim loại kiềm – kiềm thổ: Nhôm (Al) Crom (Cr) Sắt (Fe) IV – Nước cứng Khái niệm Phân loại Cách làm mềm nước cứng B AXIT, NH3 VÀ MUỐI CỦA CHÚNG I – H2SO4 II – HNO3 III – NH3 IV – H3PO4 C PHÂN BÓN HÓA HỌC 10 I – Phân đạm 10 II – Phân lân 10 III – Phân Kali 10 IV – Phân hỗn hợp phân phức hợp 11 V – Phân vi lượng 11 A KIM LOẠI I - Kim loại Tính chất vật lý: tính dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt, ánh kim - Thứ tự độ dẫn điện: Ag > Cu > Au > Al > Fe > … - Thứ tự độ dẫn nhiệt: Ag > Cu > Al >… - Nguyên nhân tính chất trên: e tự Tính chất hóa học: tính khử - Kim loại dễ bị oxi hóa thành ion dương M Mn+ + ne - Kim loại tác dụng với: a Phi kim: Hầu hết kim loại khử phi kim thành ion âm VD: t0 Fe + O2 Fe3O4 b Axit: Hầu hết kim loại tác dụng với axit (trừ Pt Au) • Axit loại 11: Kim loại tác dụng với axit tạo thành muối giải phóng H2 𝑛 M + n H+ Mn+ + H2 2 • Axit loại : Kim loại bị oxi hóa đến mức cao nhất, N+5 S+6 bị khử xuống mức oxi hóa thấp N+4 (NO2), N+2 (NO); N0 (N2); N-3 (NH4+); S+4 (SO2); S0; S-2 (H2S) c Muối: Trong dung dịc, kim loại hoạt động mạnh (trừ kim loại kiềm) khử ion kim loại hoạt động yếu thành kim loại tự Fe + CuCl2 FeCl2 + Cu Điều chế kim loại: - Có phương pháp điều chế kim loại: • Phương pháp nhiệt luyện: - Áp dụng cho kim loại đứng sau Al (chủ yếu kim loại trung bình) - Dùng chất khử (H2, Al, CO) khử oxit kim loại nhiệt độ cao • Phương pháp thủy luyện: - Áp dụng cho kim loại trung bình yếu (chủ yếu kim loại yếu) - Dùng kim loại mạnh khử ion kim loại cần điều chế dung dịch muối dạng kim loại tự • Phương pháp điện phân: - Điện phân nóng chảy: ▪ Áp dụng cho kim loại đứng trước Zn ▪ Điện phân nóng chảy hợp chất kim loại cần điều chế - Điện phân dung dịch: ▪ Áp dụng cho kim loại đứng sau Al ▪ Điện phân dung dịch muối kim loại cần điều chế Gồm axit HCl, H2SO4 loãng Gồm axit HNO3, H2SO4 đặc nóng Dãy điện hóa kim loại: - Là dãy cặp oxi hóa – khử xếp theo chiều tăng dần tính oxi hóa ion kim loại giảm dần tính khử kim loại - Dãy điện hóa : Tăng dần tính oxi hóa K + Na+ Ba2+ Ca2+ Mg 2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ 2H + Cu2+ Hg + Ag + Fe3+ 𝑃𝑡 + Au3+ K Na Ba Ca Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H2 Cu Hg Ag Fe2+ Pt Au Tăng dần tính khử (Mẹo nhớ: Khi Nào Bạn Cần May Áo Záp Sắt, Nhìn Sang Phố Hỏi Cửa Hàng Á Phi Âu) - Ý nghĩa: + So sánh tính oxi hóa – khử cặp kim loại: Kim loại có tính khử mạnh tính oxi hóa ion kim loại tương ứng yếu + Xác định chiều phản ứng cặp oxi hóa - khử: Quy tắc Alpha Giả sử cho cặp oxi hóa – khử sau: Xn+ X Yn+ Y 1) Viết cặp oxi hóa – khử theo thứ tự dãy điện hóa 2) Áp dụng quy tắc Alpha sau: Xn+ Ym+ X Y 3) Viết phương trình phản ứng theo chiều mũi tên Ym+ + X Xn+ + Y + Xác định thứ tự phản ứng chất/ion dung dịch: Chất có tính oxi hóa mạnh phản ứng với chất/ion có tính khử mạnh trước VD: Cho Al Mg vào dung dịch chứa hỗn hợp CuSO4 AgNO3, hỏi sau phản ứng chắn thu kim loại nào? Biết phản ứng xảy hoàn toàn A Ag, Cu B Ag, Mg C Cu, Al D Mg, Cu G: Ở tồn cặp oxi hóa – khử xếp theo dãy điện hóa là: Mg2+ Mg ; Al3+ Cu2+ Ag+ Al ; Cu ; Ag • Đầu tiên, ion có tính oxi hóa mạnh (Ag+) phản ứng với kim loại có tính khử mạnh (Mg) Mg + 2Ag+ Mg2+ + 2Ag • TH 1: Nếu Mg dư, lúc Ag hết, kim loại có tính khử mạnh (Mg) phản ứng với ion có tính oxi hóa mạnh (Cu2+) Mg + Cu2+ Mg2+ + Cu ⇒ lúc ta thu Cu, Ag, Mg (dư) Al (khơng phản ứng) • TH 2: Nếu Ag+ dư, lúc Mg hết, kim loại có tính khử mạnh (Al) phản ứng với ion có tính oxi hóa mạnh (Ag+) Al + 3Ag+ Al3+ + 2Ag Lúc ta lại chia trường hợp - TH 2a: Nếu Ag+ hết, lúc Al dư, kim loại có tính khử mạnh (Al) phản ứng với ion có tính oxi hóa mạnh (Cu2+) 2Al + 3Cu2+ 2Mg3+ + 3Cu ⇒ lúc ta thu Ag, Cu, Al (dư) - TH 2b: Nếu Al hết ⇒ ta thu Ag Cu Do đó, đáp án câu A Sự ăn mòn kim loại - Khái niệm: phá hủy kim loại/hợp kim tác dụng môi trường Ăn mịn kim loại q trình oxi hóa – khử kim loại bị oxi hóa thành cation - Phân loại ăn mịn: + Ăn mịn hóa học: ăn mịn electron chuyển trực tiếp đến mơi trường khơng phát sinh dịng điện + Ăn mịn điện hóa (chỉ xảy dung dịch): ăn mòn tác dụng chất điện ly tạo thành dòng electron chuyển từ cực (-) sang cực (+) (tạo thành dòng điện) Điều kiện để xảy ăn mịn điện hóa: 1) Các điện cực phải khác chất (2 kim loại khác kim loại – phi kim 2) Cặp điện cực phải tiếp xúc trực tiếp (hoặc gián tiếp qua dây dẫn) 3) Cặp điện cực phải tiếp xúc với chất điện ly II – Điện phân Khái niệm - Sự điện phân trình oxi hóa – khử xảy tác dụng dịng điện chiều - Q trình điện phân xảy bề mặt điện cực Phân loại a Điện phân nóng chảy b Điện phân dung dịch - Lưu ý: • Các cation kim loại kiềm, anion gốc axit có oxi khơng bị điện phân • Các ion có tính khử mạnh bị oxi hóa trước, ion có tính oxi hóa mạnh bị khử trước • Sau q trình điện phân, sản phẩm tạo thành phản ứng với dung dịch (phản ứng thứ cấp - Q trình điện phân • Ở cathode (cực âm) xảy khử cation kim loại (hoặc phân tử H2O) Mn+ + ne M Hoặc 2H2O + 2e H2 + 2OH– • Ở anode (cực dương) xảy oxi hóa anion gốc axit (hoặc phân tử H2O) H2O O2 + 4H+ + 4e (Mẹo nhỏ: đề không cho từ “cực dương”, “cực âm” mà cho từ “anode”, “cathode” nhớ: “Cathode” hút “cation” (ion dương) ⇒ cathode cực âm ⇒ khử “Anode” hút “anion” (ion âm) ⇒ anode cực dương ⇒ oxi hóa) c Dương cực tan - Là tượng điện phân anode bị tan sau thời gian điện phân - Điều kiện: Kim loại tạo nên anode giống với cation kim loại dung dịch muối VD: điện phân dung dich CuSO4 với anode làm Cu Định luật Faraday Công thức: m= A I.t F n Trong đó: - m: khối lượng chất giải phóng điện cực - F = 96500 (C/mol): số điện môi - A: Nguyên tử khối nguyên tố cấu tạo nên ion - n: Số mol e trao đổi (số mol e nhường nhận) - I: Cường độ dịng điện chạy qua bình điện phân - t: Thời gian điện phân Lưu ý: Khi tính khối lượng sản phẩm khí tạo thành từ điện cực, ta phải lấy nguyên tử khối nguyên tố tạo nên khí khơng lấy phân tử khối phân tử khí VD: Sản phẩm khí tạo thành Cl2 A = MCl (A ≠ MCl2) III – Một số kim loại quan trọng Kim loại kiềm – kiềm thổ: a Kim loại kiềm (nhóm IA) - Là kim loại có tính khử mạnh tất nhóm kim loại - Tác dụng với nước tạo thành dung dịch có tính kiềm Phản ứng tỏa nhiều nhiệt gây nổ Phương trình tổng quát: 2M + 2H2O 2MOH + H2 - Khi cho kim loại kiềm vào dung dịch axit loại (HCl, H2SO4 loãng), kim loại tác dụng với axit trước, axit hết kim loại tác dụng tiếp với H2O - Hầu hết kim loại kiềm khử phi kim - Ứng dụng: thiết bị báo cháy, chất trao đổi nhiệt,… - Điều chế: điện phân nóng chảy muối halogen - Một số hợp chất quan trọng: NaCl (muối ăn); NaOH (xút ăn da), hỗn hợp NaClO, NaCl, H2O (nước Javel), NaHCO3 (thuốc muối), Na2CO3 (sản xuất thủy tinh, xà phịng,…) b Kim loại kiềm thổ (nhóm IIA) - Là kim loại có tính khử mạnh, yếu kim loại kiềm - Ca, Be, Ba tác dụng với nước nhiệt độ thường tạo thành dung dịch có tính kiềm Phản ứng tỏa nhiều nhiệt Phương trình tổng quát: M + 2H2O M(OH)2 + H2 - Mg tác dụng chậm với nước nhiệt độ thường, tác dụng nhanh với nước nhiệt độ cao tạo thành MgO, Phương trình: t0 Mg + H2O MgO + H2 - Be không tác dụng với nước - Giống kim loại kiềm, cho kim loại kiềm thổ vào dung dịch axit loại (HCl, H2SO4 loãng), kim loại tác dụng với axit trước, axit hết kim loại tác dụng tiếp với H2O - Ứng dụng: Chất làm khô, phụ gia, chế tạo hợp kim - Điều chế: Điện phân nóng chảy muối - Một sô hợp chất quan trọng: CaO (vôi sống), Ca(OH)2 (vôi tôi, Ca(OH)2 30% gọi vôi sữa), CaOCl2 (Clorua vôi), CaCO3 (đá vôi), CaSO4 (thạch cao khan), CaSO4.H2O (thạch cao nung), CaSO4.2H2O (thạch cao sống) Nhôm (Al) - Là kim loại có tính khử mạnh, yếu kim loại kiềm kim loại kiềm thổ - Tác dụng trực tiếp với nhiều phi kim (O2, S,…) - Bị thụ động3 HNO3 đặc nguội H2SO4 đặc nguội - Khử nhiều oxit kim loại (FexOy, CuO,…) thành kim loại tự ⇒ Phản ứng nhiệt nhơm - Ở nhiệt độ cao, Al khử nước tạo thành Al(OH)3 giải phóng H2, phản ứng nhanh chóng dừng lại Al(OH)3 ngăn Al tiếp xúc với H2O - Ứng dụng: trang trí, đồ đun nấu, hàn đường ray,… - Điều chế: Điện phân nóng chảy hỗn hợp Al2O3 Na3AlF6 (criolit) Phương trình đpnc 3Al2O3 4Al + 3O2 criolit - Một số hợp chất quan trọng: Al2O3 (đồ trang sức, chi tiết kỹ thuật, điều chế nhôm, bột mài), Al(OH)3 (Nhôm Hidroxit, có tài liệu ghi axit aluminic), XAl(SO4)2 (X K ⇒ phèn chua, X Na, Li, NH4+ ⇒ phèn nhơm) Crom (Cr) - Là kim loại có tính khử trung bình - Khử nhiều phi kim (O2, S,…) - Bị thụ động HNO3 đặc nguội H2SO4 đặc nguội - Tác dụng với HCl, H2SO4 lỗng nóng tạo thành muối Cr(II) t0 Cr + HCl CrCl2 + H2 - Ứng dụng: mạ crom, chế tạo thép - Sản xuất: Nhiệt nhôm Cr2O3 lấy từ quặng cromit (FeO.Cr2O3) - Một số hợp chất quan trọng: Cr2O3 (oxit lưỡng tính, màu lục xám), Cr(OH)3 (hidroxit lưỡng tính, màu lục thẫm), CrO3 (oxit axit, màu đỏ thẫm), KCr(SO4)2 (phèn Crom – Kali, Thụ động: sau nhúng qua HNO3 đặc nguội H2SO4 đặc nguội, kim loại khả phản ứng với axit mà trước chúng có khả phản ứng dùng làm chất cầm màu,…) CrO42- (muối cromat, màu vàng), Cr2O72- (muối đicromat, màu da cam),… Sắt (Fe) - Kim loại có tính khử trung bình - Khử nhiều phi kim (S, O2,…) - Bị thụ động HNO3 đặc nguội H2SO4 đặc nguội - Tác dụng với axit: • Axit loại 1: Tạo muối Fe(II) giải phóng H2 Fe + 2HCl FeCl2 + H2 +5 • Axit loại 2: Fe khử N xuống mức oxi hóa +4 (NO2), +2 (NO), +1 (N2O), (N2); khử S+6 xuống mức oxi hóa +4 (SO2), (S) Khi Fe bị oxi hóa lên mức cao Fe+3 t0 Fe + H2SO4 đặc Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O - Khử nước nhiệt độ cao 3Fe + 4H2O t < Fe3O4 + 4H2 570 t0 > Fe + H2O FeO + H2 - Trạng thái tự nhiên: quặng manhetit 570 (Fe3O4, giàu Fe nhất), hemantit đỏ (Fe2O3), hemantit nâu (Fe2O3.nH2O), xiderit (FeCO3), pirit(FeS2) IV – Nước cứng Khái niệm: - Là nước chứa nhiều ion Ca2+ Mg2+ Phân loại: - Nước cứng tạm thời: chứa ion HCO3– - Nước cứng vĩnh cửu: chứa ion Cl–, SO42–,… - Nước cứng tồn phần: nước có tính cứng tạm thời vĩnh cửu Cách làm mềm nước cứng: - Nguyên tắc: Giảm nồng độ Ca2+ Mg2+ - Phương pháp: a Phương pháp kết tủa • Nước cứng tạm thời: đun nóng để chuyển ion HCO3– thành CO32– loại bỏ kết tủa, dùng Na2CO3 2HCO3– CO32– + H2O • Nước cứng vĩnh cửu: dùng Na2CO3, CaOH Na3PO4 b Phương pháp trao đổi ion: sử dụng hạt zeolit (các aluminio silicat kết tinh) B AXIT, NH3 VÀ MUỐI CỦA CHÚNG I – H2SO4 Tính chất vật lý: - Chất lỏng sánh dầu, không bay - H2SO4 đặc háo nước dễ hút ẩm nên dùng để làm khơ khí ẩm Tính chất hóa học a H2SO4 lỗng - Có đầy đủ tính chất axit: làm quỳ tím hóa đỏ, tác dụng với kim loại giải phóng H2, tác dụng với muối axit yếu, tác dụng với bazơ oxit bazơ b H2SO4đặc - Tính oxi hóa mạnh: • H2SO4 đặc oxi hóa hầu hết kim loại trừ Au Pt • H2SO4 đặc làm thụ động hóa số kim loại Al, Fe, Zn c Tính háo nước: H2SO4 đặc hút nước nhiều muối hidrat nguyên tố H O nhiều hợp chất VD C12H22O11 H2SO4 12C + 22H2O đặc Ứng dụng: nguyên liệu nhiều ngành công nghiệp Sản xuất: Sản xuất phương pháp tiếp xúc Muối H2SO4: - H2SO4 tạo thành loại muối sunfat: • Mi trung hịa (chứa SO42-): Hầu hết tan, trừ BaSO4, PbSO4,… • Muối axit (chứa HSO4-) II – HNO3 Tính chất vật lý: - Là chất lỏng khơng màu (thường có màu vàng HNO3 tinh khiết bền bị phân hủy phần thành NO2 có ánh sáng) Tính chất hóa học: tính oxi hóa - HNO3 chất oxi hóa mạnh, oxi hóa hầu hết kim loại trừ Au Pt - HNO3 oxi hóa kim loại lên mức cao N+5 bị khử xuống mức oxi hóa thấp +4 (NO2), +2 (NO), +1 (N2O), (N2), –3 (NH4+) VD 8Fe + 30HNO3 8Fe(NO3)3 + 3N2O + 15H2O - Lưu ý: Al Mg kim loại có tính khử mạnh, khử N+5 xuống N3 , xuất dạng muối NH4NO3 (không tạo khí) Do đó, tốn Al/Mg tác dụng với HNO3, đề cho hỗn hợp sản phẩm khí mà khơng nói “sản phẩm khử nhất” cần phải tìm cách để chắn xem có tạo muối NH4NO3 hay khơng - HNO3 oxi hóa nhiều phi kim C, S,…, nhiều hợp chất H2S, HI,… C + 2HNO3 đặc CO2 + NO2 + 2H2O Ứng dụng: sản xuất thuốc nổ TNT, phân đạm,… Điều chế: a Trong phịng thí nghiệm: NaNO3 (hoặc KNO3) rắn tác dụng với H2SO4 đặc nóng NaNO3 + H2SO4 đặc b Trong công nghiệp: sản xuất từ amoniac (NH3) t0, NH3 + O2 Pt 2NO + O2 4NO2 + O2 + 2H2O HNO3 + Na2SO4 NO + H2O 2NO2 4HNO3 Muối HNO3 a Tính chất vật lý: tan nhiều nước chất điện ly mạnh b Tính chất hóa học: dễ bị nhiệt phân - Muối NO3– kim loại hoạt động mạnh (Ba, Na,…) bị nhiệt phân thành muối NO2– O2 VD: NaNO3 t0 NaNO2 + O2 - Muối NO3– kim loại Mg, Al, Fe, Pb, Cu,… bị nhiệt phân tạo thành oxit kim loại, NO2 O2 VD: Cu(NO3)2 t0 CuO + NO2 + O2 - Muối NO3– kim loại Ag, Au, Hg,… bị nhiệt phân tạo thành kim loại, NO2 O2 VD: AgNO3 t0 Ag + NO2 + O2 c Nhận biết: Cho tác dụng với Cu môi trường axit ⇒ có khí khơng màu hóa nâu khơng khí d Ứng dụng: sản xuất phân đạm, thuốc nổ (KNO3) III – NH3 Tính chất vật lý: khí khơng màu, mùi khai, tan nhiều nước Tính chất hóa học: a Tính bazơ yếu - NH3 tác dụng với axit tạo thành muối amoni NH3 + HCl NH4Cl - Khi mở lọ đựng dung dịch HCl dung dịch NH3 đặt gần nhau, xuất khói trắng NH4Cl (góc phản dame cho câu nói “Khơng có lửa có khói”) - NH3 có khả kết tủa nhiều hidroxit kim loại tác dụng với dung dịch muối chúng b Khả tạo phức - Dung dịch NH3 hịa tan Cu(OH)2, Zn(OH)2 số muối tan Ag AgCl Cu(OH)2 + 4NH3 [Cu(NH3)4](OH)2 - Lưu ý: mẹo nhớ cơng thức phức chất: số nhóm NH3 phức chất lần hóa trị kim loại c Tính khử: - NH3 khử phi kim Cl2, O2, khử số oxit kim loại dạng kim loại đơn chất CuO 3CuO + 2NH3 3Cu + N2 + 3H2O NH3 + Cl2 N2 + 6HCl Ứng dụng: sản xuất HNO3, phân đạm, nhiên liệu, làm chất gây lạnh Điều chế: a Trong phịng thí nghiệm: cho muối amoni tác dụng với kiềm nóng t0 NH4Cl + NaOH NaCl + NH3 + H2O b Trong công nghiệp: tổng hợp NH3 từ N2 H2 t0, p, xt N + 3H 2 Muối NH3 a Tĩnh chất vật lý: dễ tan, điện ly mạnh b Tính chất hóa học: - Tác dụng với kiềm nóng tạo khí NH3 VD: t0 NH4Cl + NaOH - Dễ bị nhiệt phân 2NH3 NaCl + NH3 + H2O IV – H3PO4 Tính chất vật lý: tinh thể rắn, suốt, không màu, dễ chảy rữa Tính chất hóa học: a Tính oxi hóa – khử: P+5 bền N+5 nên H3PO4 không bị khử HNO3 b Tác dụng nhiệt: - Khi đun nóng, H3PO4 bị nước, tạo thành axit điphotphoric (H4P2O7) axit metaphotphoric (HPO3) Ngược lại, H4P2O7 HPO3 kết hợp với H2O để tạo thành H3PO4 t0 2H3PO4 H4P2O7 + H2O t H4P2O7 2HPO3 + H2O c Tính axit - H3PO4 axit ba nấc, phân ly ion H2PO4–; HPO42–; PO43– - Trong toán cho H3PO4 tác dụng với dung dịch kiềm (chứa OH–), để tìm nhanh xem sản phẩm muối muối nào, xét tỷ lệ T = nOH− nPO3− • T ≤ 1: tạo muối • 1< T < 2: tạo hỗn hợp muối H2PO4– HPO42– • T = 2: tạo muối HPO42– •