Xây dựng hệ thống bài tập hóa vô cơ bậc đại học các nguyên tố phi kim nhóm V A, IV A và III A

Lý do chọn đề tài Chúng ta đang bước vào giai đoạn quyết định của thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học — kỹ thuật, vì vậy trong xu thế toàn

Trang 1

LOI CAM ON

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong khoa

Hóa học trường Đại học sư phạm Hà Nội 2, các thầy cô trong tổ hóa Vô cơ,

đã tận tình giúp đỡ chỉ bảo trong suốt thời gian em theo học tại khoa và trong thời gian em làm khóa luận tốt nghiệp

Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Hoàng Quang Bắc — người trực tiếp hướng dẫn luôn tận tâm chỉ bảo và định hướng cho em trong suốt quá trình làm khóa luận tốt nghiệp để em có được kết quả như ngày hôm nay

Mặc dù đã có nhiều cố gắng, xong thời gian và kinh nghiệm bản thân còn hạn chế nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được những đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, các bạn sinh viên để khóa

luận của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 18 tháng 05 năm 2013

Sinh viên

Đào Thị Ngọc Hân

Khóa luận tốt nghiệp 1 Đào Thị Ngọc Hân — K35B — SP Hóa

Trang 2

MỤC LỤC

Trang

1 Ly do chon dé tai 0.0 ceccecececseceeccecceceeeceenesssessneessneeese 1

2 Nội dung nghiên cứu - sec s* 2

3 Nhiệm vụ của đề tài cv nnnnnnn nhe 2 CHƯƠNG 1 : TÔNG QUAN S2 2222222512 22121111111 xk2 3 1.1 Hệ thống bài tập 2222212 n TS TT TT n ng ệt 3 1.1.1 Ý nghĩa của hệ thống bài tập -ccssssscsss se, 3 1.1.2 Xu hướng phát triển của bài tập hóa học hiện nay 5

1.2 Nhóm VA (Nitơ — Photpho) . . <<- 6 1.2.1 Nitơ và hop chat 000cccccccsessessseeeeseeeeeeeeeeceeeeeeeens 6 1.2.2 Photpho hợp chắt - - + + c1 E229 2222115552222 1 111 Errere 12

1.3 Nhóm IVA (Cacbon — SiÏI€) .-c << 16 1.3.1 Cacbon và hợp chất -S Scnn ng TT ng vớt 16 1.3.2 Silic và hợp chất 2222 nnnn nh iến 21 1.4 Nhóm IIIA (B0) 222cc 112122 212111555 58221222112 22 xzxe 23

1.4.2 Các hợp chất của bo c nn 1n n1 n vn nnnnsn 24 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THÓNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH 27 2.1 Nhóm VA (Nttơ — Photpho) -c << +2 27 2.1.1 Bài tẬp có lời giải nh nh key 27

2.1.2 Bài tập tự giải ccQ HH HH HH HT TS n ng TH 111111 ưa 34 2.2 Nhóm TVA (Cacbon ~ Sili€) 222 ccccssssss 35 2.2.1 Bài tập có lời giải - -cn HQ HH n TH n TH SH 2111k 35

Khóa luận tot nghiép ii Đào Thị Ngọc Hân — K35B — SP Hóa

Trang 3

2.2.2 Bai (Ập tự gIải cQQnnnnn nh rệt 41 2.3 Nhóm IIIA (Bo) .ccccccceccccesesssseseeceeeseeeeeceenttsseasenees 42 2.3.1 Bai tap 06 10% Sidi c cece ee ceeeceeeeeeceeeeetneeee ees 42 2.3.2 Bài (Ập tự giải HH HH TT TT TT n TT 1111k khen 45 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THÓNG BÀI TẬP ĐỊNH LƯỢNG 46 3.1 Nhóm VA (Nitơ — Photpho) .- + 46

Trang 4

MO DAU

1 Lý do chọn đề tài

Chúng ta đang bước vào giai đoạn quyết định của thời kì công nghiệp

hóa, hiện đại hóa cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học — kỹ thuật, vì vậy trong xu thế toàn cầu hóa hiện nay, việc trang bị kiến thức nhằm tạo ra

những con người có đủ năng lực trình độ để nắm bắt khoa học kỹ thuật, đủ ban lĩnh dé làm chủ vận mệnh đất nước là vẫn đề sống còn của quốc gia Tuy nhiên trên thực tế cho thấy công nghiệp đã phát triển trong khi đó nguồn lao động chân tay lại chiếm ưu thế rất lớn so với đội ngũ cán bộ kỹ thuật Điều đó làm ảnh hưởng tất lớn tới tốc độ và kết quả của quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Vậy một câu hỏi đặt ra cho chúng ta đó là chúng ta sẽ phải làm gì trước tình hình đó

Trả lời điều này, đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ IX của Đảng cộng sản Việt Nam đã họp và khẳng định:"Phát triển giáo dục - đào tạo là một

trong những động lực quan trọng thúc đây sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa, là điều kiện phát huy nguồn lực con người, yếu tố cơ bản để phát triển xã hội, tăng trưởng kinh tế nhanh và bền vững" Bởi vậy, “Nâng cao dân trí - Đào tạo nhân lực - Bồi dưỡng nhân tài” luôn là nhiệm vụ hàng đầu của giáo dục - đào tạo Trong đó việc đào tạo và bồi dưỡng kiến thức cho sinh viên là nhiệm vụ tất yếu của mỗi trường đại học và của mỗi giảng viên Trong những năm gần đây, Bộ giáo dục và đào tạo đã khuyến khích sử dụng đa dạng các phương pháp dạy học tích cực nhằm hoạt động hóa người học Muốn được như vậy thì nguồn bài tập, câu hỏi phải phong phú đa dạng

Tuy vậy, với môn học có mức độ tư duy cao và một khả năng vận dụng kiến thức tông hợp thì việc chuẩn bị các dạng câu hỏi trắc nghiệm khách quan

là dường như chưa thể đầy đủ, chưa có tinh sáng tạo, nhạy bén và phát triển tư

Khóa luận tot nghiép -1- Đào Thị Ngọc Hân — K35B — SP Hóa

Trang 5

duy được Do vậy, trong hoàn cảnh này sự duy trì và phát triển hệ thống câu hỏi là không thể thiếu dé lĩnh hội và tiếp thu tri thức môn học

Với lý do trên, chúng tôi đã mạnh dạn lựa chọn đề tài: “Xây dựng hệ thống bài tập hóa vô cơ bậc đại học các nguyên tố phi kim nhóm VA,

IVA va IITA”

Với đề tài này , chúng tôi hy vọng sẽ góp phần nâng cao hướng dạy và

học tích cực để phát triển năng lực tư duy, sáng tạo, độc lập của người học

2 Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan

- Xây dựng hệ thống bài tập tự luận hóa vô cơ bậc đại học phần phi kim cho 3 nhóm:

+ Nhom VA (Nito — Photpho)

+ Nhóm IVA (Cacbon - Silic)

+ Nhóm IHA (Bo)

3 Nhiệm vụ của đề tài

- Xây dựng hệ thống câu hỏi và bài tập trong nội dung nghiên cứu

- Hướng dẫn đáp án hệ thống câu hỏi và bài tập

Phân loại thành hệ thống hóa kiến thức và bao quát nội dung môn học của 3 chương này

Trang 6

CHƯƠNG 1 : TÓNG QUAN 1.1 Hệ thống bài tập

1.1.1 Ý nghĩa của hệ thống bài tập

Như chúng ta đã biết, việc giảng dạy phải thích nghỉ với người học chứ không phải buộc người học tuân theo các quy tắc có sẵn từ trước tới nay Do vậy, người học cần có tiếng nói nhiều hơn trong các vấn đề liên quan đến giáo dục Trong những năm trở lại đây, nỗi lên một vẫn đề mới đó là “việc giảng dạy phải đảm bảo cho người học trở thành một công dân có trách nhiệm và hoạt động hiệu quả” Như vậy, mục đích của việc học tập đã phát triển từ học

để hiểu đến học để hành rồi mới đến học dé trở thành một con người tự chủ, sáng tạo, năng động trong mọi hoạt động Vì vậy, việc học tập sẽ giải quyết

vấn đề trong học tập, trong thực tế đòi hỏi con người phải có cả kiến thức và phương pháp tư duy

1.1.1.1 Phân loại bài tập và câu hỏi hóa học

Dựa vào nội dung và hình thức thể hiện có thể phân loại bài tập hóa học thành 2 dạng:

- Bai tap dinh tinh

- Bai tập định lượng

* Bài tập định tính: Là các dạng bài tập có liên hệ với sự quan sát để

mô tả, giải thích các hiện tượng hóa học Các bài tập định tính cũng có rat nhiều các bài tập thực tiễn giúp học sinh giải quyết các vấn để thực tiễn sinh động

* Bài tập định lượng (bài toán hóa học): Là loại bài tập cần vận dụng kĩ

năng toán học kết hợp với kĩ năng hóa học (định luật, nguyên lí, quy tắc, )

để giải bài tập

Trang 7

1.1.1.2 Tác dụng của bài tập hóa học

* Tác dụng trí dục:

- Bài tập hoá học có tác dụng làm chính xác, cũng như hiểu sâu hơn các

khái niệm và định luật đã học

- Giúp cho sinh viên năng động sáng tạo trong học tập, phát huy năng lực nhận thức và tư duy, tăng trí thông minh và là phương tiện để người học vươn tới đỉnh cao tri thức

- Là con đường nối liền giữa kiến thức thực tế và lý thuyết tạo ra một thể hoàn chỉnh thống nhất biện chứng trong cả quá trình nghiên cứu Đào sâu,

mở rộng sự hiểu biết một cách sinh động, phong phú không làm nặng nề thêm

khối lượng kiến thức cho người học Chỉ có vận dụng kiến thức vào việc giải bài tập, sinh viên mới nắm kiến thức sâu sắc

- Là phương tiện để ôn tập, củng cố, hệ thống hóa, kiếm tra đánh giá

việc nắm bắt kiến thức một cách tốt nhất (chủ động, sáng tạo)

- Tạo điều kiện để phát triển tư duy cho người học: khi giải bài tập bắt

buộc người học phải suy luận, quy nạp, diễn dịch hoặc các thao tác tư duy đều

được vận dụng Trong thực tế học tập, có những vấn đề buộc người học phải

đào sâu suy nghĩ mới hiểu được trọn vẹn Thông thường khi giải một bài toán nên yêu cầu hoặc khuyến khích người học giải bằng nhiều cách, tìm ra cách giải ngắn nhất, hay nhất

* Tác dụng giáo dục:

- Bài tập hóa học có tác dụng giáo dục tư tưởng cho học sinh, sinh viên

vì thông qua giải bài tập rèn luyện cho học sinh, sinh viên tính kiên nhẫn, trung thực trong học tập, tính sáng tạo khi xử lý và vận dụng trong các vấn đề học tập Mặt khác, qua việc giải bài tập rèn luyện cho các em tính chính xác

khoa học và nâng cao hứng thú học bộ môn

Trang 8

- Các bài tập hóa học còn được sử dụng như một phương tiện nghiên

cứu tài liệu mới, ngoài ra các bài có nội dung thực nghiệm có tác dụng rèn luyện tính tích cực, tự lực lĩnh hội tri thức và tính cân thận, tuân thủ triệt để

quy định khoa học, chống tác phong luộm thuộm, vi phạm những nguyên tắc

khoa học

1.1.1.3 Vận dụng kiến thức để giải bài tập

Để giải bài tập người học phải biết vận dụng lý thuyết đã học ở nội dung các chương các bài, quá trình này thực chất đòi hỏi người học phải có một kĩ năng nhận thức và tư duy nhất định Hoạt động nhận thức và phát triển

tư duy của sinh viên trong quá trình dạy học hóa học Nhận thức là một trong

ba mặt cơ bản của đời sống tâm lí con người (nhận thức, tình cảm, lí trí) Nó

là tiền đề của hai mặt kia và đồng thời có mối liên hệ chặt chẽ với chúng và các hiện tượng tâm lí khác Tư duy là một quá trình tâm lí phản ánh những

thuộc tính bản chất, những mối liên hệ bên trong có tính quy luật của sự vật

hiện tượng trong hiện thực khách quan mà trước đó ta chưa biết

1.1.2 Xu hướng phát triển của bài tập hóa học hiện nay

Bài tập hóa học vừa là mục tiêu, vừa là mục đích, vừa là nội dung vừa

là phương pháp dạy học hữu hiệu do vậy cần được quan tâm, chú trọng trong các bài học Nó cung cấp cho học sinh không những kiến thức, niềm say mê

bộ môn mà còn giúp người học giành lấy kiến thức, là bước đệm cho quá

trình nghiên cứu khoa học, hình thành và phát triển có hiệu quả trong hoạt động nhận thức của học sinh Bằng hệ thống bài tập sẽ thúc đây sự hiểu biết

của sinh viên, sự vận dụng những hiểu biết vào thực tiễn, sẽ là yếu tố cơ bản

của quá trình phát triển xã hội, tăng trưởng kinh tế nhanh và bền vững xã hội

Xu hướng phát triển của bài tập hoá học hiện nay hướng đến rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức, phát triển tư duy hoá học Những bài tập có tính chất học thuộc trong các câu hỏi lý thuyết sẽ giảm dần mà được thay bằng các

Trang 9

câu hỏi đòi hỏi sự tư duy, tìm tòi Dạy học “chú trọng rèn luyện phương pháp

tự học” ở trường Đại học được xem là rất quan trọng và được nhiều trường coi trọng áp dụng Ngoài ra, trong thời gian gần đây, một số chiến lược đối mới phương pháp dạy học được thử nghiệm đó là “dạy học hướng vào người

học”, “hoạt động hóa người học”

1.2 Nhom VA (Nito — Photpho)

1.2.1 Nito va hop chat [6]

1.2.1.1 Nitơ

a Tính chất vật lý của nitơ

- Ở điều kiện thường, nitơ là chất khí không màu, không mùi, không vị, hơi nhẹ hơn không khí, khó hóa lỏng và khó hóa rắn

- Khó hòa tan trong nước và trong dung môi hữu cơ

- Nitơ không duy trì sự cháy và sự hô hấp

b Tính chất hóa học của nitơ

- Phản ứng với phi kim: Chỉ phan tng voi Hp, B, C, Si, Oz

Cr, ALO; + HQ 400°C N> + 3H)

Trang 10

3Mn poy + No 600-2000°C, Mn3N>2

c Phuong phap diéu ché nito

- Trong công nghiệp, nitơ được điều chế bằng phương pháp chưng cất phân đoạn không khí lỏng tách được cả O2 va No Tuy nhiên, khí N› thu được còn

lẫn khí hiếm va dấu vết khí Os

- Trong phòng thí nghiệm:

NH„NO;_—t > N;‡+ HạO

(NH¿);CrzO;-!9,„- Cr,O; + N; +4H¿O

3CuO +2NH; vy 3Cu +Na + 3HạO

Dung dịch amoniac có khả năng dẫn điện

Trang 11

2NH,CI + Ca(OH); -> 2NH¿Ì+ CaCl; + 2H;O

+ Trong công nghiệp:

+ Các muỗi amoni bị dung dịch kiềm mạnh phân hủy

2NH,CI + Ba(OH); ——> 2NH;Ÿ + BaCl; +2H;ạO

+ Các muối amoni dễ bị nhiệt phân hủy

Trang 12

0,

(NH,),CO; °C» 2NHt+ COjÌ+ HạO

NHẠNO; _9fE_ N.OÌ + HạO‡

- Điều chế: amoniac + axit > mudi amoni

b Các oxit của nitơ

e Dinito oxit (N20)

- Tính chất vật lý: là chất khí không màu, có mùi dễ chịu, tan được trong nước

nhưng không phản ứng với nước Đinitơ oxit không duy trì sự cháy nhưng duy trì sự hô hấp

- Tính chất hóa học: tính oxi hóa

NHẠNO; 222% NUOÌ + HạO

2NaNO; + (NH,);SO„ -€> 2N,OŸ' + Na;SO¿ +4H;O

e Nito oxit (NO)

- Tinh chat vat ly: 1a chat khi không màu, hóa nâu trong không khí

Trang 13

2CrO; +2NO +3H;S§O, ——>_ 2HNO; +Crz(SO/);+ 2H;O

6KMnO¿ +10NO+ 9H;SO¿ ———> 10HNOa + 6MnSO¿ + 3K›SO¿ + 4HO

+ Nitơ oxit tham gia phản ứng hóa hợp với nhiều chất

2NO + O; ——>2NOQ;

2NO + Cl, ——» 2NOCI

FeSO, + NO ——» Fe(NO)SO,

e Nito dioxit (NO2)

- Tinh chat vật lý: là chất khí màu nâu đỏ, mùi tanh, rất độc

2Pb(NO;); —U—> 2PbO +4NO;‡ + O;Ä

c Axit nitric và muối nitrat

Khóa luận tot nghiép - 10- Đào Thị Ngọc Hân — K35B — SP Hóa

Trang 14

HNO; là một axit điển hình, với bất kì nồng độ nào cũng đều có các tính

chất giống các axit khác như làm quỳ hóa đỏ, tác dụng với bazơ, oxit bazơ,

muối

CuO +2HNOs ———> Cu(NOQ¿); + HạO

Fe(OH); + 3HNO; ——> Fe(NO3)3 + 3HạO

CaCO3 + 2HNO3 ——» Ca(NO3)2 + cof + H20

+ Tính oxi hóa

3H;S +2HNOa———> 3§+2NOÌ +4HạO

3Cu + 8HNOạ ——>_ 3Cu(NO;); + 2NO + 4HzO

C+4HNO; ——> CO; +4NO; +2H;O

NaNO3 + H2SOs4 aac _ NaHSO, + HNO3

e© Muối nitrat

- Tinh chat vật lý:

+ Tất cả các muối nitrat đều tan nhiều trong nước

Khóa luận tot nghiép -l1- Đào Thị Ngọc Hân — K35B — SP Hóa

Trang 15

+ Màu của muối do màu của cation kim loại trong muối quyết định

- Nhận biết ion nitrat:

Đun nóng nhẹ dung dịch chứa NO; với đồng kim loại và HạSO¿ loãng

3Cu + 8H*+2NO; ——> 3Cu2++2NO} +4H,0

2NO +0, ——» 2NO;

1.2.2 Photpho hop chat [6]

1.2.2.1 Photpho

a Tinh chat vat lý của photpho

Photpho có 3 dạng thù hình: photpho trắng, photpho đỏ và photpho đen

- Photpho trắng: là chất rắn trong suốt, màu trắng hoặc vàng nhạt, mềm, dễ nóng chảy, dễ bay hơi và rất độc Không tan trong nước nhưng tan nhiều trong một số dung môi như cacbon đisunfa, benzen, ete

- Photpho đỏ: là chất bột màu đỏ, không độc, không phát quang Không tan trong nước, không tan trong CS

- Photpho đen: là chất rắn có cấu trúc polyme dạng lớp, không độc, không tan

trong nước, CạH¿, CS

Trang 16

b Tính chất hóa học của phofpho

Photpho vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử, nhưng khác với nitơ, tính khử

- Phản ứng với các chất oxi hóa khác

5CuSO¿ + 2P + SHạO ——> 5Cu + 2HzPO¿ + SH2SO4

4P +5KNO; — 5 2P,05+5KCI

- Phản ứng với dung dịch kiềm

P4 + 3KOH + 3HạO ——> PH¿Ì + 3KH¿PO;

2P4 + 3Ba(OH) + 6HạO ——>_ 2PH;Ê + 3Ba(H;PO;);

c Điều chế photpho

* Photpho trắng

- Trong công nghiệp:

2Caz(PO¿; + 6SIO› + I0C Aste „„ 6CaSiO3 + 10CO + Py

- Trong phòng thí nghiệm: thường không điều chế photpho mà tỉnh chế lại photpho thị trường bằng cách ngâm trong dung dịch HNO: 5% sau đó rửa lại bằng nước cất

Trang 17

6AgNO3 + PH:+ 3HạO_———>_ 6Ag + HạPOa + 6HNÑOa

3Cu(NO3)2 + PH3 + 3H2O ——» 3Cu + H3PO3 + 6HNO3

Trang 18

c Axit orthophotphoric (HaPO4)

- Tính chất vật lý: là chất rắn không màu, chảy rữa trong không khí Ở trạng thái lỏng có khuynh hướng chậm đông, là chất lỏng thể xirô không màu, không mùi, không độc

- Tính chất hoá học:

+ Trong dung dịch là axit có độ mạnh trung bình, có đầy đủ tính chất hóa học của một axit như làm đỏ quỳ tím, tác dụng với kim loại, oxit bazơ, bazơ, muối

+ H;PO¿ còn thể hiện tính lưỡng tính khi tác dụng với axit rất mạnh như HCIO¿ khan

PO(OH)3 + HClOg ——-» [P(OH)4]ClO4

+ Bi phan huy boi nhiét

3P+SHNO; +2HạO ——> 3H;PO¿+ 5NOỶ

PzOs +3H2O ———> 2HaPO¿x

+ Các muỗi photphat tan bị thủy phân trong dung dịch

Na3PO4 + H2xO === Na;HPO¿+ NaOH

+ Khi nung muối hiđrophotphat chuyển thành muối điphotphat

Trang 19

HạPOu + 22NaOH ———> NaH;PO¿+HạO

HạPO¿ + Na;CO3————> Na;HPOx + CO;Ì+ HạO

1.3 Nhóm IVA (Cacbon - Silic)

- Kim cương là chất tinh thé không màu, trong suốt, không dẫn điện, dẫn

nhiệt kém Kim cương là chất cứng nhất trong tất cả các chất

- Than chì (graphiÐ: là tinh thể màu xám đen, có ánh kim, dẫn điện tốt nhưng

kém kim loại

- Cacbin: là chất bột màu đen, có tính bán dẫn

b Tính chất hóa học của cacbon

- Phản ứng với đơn chất:

+ Phản ứng với phi kim: chỉ tác dụng trực tiếp với Hạ, N›, O¿, S, F¿

txt C+2H; ——> CH¡

Trang 20

+ Phản ứng với kim loại:

0

4A1+C —t > AlaCa

0

3Cr+2C ——> CrzCz

Nhitng kim loai: Zn, Cd, Hg; Ga, In, Tl; Ge, Sn, Pb; As, Sb, Bi; Re khéng

tao ra hop chat véi cacbon

2KCIO3 + 3C —'-» 2KCI + 3CO;‡

c Diéu ché mot sé dang thi hinh cacbon

- Kim cuong nhan tao duge diéu ché tir than chi, bang cach nung nong than

chi 6 khoang 2000°C, dưới áp suất 50 đến 100 nghìn atm với chất xúc tác là

sat, crom hay niken

- Than chì nhân tạo được điều chế bằng cách nung than cốc 2500 — 3000°C trong lò điện không có mặt không khí

- Than cốc được điều chế bằng cách nung than mỡ khoảng 1000°C trong lò

cốc, không có không khí

- Than mỏ được khai thác trực tiếp từ các vỉa than nằm ở độ sâu khác nhau

dưới mặt đất

- Than gỗ được tạo nên khi đốt gỗ trong điều kiện thiểu không khí

- Than muội được tạo nên khi nhiệt phân metan có chất xúc tác:

CH¿—“*~› C+2H;

Trang 21

1.3.1.2 Các hợp chất của cacbon

a Cac oxit cia cacbon

e Cacbon oxit (CO)

- Tinh chat vật lý: là chất khí không màu, không mùi, không vị, tan ít trong

Fe;O +4CO _U°°„ 3Fe+4CO;

PdCl› + CO + HạO ———> Pd+2HCI + CO;}

- Điều chế:

+ Trong phòng thí nghiệm:

Khóa luận tot nghiép - 18 - Đào Thị Ngọc Hân — K35B — SP Hóa

Trang 22

HCOOH “S2 COÌ +H;O 100°C

+ Trong công nghiệp:

1050°C

e Cacbon dioxit (CO2)

- Tinh chat vật lý: là chất khí không màu, không mùi, vị hơi chua, tan nhiều trong nước

- Tính chất hóa học:

+ Phản ứng với kim loại

2Mg+CO; -5E, 2MgO +C

+ Phản ứng với bazơ, oxit bazơ, muối

CO¿ + CaO ——+ CaCO;

CO; + 2KOH ———> K¿CQa + HO

2CO; + BaCO¿ + H2O——> Ba(HCO2);

Trang 23

CaCO¿; +2HCI ———> CaCl, + CO¿$ + HạO

0

2NaHCOa——> Na¿CO¿ + CO; + HạO

+ Trong công nghiệp

HCO; +H,»O === _ H30* + CO;* Kạ=4.8.101

+ Tinh oxi hoa

0

CO)+C —' » 2C0

- Tinh chat vat ly:

+ Mau sac: phụ thuộc vào màu cua cation

+ Độ tan: muối cacbonat của kim loại kiềm (trừ LiCO2), amoni đều tan Muối

cacbonat của các kim loại khác không tan Muối hiđrocacbonat kim loại kiềm,

kiềm thổ, amoni đều tan (trừ NaHCO: tan ít hơn)

+ Phản ứng thủy phân

NazCO3 + HzO NaOH + NaHCO3

CO,” + H,O HCO; + OH

Trang 24

+ Phản ứng nhiệt phân

0

CaCO; —t > CaO+CO;Ÿ

2NaHCO; —U_ > Na;CO; +CO¿ +H;O

+ Phản ứng với axit, bazơ, muối

PbCO3 + 2CHạCOOH ——>_ Pb(CH:COO); + CO; + HO

NaOH + NaHCO; ——> NazCO;+ HạO

[Be(OH);]CO; + 2KHCO; ———>_ 2BeCO:Ý + KạCOa + 2HạO

- Điều chế:

FeSOu + NaạCOs ——>_ FeCOs{ + NazSO¿

MgCO¿; + CO; + HạO ——> Mg(HCO});

NiCl, + 2NaHCO; ——» NiCO3)+ 2NaCl + COz‡+ HạO

1.3.2 Silic và hợp chất [6]

1.3.2.1 Silic

a Tính chất vật lý của silic

Silic tồn tại ở 2 dạng: silic tinh thể và silic vô định hình

- Silic tỉnh thể là chất rắn màu xám, cứng hơn than chì, có tính bán dẫn

- Silic vô định hình là chất bột màu nâu

b Tính chất hóa học của silic

- Phản ứng với phi kim: tác dụng với hầu hết phi kim (trừ Hạ, C)

0,

3Si+2Nạ OOS SigNy

0,

Si+ 0, “Sy sio,

- Phan ứng với kim loại

1000-1200% : 2Ca + Sj 10001200" CarSi

Trang 25

a Oxit silic (SiOz)

- Tinh chat vat ly:

Trong tự nhiên, SiO; tinh thể chủ yếu ở dạng khoáng vật thạch anh Thạch anh ở dạng tỉnh thé lớn, không màu, trong suốt

Trang 26

- Tính chất vật lý: là chất ở dạng keo, không tan trong nước

+ Axit silixic là axit rất yếu

H¿SiO¿ + HạO [HaSiOu¿] + HạO? Ki =1,6.1019

[H:SiO¿Ƒ +HạO =——> [HaSiO¿# + HạO* K> = 1,8.10°

[HzSiO¿J# +H»O === _ [HSi0,]* + H30* K3 = I,0.1012 [HSiOu}* + HO [SiO4]* + H30* Ky =2,1.10"4

+ Bị nhiệt phân hủy tạo thành SiO; vô định hình

0

HySiO,g —'-» SiO, +2H,0

+ Tác dụng với kiềm đặc tạo ra muối silicat

SIO¿.nH;O + 4NÑaOH ———> NaaSiO¿ + (2+n) HO

c Natri silicat

- Tính chất vật lý: là chất tỉnh thể hình thoi, không màu, không tan trong nước lạnh nhưng tan trong nước nóng

NazSiO3 + (n+1) HXO ——» 2NaOH + SiO›.nH;O{

NaSiO3 + 2HCI(1) ——» SiQ>} + 2NaCl + 2H,O

NasSiO3 + CO; ——» SiOQo¥ + NayCO;

Trang 27

thể nhỏ thường có màu xám thẫm, đen hoặc nâu

- Bo rất cứng và khó nóng chảy, có vẻ sáng kim loại, là chất bán dẫn điện 1.4.1.2 Tính chất hóa học của bo

- Phản ứng với phi kim: (trừ H›, Se, Te)

4B +30, 2S 28,03

2B + Nz 20", 2BN

- Phan ứng với kim loại

+ Nhiều kim loại không tạo ra hợp chất với bo như Zn, Cd, Hg; Ga, In, TI

+ Bằng phương pháp trực tiếp hoặc gián tiếp ở nhiệt độ cao nhiều hợp chất tạo với bo các dạng hợp chất như:

e Dang MB: ZnB, MoB, FeB

e Dang MB: TixB, Cr2B, MozB, CozB

Trang 28

- Tính chất vật lý: các boran đều có mùi và rất độc

- Tinh chat vật lý: là những tinh thê hình vảy nhỏ, màu trắng óng ánh như xà

cừ Tan ít trong nước

+ Tác dụng với dung dịch bazơ

H;B4O; + 2NaOH ——> Na;BuO; + 2HạO

- Điều chế:

NayB,4O7 + 2HCI + 5H30 ——» 4H;BO3 + 2NaCl

Trang 30

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THÓNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH

2.1 Nhom VA (Nito — Photpho)

2.1.1 Bài tập có lời giải

Bài 1: [5]

a) Hay giải thích tại sao NH; đễ dàng phản ứng với nhiều hợp chất vô cơ

có chứa hiđro?

b) NH; và H;O đều có obitan lai hóa sp” và đều có cặp electron tự do

nhưng tại sao amoniac tạo ra NH¿* mà không phải HO” theo các phản ung:

NHạ+HạO =———* NH¿' +OH

NHạ+HạO =——* HO! +NH;

Trá lời:

a) Do có cặp electron tự do chưa tham gia liên kết

b) Khả năng phản ứng với hợp chất chứa hiđro tang dan tir HF, HO, NH; vi

số cặp electron tự đo giám dần nên đã làm tăng ái lực với proton Ái lực với

proton của NH: là 9,3eV lớn hơn ở nước là 7,9eV nên trong dung dịch nước,

NH; sẽ chiếm proton của phân tử HạO và do đó gây ra tính chất bazơ của dung dịch

Bai 2:[5]

a) Trinh bày cấu tạo của phân tử NOz? Từ đó cho biết tại sao phân tử NO¿

có khả nang dime hoa tao thành phân tử NzOx?

b) Tại sao nói rằng NO; là anhiđrit hỗn tạp, nhưng khi cho tác dụng với

nước nó chỉ tao ra HNO3?

c) Bằng thí nghiệm nào có thể chứng minh sự biến đổi giữa hai dạng NO;

va N2O4?

Trang 31

Trả lời:

a) Trong phân tử NOa, nguyên tử nitơ ở trạng thái lai hóa sp” Mot electron chưa ghép đôi chiếm một obitan lai hóa sp”, còn hai obitan lai hóa sp” khác tạo thành hai liên kết 6 ở giữa N và O Do có một electron chưa ghép đôi nên NO; có khả năng tring hop tao ra phan tu N2Ou

b) Quá trình tương tác của NO; với nước tạo ra HNO; và HNO: HNO; không

bền, dễ dàng chuyển hóa thành HNO: khi đun nóng

c) Để chứng minh sự biến đổi giữa NO; và N;Ox có thể cho hỗn hợp hai chất

vào ống sinh han dudi -10°C sau đó tăng nhiệt độ đến khoảng 100°C

Bài 3: (Đề thi Olympic hóa học sinh viên toàn quốc lần III — 2005 — Bang A)

a) Hãy cho biết cấu hình hình học của phân tử và ion dưới đây, đồng thời

sắp xếp các góc liên kết trong chúng theo chiều giảm dẫn Giải thích

1 NÑO;; NO¿'; NOz

Trang 32

của N không liên kết dây làm góc ONO hẹp lại đôi chút Ở (3) góc liên kết

giám nhiều hơn do có 2 electron không liên kết của N đây

2/

Góc liên kết giảm theo chiéu ZHNH - ZFNF vi d6 4m dién ciia F lớn hơn của

H là điện tích lệch về phía F nhiéu hon > lue day kém hon

b) w(NHs) >u(NF3)

Giải thích: Ở NHạ chiều của các momen liên kết và của cap electron cia N

cùng hướng nên momen tống cộng của phân tử lớn khác với NF: (hình vẽ) Bài 4:

a) Tại sao HNO; tỉnh khiết là chất lỏng không màu nhưng trong thực tế có màu vàng?

b) Dựa vào cơ sở nào để kết luận rằng các chất tác dụng với HNO2: đặc

thường tạo ra khí NO; và với HNO: loãng thường tạo ra khí NO?

Trá lời:

a) Vi axit nitric tỉnh khiết kém bền, ngay ở điều kiện thường khi có ánh sáng

bị phân hủy một phần giải phóng khí nitơ đioxit (NO¿) Khí này tan trong dung dịch axit làm cho dung dịch có màu vàng

b) Có thé cho rằng sản phâm tạo thành chủ yếu là HNO›, nhưng vì không bền

bị phân hủy tạo ra NO và NO; NO; tác dụng với H;O theo phản ứng thuận nghịch:

3NO; + HO

2HNO; + NO Axit HNO: càng đặc, cân bằng càng chuyển dịch về phía tạo NO;, do đó khi

tác dụng với HNO: đặc thường tạo ra NO›

Trang 33

Bai 5:

a) Tại sao có thể điều chế KNOs bằng phản ứng trao đổi giữa NaNO: với

KCI theo sơ đồ:

NaNO› + KCl ——» NaCl + KNO3 b) Khi nhiệt phân muối nitrat, sản phẩm thu được là chat gì?

Trá lời:

a) Dựa vào độ tan khác nhau của NaCI và KNO: ở những nhiệt độ khác nhau

b) Muối nitrat của những kim loại hoạt động (phía trái Mg trong dãy điện cực)

tạo thành muối nitrit:

0

2NaNO; —' > 2NaNO; +O;Ï

- Muối nitrat kim loại từ Mg đến Cu bị nhiệt phân thành oxit kim loại, NO,

Trang 34

b) Liên kết P-P trong phân tử P4 kém bền hơn so với liên kết N-N trong phân

tử Nạ Hơn nữa nguyên tử P có obitan 3d nên electron dễ bị kích động từ

3s23p3 lên 3d tạo ra năm electron không ghép đôi, hình thành năm liên kết

cộng hóa trị

c) Photpho trắng có phản ứng với muối của các kim loại như đồng, chì, bạc, vàng Vì vậy để khử photpho dư người ta thường ngâm các dụng cụ đựng photpho trắng trong dung dịch CuSO¿

5CuSO¿ + 2P +8H;O ——>_ 2H;PO¿ + 5H;SO¿ + 5Cu

Bài 7: [5]

a) Photpho đã tạo những hợp chất nào với hiđro? Các chất đó được điều

chế bằng phương pháp nào?

b) So sánh tính chất hóa hoc cua PH; va NH3?

c) Tai sao PH3 cé cuc tinh bé, ít tan trong nước và không tác dụng với

nước như NH:?

Trá lời:

a) Photpho tạo với hidro cac chất PH3, P2H4, P;H¿ Chúng được điều chế bằng

phương pháp thủy phân photphua kim loại

Ca¿P; +6HạO ——> 3Ca(OH); +2PH;

P;H¿, P3H, tao ra đồng thời với PHạ

b) Mặc dù PH: có dạng tương tự NH: nhưng có nhiều tính chất khác biệt với

amoniac như dung dịch PH: có môi trường trung tính, PH: có tính khử mạnh hon NH3

c) Phân tử PH; có dạng hình tháp, các đám mây eletron của P ở dạng lai hóa

sp, tuy nhiên do các đám mây eletron của P có kích thước lớn, nên trạng thái lai hóa sp? thể hiện khá yếu so với nitơ trong NHạ Chính vì vậy góc hóa trị

gần với 90° (<HPH = 93,59), do đó PH; có cực tính bé, nên ít tan trong nước

Trang 35

Một trong bốn obitan lai hóa sp* có hai electron ty do, có dạng gần với hình cầu do lai hóa yếu nên khả năng nhường cặp electron đó của PH; yếu hơn

nhiều so với NHạ Vì vậy PH: không tương tác với HaO như NH:

Trá lời:

a) Photpho tồn tại ba dạng thù hình: Photpho trắng, photpho đỏ, photpho đen Khi đun nóng photpho trắng ở 250%C chuyên dần thành photpho đỏ Mặt khác, khi đun nóng photpho trắng ở 220-240°C hoặc ở 200%C dưới áp suất 12000atm photpho trắng chuyển thành photpho đen

b) Vì kích thước phân tử của photpho trắng bé hơn photpho đỏ

c) Sự hình thành chất rắn vô định hình phụ thuộc vào kích thước phân tử chất

đó Với chất có phân tử lượng thấp thì trạng thái vô định hình không phải là

trạng thái đặc trưng, phân tử của các chất loại này có độ linh động lớn và khi làm lạnh dễ thay đổi sự định hướng của nó so với các phân tử lân cận, nên dễ

dàng sắp xếp thành mạng tỉnh thể; với các chất có phân tử lượng cao thì độ

linh động của phân tử bé hơn Mặt khác, cần chú ý rằng khi kết tỉnh các chất

đó phải thay đối dạng của phân tử Từ các lí do trên, những chất có phân tử lượng cao bất kì gồm những phân tử có độ dài khác nhau rất khó kết tỉnh

thành tỉnh thành tỉnh thể

Photpho đỏ có cấu trúc cao phân tử nên khi làm lạnh không thể chuyển thành dang tinh thé mà ở dạng vô định hình

Trang 36

Bài 9: Viết phương trình của các phản ứng sau:

SPH3+8K MnO, +12H»SO, ——> 5H;PO¿+8MnSO¿+4K2SO¿+12H2O

Ca3P, + 6HạO ——> 3Ca(OH); + 2PH3

Ca3P) + 8HCIO ——» 2H;PO, + 3CaCl, + 2HCI

HạPOa + 2AgNOa + HạO———> 2Ag + H;ạPO¿ + 2HNO3

Bai 10: [5]

a) Tai sao mudi Ag:PO¿ kết tủa màu vàng trong môi trường trung tính hoặc axit yếu nhưng lại không kết tủa trong môi trường axit mạnh? b) Khi cho KH;PO¿, K;HPO¿, K;PO/ tác dụng với AgNO¿, sản phẩm phản ứng có khác nhau không? Nguyên nhân?

Ira loi:

a) Trong môi trường axit mạnh làm giam d6 dién li cha H3PO,, do đó không

đạt đến tích số tan của Ag:PO¿ ngay cả khi nồng độ của ion Ag* trong dung dịch là khá lớn Mặt khác, về nguyên tắc các muối axit đễ tan hơn so với muối trung tính, do đó không có kết tủa tách ra

b) Kết quả đều thu được muối trung tính vì có độ tan kém hơn các muối axit

Trang 37

2.1.2 Bài tập tự giải

Bài 11:

a) Nêu phương pháp điều chế và thu khí N;O?

b) Một hỗn hợp gồm N;O và NO, bằng phương pháp nào có thể tách được hai khí đó ra khỏi hỗn hợp?

Bài 13: Viết phương trình phản ứng và giải thích nguyên nhân tạo kết tủa khi

cho HNO; vao dung dịch có chứa [Ag(NH›);]C1?

Bài 14:

a) Giải thích tại sao các muối amoni có tính chất giống muối kim loại

kiềm? Sự khác nhau giữa hai loại muối đó?

b) Phân tử NH¿ được điều chế bằng cách nào? Tại sao phân tử NH¿ khác

hắn ion NH¿* là rất kém bền?

Bài5:

a) Hãy trình bày những đặc tính của muối nitrat? (Độ tan, độ bên, tính oxi

hóa)

b) Hãy giải thích tại sao HNOsvà các muối nitrat kim loại nặng có độ bền

nhiệt kém hơn so với các muối nitrat của các kim loại kiềm?

Bài 16: Viết các phương trình hóa học thực hiện sơ đồ chuyên hóa sau:

Trang 38

được tạo thành khi thủy phân PC]: và PCI:?

2.2 Nhóm IVA (Cacbon - Silic)

2.2.1 Bài tập có lòi giải

Trang 39

a) Một trong những nguyên nhân cơ bản gây ra khả năng tạo mạch của cacbon là độ bền của liên kết C-C (83kcal/mol), do số electron hóa trị của cacbon bằng số obitan hóa trị

b) Đồng vị ec được hình thành trong khí quyền trái đất dưới tác dụng của tia vũ trụ theo phản ứng hạt nhân sau:

;N+jn—> ¿C+ H

Bài 22: So sánh cấu trúc electron của phân tử CO và Nạ, từ đó giải thích tính chất lý hóa tương tự nhau của hai chất đó?

Tra loi:

* C4u hinh electron ctia N: 1s?2s?2p3— m6i nguyén tir nito cé 4 AO hda trị,

Se héa tri Phan tử N; có 10 AO, 14e

Cấu hình electron của N; là: ơ1,G¡; G3,0›; 72 02

1

Nu = 2.6 -0)=3

* C4u hinh electron cia C: 1s?2s?2p? ; O: 1s?2s?2p*

Cấu hình electron của CO là: 07,032 03,057 027x712 —> Nụ = 3

Phân tử CO cũng như phân tử N: có liên kết ba Hai trong ba liên kết được tạo

thành nhờ sự ghép đôi electron, còn liên kết thứ ba được tạo thành theo liên

kết cho-nhận Liên kết này gây ra nhờ obitan tự do 2p của cacbon và cặp electron cla oxi:

[C= O:

Do phân tử CO có phân tử lượng, số elctron và cầu hình phân tử như Nạ nên

có những tính chất lý hóa tương tự nhau

Bài 23:[7] Tại sao khi cho khí CO; vào dung dịch BaCl; hoặc Ba(NO;)›

không có kết tủa xuất hiện, nhưng khi cho tác dụng với dung dịch Ba(OH); lại

Trang 40

có kết tủa tạo thành? Nếu thay bằng dung dịch Ba(CH;COO); thì có kết tủa tạo ra không?

Khi cho CO; tác dụng với dung dịch Ba(OH); cân bằng chuyến dịch về phía

tạo ra HO là chất điện li yếu hơn:

Ba(OH); + CO; ——» BaCO 3) + H,O

Khi thay bằng bari axetat, không có kết tủa tạo thành do hằng số điện li của CH;COOH lớn hơn (K=1,8.105) nên cân bằng đưới đây lại chuyên dich theo chiều nghịch:

Ba(CH3COO), + CO, +H,O =——> BaCO; + 2CHạCOOH

Bài 24:

a) Nêu cấu tạo và tính chất của canxi cacbua CaC¿?

b) Viết phương trình phán ứng điều chế CaC;?

Trá lời:

a) CaC; có câu trúc tỉnh thế mạng ion, trong tinh thé có ion Ca? và C¿?

- Tính chất: Bị nước hoặc axit loãng phân hủy tạo ra C¿H¿

CaC, + 2H,0 ——» Ca(OH), + CoH»

b) Diéu ché:

CaO + 3C —!_> CaC; + COX

Khóa luận tot nghiép - 37- Đào Thị Ngọc Hân — K35B — SP Hóa

Định dạng
Số trang	84
Dung lượng	11,35 MB