Phản ứng được dùng để điều chế SO2 trong công nghiệp là A... Hoá chất dùng để nhận biết 4 chất bột riêng biệt màu trắng đó là C.. Làm thế nào để tách riêng được khí NH3 khi có lẫn khí O
Trang 1PHI KIM
VÀ CÁC HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA PHI KIM
Nhóm VII A Halogen: 9F19 17Cl35,5 35Br80 55I127 (At)
Cấu hình e
ngoài cùng
ns2np4nd1 + 3
Cơ bản ns2np5 → kích thích ns2np3nd2 + 5
Số oxi hoá-1 ns1np3nd3 + 7
Tính chất đơn
chất
Là các phi kim mạnh nhất tác dụng hầu hết kim loại, phi kim, hiđrô, các chất khử tạo X-1
nX2 + 2M → 2MXn
X2 + H2→ 2HX
X2 + H2O + SO2→ 2HX + H2SO4
Flo mạnh nhất
F2+H2→ 2HF tối lạnh nổ
F2 + H2O → 2HF + 1/2 O2 nước bốc cháy Clo, Brom vừa khử vừa oxi hoá
X2 + HOH → HX + HXO Nước Clo tẩy màu sát trùng
Tính oxi hoá : I2 < Br2 < Cl2
Br2 + 2NaI → 2NaBr + I2
Điều chế Oxi hoá HX : 4HX + MnO2 → MnX2 + X2 + 2H2O Điện phân nóng chảy 2 NaX → 2Na + X2
Tính chất hợp
chất
Hiđrua halogen HX ↑ đều là khí, tan trong nước tạo axit halogen hiđríc HX
HX đều là axit mạnh (+bazơ, Oxit bazơ, muối, kim loại trước H → H2)
HX ↑ và HX đều là chất khử 16HX + 2KMnO4→ 5X2+ 2KX+2MnX2+8H2O Đặc biệt HF ăn mòn thuỷ tinh 4HF + SiO2→ 2H2O + SiF4
Điều chế tổng hợp H2 + X2→ 2HX Sunfat 2NaX + H2SO4→ Na2SO4 + 2HX Các hợp chất có oxi của Halogen đều có số oxi hoá dương Không bền 2KClO3 → 2KCl + 3O2
Oxi hoá mạnh CaOCl2+2HCl→CaCl2+H2O+Cl2
Điều chế: tác dụng với kiềm Cl2+2NaOH- NaCl+NaClO+H2O
Cl2 + Ca(OH)2→ CaOCl2 + H2O
Nhóm IV A: 6C12 14Si28 32Ge72,6 50Sn118,7 82Pb207
Cấu hình e
ngoài cùng
Cơ bản ns2np2 → kích thích ns1np3
Tính chất đơn
chất
Là các phi kim trung bình, kim loại yếu
C
2
2 2 x y
2 4 3
Al
4 3 H
4
O ;CO ;M O
H SO ;HNO
2
Al C CH
CO
kh CO
oxi ho¸
ö
3 dạng thù hình: kim cương, than chì, Fuloren
Si
2 2
F
4 O
2 Mg
2
SiF
kh SiO
Mg Si
→
ö oxi ho¸
Trang 22 dạng thù hình: tinh thể, vô định hình
Tính chất hợp
chất
* CO trung tính, khử mạnh
CO + CuO → CO2 + Cu
* CO2 oxít axít CO2 + H2O → H2CO3
CO2 + NaOH → Na2CO3 + H2O Oxi hoá yếu CO2 + Mg → CO + MgO
* H2CO3 và M2(CO3)n không bền
SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O
* H2SiO3 yếu hơn H2CO3
* Muối silitcát thuỷ phân
Na2SiO3 + 2H2O – 2NaOH + H2SiO3
Nhóm VI : 8O16 16S32 34Se79 52Te27,6 84Po209
Cấu hình e
ngoài cùng
Cơ bản s2np4 → kích thích ns2np3nd1 +4
Số oxi hoá-2 ns1np3nd2 + 6
Tính chất đơn
chất
Là các phi kim mạnh (trừ Po) yếu hơn halogen
Tác dụng hầu hết KL, nhiều PK, H2 (trừ Cl2, F2)
* Oxi: 2O2 + 3Fe - Fe3O4
O2 + 2H2→ 2H2O 2O2 + CH4 – CO2 + 2H2O
* Lưu huỳnh rắn màu vàng 2 dạng thù hình
- Tính oxi hoá: nS + 2M → M2Sn S +H2 → H2S
- Tính khử : S + O2 → SO2
S + 2H2SO4 → 3SO2 + 2H2O
* Ozon O3 : Oxi hoá mạnh hơn oxi:
2Ag + O3→ Ag2O + O2 2O3→ O2
2KI + O3 + H2O → 2KOH + I2 + O2
Tính chất hợp
chất
* Hiđropezoxit Lỏng không màu, không bền H2O2→ 1/2 O2 + H2O Tính OXH H2O2 + KI → I2 + KOH Tính khử H2O2 + Ag2O → Ag + O2 + H2O
* Hiđrôsunphua H2S
- Khí không màu, thối, độc, tan tốt
- Tính khử: Tác dụng với O2; nước clo; I2
- Tính axit yếu: tác dụng với dung dịch NaOH
* Đioxit sunphua SO2
- Khí không màu hắc, độc
- Có cả tính oxi hoá và tính khử
+ Tính khử : tác dụng O2
+ Tính oxi hoá: tác dụng H2S
- Là oxit axit: tác dụng bazơ và oxit bazơ
* H2SO4
- H2SO4 đặc có tính oxi hoá rất mạnh: tác dụng chất khử tạo SO2; S hay H2S
- H2SO4 loãng có tính axit mạnh: tác dụng với bazơ; oxit bazơ; kim loại, muối
Nhóm VA : 7N14 15P32 33Ag75 51Sb121,75 84Bi209
Cấu hình e
ngoài cùng
Cơ bản ns2np3 (+3) → Kích thích ns1np3nd4 (+5) Riêng nitơ : +1 +2 +3 +4 +5
Tính chất đơn
chất
Là các phi kim (trừ Bi) Tính oxi hoá > khử, tác dụng nhiều kim loại một số phi kim, H
Trang 3* Nitơ N2 có liên kết ≡ bền trơ ở t0 thường
2
N
2
2
H
3 Ca
3 2
O ;
NH
Ca N
tl®→
oxi ho¸
ö
N2 điều chế bằng pp chưng cất phân đoạn không khí lỏng hoặc nhiệt phân NH4NO2
* Photpho có 2 dạng thù hình, P đỏ, P trắng Có cả tính oxi hoá và tính khử
- Tính oxi hoá P + Ca → Ca3P2
- Tính khử: 4P + 5O2→ 2P2O5
P + Cl2→ PCl3 hoặc PCl5
Tính chất hợp
chất
* Amoniăc: khí khai tan rất nhiều trong nước
- Khí NH3 có tính khử
o o
t
t
- Dung dịch NH3 có tính bazơ
Điều chế : NH3 → NO → NO2 → HNO3
* H3PO4 axit 3 lần trung bình
Muối trung tính 3Ag+ + PO43-→ Ag3PO4 (dùng nhận ra PO3−
4 ) Muối axit Ca(H2CO)4 + 2Ca(OH)2→ Ca3(PO4)2 + 4H2O
MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP PHI KIM
I Điều chế - sơ đồ phản ứng
Bài 1. Phản ứng được dùng để điều chế SO2 trong công nghiệp là
A. 3S + 2KClO3 (đặc) →t0 3SO2 + 2KCl.
B. Cu + 2H2SO4 (đặc) →t0 SO4 + CuSO4 + 2H2O
Trang 4C. 4FeS2 + 11O2 →t 8 SO2 + 2Fe2O3
D. C + 2H2SO4 (đặc) →t0 2SO2 + CO2 + 2H2O
Bài 2. Cho sơ đồ phản ứng sau:
X (khí) + Y (khí) →xt, p, t o Z (khí)
Z + Cl2 → X + HCl
Z + HNO2 → T
T → X + 2H2O
Các chất X, Y, Z, T tương ứng với nhóm chất là
A. H2, N2, NH3, NH4NO2 B. N2, H2, NH3, NH4NO2.
C.N2, H2, NH4Cl, NH4NO3 D. N2O, H2, NH3, NH4NO3.
II Phân biệt và tách
Bài 1. Cho 4 chất bột màu trắng: Na2CO3, Na2SO4, BaCO3, BaSO4. Hoá chất dùng để nhận biết 4 chất bột riêng biệt màu trắng đó là
C. dung dịch HCl và H2O.D. dung dịch NaOH và H2O.
Bài 2. Làm thế nào để tách riêng được khí NH3 khi có lẫn khí O2 ?
A. Dẫn hỗn hợp đi qua CaO .
B. Dẫn hỗn hợp đi qua NaOH rắn .
C. Dẫn hỗn hợp đi qua H2SO4 đặc rồi cho sản phẩm tác dụng với dung dịch kiềm dun nóng.
D. Dẫn hỗn hợp đi qua P .
III Bài toán về chất khí
Bài 1: Cho hỗn hợp khí gồm N2 và H2 có tỉ khối so với H2 là 3,6. Sau khi đun nóng 1 thời gian với bột sắt thấy tỉ khối của hỗn hợp tăng lên và bằng 4,5. Thành phần % về thể tích của hỗn hợp khí sau phản ứng là:
A. N2 (12,5%); H2 (62,5) và NH3 (25%) B. N2 (62,5%); H2 (12,5) và NH3 (25%)
C. N2 (12,5%); H2 (25) và NH3 (62,5%) D. N2 (62,5%); H2 (62,5) và NH3 (25%)
Hướng dẫn:
Hỗn hợp trước phản ứng:
N2
H
28 2
7,2
2
5,2 20,8
= 1 4
Giả sử số mol N2 ban đầu là 1 mol → Số mol H2 là 4 mol; n1 = 5.
Gọi số mol N2 phản ứng bằng x (mol)
N2 + 3H2 ¬ 450 - 500 C, 200 - 300 atm, Fe 0 → 2NH3
Hỗn hợp sau phản ứng:
2 2 3
N : (1 - x) (mol)
H : (4 - 3x) (mol)
NH : 2x (mol)
Tổng số mol hỗ hợp sau phản ứng n2 = 5 - 2x (mol)
1 2
2 1
x 0,5
Vậy: tổng số mol khí sau phản ứng n2 = 5 - 2.0,5 = 4 (mol)
2
N
1 0,5
4
−
;
Trang 5H
4 3.0,5
4
−
NH3
2.0,5
4
Bài 2. Trong bình kín dung tích 56 lít chứa N2, H2 ở 00C và 200 atm có tỉ khối hơi so với không khí bằng 0,25 và một ít chất xúc tác. Nung nóng bình một thời gian sau đó đưa bình về 00C thấy áp suất trong bình giảm 10% so với áp suất ban đầu (không khí có 20% O2, 80% N2). Hiệu suất phản ứng tổng hợp NH3 là
Hướng dẫn
Số mol hỗn hợp ban đầu = 500 (mol)
Vì không khí có 20%VO2 và 80%VN2
kk 20.32 80.28
100
+
Mà dhçn hîp/KK = 0,25 → Mhçn hîp = 7,2
Hỗn hợp trước phản ứng:
N2
H
28
2
7,2
2
5,2 20,8
= 1 4
Vậy: số mol N2 = 100 (mol); số mol H2 = 400 (mol); n1 = 500.
Giả sử số mol N2 phản ứng là x mol
Theo phản ứng:
N2 + 3H2 ¬ 450 - 500 C, 200 - 300 atm, Fe 0 → 2NH3
x → 3x → 2x → số mol khí giảm = 2x (mol)
→ Tổng số mol khí sau phản ứng n2 = 500 - 2x (mol)
Vì V, T không đổi nên 1 1
=
p n → 100 = 500
90 500-2x → x = 25 (mol)
ph¶n øng
25
IV Bài toán axit thường tác dụng với kim loại
Bài 1: Cho 5,35 gam hỗn hợp X gồm Mg, Fe, Al vào 250ml dung dịch Y gồm H2SO4 0,5M và HCl 1M thu được 3,92 lít khí (đktc) và dung dịch A. Cô cạn dung dịch A trong điều kiện không có không khí, thu được m gam chất rắn khan. Giá trị của m là
Hướng dẫn
∑ nH + = 0, 25 + 0,25 = 0,5(mol)
2
H
3,39
n = = 0,175(mol)
22, 4
mmuối = mkim loại + mgốc axit
+
(ph¶nøng)
H
n = 0,175.2 = 0,35(mol) < 0,5 (mol)
Trang 6⇒ Axit dư; nH d + = 0,5 - 0,35 = 0,15(mol)
Vậy dung dịch sau phản ứng có các ion: Mg2+, Fe2+, Al3+, H+ dư và Cl-, SO4
2-Khi cô cạn dung dịch thì axit sẽ bay hơi, theo tính chất vật lý của axit thì HCl dễ bay hơi và H2SO4
khó bay hơi.
⇒ khi đun nóng dung dịch thì H+ và Cl- sẽ tách ra khỏi dung dịch trước theo phản ứng:
H+ + Cl- →t0 HCl ↑
nCl- = 0,25 – 0,15 = 0,1 mol.
2-4 muèi kim lo¹i Cl (t¹o muèi) SO (t¹o muèi)
m = m + m + m = 5,35 + 0,1.35,5 + 96.0,125 = 20,9 (gam)
Bài 2: Hoà tan 0,56 gam Fe vào 100 ml dung dịch hỗn hợp HCl 0,2M và H2SO4 0,1M thu được V lít H2 (ở đktc). Giá trị của V là
Hướng dẫn:
nFe = 0,56 = 0,01 (mol)
+
H
n
∑ (trong HCl và H SO 2 4
) = 0,1.0,2 + 2.0,1.0,1 = 0,04 (mol) Bảo toàn mol e: n = 2n = 0,01.2 = 0,02 < 0,04 (mol)H+ Fe ⇒ Axit dư
2
n = n = 0,01 (mol) ⇒ V = 0,01. 22,4 = 0,224 (lít)H2