Skkn chuyên đề lý thuyết và bài tập nhóm viiib trong bồi dưỡng học sinh giỏi

LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIIB TRONG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI A MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài Kim loại nhóm VIIIB khơng phải nội dung chủ đạo, chiếm vị trí quan trọng q trình giảng dạy mơn hố học, đặc biệt việc bồi dưỡng HSG Quốc gia, Quốc tế Trong kì thi HSG tỉnh kì thi chọn HSG quốc gia, kì thi Olympic hố học thường có tập liên quan đến kim loại chuyển tiếp nhóm VIIIB Tuy nhiên tài liệu tham khảo lý thuyết tập vận dụng kim loại nhóm VIIIB chưa nhiều Do tơi lựa chọn đề tài nhằm giúp học sinh có thêm kiến thức lý thuyết kim loại nhóm VIIIB vận dụng giải tập kim loại nhóm VIIB đề thi học sinh giỏi cấp II Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết kim loại nhóm VIIIB hợp chất tập nhóm VIIIB đề thi học sinh giỏi cấp để từ hoàn thành chuyên đề “Lý thuyết tập kim loại nhóm VIIIB bồi dưỡng học sinh giỏi” để làm tài liệu phục vụ cho giáo viên học sinh giảng dạy học tập mơn hóa phần kim loại chuyển tiếp nhóm VIIB III Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu lí thuyết kim loại nhóm VIIIB chương trình hố học Vơ Cơ sở hóa học vơ nội dung liên quan skkn Sưu tầm hệ thống tập Hóa học vơ cơ: Cấu tạo ngun tử, Tìm ngun tố, tính tốn …chú ý cấu tạo tính chất Đưa kiện thực nghiệm nhằm cung cấp thông tin B PHẦN NỘI DUNG KIM LOẠI NHĨM VIIIB Đặc điểm chung nhóm VIIIB Nhóm VIIIB bao gồm nguyên tố xếp cột: sắt (Fe), ruteni (Ru) osmi (Os); coban (Co), rođi (Rh) iriđi (Ir); niken (Ni), padi (Pd) platin (Pt) Dựa vào đặc điểm giống nguyên tố mà chúng chia làm họ: họ sắt gồm Fe, Co, Ni họ platin gồm Ru, Rh, Pd, Os, Ir Pt Trong phạm vi chuyên đề này, xét nguyên tố họ sắt, chúng có số đặc điểm sau: Fe Co Ni 26 27 28 Cấu hình electron hố trị 3d64s2 3d74s2 3d84s2 Bán kính nguyên tử (A0) 1,26 1,25 1,24 Bán kính ion R2+ (A0) 0,80 0,78 0,74 Bán kính ion R3+ (A0) 0,67 0,64 - Năng lượng ion hoá I1 (eV) 7,90 7,86 7,5 Thế điện cực chuẩn E0 M2+/M (V) - 0,44 - 0,28 - 0,23 Thế điện cực chuẩn E0 M3+/M (V) +0,77 +1,81 +2,1 Số thứ tự So sánh lượng ion hóa thứ đến thứ Fe, Co, Ni Kim Z loại Fe Cấu hình electron Năng lượng ion hóa, kJ/mol I1 26 [Ar]3d64s2 762,5 I2 I3 I4 I5 156 2957 5290 7240 9600 skkn I6 Rn tử R ion M2+ M3+ 1,26 0,80 0,67 Co 27 [Ar]3d74s2 760,4 164 3232 4950 7670 9840 Ni 28 [Ar]3d84s2 737,1 175 3393 5300 7280 10400 1,24 0,74 - 1,25 0,78 0,64 Fe, Co Ni có vỏ electron ngồi giống nhau: 4s 2, bán kính nguyên tử giảm dần theo chiều tăng số electron điền vào obitan 3d, có số lớp electron nhau, điện tích hạt nhân tăng, electron hút mạnh làm giảm bán kính nguyên tử Trạng thái oxi hóa đặc trưng Fe, Co, Ni +2 +3 Trạng thái thiên nhiên - Đồng vị 2.1 Trạng thái thiên nhiên Fe nguyên tố phổ biến nhất, Ni Co phổ biến nhiều Trữ lượng vỏ Quả đất Fe 1,5%, Co 0,001% Ni 0,03% tổng số nguyên tử Khoáng vật quan trọng Fe manhetit (Fe2O4) chứa 72% Fe, hematit (Fe2O3) chứa 60% Fe, pirit (FeS2) xiđerit (FeCO3) chứa 35%Fe Khoáng vật Co cobantin (CoAsS) chứa 35,4% Co, smantit (CoAs2) Khoáng vật Ni nikelin (NiAs), milerit (NiS), penlađit ((Fe.Ni)9S8) Ngoài ra, Fe phân tán quặng Al, Ti, Mn Co Ni thường lẫn quặng Cu, Fe, Zn 2.2 Đồng vị Fe có đồng vị bền 54Fe (5,84%), 56Fe (91,68%), 57Fe (2,71%), 58Fe (0,31%) Trong số đồng vị phóng xạ đồng vị bền 55Fe có T = 2,9 năm Co có đồng vị từ 54Co đến 61Co có 59Co đồng vị thiên nhiên (100%), số đồng vị lại đồng vị phóng xạ bền 60Co có T = 5,2 năm Ni có 11 đồng vị từ 56Ni đến 66Ni, có đồng vị thiên nhiên 58Ni (67,76%), 60Ni (26,16%), 61Ni (1,25%), 62Ni (3,66%), 64Ni(1,16%) Trong đồng vị phóng xạ đồng vị bền 59Ni có T = 7,5.104 năm, bền 65Ni có T = 0,108 ngày đêm Tính chất lí học Fe, Co, Ni kim loại có ánh kim, Fe Co có màu trắng xám, Ni có màu trắng bạc skkn Fe Ni dễ rèn dễ dát mỏng Co cứng dòn Chúng có số số vật lí sau: Đại lượng vật lí Fe Co Ni Nhiệt độ nóng chảy (0C) 1536 1495 1453 Nhiệt độ sôi (0C) 2880 3100 3185 Khối lượng riêng (g/cm3) 7,91 8,90 8,90 Nhiệt thăng hoa (kJ/mol) 418 425 424 Độ cứng (thang Moxơ) 4/5 5,5 Độ dẫn điện (Hg=1) 10 10 14 Độ dẫn nhiệt (Hg=1) 10 Độ âm điện 1,8 1,7 1,8 Fe có dạng thù hình bền khoảng nhiệt độ xác định: Fe, Co Ni có tính sắt - từ: bị nam châm hút tác dụng dòng điện trở thành nam châm Fe, Co Ni tạo nhiều hợp kim quan trọng + Hợp kim Fe C: tùy lượng C Fe mà có sắt mềm (