Nhằm giúp học sinh học, ôn tập và hệ thống hóa một cáchđầy đủ, sâu sắc, nhưng với thời gian ngắn nhất kiếnthức hóa học hữu cơ bậc trung học phổ thông, chúng tôi biên soạn cuốn sách ÔN TẬP VÀ HỆ THỐNG HÓA NHANH HÓA VÔ CƠ SƠ ĐỒ PHẢN ỨNG HÓA HỌC Về nội dung, cuốn sách cung cấp cho bạn đọc những kiến thứcmới, cập nhật phương thức ra đề thi tú tài và thi tuyển sinh đại họctheo hướng mới của Bộ Giáo dục và Đào tạo (Tự luận Trắc nghiệmkhách quan).Khi sử dụng cuốn sách, trước hết học sinh phải xem kĩ phần ôntập, hệ thống hóa kiến thức, sau đó nên làm hết các bài tập về sơ đồphản ứng hóa học, để vận dụng, khắc sâu, hoàn thiện kiến thức đãlĩnh hội được.Đối với học sinh, để chuẩn bị cho việc ôn luyện trước các kì thihọc kì, chuyển lớp, tú tài và thi vào đại học, mong rằng cuốn sáchnày sẽ đem lại những điều bổ ích, thiết thực và hiệu quả.Dù rất cố gắng, chúng tôi vẫn cảm thấy chắc chắn không tránhkhỏi thiếu sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của bạn đọc.
Mục lục Lời nói đầu Lời nói đầu PHẦN I: KIM LOẠI Nhằm giúp học sinh có tài liệu , ôn tập hệ thống hóa kiến thức hóa học bậc trung học phổ thông phần hóa học vô cơ, biên soạn sách: Vấn đề 1: Vấn ñeà 2: 24 ÔN TẬP VÀ HỆ THỐNG HÓA HÓA HỌC VÔ CƠ Vấn đề 3: 40 Vấn đề 4: 56 Vấn đề 5: 74 Vấn đề 6: 103 SƠ ĐỒ PHẢN ỨNG HÓA HỌC Khi sử dụng sách, trước hết học sinh phải xem kó phần ôn tập, hệ thống hóa kiến thức, sau nên làm hết tập sơ đồ phản ứng hóa học, để vận dụng, khắc sâu, hoàn thiện kiến thức lónh hội Dù cố gắng, nghó sách tránh khỏi thiếu sót, mong nhận ý kiến đóng góp bạn đọc Quan Hán Thành PHẦN II: PHI KIM Vấn đề 1: 121 Vấn đề 2: 143 Vấn đề 3: 165 Vấn đề 4: 194 206 b Ba kiểu mạng tinh thể kim loại: mạng lập phương tâm khối (ví dụ: kim loại kiềm Na, K, …); mạng lập phương tâm diện (ví dụ: Al, Pb, Ni, Ca, Sr, …); mạng lăng trụ lục giác (ví dụ: Be, Mg, Zn, Cd, …) PHẦN I KIM LOẠI Liên kết kim loại a Khái niệm: Liên kết kim loại liên kết sinh electron tự gắn ion dương kim loại với Vần đề ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI b So sánh chất liên kết kim loại với liên kết cộng hóa trị: I CẤU TẠO CỦA KIM LOẠI Khái niệm kim loại gì? Kim loại nguyên tố mà nguyên tử dễ nhường electron hóa trị phản ứng hóa học để trở thành ion dương Nguyên tử kim loại thu thêm electron, không trở thành ion âm GIỐNG KHÁC Lực liên kết electron chung gắn nguyên tử (trong liên kết cộng hóa trị) gắn ion dương (trong liên kết kim loại) với Trong liên kết cộng hóa trị đôi electron dùng chung hai nguyên tử đóng góp Cấu tạo nguyên tử kim loại Hầu hết nguyên tố kim loại có cấu tạo nguyên tử với lớp electron có electron (1, hay 3e) So với nguyên tử phi kim chu kỳ, nguyên tử kim loại có điện tích hạt nhân bé hơn, có bán kính nguyên tử lớn hơn, có độ âm điện nhỏ Cấu tạo đơn chất kim loại a Ở dạng rắn, đơn chất kim loại có cấu tạo mạng tinh thể Với nút mạng ion dương dao động xung quanh vị trí cân electron tự chuyển động hỗn loạn ion dương tạo lớp “khí e”, thiết lập nên cân động Trong liên kết kim loại electron tất nguyên tử kim loại đóng góp c So sánh chất liên kết kim loại với liên kết ion GIỐNG KHÁC Lực liên kết lực hút tónh Trong liên kết ion, lực hút tónh điện phần tử mang điện ion dương ion âm điện trái dấu Trong liên kết kim loại lực hút tónh điện ion dương kim loại electron tự Kim loại nặng có d > (Zn, Fe, …) II TÍNH CHẤT VẬT LÝ CHUNG CỦA KIM LOẠI – Độ cứng, nhiệt độ nóng chảy, … Có ánh kim: electron tự kim loại phản xạ tốt tia sáng có bước sóng mà mắt ta nhìn thấy III TÍNH CHẤT HÓA HỌC CHUNG CỦA KIM LOẠI Dãy điện hóa kim loại Có tính dẻo: chịu tác dụng lực học, khối kim loại bị biến dạng (nghóa có tính dẻo) lớp ion kim loại trượt lên mà không bị tách rời, có lớp “khí electron” liên kết chúng lại a Trong biến đổi hóa học, nguyên tử ion nguyên tố kim loại có quan hệ: Có tính dẫn nhiệt: đốt nóng đầu khối kim loại, electron tự chuyển động nhanh Do va đập, electron truyền lương (dưới dạng nhiệt) cho ion dương vùng có nhiệt độ thấp Vì vậy, kim loại dẫn nhiệt Khi nhiệt độ tăng, tính dẫn nhiệt tính dẫn điện kim loại giảm ion dương dao động mạnh hơn, cản trở dòng electron, mặt khác electron chuyển động hỗn loạn mạnh hơn, khó định hướng theo chiều định ne M Có tính dẫn điện: nối kim loại với nguồn điện, electron tự kim loại chuyển dời có hướng (về cực dương), tạo dòng điện kim loại Mn ne (Dạng khử) (Dạng oxi hóa) Dạng oxi hóa dạng khử kim loại tạo thành cặp oxi hóa – khử kim loại b Dãy điện hóa kim loại dãy cặp oxi hóa – khử xếp theo chiều tăng dần tính oxi hóa ion kim loại chiều giảm dần tính khử nguyên tử kim loại tương ứng Tính oxi hóa ion kim loại tăng dần + + 2+ 2+ + 2+ 2+ 3+ 2+ 2+ 2+ 2+ + 2+ 3+ 2+ Li K Ba Ca Na Mg Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Fe Li K Ba Ca Na Mg Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Fe Hg Ag + 2+ Hg Ag Pt 3+ Au Pt Au Tính khử nguyên tử kim loại giảm dần Lưu ý Tính chất vật lý chung kim loại electron tự kim loại gây Ngoài tính chất chung trên, kim loại có số tính chất không giống như: – Tỉ khối (d): Kim loại nhẹ coù d < (K, Na, Mg, Al, …) c Quy tắc (dự đoán chiều phản ứng hai cặp oxi hóa–khử) Một phản ứng oxi hóa – khử xảy theo chiều: chất oxi hóa mạnh oxi hóa chất khử mạnh để sinh chất oxi hóa yếu chất khử yếu Kim loại nặng có d > (Zn, Fe, …) II TÍNH CHẤT VẬT LÝ CHUNG CỦA KIM LOẠI – Độ cứng, nhiệt độ nóng chảy, … Có ánh kim: electron tự kim loại phản xạ tốt tia sáng có bước sóng mà mắt ta nhìn thấy III TÍNH CHẤT HÓA HỌC CHUNG CỦA KIM LOẠI Dãy điện hóa kim loại Có tính dẻo: chịu tác dụng lực học, khối kim loại bị biến dạng (nghóa có tính dẻo) lớp ion kim loại trượt lên mà không bị tách rời, có lớp “khí electron” liên kết chúng lại a Trong biến đổi hóa học, nguyên tử ion nguyên tố kim loại có quan hệ: Có tính dẫn nhiệt: đốt nóng đầu khối kim loại, electron tự chuyển động nhanh Do va đập, electron truyền lương (dưới dạng nhiệt) cho ion dương vùng có nhiệt độ thấp Vì vậy, kim loại dẫn nhiệt Khi nhiệt độ tăng, tính dẫn nhiệt tính dẫn điện kim loại giảm ion dương dao động mạnh hơn, cản trở dòng electron, mặt khác electron chuyển động hỗn loạn mạnh hơn, khó định hướng theo chiều định ne M Có tính dẫn điện: nối kim loại với nguồn điện, electron tự kim loại chuyển dời có hướng (về cực dương), tạo dòng điện kim loại Mn ne (Dạng khử) (Dạng oxi hóa) Dạng oxi hóa dạng khử kim loại tạo thành cặp oxi hóa – khử kim loại b Dãy điện hóa kim loại dãy cặp oxi hóa – khử xếp theo chiều tăng dần tính oxi hóa ion kim loại chiều giảm dần tính khử nguyên tử kim loại tương ứng Tính oxi hóa ion kim loại tăng dần + + 2+ 2+ + 2+ 2+ 3+ 2+ 2+ 2+ 2+ + 2+ 3+ 2+ Li K Ba Ca Na Mg Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Fe Li K Ba Ca Na Mg Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Fe Hg Ag + 2+ Hg Ag Pt 3+ Au Pt Au Tính khử nguyên tử kim loại giảm dần Lưu ý Tính chất vật lý chung kim loại electron tự kim loại gây Ngoài tính chất chung trên, kim loại có số tính chất không giống như: – Tỉ khối (d): Kim loại nhẹ có d < (K, Na, Mg, Al, …) c Quy tắc (dự đoán chiều phản ứng hai cặp oxi hóa–khử) Một phản ứng oxi hóa – khử xảy theo chiều: chất oxi hóa mạnh oxi hóa chất khử mạnh để sinh chất oxi hóa yếu chất khử yếu Coxi hóa Coxi hóa (yếu hơn) Fe + 2AgNO3 (mạnh hơn) sinh Ví dụ (4): (dung dịch dư) Fe(NO3)2 + AgNO3 oh (còn dư) Fe(NO3)2 + 2Ag Fe(NO3)3 + Ag Sáu tính chất hóa học chung kim loại Ckhử Tính chất hóa học kim loại tính khử (dễ bị oxi hóa), nghóa nguyên tử kim loại dễ nhường electron để trở thành cation Ckhử (mạnh hơn) (yếu hơn) M ne Mn d Áp dụng dãy điện hóa – Kim loại đứng trước (mạnh hơn) đẩy kim loại đứng sau (yếu hơn) khỏi dung dịch muối – Kim loại đứng trước hiđro đẩy hiđro khỏi nước (chỉ xét đến Fe) – Kim loại đứng trước hiđro đẩy hiđro khỏi dung dịch axit loãng – Khi điện phân: ion kim loại nhận electron theo thứ tự nói chung từ sau trước e Một số ví dụ áp dụng dãy điện hóa quy tắc Tính chất 1: Tác dụng với oxi phi kim khác a Tác dụng với oxi K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb (H2) Cu Hg Ag Pt Au Phản ứng điều kiện thường Phản ứng nung nóng Không phản ứng Đốt cháy sáng (ngọn lửa có màu) Đốt không cháy (trừ Fe) Lưu ý: Ví dụ (1): Các kim loại Be, Zn, Al, Pb, Cr tác dụng với oxi có khả tạo oxit lưỡng tính Fe + 2FeCl3 3FeCl2 Ví dụ (2): Ví dụ: Cu + 2FeCl3 2FeCl2 + CuCl2 4Al + 3O2 2Al2O3 Ví dụ (3): Zn (dư) + 2FeCl3 Zn (còn dư) (dung dịch) Al2O3 + 6HCl 2AlCl3 + 3H2O 2FeCl2 + ZnCl2 Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O + FeCl2 ZnCl2 + Fe 10 Coxi hoùa Coxi hóa (yếu hơn) Fe + 2AgNO3 (mạnh hơn) sinh Ví dụ (4): (dung dịch dư) Fe(NO3)2 + AgNO3 oh (còn dư) Fe(NO3)2 + 2Ag Fe(NO3)3 + Ag Sáu tính chất hóa học chung kim loại Ckhử Tính chất hóa học kim loại tính khử (dễ bị oxi hóa), nghóa nguyên tử kim loại dễ nhường electron để trở thành cation Ckhử (mạnh hơn) (yếu hơn) M ne Mn d Áp dụng dãy điện hóa – Kim loại đứng trước (mạnh hơn) đẩy kim loại đứng sau (yếu hơn) khỏi dung dịch muối – Kim loại đứng trước hiđro đẩy hiđro khỏi nước (chỉ xét đến Fe) – Kim loại đứng trước hiđro đẩy hiđro khỏi dung dịch axit loãng – Khi điện phân: ion kim loại nhận electron theo thứ tự nói chung từ sau trước e Một số ví dụ áp dụng dãy điện hóa quy tắc Tính chất 1: Tác dụng với oxi phi kim khác a Tác dụng với oxi K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb (H2) Cu Hg Ag Pt Au Phaûn ứng điều kiện thường Phản ứng nung nóng Không phản ứng Đốt cháy sáng (ngọn lửa có màu) Đốt không cháy (trừ Fe) Lưu ý: Ví dụ (1): Các kim loại Be, Zn, Al, Pb, Cr tác dụng với oxi có khả tạo oxit lưỡng tính Fe + 2FeCl3 3FeCl2 Ví dụ (2): Ví dụ: Cu + 2FeCl3 2FeCl2 + CuCl2 4Al + 3O2 2Al2O3 Ví dụ (3): Zn (dư) + 2FeCl3 Zn (còn dư) (dung dịch) Al2O3 + 6HCl 2AlCl3 + 3H2O 2FeCl2 + ZnCl2 Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O + FeCl2 ZnCl2 + Fe 10 Than chì: Chất rắn màu xám đậm, có ánh kim (phản xạ ánh sáng bề mặt giống kim loại), dẫn điện tốt, dẫn nhiệt tốt Vấn đề CACBON – SILIC (Nhóm IVA) Cả kim cương than chì chịu nóng, nhiệt độ cao không bay A KIẾN THỨC CƠ BẢN CẦN NHỚ I ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO NGUYÊN TỬ VÀ LÝ TÍNH CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IVA Ký hiệu C nguyên tử KLNT 12,011 Tên nguyên tố 14 Si 28,086 32 Ge 72,590 50 Sn 118,690 82 Pb 207,190 Nguyeân tử cacbon có electron lớp cùng, độ âm điện 2,5 nên vừa chất khử (nhường electron) vừa chất oxi hóa (thu electron) Tuy hoạt động đun nóng cacbon trở nên hoạt động Tính chất 1: Cacbon chất khử (nhường electron) Cacbon Cấu hình electron lớp 2s2 2p2 Độ âm điện 2,5 Silic Gecmani Thiếc Chì t C + O2 CO2 Nếu cacbon dư: C + CO2 2CO t Fe2O3 + 3C 2Fe + 3CO 3s2 3p2 4s2 4p2 5s2 5p2 6s2 6p2 Nếu dư cacbon: t 3Fe + C Fe3C (xementit) 1,8 1,8 1,8 1,8 II CACBON VÀ MỘT SỐ HP CHẤT CỦA CACBON CACBON a Trạng thái tự nhiên lý tính Cacbon tồn hai dạng thù hình phổ biến kim cương than chì Kim cương: Chất rắn, suốt, không màu, cứng tất chất rắn tự nhiên, không dẫn điện, hoạt động 194 b Hóa tính t SiO2 + 2C Si + 2CO Nếu dư cacbon: t SiC (Silic cacbua hay cacborunđum) Si + C lò điện CaC2 + CO CaO + C t0 20000 C lò điện Al4C3 + 6CO 2Al2O3 + 9C t0 20000 C C + 2H2SO4 đậm đặc C + 4HNO3 đậm đặc t CO2 + 2SO2 + 2H2O t CO2 + 4NO2 + 2H2O t 2KCl + 3CO2 3C + 2KClO3 195 Than chì: Chất rắn màu xám đậm, có ánh kim (phản xạ ánh sáng bề mặt giống kim loại), dẫn điện tốt, dẫn nhiệt tốt Vấn đề CACBON – SILIC (Nhóm IVA) Cả kim cương than chì chịu nóng, nhiệt độ cao không bay A KIẾN THỨC CƠ BẢN CẦN NHỚ I ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO NGUYÊN TỬ VÀ LÝ TÍNH CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IVA Ký hiệu C nguyên tử KLNT 12,011 Tên nguyên tố 14 Si 28,086 32 Ge 72,590 50 Sn 118,690 82 Pb 207,190 Nguyên tử cacbon có electron lớp cùng, độ âm điện 2,5 nên vừa chất khử (nhường electron) vừa chất oxi hóa (thu electron) Tuy hoạt động đun nóng cacbon trở nên hoạt động Tính chất 1: Cacbon chất khử (nhường electron) Cacbon Cấu hình electron lớp 2s2 2p2 Độ âm điện 2,5 Silic Gecmani Thiếc Chì t C + O2 CO2 Nếu cacbon dư: C + CO2 2CO t Fe2O3 + 3C 2Fe + 3CO 3s2 3p2 4s2 4p2 5s2 5p2 6s2 6p2 Nếu dư cacbon: t 3Fe + C Fe3C (xementit) 1,8 1,8 1,8 1,8 II CACBON VÀ MỘT SỐ HP CHẤT CỦA CACBON CACBON a Trạng thái tự nhiên lý tính Cacbon tồn hai dạng thù hình phổ biến kim cương than chì Kim cương: Chất rắn, suốt, không màu, cứng tất chất rắn tự nhiên, không dẫn điện, hoạt động 194 b Hóa tính t SiO2 + 2C Si + 2CO Nếu dư cacbon: t SiC (Silic cacbua hay cacborunđum) Si + C lò ñieän CaC2 + CO CaO + C t0 20000 C lò điện Al4C3 + 6CO 2Al2O3 + 9C t0 20000 C C + 2H2SO4 đậm đặc C + 4HNO3 đậm ñaëc t CO2 + 2SO2 + 2H2O t CO2 + 4NO2 + 2H2O t 2KCl + 3CO2 3C + 2KClO3 195 Ở nhiệt độ cao, cacbon tác dụng với H2O, tạo hỗn hợp khí than ướt (CO, CO2, H2) phản ứng: 1000 C C + H2O CO + H2 c Điều chế CO Trong phòng thí nghiệm: H2SO4 đặc HCOOH CO + H2O t0 t0 C + 2H2O CO2 + 2H2 Tính chất 2: Cacbon chất oxi hóa (thu electron) 500 C, xt Ni C + 2H2 CH4 t 2C + Ca CaC2 (canxi cacbua) CO (cacbon mono oxit) Công thức cấu tạo C O a Lý tính CO khí không màu, không mùi, nhẹ không khí, tan nước b Hóa tính CO Tính chất 1: CO oxit không tạo muối Ở nhiệt độ cao CO kết hợp với kiềm: 200 C, 15 atm HCOONa NaOH + CO Tính chất 2: CO có tính khử nhiệt độ cao: t0 2CO2 2CO + O2 t0 2Fe + 3CO2 3CO + Fe2O3 t0 Cu + CO2 CO + CuO CO + H2O + PdCl2 Pd + 2HCl + CO2 (Thường dùng phản ứng định tính CO) 196 Trong công nghiệp: – Đốt không hoàn toàn than đá không khí khô: 0 t t 2C + O2 2CO (có thể có C + O2 CO2 ) – Hoặc cho nước qua than nóng đỏ ( 10000C) t C + H2O CO + H2 t C + 2H2O CO2 + 2H2 CO2 (anhiđrit cacbonic hay cacbon oxit khí cacbonic) a Cấu tạo lý tính CO2 Công thức cấu tạo: O = C = O CO2 khí không màu, không mùi, nặng không khí, dễ hóa lỏng, tan nước, không trì cháy, sống b Hóa tính CO2 Tính chất 1: CO2 oxit axit CO2 + H2O H2CO3 CO2 + CaO CaCO3 CO2 + Ca(OH)2 dö CaCO3 + H2O 2CO2 dö + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 Tính chất 2: CO2 bền, nhiệt độ cao bị nhiệt phân phần tác dụng với chất khử mạnh 197 Ở nhiệt độ cao, cacbon tác dụng với H2O, tạo hỗn hợp khí than ướt (CO, CO2, H2) phản öùng: 1000 C C + H2O CO + H2 c Điều chế CO Trong phòng thí nghiệm: H2SO4 đặc HCOOH CO + H2O t0 t0 C + 2H2O CO2 + 2H2 Tính chất 2: Cacbon chất oxi hoùa (thu electron) 500 C, xt Ni C + 2H2 CH4 t 2C + Ca CaC2 (canxi cacbua) CO (cacbon mono oxit) Công thức cấu tạo C O a Lý tính CO khí không màu, không mùi, nhẹ không khí, tan nước b Hóa tính CO Tính chất 1: CO oxit không tạo muối Ở nhiệt độ cao CO kết hợp với kiềm: 200 C, 15 atm HCOONa NaOH + CO Tính chất 2: CO có tính khử nhiệt độ cao: t0 2CO2 2CO + O2 t0 2Fe + 3CO2 3CO + Fe2O3 t0 Cu + CO2 CO + CuO CO + H2O + PdCl2 Pd + 2HCl + CO2 (Thường dùng phản ứng định tính CO) 196 Trong công nghiệp: – Đốt không hoàn toàn than đá không khí khô: 0 t t 2C + O2 2CO (có thể có C + O2 CO2 ) – Hoaëc cho nước qua than nóng đỏ ( 10000C) t C + H2O CO + H2 t C + 2H2O CO2 + 2H2 CO2 (anhiđrit cacbonic hay cacbon oxit khí cacbonic) a Cấu tạo lý tính CO2 Công thức cấu tạo: O = C = O CO2 khí không màu, không mùi, nặng không khí, dễ hóa lỏng, tan nước, không trì cháy, sống b Hóa tính CO2 Tính chất 1: CO2 oxit axit CO2 + H2O H2CO3 CO2 + CaO CaCO3 CO2 + Ca(OH)2 dö CaCO3 + H2O 2CO2 dư + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 Tính chất 2: CO2 bền, nhiệt độ cao bị nhiệt phân phần tác dụng với chất khử mạnh 197 20000 C 2CO2 2CO + O2 t 2Mg + CO2 2MgO + C t 2H2 + CO2 2H2O + C – Muối cacbonat kim loại hóa trị II không tan, ví dụ: CaCO3, MgCO3, FeCO3, PbCO3, … – Muối cacbonat kim loại hóa trị III không tồn dung dịch Ví dụ c Điều chế CO2 Trong phòng thí nghieäm: CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O Trong công nghiệp: nung CaCO3 CaO + CO2 10000 C H2CO3 (axit cacbonic) Công thức cấu tạo: H–O H–O Fe2(CO3)3 + 3H2O 2Fe(OH)3 + 3CO2 Lưu ý Các muối cacbonat kim loại không tan nước lại dễ tan axit dung dịch bão hòa khí CO2 Ví dụ: CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2 (tan) C=O H2CO3 điaxit yếu tồn dung dịch nước H2CO3 H+ + HCO3 HCO3 H+ + CO23 H2CO3 khoâng làm rượu quỳ hóa đỏ, dễ bay phân tích thành CO2 H2O b Sự nhiệt phân muối cacbonat Hầu hết muối cacbonat dễ bị nhiệt phân (trừ cacbonat trung hòa kim loại kiềm) Ví dụ: t MgCO3 MgO + CO2 t CaO + CO2 CaCO3 Muối cacbonat (và hiđro cacbonat) t Na2CO3 + CO2 + H2O 2NaHCO3 a Tính tan Lưu ý – Tan tốt gồm: (NH4)2CO3, cacbonat kim loại kiềm, cacbonat axit kim loại kiềm (trừ NaHCO3 tan ít) kim loại kiềm thổ (ví dụ Mg(HCO3)2, Ca(HCO3)2) Na2CO3 không bị nhiệt phân mà nóng chảy 8500C 198 199 20000 C 2CO2 2CO + O2 t 2Mg + CO2 2MgO + C t 2H2 + CO2 2H2O + C – Muối cacbonat kim loại hóa trị II không tan, ví dụ: CaCO3, MgCO3, FeCO3, PbCO3, … – Muối cacbonat kim loại hóa trị III không tồn dung dịch Ví dụ c Điều chế CO2 Trong phòng thí nghiệm: CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O Trong coâng nghieäp: nung CaCO3 CaO + CO2 10000 C H2CO3 (axit cacbonic) Công thức cấu taïo: H–O H–O Fe2(CO3)3 + 3H2O 2Fe(OH)3 + 3CO2 Lưu ý Các muối cacbonat kim loại không tan nước lại dễ tan axit dung dịch bão hòa khí CO2 Ví dụ: CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2 (tan) C=O H2CO3 điaxit yếu tồn dung dịch nước H2CO3 H+ + HCO3 HCO3 H+ + CO23 H2CO3 không làm rượu quỳ hóa đỏ, dễ bay phân tích thành CO2 H2O b Sự nhiệt phân muối cacbonat Hầu hết muối cacbonat dễ bị nhiệt phân (trừ cacbonat trung hòa kim loại kiềm) Ví dụ: t MgCO3 MgO + CO2 t CaO + CO2 CaCO3 Muối cacbonat (và hiñro cacbonat) t Na2CO3 + CO2 + H2O 2NaHCO3 a Tính tan Lưu ý – Tan tốt gồm: (NH4)2CO3, cacbonat kim loại kiềm, cacbonat axit kim loại kiềm (trừ NaHCO3 tan ít) kim loại kiềm thổ (ví dụ Mg(HCO3)2, Ca(HCO3)2) Na2CO3 không bị nhiệt phân mà nóng chảy 8500C 198 199 t Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O t0 Mg(HCO3)2 MgCO3 + CO2 + H2O Muối cacbonat kim loại kiềm bị thủy phân mạnh tạo môi trường kiềm (làm quỳ tím hóa xanh) Ví dụ: Na2CO3 + H2O màu trắng 2 + H2O NH3 + CO2 + H2O NH4HCO3 – HCO + OH ) e Điều chế sa công nghiệp phương pháp solvay (hay phương pháp amoniac) NH4HCO3 + NaCl NaHCO3 + NH4Cl NaHCO3 + NaOH (hay CO Do Na2CO3 xem bazơ: Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + CO2 + H2O (hay CO23 + 2H+ CO2 + H2O) 2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O 2Fe(OH)3 + 6NaCl + 3CO2 Giải thích: 200 C 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O III SƠ LƯC VỀ SILIC VÀ HP CHẤT CỦA SILIC Silic Silic dạng tinh thể (màu xám, giòn, hoạt tính thấp) hay dạng vô định hình (bột nâu, hoạt động) 2Mg + Si Mg2Si (magie silixua) 0 400 600 C SiO2 Si + O2 HCO3 + OH– CO23 + H2O CO2 + OH– Fe3+ + 3OH– Fe(OH)3 d Nhận biết ion CO 2 CO23 + H2SO4 loaõng 2000 C SiC Si + C Si + 2KOH + H2O K2SiO3 + H2 Lưu ý Si không tác dụng với axit điều kiện thường Cho mẫu thử tác dụng với H2SO4 loãng, dẫn khí sinh vào dung dịch nước vôi có dư thấy vẩn ñuïc SO24 + CO2 + H2O CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O 200 CO23 + 2AgNO3 NO3 + Ag2CO3 t Ag2CO3 Ag2O màu đen + CO2 c Sự thủy phân HCO3 Cách khác: SiO2 – H2SiO3 – Muối silicat a SiO2 (silic đioxit): chất rắn không màu, có cát trắng, thạch anh, … không tan, không tác dụng với nước, 201 t Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O t0 Mg(HCO3)2 MgCO3 + CO2 + H2O Muối cacbonat kim loại kiềm bị thủy phân mạnh tạo môi trường kiềm (làm quỳ tím hóa xanh) Ví dụ: Na2CO3 + H2O màu trắng 2 + H2O NH3 + CO2 + H2O NH4HCO3 – HCO + OH ) e Điều chế sa công nghiệp phương pháp solvay (hay phương pháp amoniac) NH4HCO3 + NaCl NaHCO3 + NH4Cl NaHCO3 + NaOH (hay CO Do Na2CO3 xem bazơ: Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + CO2 + H2O (hay CO23 + 2H+ CO2 + H2O) 2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O 2Fe(OH)3 + 6NaCl + 3CO2 Giải thích: 200 C 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O III SƠ LƯC VỀ SILIC VÀ HP CHẤT CỦA SILIC Silic Silic dạng tinh thể (màu xám, giòn, hoạt tính thấp) hay dạng vô định hình (bột nâu, hoạt động) 2Mg + Si Mg2Si (magie silixua) 0 400 600 C SiO2 Si + O2 HCO3 + OH– CO23 + H2O CO2 + OH– Fe3+ + 3OH– Fe(OH)3 d Nhận biết ion CO 2 CO23 + H2SO4 loaõng 2000 C SiC Si + C Si + 2KOH + H2O K2SiO3 + H2 Lưu ý Si không tác dụng với axit điều kiện thường Cho mẫu thử tác dụng với H2SO4 loãng, dẫn khí sinh vào dung dịch nước vôi có dư thấy vẩn đục SO24 + CO2 + H2O CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O 200 CO23 + 2AgNO3 NO3 + Ag2CO3 t Ag2CO3 Ag2O màu đen + CO2 c Sự thủy phân HCO3 Cách khác: SiO2 – H2SiO3 – Muối silicat a SiO2 (silic đioxit): chất rắn không màu, có cát trắng, thạch anh, … không tan, không tác dụng với nước, 201 không tác dụng với axit (trừ HF), tác dụng với bazơ nhiệt độ cao B SƠ ĐỒ PHẢN ỨNG HÓA HỌC VỀ CACBON – SILIC SiO2 + 4HF SiF4 + 2H2O t SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O b SiH4 (Silan): khí không bền, tự bốc cháy không khí SiH4 + 2O2 SiO2 + 2H2O c H2SiO3 (axit silicic) muối silicat Sơ đồ C6H12O6 NH3 Na2SiO3 + 2HCl 2NaCl + H2SiO3 – Thủy tinh thường: Na2O.CaO.6SiO2 + 2CO2 – Thủy tinh tan: Na2SiO3; K2SiO3 có phản ứng kiềm nước tạo thủy tinh lỏng (9) C (3) O=C CO ONH4 (4) (8) NH2 (6) CO2 (5) CaCO3 CO2 (7) Ca(HCO3)2 NH4HCO3 (8) (2) NaHCO3 Na2CO3 (7) (3) Na2CO3 NaOH (6) (4) NaOH NaHCO3 (5) Sơ đồ Na2O.CaO.6SiO2 (hay Na2SiO3.CaSiO3.4SiO2) 6SiO2 + CaCO3 + Na2CO3 (1) Fe(OH)3 Muoái silicat: nung 14000 C (2) Sơ đồ 800 C H2SiO3 SiO2 + H2O Điều chế CO2 Ure (NH2)2CO H2SiO3 axit yếu (yếu H2CO3) tạo kết tủa keo nước bị nhiệt phân 8000C Điều chế H2SiO3 (1) Si (1) SiO2 (2) Si (3) Na2SiO3 (4) H2SiO3 (5) SiO2 (6) SiF4 (8) (7) Na2O.CaO.6SiO2 (thủy tinh thường) Na2SiO3 + 2H2O H2SiO3 + 2NaOH (Na2SiO3 vaø K2SiO3 trông giống thủy tinh, tan nước nên gọi thủy tinh tan) 202 203 không tác dụng với axit (trừ HF), tác dụng với bazơ nhiệt độ cao B SƠ ĐỒ PHẢN ỨNG HÓA HỌC VEÀ CACBON – SILIC SiO2 + 4HF SiF4 + 2H2O t SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O b SiH4 (Silan): khí không bền, tự bốc cháy không khí SiH4 + 2O2 SiO2 + 2H2O c H2SiO3 (axit silicic) muối silicat Sơ đồ C6H12O6 NH3 Na2SiO3 + 2HCl 2NaCl + H2SiO3 – Thủy tinh thường: Na2O.CaO.6SiO2 + 2CO2 – Thủy tinh tan: Na2SiO3; K2SiO3 có phản ứng kiềm nước tạo thủy tinh lỏng (9) C (3) O=C CO ONH4 (4) (8) NH2 (6) CO2 (5) CaCO3 CO2 (7) Ca(HCO3)2 NH4HCO3 (8) (2) NaHCO3 Na2CO3 (7) (3) Na2CO3 NaOH (6) (4) NaOH NaHCO3 (5) Sơ đồ Na2O.CaO.6SiO2 (hay Na2SiO3.CaSiO3.4SiO2) 6SiO2 + CaCO3 + Na2CO3 (1) Fe(OH)3 Muối silicat: nung 14000 C (2) Sơ ñoà 800 C H2SiO3 SiO2 + H2O Điều chế CO2 Ure (NH2)2CO H2SiO3 axit yếu (yếu H2CO3) tạo kết tủa keo nước bị nhiệt phân 8000C Điều cheá H2SiO3 (1) Si (1) SiO2 (2) Si (3) Na2SiO3 (4) H2SiO3 (5) SiO2 (6) SiF4 (8) (7) Na2O.CaO.6SiO2 (thuûy tinh thường) Na2SiO3 + 2H2O H2SiO3 + 2NaOH (Na2SiO3 K2SiO3 trông giống thủy tinh, tan nước nên gọi thủy tinh tan) 202 203 NH4HCO3 + NaCl NaHCO3 + NH4Cl HƯỚNG DẪN GIẢI Sơ đồ C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O (1) men rượu hay C6H12O6 2CO2 + 2C2H5OH 300 320 C t0 CO2 + 2Mg 2MgO + C (2) 3C + CaO CaC2 + CO (3) lò điện t0 20000 C 2000 C hay 2Al2O3 + 9C Al4C3 + 6CO 2CO + O2 2CO2 (4) CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O (5) CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2 (6) t Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O O=C (8) NH2 NH2 O=C NH2 (7) ONH4 1800 C; 200 atm ( H2O) + H2O (9) NH2 Ure (NH2)2CO 204 (4) NaOH + CO2 NaHCO3 (5) NaHCO3 + H2O (6) NaOH + CO2 + H2O 2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O (7) 3Na2CO3 + 2FeCl3 + 3H2O 2Fe(OH)3 + 6NaCl + 3CO2 (8) Sơ đồ (1) 900 C SiO2 + 2Mg 2MgO + Si (2) 1800 C hay SiO2 dö + 2C Si + 2CO t Si + 2NaOH + H2O Na2SiO3 + 2H2 (3) Na2SiO3 + 2HCl 2NaCl + H2SiO3 (4) hay Na2SiO3 + CO2 + H2O H2SiO3 + Na2CO3 t H2SiO3 SiO2 + H2O (5) SiO2 + 2F2 SiF4 + O2 (6) hay SiO2 + 4HF SiF4 + 2H2O t Na2SiO3 + H2O SiO2 + 2NaOH (7) nung Na2O.CaO.6SiO2 + 2CO2 6SiO2 + CaCO3 + Na2CO3 thủy tinh thường Sơ đồ NH3 + CO2 + H2O NH4HCO3 Na2CO3 + Ca(OH)2 CaCO3 + 2NaOH t0 7000 C ONH4 (3) C + H2O CO + H2 CO2 + 2NH3 O = C t 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O t Si + O2 SiO2 10000 C (2) (8) (1) 205 NH4HCO3 + NaCl NaHCO3 + NH4Cl HƯỚNG DẪN GIẢI Sơ đồ C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O (1) men rượu hay C6H12O6 2CO2 + 2C2H5OH 300 320 C t0 CO2 + 2Mg 2MgO + C (2) 3C + CaO CaC2 + CO (3) lò điện t0 20000 C 2000 C hay 2Al2O3 + 9C Al4C3 + 6CO 2CO + O2 2CO2 (4) CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O (5) CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2 (6) t Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O O=C (8) NH2 NH2 O=C NH2 (7) ONH4 1800 C; 200 atm ( H2O) + H2O (9) NH2 Ure (NH2)2CO 204 (4) NaOH + CO2 NaHCO3 (5) NaHCO3 + H2O (6) NaOH + CO2 + H2O 2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O (7) 3Na2CO3 + 2FeCl3 + 3H2O 2Fe(OH)3 + 6NaCl + 3CO2 (8) Sơ đồ (1) 900 C SiO2 + 2Mg 2MgO + Si (2) 1800 C hay SiO2 dö + 2C Si + 2CO t Si + 2NaOH + H2O Na2SiO3 + 2H2 (3) Na2SiO3 + 2HCl 2NaCl + H2SiO3 (4) hay Na2SiO3 + CO2 + H2O H2SiO3 + Na2CO3 t H2SiO3 SiO2 + H2O (5) SiO2 + 2F2 SiF4 + O2 (6) hay SiO2 + 4HF SiF4 + 2H2O t Na2SiO3 + H2O SiO2 + 2NaOH (7) nung Na2O.CaO.6SiO2 + 2CO2 6SiO2 + CaCO3 + Na2CO3 thủy tinh thường Sơ đồ NH3 + CO2 + H2O NH4HCO3 Na2CO3 + Ca(OH)2 CaCO3 + 2NaOH t0 7000 C ONH4 (3) C + H2O CO + H2 CO2 + 2NH3 O = C t 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O t Si + O2 SiO2 10000 C (2) (8) (1) 205 Mục lục Lời nói đầu Lời nói đầu PHẦN I: KIM LOẠI Nhằm giúp học sinh có tài liệu , ôn tập hệ thống hóa kiến thức hóa học bậc trung học phổ thông phần hóa học vô cơ, biên soạn sách: Vấn đề 1: Vấn đề 2: 24 ÔN TẬP VÀ HỆ THỐNG HÓA HÓA HỌC VÔ CƠ Vấn đề 3: 40 Vấn đề 4: 56 Vấn đề 5: 74 Vấn đề 6: 103 SƠ ĐỒ PHẢN ỨNG HÓA HỌC Khi sử dụng sách, trước hết học sinh phải xem kó phần ôn tập, hệ thống hóa kiến thức, sau nên làm hết tập sơ đồ phản ứng hóa học, để vận dụng, khắc sâu, hoàn thiện kiến thức lónh hội Dù cố gắng, nghó sách tránh khỏi thiếu sót, mong nhận ý kiến đóng góp bạn đọc Quan Hán Thành PHẦN II: PHI KIM Vấn đề 1: 121 Vấn đề 2: 143 Vấn đề 3: 165 Vaán ñeà 4: 194 206