Chương VII các nguyên tố nhóm VIa copy (1)

Chương VII Các nguyên tố nhóm VIA Nhóm VIA gồm các nguyên tố: O, S, Se, Te, Po Câu 29:Sự biến đổi tính chất của các nguyên tố nhóm VIA .Giải thích Có lớp vỏ e lớp ngoài cùng ns2np4 → có xu hướng nhận thêm 2 e : X + 2e→ X2 thể hiện tính OXH khi tương tác với các nguyên tố dương điện mạnh: kim loại kiềm, kiềm thổ... Độ âm điện giảm từ trên xuống → khả năng nhận e giảm từ trên xuống Có thể tạo nên 2 liên kết cộng hóa trị O=O, ROH, liên kết cộng hóa trị có thể phân cực. Các nguyên tố nhóm VIA có khả năng tạo nên cation là ít. Khả năng thể hiện số OXH dương tăng dần từ trên xuống. Những số oxi hóa phổ biến của nhóm VIA là 2, +4 và +6 Số phối trí của các hợp chất nhóm VIA tăng dần từ trên xuống

Ch ương VII- Các nguyên tố nhóm VIA ng VII- Các nguyên t nhóm VIA ố nhóm VIA

Nhóm VIA gồm các nguyên tố: O, S, Se, Te, Po

Câu 29:Sự biến đổi tính chất của các nguyên tố nhóm VIA Giải thích

-Có lớp vỏ e lớp ngoài cùng ns2np4

→ có xu hướng nhận thêm 2 e : X + 2e→ X2- thể hiện tính OXH khi tương tác với các nguyên tố dương điện mạnh: kim loại kiềm, kiềm thổ

- Độ âm điện giảm từ trên xuống → khả năng nhận e giảm từ trên xuống

-Có thể tạo nên 2 liên kết cộng hóa trị O=O, R-O-H, liên kết cộng hóa trị có thể phân cực

- Các nguyên tố nhóm VIA có khả năng tạo nên cation là ít Khả năng thể hiện số OXH dương tăng dần từ trên xuống

-Những số oxi hóa phổ biến của nhóm VIA là -2, +4 và +6

-Số phối trí của các hợp chất nhóm VIA tăng dần từ trên xuống

Câu 30: Trình bày tính chất vật lí, hóa học của Lưu huỳnh Trình bày các biến hóa xảy ra khi đun nóng lưu huỳnh Giải thích

*Tính chất lí học

- lưu huỳnh tồn tại dưới một số dạng thù hình khác nhau Hai dạng tinh thể thông thường nhất là dạng

tà phương và dạng đơn tà

+Lưu huỳnh tà phương (Sα): màu vàng, nóng chảy ở 112,8℃ , có tỉ khối là 2,06, bền ở nhiệt độ thường, trên 95℃ chuyển sang dạng đơn tà.lưu huỳnh tồn tại tự do trong tự nhiên là lưu huỳnh tà phương +Lưu huỳnh đơn tà (Sβ): có màu vàng nhạt, nóng chảy ở 119,2℃, có tỉ khối là 1,96 , bền ở trên 95,5℃ , dưới nhiệt độ đó chuyển dần sang dạng tà phương

Như vậy, hai dạng tinh thể của S có thể chuyển hóa cho nhau Sα ↔ S β ∆ H = ¿0,401kJ/mol

Ở trên giản đồ trạng thái S có 4 vùng tồn tại Sα, Sβ, lưu huỳnh lỏng và hơi lưu huỳnh

-Lưu huỳnh tà phương và đơn tà đều không đều không tan trong nước, rất ít tan trong rượu và este, tan nhiều trong dầu hỏa , benzen và nhất là cacbon đisunfua (100g CS2 ở 20℃ hòa tan 43g Sα).Trong các dung môi đó lưu huỳnh tà phương tan nhiều hơn lưu huỳnh đơn tà Khi kết tinh từ những dung dịch đó, lưu huỳnh xuất hiện dưới dạng tinh thể tà phương

-Các nguyên tử S trong phân tử S8 liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị tạo thành 1 vòng kín gấp khúc và có 8 cạnh.Độ dài cử liên kết S-S là 2,05A ° và góc SSS bằng 107°

- Khi đun đến nóng chảy , S→Slỏng,vàng nhạt , đến trên 160℃ S có màu nâu đỏ và nhớt dần, đến 200℃ S đặc quánh lại có màu nâu đen.Trên 200 Cđộ nhớt giảm dần đến 444,6℃ S trở nên linh động và vẫn giữ màu nâu

¿ Tính chất hóa học: Ở nhiệt độ thương lưu huỳnh hơi kém hoạt động, ở nhiệt độ cao hoạt tính hóa học tăng lên, tương tác được với hầu hết các nguyên tố trừ các khí hiếm ,nitơ , iot, vàng, platin

- S thể hiện tính OXH khi tương tác với các nguyên tố dương điện hơn ( kl kiềm, kiềm thổ,H2 ) tạo hợp chất sunfua

Khi đun nóng ở 300℃ S ( tà phương ) + H2 ↔ H2S ∆H°= -20,08 kJ

-S thể hiện tính khử khi tương tác với các đơn chất hợp chất có khả năng OXH mạnh hơn

S + O2 → SO2

S + 2H2SO4 → 3SO2 + 2H2O

- S không tan trong nước nhưng có thể tan được trong d2 kiềm hoặc trong kiềm nóng chảy

3S + 6NaOH →2Na2S + Na2SO3 + 3H2O

tan trong d2 sunfua và d2 sunfit

S2- + nS → S

2-n+1

SO32- + S → S2O3

2-¿ Các biến hóa xảy ra khi đun nóng S

- Khi đun đến nóng chảy , S→Slỏng,vàng nhạt , đến trên 160℃ S có màu nâu đỏ và nhớt dần, đến 200℃ S đặc quánh lại giống như nhựa và có màu nâu đen.Tính chất bất thường này của lưu huỳnh khác với bất kì chất lỏng nào khác ( khi đun nóng độ nhớt luôn luôn giảm xuống ) được giải thích là những phân tử vòng

S8 khi đun nóng trên 160℃bị đứt thành những phân tử mạch hở rồi những phân tử này nối với nhau thành những mạch dài hơn gồm đén hàng trăm hàng ngàn nguyên tử S, mạch dài nhất ở 200℃ có thể

có đến 8.105 nguyên tử Trên 200 ℃độ nhớt giảm dần đén 444,6 ℃trở nên linh động và vẫn giữ màu nâu Sự giảm độ nhớt này được giải thích là các phân tử mạch dài đã đứt ra thành những mạch ngắn hơn Ở 444,6℃ S sôi tạo nên hơi có màu vàng da cam.Khi làm ngưng tụ hơi S và hạ thấp dần nhiệt độ, quá trình biến đổi độ nhớt, màu sắc và trạng thái sẽ xảy ra ngược lại

Câu 31: Trình bày cấu tạo phân tử , tính chất lí, hóa học của H2S Các phương pháp điều chế khí H2S trong phòng thí nghiệm Cách phân loại , tính chất của muối sufua

¿ Cấu tạo phân tử

Phân tử H2S có cấu tạo tương tự như phân tử H2O với góc HSH bằng 92,2° và độ dài liên kết S-H là 1,33

A ° nên có cực µ= ¿ 1,02D

- S có độ âm điện bé hơn O nên tạo thành liên kết hidro giữa các phân tử H2S là yếu hơn nhiều so với giữa các phân tử H2O

¿ tính chất vật lý

- Là khó không màu, mùi trứng thối và rất độc

- Nhiệt độ nóng chảy -85℃ ,nhiệt độ sôi -60,75℃, nó giảm dần

- Với cực tính không lớn,khí H2S ít tan trong nước ( 1l nước ở 0℃ hòa tan 2,67l khí H2S ) nhưng tan nhiều hơn trong dung

- Khí H2S rất độc, chỉ cần 0,05 mg H2S trong 1 lít không khí đã gây ngộ độc, chóng mặt, nhức đầu thậm chí chết nếu thở lâu trong H2S.

¿ tính chất hóa học

- Trong d2 nước, H2S là một axit 2 nấc và rất yếu, hơi yếu hơn axit cacbonic

H2S + H2O ↔H3O+ + HS

HS- + H2O ↔ H3O+ + S

2 H2S kém bền nhiệt hơn nước, bắt đầu phân hủy ở 400℃ và phân hủy hoàn toàn ở 1700℃.bởi vậy tính chất hóa học đặc trưng của H2S là tính khử mạnh

Cháy trong không khó cho ngọn lửa màu lam nhạt,khi cho dư oxi nó biến thành sufudioxit

2H2S + 3O2 →2SO2 + 2H2O

khi thiếu oxi 2H2S + O2 → 2S + 2H2O

- Dung dịch nước của H2S khi để trong không khí cũng bị oxi không khí OXH

-Tương tác dễ dàng với các chất OXH mạnh như halogen, KMnO4, K2Cr2O7 ở nhiệt độ thường giải phóng

S tự do : I + HS →S + 2HI

¿ Điều chế H2S trong phòng thí nghiệm

-Điều chế bằng phản ứng của FeS với axit HCl

HCl + FeS = FeCl2 + H2S

-Một phương pháp thuận tiện hơn để điều chế khí H2Slà đun nóng trên 700℃ hỗn hợp có lưu huỳnh bột, parafin và amiang bột ( lâý theo tỉ lệ về khối lượng là 3:5:2)

¿ Cách phân loại, tính chất của các muối sunfua

- Cách phân loại: muối sunfua gồm có muối sunfua kim loại và muối sunfua ion

+ Dựa vào độ tan khác nhau , chia muối sunfua kim loại làm 3 loại:

∙ Sunfua tan trong nước: Na2S, K2S

∙ Sunfua không tan trong nước nhưng tan trong d2 axit loãng : MnS, FeS

∙Sunfua không tan trong nước và trong d2 axit loãng : CuS, CdS,

- Tính chất của các muối sunfua

+ Các kim loại kiềm ,kiềm thổ tạo nên suafua ion Tất cả chúng đều tan ở trong nước ( trừ BeS ) Trong

d2 chúng bị thủy phân mạnh cho mt bazo

S2- + H2O → HS- + OH

→Như vậy những sunfua này tương ứng những oxit bazo

+ Nhôm sunfua cũng được coi là sunfua ion , nó bị thủy phân hoàn toàn thành Al(OH)3 và H2S

Al2S3 + H2O → Al(OH)3 + H2S

+Sunfua của các kim loại khác ngoài kim loại kiềm, kiềm thổ và vài kim loại khác hầu hết đều ít tan trong nước Một số sunfua tương tác với sunfua kim loại kiềm và amoni tạo thành mioois tio tan được

As2S5 + 3Na2S → 2Na3S4

+ Sunfua kim loại kiềm , kiềm thổ đều không có màu Nhiều sunfua khác có màu đặc trưng: PbS, CuS, CoS, NiS có màu đen; CdS màu vàng; HgS màu đỏ; MnS màu hồng

Câu 33:Trình bày cấu tạo phân tử , tính chất lí hóa học của SO2 Các phương pháp điều chế SO2 trong công nghiệp và trong phòng thí nghiệm.Các muối sunfit: cấu tạo ion, tính chất hóa học

a) SO2

¿Cấu tạo phân tử

- Phân tử SO2 có cấu tạo gấp khúc giống như O3, NH3.

- Góc OSO bằng 119,5°, độ dài liên kết S-O là 1,43A°

-Là hợp chất có cực mạnh (μ=1,59 A °) do độ âm điện của oxi lớn hơn S

-Trong phân tử SO2 nguyên tử S ở trạng thái lai hóa sp2, 2 AO được dùng để tạo liên kết với 2 nguyên tử

O , còn lại 1 AO lai hóa có một cặp e tự do Một AO p không lai hóa của S với e độc thân tạo ra liên kết π

không định chỗ với AO p của một trong 2 nguyên tử O cũng có e độc thân.Sự rút ngắn mạnh độ dài liên kết S-O cho thấy ngoài liên kết π kiểu p-p như trên còn có một phần của liên kết cho kiểu p→d tạo nên bởi AO p có cặp e tự do của O và AO d còn trống của S

¿ Tính chất vật lý

-Ở điều kiện thường SO2 là khí không màu, có mùi rất khí chịu, dễ hóa lỏng (nđs -10℃ ¿, dễ hóa rắn ( -75

℃)

- Lưu huỳnh đioxit tan nhiều trong nước (1 thể tích nước ở 200C hòa tan được 40 thể tích khí SO2

-Lưu huỳnh đioxit là khí độc, hít thở phải không khí có SO2 sẽ gây viêm đường hô hấp.

¿ Tính chất hóa học

-D2 SO2 ở trong nước có tính axit yếu

SO2 + H2O = SO2.nH2O

SO2.nH2O ↔ HSO3- + H3O+ + (n-2)H2O

HSO3- + H2O ↔SO32- + H3O+

-SO tác dụng với d2 kiềm cho 2 loại muối : muối hidrosunfit chứa HSO - và muối sunfit chứa SO

2 Các hidrosunfit và sunfit không có màu nên muối của chúng mang màu của cation

-Trong hợp chất SO 2 , nguyên tố lưu huỳnh có số oxi hóa +4, là số oxi hóa trung gian giữa các số oxi hóa −2 và +6 Do vậy, khi tham gia phản ứng oxi hóa - khử, SO 2 có thể bị khử hoặc bị oxi hóa.

Lưu huỳnh đioxit là chất khử khi tác dụng với những chất oxi hóa mạnh, như halogen, kali pemanganat, :

SO 2 + Br2 + 2H2O → 2HBr + H2SO4

Lưu huỳnh đioxit là chất oxi hóa khi tác dụng với chất khử mạnh hơn, như H 2S,Mg, :

SO2 + 2H2S → 3S + 2H2O

Hidro và than khử SO2 ở nhiệt độ 500℃ và 800℃ tương ứng

SO2 + 2H2 = S + 2H2O

SO2 + 2C = S + 2CO

Khi có xúc tác boxit CO có thể khử SO2 ở 500℃ : SO2 + 2CO = 2CO2 + S

¿ Điều chế

- Trong công nghiệp: đôta cháy S trong oxi hay trong không khí hoặc đốt các khoáng vật sunfua như pirit, gađen và blenđơ

4FeS + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

- Trong phòng thí nghiệm: nhở dần axit sunfuric đậm đặc vào muối sunfit hoặc hidrosunfit

NaHSO3 + H2SO4 = NaHSO4 + H2O + SO2

b ¿ Muối sunfit

- Ion sunfit SO3 có cấu tạo hình chóp tam giác với nguyên tử S ở đỉnh có cặp e tự do ở trên một AO lai hóa:

Chính vì vậy nên ion SO32- dễ cho cặp e để nó biến thành ion tứ diện HSO3- hay ion SO4

Muối sunfit bị thủy phân cho mối trường kiềm

-Sunfit kl kiềm phân hủy ở nhiệt độ khoảng 600℃

K2SO3 = 3K2SO4 + K2S

- Khi để trong không khí muối sunfit và hidrosufit biến dần thành sunfat

2Na2SO3 + O2 = 2Na2SO4

- Muối hidrosunfit kl kiềm mất nước dần ở nhiệt độ thường và mất nước nhanh ki đun nóng tạo thành muối đisunfit

2KHSO3 = K2S2O5 + H2O

- Muối sunfit có tính khử mạnh

5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5Na2SO4 + K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2O

Câu 34: Trình bày cấu tạo phân tử, tính chất lí, hóa học, phương pháp điều chế SO3, H2SO4 TÍnh chất của các muối sunfat

a) SO3

¿ Cấu tạo phân tử

- Phân tử SO3 có cấu tạo hình tam giác đều:

góc SOS bằng 120°, độ dài liên kết S-O là 1,43A° và μ=0

- Trong phân tử SO3, nguyên tử S ở trạng thái lai hóa sp2, 3AO lai hóa tạo thành liên kết σ với AO p của 3 nguyên tử O; một AO còn lại không lai hóa của S có e độc thân tham gia tạo thành liên kết π không định chỗ với AO p có e độc thân của 1 trong 3 nguyên tử O Sự rút ngắn mạnh độ dài liên kết S-O cho thấy ngoài liên kết π kiểu p-p còn có liên kết π kiểu p→d

¿ Tính chất vật lý

-Phân tử SO3 tồn tại ở trạng thái hơi.Khi làm lạnh hơi SO3 ngưng tụ thành chất lỏng dễ bay hơi(nđs 44,4

℃) gồm chủ yếu những phân tử trime mạch vòng (SO3)3 Khi làm lạnh tiếp dạng trime biến thành dạng polime mạch thẳng

¿ Tính chất hóa học

- Phân tử SO3 có khả naeng kết hợp với phân tử của nhiều chất như H2O, HF, HCl, NH3.

SO3 + H2O = H2SO4 ∆ H =−89,12 kJ

SO3 + HCl = HSO3Cl

Do có ái lực lớn với nước , SO3 có thể lấy nước của nhiều chất hữu cơ như xenlulozo, đường, và biến chúng thành than

-SO là chất OXH mạnh , nó tương tác với halogenua của các kim loại và không kim loại giải phóng halogen

¿ Điều chế

-Trong công nghiệp: OXH SO2 bằng oxi không khí khi có mặt xúc tác

SO2 + O2 ↔ 2SO3

-Trong phòng thí nghiệm: chưng cất axit sunfuric bốc khói (oleum)trong dụng cụ hoàn toàn bằng thủy tinh

b) H2SO4

¿ Cấu tạo

- Phân tử H2SO4 có cấu tạo hình tứ diện lệch với nguyên tử S ở tâm, độ dài liên kết S-OH là 1,53A° , của liên kết S-O

là 1,46A°

¿ Tính chất vật lý

- Là chất lỏng nhớt, sánh như dầu, không có màu và mùi, hóa rắn ở 10,4 ℃, sôi có phân hủy ở 296℃

- Khi đun sôi axit tinh khiết , mới đầu axit cho hơi có giàu khí SO3 đến khi dung dịch có nồng độ 98,2% thì sôi ở 338

℃, đó là hỗn hợp đồng sôi của axit sunfuric và nước

¿ Tính chất hóa học

-Có tính axit mạnh: H2SO4 + H2O →HSO4- + H3O+

HSO4- + H2O ↔ SO42- + H3O+ Ka2=10-2

→ axit sunfuric trong nước là axit mạnh

-Là chất hút ẩm mạnh nên thường được sử dụng làm chất làm khô, lấy dduocj nước của nhiều hợp chất mà thành phần của nó chứa nước

-H2SO4 đặc có tính OXH nhất là khi đun nóng, hòa tan được những kim loại kém hoạt động như Cu, Hg, một số nguyên tố không kim loại như C,S

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + 2H2O + SO2

-Dung dịch axit sunfuric loãng hoàn toàn không có khả năng OXH như vậy mà giống hoàn toàn những axit bình thường khác , nó hòa tan các kim loại hoạt động nhờ khả năng OXH của H3O+

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2O

¿ Điều chế

-Trong công nghiệp sản xuất theo 2 phương pháp: phương pháp buồng chì và phương pháp tiếp xúc

+Phương pháp buồng chì: SO2 được bằng oxi không khí với chất xúc tác là hỗn hợp các khí NO và NO2 QUA trình này không cho trực tiếp SO3 và H2SO4 mà cho sản phẩm trung gian là nitrozoni hidrosunfat:

2SO2 + O2 + NO + NO2 + H2O = 2NOHSO4

dùng nước hòa tan sản phẩm này ở trong buồng làm bằng chì

2NOHSO4 + H2O =2H2SO4 + NO +NO2

+Phương pháp tiếp xúc: dùng oxi không khí OXH SO2 thành SO3 với xúc tác V2O5 ở nhiệt độ 500℃

c) Muối sunfat

¿ Cấu tạo ion

-Ion SO42- có cấu tạo hình tứ diện với nguyên tử S ở trung tâm, nguyên tử O ở các đỉnh và độ dài của liên kết S-O là 1,49A° :

-Trong ion SO42-, nguyên tử S ở trạng thái lai hóa sp3, 4 AO lai hóa tham gia tạo thành liên kết σ với 5 nguyên tử O -SỰ rút ngắn độ dài liên kết S-O cho thấy liên kết đó có một phần của liên kết π cho kiểu p→d Những liên kết này được tạo nên bởi sự che phủ của các AO 2p của O với AO 3d của S và không định chỗ trong toàn ion

¿Tính chất hóa học

-Chỉ các muối sunfat của Na, K, Ba, Ca là bền đối với nhiệt, không phân hủy ở 1000℃, các muối khác đều phân hủy ở nhiệt độ thấp hơn nhiều biến thành oxit kim loại và khí SO3

-Ở trên nhiệt độ nóng chảy, hidrosunfat mất nước biến thành ddiissunfat

2NaHSO4 = Na2S2O7 + H2O

-Các muối sunfat thường tạo nên những muối kép

+ Các sunfat kim loại hóa trị hai tạo muối kép có công thức M'2SO4.MSO4.6H2O (M'=Na,K,Rb,NH4;

M=Fe,Be,Mg,Zn,Cd)

+ Các sunfat kim loại hóa trị ba tạo nên muối kép có công thức M'M(SO4)2.12H2O thường gọi là phèn ( M'=Na,K,Rb,Cs,NH4,Tl ; M=Al,Cr,Fe,Mn,Ti,V)

Câu 32: So sánh cấu tạo phân tử , tính chất lí hóa học của dãy hợp chất:H2O, H2S, H2Se, H2Te

Chúng có cấu tạo tương tự nhau:

HOH=104,5° ; HSH=92,2° ; HSeH=91° ; HTeH=90°

dO-H=0,96A° ; dS-H=1,33A ° ; dSe-H=1,46A° ; dTe-H=1,69A°

EH2O=463 kJ/mol ; EH2S=347 kJ/mol; EH2Se=276 kJ/mol; EH2Te=238 kJ/mol

Sự giảm góc HEH từ 104,5°ở H2O đén 90° ở H2Te là kết quả của sự giảm khả năng lai hóa sp3 từ O đến Te.Liên kết E-H có độ dài tăng lên và năng lượng giảm xuống từ H2O đến H2Te làm cho độ bền nhiệt của phân tử giảm xuống: H2O rất bền, H2S bền, H2Se tương đối bền, phân hủy ở trên 300℃, H2Te kém bền, phân hủy dần ở nhiệt độ thường Điều này cũng phù hợp với sự biến đổi nhiệt tạo thành chúng: H2O và

H2S là hợp chất phát nhiệt, còn H2Se và H2Te là hợp chất thu nhiệt

Trong nước, H2Se và H2Te tan nhiều hơn so với H2S Dung dịch của chúng là những axit yếu và lực axit tăng lên từ H2O đến H2Te Khả năng khử của hợp chất cũng tăng lên theo thứ tự đó