Slide Giáo Trình Công Nghệ Hóa Vô Cơ phần 8 pdf

- 99 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ (n-1)S + Na2S = Na2Sn (n=1,2,3,4…) S + Na2SO3 = Na2S2O3 c.Traïng thái tự nhiên S nguyên tố phổ biến tự nhiên, thường gặp dạng đơn chất hợp chất, chiếm 0,03% Σ nguyên tử; Ở Nhật, Ý, Mỹ, Liên Xô… có nhiều mỏ S lớn Các khoáng S chia làm nhóm : - Nhóm sulfat : thành phần thường chứa kim loại kiềm kiềm thổ : Na2SO4, CaSO4, BaSO4 - Nhóm sulfua : gồm sulfua kim loại nặng PbS(galen), FeS, FeS2 (pyrit), CuS, HgS, ZnS (Blend), FeCuS2 (cancopyrit) S có thành phần protit nên l2 có động thực vật - Các đồng vị bền : 32S (95,1%), 33 S(0,74%), 34 S(4,2%), 36 S(0,016%) đồng vị phóng xạ nhân tạo 31S, 37S d Ứng dụng Phần lớn S sử dụng vào việc điều chế H2SO4, thuốc nổ đen, diêm, thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu S chất thay việc lưu hóa cao su để tăng tính bền mở rộng giới hạn nhiệt độ cho tính đàn hồi cao su S hoa (S vô định hình) dùng làm chất khử độc y khoa, dùng chế thuốc ghẻ, thuốc lát… e Điều chế - khai thác S tự nhiên :Nguyên tắc nấu nóng chảy S để tách khỏi bẩn quặng Người ta nấu nóng nước đến 1600C cho vào lòng đất áp suất cao, S nóng chảy đẩy lên mặt đất không khí nén khoảng 35atm Với cách người ta có S nguyên chất đến 99,5% K khí ↓ S lỏng ← ← nước nóng Hồ Bích Ngọc Khoa Hóa Học - 100 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ - Thu lại S từ chất bã kỹ nghệ như: * H2S nhà máy sản xuất khí đốt * SO2 nhà máy luyện đồng, kẽm, chì, atimon Ở t0 thích hợp, dùng than hay khí CO để khử SO2 thu lại S Thuận lợi dùng khí CO 5000C có bauxit làm xúc tác SO2 + 2CO 5000C = bauxít 2CO2 + S Với H2S, người ta cho hỗn hợp khí với không khí qua than nóng đỏ 2H2S + t O2 = C 2H2O + S B HP CHẤT 1.(H2S): - Cấu tạo:H2S có cấu hình e cấu trúc phân tử tương tự H2O 1,330 S H 920 H Phân tử có cực độ phân cực H2O, µ=093D Vì S có độ âm điện oxy có kính thước tương đối lớn nên mật độ e không đủ lớn để tạo thành lực hút mạnh phân tử H2S vơí nhau, khả tạo liên kết hydro yếu nước →t0nc , t0s thấp H2O, tan nước a Tính chất: - Lý tính: điều kiện thường, H2S khí không màu, m trứng thối độc.T0s =-61,80C; t0nc = - 85,50C (0,1 % H2S không khí gây nhiễm độc nặng) Ít tan nước (2,5l H2S lít H2O), tan nhiều dung môi hữu - Hóa tính: H2S có tính chất hoá học quan trọng tính khử mạnh dung dịch: axit yếu + Trong dung dịch, H2S axit hai nấc yếu (hơi yếu axit carbonic H2S + H2O ⇔ H3O+ + HS- k1= 10-7 HS- + H2O ⇔ H3O+ + S2- k1= 10-14 → Nó tạo hai muối:sulfua hydrosulfua Chỉ có kim loại kiềm, kiềm thể NH4+ cho muối hydrosunfua Phần lớn sunfua không tan nước, có sunful kim loại kiềm, kiềm thể NH+4 tan + Tính khử: H2S bền nhiệt H2O (bắt đầu phân hủy 4000C phân hủy hoàn toàn 17000) Hồ Bích Ngọc 35000C Khoa Hóa Học - 101 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ 2H2S ⇔ H2 + S * Với O2: khí H2S cháy không khí vơí lửa màu xanh 2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O Neáu thieáu oxy có Fe2O3 xúc tác, phản ứng cho S: H2S + I/2O2 Fe2O3 ⇔ H2O + S↓ Trong khoâng khí có ẩm H2S phản ứng chậm vơí oxy không khí t0 thường giải phóng S H2S + I/2O2 ẩm = H2O + S↓ Phản ứng cho thấy nhóm O_S giống nhóm halogen nguyên tố đứng đẩy nguyên tố dươí khỏi hợp chất Phản ứng cho ta giải thích dung dịch H2S lại đục nhanh có S kết tủa tích tụ H2S không khí mặt dù có nhiều nguồn phát sinh ngày đêm phân hủy chất albumin xác động thực vật, phân hủy thứ rác rưởi Nếu dư O2, có ẩm, có xúc tác phản ứng dẫn đến H2SO4 H2S + * Với Cl2, I2 : 3+ * Fe : 2O2(dư,ẩm) xt = H2SO4 H2S + Cl2 = 2HCl + S ; H2S = 2+ + 3+ H2S + 2Fe 2Fe + I2 = 2HI +S + S + 2H *Với cromat, permanganat 3H2S + K2Cr2O7 + H2SO4 = 3S+ Cr2(SO4)3 + K2SO4 +7H2O 5H2S + 2KMn2O4 + H2SO4 = 3S+ 2MnSO4 + K2SO4 +8H2O b Traïng thái tự nhiên H2S có số suối khoáng khí thiên nhiên Nó sinh hợp chất hữu chứa S sinh vật bị thối rữa c Điều chế - Trong phòng thí nghiệm: Cho FeS tác dụng vơí axit loãng bình kíp FeS + 2HCl = H2S + FeCl2 Đun nóng 700 C hỗn hợp S bột, amiang parafin (lấy theo tỷ lệ khối lượng 3:2:5) Khi để nguội, phản ứng ngưng lại, đun nóng phản ứng lại tiếp diễn Snc + H2 3000 = H2S - Trong công nghiệp: H2S sản phẩm phụ trình tinh chế dầu mỏ khí thiên nhiên Hồ Bích Ngọc Khoa Hóa Học - 102 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ 2.SO2 - Cấu tạo: Tương tự NO2, O3> Nguyên tử S SO2 trạng thái lai hoá sp2 có cặp e tự ^ Phân tử có dạng góc OSO = 119,50, ds-o= 1,43A0 µ = 1,59D S O O orbital lai hoá dùng để tạo liên kết vơí hai nguyên tử O 1orbital lai hoá có cặp e tự Một orbital p không lai hoá S với e độc thân tạo liên kết π vơí orbital p nguyên tử O có e độc thân, liên kết π không định chỗ Sự rút ngắn mạnh độ dài liên kết S-O cho thấy liên kết π kiểu p-p phần liên kết π cho kiểu p →d tạo orbital p có cặp e tự O orbital d trống S - Lý tính: Ở điều kiện thường, SO2 chất khí không màu, mùi khó chiụ, dễ hoá lỏng, dễ hoá rắn t0s=-100C (hay t0 thường, P = 5at) SO2 hoá lỏng dễ bay hơi, bay thu nhiều nhiệt nên dùng máy lạnh hạ t0 đến – 600C, T0nc=-750C Là hợp chất có cực mạnh, SO2 tan nhiều nước (40lSO2 1lH2O) - Hoá tính: SO2 vừa có tính khử, vừa có tính oxy hoá chủ yếu tính khử mạnh + Tính khử: Với Cl2: dươí ánh sáng mặt trời, SO2 bị clor oxy hoá thành clorua sulfuaryl SO2 + hγ Cl2 → SO2Cl2 SO2Cl2 llà chất lỏng bốc khói không khí, bị thủy phân dễ dàng: SO2Cl2 + * Với oxy: 2SO2 + 2H2O = H2SO4 + 2HCl O2 ⇔ 2SO3, ∆H20 =-44,4kcal Đây phản ứng phát nhiệt nên muốn có hiệu suất cao phải thực t0 thấp muốn cho phản ứng có tốc độ nhanh cần phải có xúc tác, khâu chủ yếu phương pháp điều chế H2SO4 công nghiệp, người ta thường thực phản ứng 450-5000C, xúc tác V2O5 hay bột Pt * Tính khử H2S, HI, H2 SO2 khử hợp chất Fe3+ → Fe2+, KMnO4 →Mn2+, CrO42_ →Cr3+ SO2 + 2FeCl3 + 2H2O = 2FeCl2 + H2SO4 5SO2 + 2KMnO4+ 2H2O = K2SO4 2MnSO4 + Hồ Bích Ngọc + + 2HCl 2H2SO4 Khoa Hóa Học - 103 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ + Tính oxy hóa: Đối với chất khử mạnh H2, HI, H2S, SO3 SO2 thể tính oxy hóa, bị khử thành S hay H2S SO2 + 2CO = 2CO2 + S↓ SO2 + 2H2S = 2H2O + 3S↓ SO2 + 6HI = 2H2O + H2S SO2 + 2H2 = 2H2O + S↓ SO2 + 2C = S + CO + 3I2 + Tính axit: Dung dịch SO2 nước có tính axit yếu, phần lớn khí SO2 tan vào dung dịch dạng hydrat hóa SO2.xH2O làm lạnh dung dịch tách hydrat SO2.7H2O SO2 + xH2O ⇔ SO2.xH2O SO2.xH2O ⇔ H3O+ + HSO3- + (x-2)H2O ; k1=2.10-2 HSO3- (aq) ⇔ H3O+ + SO32-(aq) ; k2=6.10-8 → Tác dụng với oxyt baz tạo muối, với baz nước + Ứng dụng: SO2 dùng để sản xuất H2SO4 làm chất tẩy trắng công nghiệp giấy, dệt, đường, làm thuốc trừ sâu thuốc sát trùng, sản xuất cellulose, tổng hợp muối sulfit bisulfit + Điều chế: * Trong phòng thí nghiệm : nhỏ dần H2SO4 đậm đặc vào muối sulfit hay hydrosulfit NaHSO3 + H2SO4 = NaHSO4 + H2O + SO2 * Trong công nghiệp : đốt cháy S O2 hay khí hay đốt khoáng vật sulfua pyrit, galen, blend 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 3.H2SO4: - H2SO4 nguyeân chất hợp chất cộng hóa trị có cấu trúc tứ diện ứng với trạng thái lai hóa sp3 S tạo thành liên kết σ nối liền s với nguyên tử O, orbital 3d S tham gia tạo thành liên kết π d-p O O H O H S O + Tính chất: + Lý tính: H2SO4 chất lỏng không màu, không mùi, nhớt dầu, d=1,84; hóa rắn 100C, không bay nhiệt độ thường, sôi 3360C, gần sôi Hồ Bích Ngọc Khoa Hóa Học - 104 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ bắt đầu phân hủy dần cho hỗn hợp gồm SO3 H2O(98,2% : hỗn hợp đồng sôi) Tan nước vô hạn, tan phát nhiều nhiệt Nhiệt lượng phần lớn lượng Hydrat hóa H+ : H+ + ↔ H3O+ H2O ∆H = - 268Kcal/ptg pha loãng H2SO4 nước phải thận trọng: phải đổ từ từ acid vào nước vừa đổ vừa khuấy Trong dung dịch H3O+ có H5O2-(H+2H2O), ion H7O3+(H+3H2O) H21O10+(H+.10H2O) H2SO4 háo nước nên dùng làm chất làm khô, lấy nước chất hữu than hóa chúng H2SO4 C12H22O11 = 12C + 11H2O H2SO4 làm bỏng da + Hóa tính: H2SO4 có đặc điểm : loãng acid mạnh, đặc chất oxy hóa mạnh * Tính acid H2SO4 loãng H2SO4 100% tính acid bị phân li ↔ HSO3+ H2SO4 + OH- Phản ứng cho ta giải thích sunfon hóa H2SO4 đặc hay oleum thay H nhóm HSO3 Trong dung dịch nước H2SO4 acid mạnh nấc: H2SO4 + H2O = H3O+ + HSO4- ; K1= 103 H2SO4 + H2O ↔ H3O+ + SO42- ; K2= 1,2 10-2 Do K1 K2 khác nên tiến hành phản ứng nhiệt độ thường hay đem đun nóng không đủ phản ứng tạo muối sunfat acid đun đủ nóng tạo muối sulfat trung tính Do diện nhiều ion H3O+ dung dịch nên H2SO4 (l) acid mạnh Trong trường hợp này, chất oxy hóa H+ nên H2SO4 tác dụng với kim loại đứng trước H dãy điện giải phóng H2 H2SO4 + Zn = ZnSO4 + H2 * Tính oxy hóa acid đặc: tính chất đặc trưng quan trọng H2SO4, phân biệt với acid khác H2SO4 đặc, cần đun nóng, phản ứng với nhiều đơn chất hợp chất cho sản phẩm SO2, S hay H2S mức độ oxy hóa phụ thuộc vào chất khử mạnh hay yếu Hồ Bích Ngọc Khoa Hóa Học - 105 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ Tác dụng oxy hóa H2SO4 mạnh acid đặc nóng, tác dụng hầu hết kim loại kể Cu, Ag… SO2, S hay H2S (thường SO2) 2H2SO4(đ) + t0 Cu = CuSO4 + SO2 + 2H2O Với chất khử mạnh Zn, phản ứng phức tạp hơn, có phản öùng: 2H2SO4 + Zn = ZnSO4 H2SO4 + 3Zn = 5H2SO4 + 4Zn = + SO2 + 2H2O 3ZnSO4 + S + 4H2O 4ZnSO4 + H2S + 4H2O Với không kim loại tươưng đối dễ bị oxy hóa C, S, P… H2SO4 + C = 2SO2 + CO2 + 2H2O Với hợp chất khử HBr, HI, H2S… H2SO4 + 2HBr = SO2 + Br2 + 2H2O H2SO4 + 8HI = H2S + 4I2 + 4H2O H2SO4 + H2S = SO2 + S 2H2O + - Ứng dụng: H2SO4 sử dụng rộng rãi để sản xuất phân bón muối sulfat, tinh chế dầu mỏ dùng ngành tổng hợp hữu khác (chất nổ, phẩm nhuộm, dược phẩm…), làm chất điện li ắc quy chì + Điều chế : Nguyên tắc oxy hóa khí SO2 cho hợp nước Có cách thực : + Hoặc oxy hóa trước cho hợp nước sau: 2SO2 + O2 = 2SO3 SO3 + H2O = H2SO4 phương pháp tiếp xúc + Hoặc oxy hóa hợp nước đồng thời 2SO2 + O2 + 2H2O = 2H2SO4 Phương pháp tháp (phương pháp phòng chì) 1/ Phương pháp tiếp xúc: * Phương pháp đại Sự thực qua giai đoạn: - Điều chế khí SO2 : FeS2 + 11 O2 = Fe2O3 + 8SO2 ,∆H = - 815 Kcal/ptg - Lọc hỗn hợp khí SO2 + O2 - Oxy hóa SO2 : hỗn hợp khí lọc làm khô đến 4500C qua chất xúc tác Pt hay V2O5 giữ nhiệt độ không đổi tháp oxy hóa 2SO2 + O 4500C = 2SO3 , V2O6 ∆H = -46Kcal/ptg Hiệu suất đạt 98% hiệu suất phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ Hồ Bích Ngọc Khoa Hóa Học - 106 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ Nhiệt độ 450 600 900 R 98% 76% 16% - Do phải giữ nhiệt thật ổn định Hiện thường dùng xúc tác V2O5 chịu độc Pt lại rẻ mà hiệu suất gần Pt Cơ chế xúc tác: Va2O4 + V2O5 + SO2 = 2SO2 +O2 = 2VOSO4 V2O4 + SO3 2VOSO4 = V2O5 + SO3 + SO2 Hấp thụ SO3 : hỗn hợp SO2 làm nguội xuống 60 C (không 50 C để tránh ngưng tụ SO3, cho tan vào dung dịch H2SO4 98,3% nhiệt độ không đổi 500C tháp SO3 + H2O = H2SO4 SO3 + H2SO4 = H2SO4.x SO3 ; ∆H = -19Kcal/ptg Thu oleum, pha loãng acid có nồng độ khác 2/ Phương pháp phòng chì: Phương pháp cổ điển, trước dùng có vách chì, đến năm 1920 người ta dùng phòng thép hay chất dẻo Việc thực qua giai đoạn: - Điều chế khí SO2 - Lọc hỗn hợp SO2 O2 , làm nguội xuống 1000C - Oxy hóa SO2 hợp nước đồng thời 2SO2 + O2 + H2O + NO + NO2 = H2SO4 NO SO2 + 2HSO4 NO + H2O = 2H2SO4 + NO + NO2 O2 + H2O = 2H2SO4 hợp chất trung gian Nitrozomi hydrosulfat H2SO4 NO Phương pháp cho acid loãng 75-76% có lẫn tạp chất Hồ Bích Ngọc Khoa Hóa Học - 107 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ CHƯƠNG VIII: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIA Hydro nguyên tố đơn giản nhất, nhiên tính chất không đơn giản Một vài bảng xếp Hydro vào nhóm IA, bảng khác lại xếp vào nhóm VIIA Cách sau hợp lý thỏa mãn nhiều tính chất A HYDRO I ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO NGUYÊN TỬ Hydro H: 1s1 có khả năng: Mất e hóa trị biến thành H+ Kết hợp e hóa trị biến thành H- Tạo nên cặp e chung cho liên kết cộng hóa trị Tạo liên kết Hydro: Liên kết Hydro loại liên kết đặc biệt có lượng yếu (chỉ mạnh lực nối liền phân tử Vander Waals, yếu nối hóa học) - Điều kiện để có tạo liên kết Hydro H phải có tính di động nghóa nối cộng hóa trị với nguyên tử có độ âm điện mạnh phải có nguồn giàu điện tử (F, O, N ) δ- δ- O CH3 δ+ H O Hδ+ Hδ- Neáu H liên kết với nguyên tử X khác (chủ yếu F, O, N, Cl ) liên kết HX có cực lớn phần điện tích dương tập trung nguyên tử H đó, nguyên tử H tương tác với nguyên tử Y khác tích điện âm hay có dư e tạo thành liên kết hydro Xδ- - Hδ+ Yδ- Liên kết hydro đóng vai trò quan trọng hóa tính nước, dung dịch nước, dung môi chứa -OH phân tử chứa -OH Đặc biệt, chúng liên kết mạch Polypeptit Protein cặp Baz acid Nucleic II ĐƠN CHẤT Dạng tồn bình thường trạng thái tự hydro phân tử H2 gồm nguyên tử: H - H : dlk =0,74A0 ; Elk = 103 Kcal/ptg Ví vậy, H2 có độ bền lớn, khó bị cực hóa Hồ Bích Ngọc Khoa Hóa Học - 108 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ Lý tính: - Phân tử H2 có độ bền lớn, khó bị cực hóa, bé nhẹ nên có T0nc, T0e thấp (T0nc = -259,10C, T0e =-252,60C) - Ở nhiệt độ thường, hydro chất khí không màu, không mùi, không vị, tan nước (18,8cm3khí/1L nước 150C) dung môi hữu - Hydro chất khí nhẹ (tỷ trọng khí 00C 1at 0,08986g tỷ trọng lỏng 0,071g/ml) nên H2 có tốc độ khuếch tán lớn nhất, dễ dàng khuếch tán qua vật liệu xốp kim loại nung nóng (Pt, Pd) Nhờ có tốc độ khuếch tán lớn, khí hydro có độ dẫn nhiệt lớn (nếu dùng khí hydro để làm nguội vật nóng trình nguội xảy nhanh lần so với không khí) - Gần đây, người ta tạo trạng thái hydro trạng thái kim loại nén hydro áp suất 3.000.000 atm, - 2700C Hydro kim loại chất rắn có độ dẫn điện cao tính chất khác kim loại Hóa tính: a Phản ứng Oxy - hóa khử: Ở điều kiện thường, phân tử bền nên H2 hoạt động, đốt nóng, cho phản ứng dễ dàng H2 vừa có tính khử vừa có tính Oxy hóa tính oxy hóa không điển hình, thể kim loại cực mạnh (kim loại kiềm, kiềm thổ) tính khử thể tất phi kim loại nhiều hợp chất + Tính Oxy hóa : Khi tác dụng với kim loại kiềm, kiềm thổ hydrua muối hợp chất ion có cấu tạo tinh thể rắn Na + 1/2H2 = NaH + Tính khử: - Với đơn chất: Tuỳ thuộc vào hoạt tính phi kim loại mà phản ứng diễn với tốc độ khác VD: - Với F2 : luôn gây nổ : H2 + F2 = 2HF - Với Cl2 : Phản ứng diễn chậm bóng tối không đun nóng, ánh sáng diễn nhanh kích thích (chiếu sáng, đun nóng) phản ứng diễn tức thời gây nổ: H2 Hồ Bích Ngọc + Cl2 = 2HCl Khoa Hóa Học - 109 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ - Với O2 : Ở nhiệt độ thường không tác dụng, tiếp xúc lửa hay có tia lửa điện nổ mạnh H2 + 1/2O2 = H2O , (H = - 68 Kcal/mol Phản ứng nổ giải thích sau: nhiệt độ bắt cháy hỗn hợp Hydro-Oxy có tỷ lệ 2:1 5500C cần điểm hỗn hợp đạt tới nhiệt độ đó, phản ứng xảy điểm đốt nóng phân tử H2 O2 chung quanh làm cho chúng phản ứng với phản ứng lan truyền nhanh toàn thể tích hỗn hợp gây tượng nổ nhiệt phản ứng làm thể tích khí tăng lên đột ngột Do phản ứng phát nhiều nhiệt nên lửa hydro cháy Oxy nguyên chất có nhiệt độ khoảng 25000C + Với hợp chất: - H2 lấy oxy hay halogen từ nhiều hợp chất kim loại phi kim loại (ứng dụng để điều chế kim loại tự do: Cu, Pb, Fe, Hg, Ni, W) H2 + CuO = Cu + H2O H2 + CuCl2 = Cu + 2HCl - Khi có mặt Pt xúc tác, hydro khử nhiều hợp chất hữu tan dung môi hữu cơ: khử hợp chất không no thành no, khử andehyd thành rượu C = C + H2 = C C - Hydro tan kim loại hoạt động (Pd, Ni, Pt) Khi đó, H2→2H, hydro xâm nhập vào mạng tinh thể kim loại tạo thành dung dịch rắn với liên kết kim loại - Hydro nguyên tử: TN : FeCl3 + HCl + Zn → hydro vừa giải phóng biến FeCl3 (màu vàng nhạt) thành FeCl2 (màu xanh nhạt) FeCl3 + (1) H2 không xảy (2) Giải thích : Trường hợp 1: hoạt tính đặc biệt hydro hydro tác dụng với FeCl3 thời gian phân ly có nghóa thời gian nguyên tử H chưa kết hợp với thành phân tử H2 Điều kiện: 1/ Dùng nhiệt độ cao để phân ly phân tử H2 thành nguyên tử H: H2 t0 cao 2H ∆H = 103Kcal/ptg Nhiệt độ cao tỷ lệ H nguyên tử nhiều phải dùng để nguội có phản ứng nghịch Hồ Bích Ngọc Khoa Hóa Học - 110 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ 2/ Phóng điện yên lặng hydro có áp suất bé từ 0,1 → 1mmHg Ở điều kiện thường, hydro nguyên tử kết hợp với O2, S, P, As khử oxy nhiều kim loại, đẩy số kim loại (Cu, Ag, Pb) khỏi dung dịch muối tham gia vào phản ứng mà điều kiện hydro phân tử khả Giải thích: Trong phản ứng hóa học, H2 trước hết phải phân ly thành nguyên tử, trình đòi hỏi nhiều lượng, tương tác với H không cần lượng phân hủy nên phạm vi phản ứng rộng Trạng thái tự nhiên - điều chế - ứng dụng: a Trạng thái tự nhiên - Hydro nguyên tố phổ biến tự nhiên hàm lượng ciủa vỏ trái đất 17% tổng số nguyên tử Ở Địa cầu, hydro có dạng đơn chất có nhiều dạng hợp chất : nước, đất đá, chất khoáng, thể động thực vật Hydro lại phổ biến vũ trụ, chiếm nửa trọng lượng Mặt trời phần lớn sao, có kkhí nhiều hành tinh, chổi, vân tinh - Có đồng vị: proti (11H ) 99,984%; Deuteri (12H hay D) 0,016% vaø Triti (13H hay T):10-4% 1H 2H đồng vị bền, 3H đồng vị phóng xạ b Điều chế + Trong phòng thí nghiệm: - Cho HCl hay H2SO4(l) tác dụng với kim loại đứng trước hydro dãy Beketov: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 - Cho kiềm đặc tác dụng với Al hay Zn nhiệt độ nóng: Zn + t 2NaOH = nc Na2ZnO2 + H2 + H2 - Cho kim loại kiềm, kiềm thổ tác dụng với nước : 2Na + 2H2O = 2NaOH + Trong công nghiệp: - Điện phân nước chứa lượng nhỏ H2SO4 hay NaOH - Cho nước tác dụng với C nhiệt độ cao (phương pháp khử Oxy nước than) C Hồ Bích Ngọc + H2O 10500C = CO + H2, ∆H = 31 Kcal/ptg Khoa Hóa Học - 111 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ Hỗn hợp khí CO + H2 gọi khí than ướt khó tách Người ta cho hỗn hợp với nước qua Fe2O3 nung nóng đến 4500C làm chất xúc tác, CO biến thành CO2 đồng thời thu thêm lượng khí H2 (H2) + CO + H2O Fe2O3 = 4500C H2 + CO2 + (H2) Rửa khí thu với nước áp suất 20at để hòa tan CO2, tách xong rửa với dung dịch muối Cu(1)/NH4OH để hấp thụ dấu vết CO sót lại Còn lại H2 - Phương pháp khử nước sắt: cho nước qua sắt nung đỏ 5000C 3Fe + 4H2O = 5000C FeO.Fe2O3 + 4H2 Fe3O4 - Phương pháp biến đổi khí CH4 (phương pháp kinh tế nhất): CH4 biến đổi tác dụng nước 8000C → 10000C, xúc tác Ni pha Co: Có trình biến đổi: CH4 + H2O 8000C = CO + 3H2 CO + H2O = CO2 + H2 5000C c Ứng dụng: Hydro có nhiều ứng dụng quan trọng - Dùng để tổng hợp NH3, HCl - Dùng làm nguồn nhiên liệu hóa học (hỗn hợp CO H2 gọi khí than ướt đốt cháy được) - Dùng để hydro loại dầu mỡ để dược thứ đặc tốt - Dùng đèn xì hydro để hàn cắt kim loại khó chảy (vì đốt với Oxy nhiệt độ lên đến 26000C) - Dùng để điều chế kim loại có độ tinh khiết cao B HALOGEN I ĐẶC TÍNH CHUNG Nhóm VIIA (Halogen) gồm nguyên tố : Flor (F), Clor (Cl), Brom (Br), iod (I) Astatin (At) Chúng có tên Halogen (Hy Lạp: "Sinh muối") khả hóa hợp với kim loại kiềm muối điển hình quan trọng mặt lý thuyết ứng dụng Clor Nguyên tố Astantin phóng xạ nguyên tố nghiên cứu + Một vài tính chất Halogen Z Cấu hình e Hồ Bích Ngọc F [He]2s22 Cl 17 [Ne]3s23 Br 35 [Ar]3d104s24 I 53 [Kr]4d105s At 85 [Xe]4f145d1016 Khoa Hóa Học - 112 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ Rcộng hóa trị(A0) Eion hóa (Kcal/ptg) Ái lực e (Kcal/ptg) Độ âm điện E0(X2 + 2e- ⇔ 2X-) (V) EX – X (Kcal/ptg) DX – X (K0) T0nc(0C) T0s(0C) Năng lượng hydrat hóa p5 0,71 401,8 79,5 4,0 2,87 38 1,42 -233 -187 122 p5 0,99 300,7 83,4 3,0 1,36 58 2,00 -100,98 -34,15 89 p5 1,14 273,0 77,3 2,8 1,07 46 2,29 -7,2 58,75 81 p5 1,33 214,1 70,5 2,6 0,54 36 2,67 113,5 184,5 72 s26 p5 -2,2 -25 -299 411 - Cấu hình electron hóa trị ns2p5 nên thu thêm 1e X- tác dụng với kim loại: X + e = X- hay tạo nên liên kết cộng hóa trị cách góp chung 1e độc thân với nguyên tố khác => Halogen nguyên tố không kim loại điển hình Tính chất Halogen hợp chất chúng giống nhiều biến đổi đặn nhóm (riêng F2 Cl2 khác nhiều) Trong hợp chất với hầu hết nguyên tố, Halogen có mức oxy hóa -1 F mức oxy hóa dương, halogen khác có mức oxy hóa dương +1, +3, +5, +7 hợp chất với nguyên tố âm điện F, O, N - Từ Clor trở xuống, Halogen dùng Orbital d để tạo nên nhiều phân tử mà lớp có 8e VD : I cho hợp chất IF5, IF7 II ĐƠN CHẤT Ở trạng thái, Halogen gồm phân tử nguyên tử Cấu hình eX2 : (σslk)2, (σs)2, (σzk)2, (πxlk)2, (πylk)2, (πx*)2, (πy*)2 X-X Trong phân tử Cl2, Br2, I2 liên kết σ có phần liên kết π tạo nên che phủ Orbital d(F2 khả nên EF-F bé Cl2) từ Cl2 đến I2, Elk giảm dần dlk tăng lên Tính chất: a Lý tính Ở điều kiện thường, Flo chất khí màu lục sáng, Clo chất khía màu vàng lục, Brom chất lỏng màu nâu đỏ, Iod chất rắn màu tím đỏ ánh kim, At có Hồ Bích Ngọc Khoa Hóa Hoïc ... 401 ,8 79,5 4,0 2 ,87 38 1,42 -233 - 187 122 p5 0,99 300,7 83 ,4 3,0 1,36 58 2,00 -100, 98 -34,15 89 p5 1,14 273,0 77,3 2 ,8 1,07 46 2,29 -7,2 58, 75 81 p5 1,33 214,1 70,5 2,6 0,54 36 2,67 113,5 184 ,5... V2O6 ∆H = -46Kcal/ptg Hiệu suất đạt 98% hiệu suất phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ Hồ Bích Ngọc Khoa Hóa Học - 106 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ Nhiệt độ 450 600 900 R 98% 76% 16% - Do phải giữ nhiệt thật... hydro chất khí không màu, không mùi, không vị, tan nước ( 18, 8cm3khí/1L nước 150C) dung môi hữu - Hydro chất khí nhẹ (tỷ trọng khí 00C 1at 0, 089 86g tỷ trọng lỏng 0,071g/ml) nên H2 có tốc độ khuếch