chuyên đề các nhóm nguyên tố phi kim

Theo thuyết VB, phân tử oxi được hình thành nhờ sự xen phủ của các electron 2p độc thân, tạo thành 1 liên kết σ và 1 liên kết π: Theo thuyết VB, phân tử oxi không có electron độc thân và

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài:

Hoá học vô cơ là một chuyên ngành rất quan trọng trong bộ môn hoá học Đặc biệt trong các

đề thi HSG các cấp hóa đại cương và vô cơ chiếm tới 60% nội dung kiến thức trong đó nội dung về

hóa nguyên tố chiếm một dung lượng khá lớn Nên chúng tôi lựa chọn chuyên đề về các nhóm nguyên tố phi kim Việc hệ thống hóa kiến thức cơ bản về hóa nguyên tố và xây dụng hệ thống bài

tập trọng tâm nâng dần mức độ từ dễ đến khó là ý tưởng của chúng tôi khi trình bày chuyên đề này Xong với điều kiện thời gian có hạn mặc dù đã cố gắng sắp xếp một cách hệ thống và khoa học xong không tránh khỏi thiếu xót rất mong các Thầy, cô giáo và các các em học sinh đón nhận và đóng góp

bổ sung để nội dung được đầy đủ hơn và thực sự hữu ích trong quá trình dạy và học.

2 Mục đích nghiên cứu:

Vấn đề tìm hiểu và nghiên cứu về câu hỏi và bài tập về nhóm nguyên tố phi kim là một vấn

đề tương đối rộng, đặc biệt trong các kỳ thi học sinh giỏi các cấp bài tập về nhóm nguyên tố phi kim không thể thiếu, nên nhóm chúng tôi quyết định chọn chuyên đề này với mục đích:

2.1 Hệ thống hóa kiến thức các chương nguyên tố phi kim,giúp học sinh nắm vững kiến thức và bài tập về hóa nguyên tố.

2.2 Tìm phương pháp phù hợp với đối tượng nghiên cứu.

2.3 Dùng phương pháp đó để giúp học sinh hiểu và đạt kết quả tốt trong các kỳ thi

CHƯƠNG 1 : OXI-OZON LƯU HUỲNH

A OXI

I ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA OXI

I.1 Trạng thái thiên nhiên

Oxi là nguyên tố phổ biến nhất ở trong thiên nhiên Thành phần khối lượng oxi trong khí quyển ~23%; trong nước ~89%, trong cát ~53%

Oxi chiếm khoảng 50% khối lượng vỏ quả đất (~52,3% tổng số nguyên tử) Oxi

tự do tập trung hầu hết trong khí quyển Không khí chứa khoảng 78,1% thể tích nitơ

I.3 Đặc điểm cấu tạo nguyên tử

Nguyên tử oxi có cấu hình electron lớp vỏ ngoài cùng là 2s22p4 Với cấu trúc này, nguyên tử oxi có các khả năng:

I.3.1 Nhận thêm 2e biến thành ion O

2-2

1

O2(k) + 2e → O2- ∆Ho = +900 kJ/mol (~ 6,83 eV)

I.3.2 Góp chung 2e tạo thành 1 liên kết đôi hay 2 liên kết đơn

I.3.3 Góp chung 2e và tạo một liên kết cho nhận, ví dụ H3O+

I.4

Đặc điểm cấu tạo phân tử

Phân tử O2 có độ dài liên kết bằng 1,21 antron và năng lượng liên kết bằng 494 kJ/mol

Theo thuyết VB, phân tử oxi được hình thành nhờ sự xen phủ của các electron 2p độc thân, tạo thành 1 liên kết σ và 1 liên kết π:

Theo thuyết VB, phân tử oxi không có electron độc thân và không có từ tính, điều này mâu thuẫn với thực nghiệm

Theo thuyết MO, sự hình thành phân tử O2 do dự tổ hợp tuyến tính 2 obital 1s

II TÍNH CHẤT LÝ-HÓA CỦA OXI

Do phân tử ít bị cực hoá, oxi có nhiệt độ nóng chảy (-218,90C) và nhiệt độ sôi

(-1830) rất thấp

Khí oxi ít tan trong nước: ở 200C, 1 lít nước hòa tan được 31 mL khí O2

Khí O2 có thể tan trong một số kim loại nóng chảy và độ tan cũng giảm khi nhiệt độ tăng Khi kim loại rắn, khí oxi tan ở trong đó sẽ thoát ra nhanh chóng, nên những kim loại để nguội nhanh ở ngoài kim loại thường bị rỗ trên bề mặt dẫn đến gây khó khăn trong luyện kim

II.2 Tính chất hóa học

Oxi là nguyên tố phi kim điển hình Nó có thể tác dụng trực tiếp với hầu hết nguyên tố trừ các halogen, khí trơ và một số kim loại quí (Ag, Au, Pt )

Khả năng phản ứng cao của oxi phân tử được giải thích bằng sự có mặt của 2e

ở obital phân tử π phản liên kết

Tuy nhiên một số nguyên tố phản ứng mãnh liệt với oxi ở nhiệt độ cao lại không phản ứng với oxi ở nhiệt độ thấp vì oxi ở trạng thái khí và phân tử oxi có độ bền lớn và nhỏ tiếp xúc với kim loại trên bề mặt

II.2.1 Phản ứng với các đơn chất

- Với Li: tạo Li2O, Li2O2 và LiO2

- Đối Li trong oxi dư: 4Li + O2 → 2Li2O

- Khi đốt Li trong dòng oxi còn tạo thêm Li2O2 Kém bền, bị phân huỷ tạo ra O2

ở 1600C

- Với M = Na, K, Rb, Cs tạo ra M2O, M2O2 và MO2

Khi đun nóng M trong dòng khí O2 tạo ra M2O2 và MO2

2Na + O2 → Na2O2

- Các oxit M2O được tạo ra khi nung peoxit hoặc hiđrôxit với kim loại

Các M2 O là chất rắn màu vàng, cường độ màu tăng từ Na đến Cs

II.2.1.3 Nhóm IIA

- Với Be: Khi đốt bột kim loại trong oxi tạo BeO

- Với Mg, Ca, Sr, BA

+ Khi đun nóng Mg, Ca trong oxi tạo monôxit

2Mg + O2 → 2MgO

2Ca + O2 → 2CaO

+ Đung nóng Sr trong oxi tạo SrO + SrO2; còn bari tạo peoxit BaO2

II.2.1.4 Nhóm IIIA

- Khi nung B trong không khí hoặc trong oxi tạo ra B2O3

- Nhôm phản ứng trực tiếp với oxi, ngay cả ở nhiệt độ thường tạo ra lớp màng mỏng 1.10-5 mm bảo vệ bề mặt nhôm

- Với lưu huỳnh

Khí đốt S trong không khí hoặc trong oxi tạo ra SO2: S + O2 → SO2

Cácoxit khác đều tạo ra bằng phương pháp gián tiếp

- Với selen và telu

Khi nung nóng Se và Te trong oxi hoặc không khí

II.3 Điều chế oxi

- Nguyên tắc: nhiệt phân các hợp chất giàu oxi và kém bền nhiệt

- Phương pháp

Phân hủy peoxit:

2H2O2 → O2 + 2H2O (xt: KI, NaOH rắn; FeSO4; MnO2, …)

Nhiệt phân muối pemanganat, clorat, nitrat

2KClO3 → 2KCl + 3O2 (t0 = 3000C; xt: MnO2)

2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 (t0 = 2000C)

Chưng cất phân đoạn không khí lỏng

II.4 Vai trò sinh học của oxi

- Oxi giúp duy trì sự sống của động thực vật trong quá trình hô hấp

- Oxi hòa tan duy trì đời sống sinh vật dưới nước

- Cây xanh ban ngày quang hợp, hấp thụ khí CO2 và thải O2; ban đêm hấp thụ O2 và thải khí CO2

III CÁC HỢP CHẤT OXIT

III.1 Oxit

Oxit là hợp chất của oxi với một nguyên tố khác Oxit của các nguyên tố có bản chất rất khác nhau Kiểu liên kết hoá học trong oxit biến đổi từ thuần thuý ion đến thuần tuý cộng hoá trị

III.1.1 Oxit ion

Bao gồm oxit kim loại kiềm và kiềm thổ

Chúng ta biết rằng sự tạo thành ion O2- từ oxi nguyên tử tiêu tốn một năng lượng khá lớn là 903 kJ/mol

1

2O2 (k) + 2e → O2- (k) ∆H0 = 903 kJ/mol

Muối tạo thành, oxit ion cần tiêu tốn một năng lượng để làm cho nguyên tử kim loại bay hơi và ion hoá Nhưng mặt khác, nhờ năng lượng mạng lưới của oxit chứa ion

O2- có bán kính tương đối bé (1,40 antron) là rất cao cho nên nhiều oxit đều thuần thuý ion và rất bền

Bằng phương pháp Rơnghen người ta đã xác nhận sự tồn tại của O2- ở trong mạng lưới tinh thể của oxit ion, nhưng ion này không tồn tại trong dung dịch mà bị phân huỷ:

O2- + H2O → 2OH- với K > 1022

III.1.2 Oxit cộng hóa trị

Các oxit của nguyên tố phí kim và kim loại khác (trừ kiềm và kiềm thổ, là các oxit cộng hoá trị

Khi năng lượng mạng lưới không đủ lớn để có thể ion hoá hoàn toàn nguyên tử kim loại thì oxit tạo nên sẽ có mức độ cộng hoá trị đáng kể

III.1.3 Phân loại các oxit

Dựa vào tính chất hoá học người ta phân chia oxit của các nguyên tố ra làm oxit bazơ, oxit axit và oxit lưỡng tính

III.1.3.1 Oxit bazơ

Là oxit tan được trong nước tạo nên bazơ ví dụ: Na2O, CaO,

Na2O + H2O → 2NaOH

Một số oxit không tan trong nước nhưng tan trong dung dịch axit loãng (ví dụ MgO cũng được coi là oxit bazơ)

III.1.3.2 Oxit axit

Là những oxit tan được trong nước tạo thành axit

SO3 + H2O → H2SO4

Một số oxit không tan trong nước nhưng tan trong bazơ cũng được coi là oxit axit, ví dụ

Sb2O5 + 2NaOH + 5H2O → 2Na[Sb(OH)6]

III.1.3.3 Oxit lưỡng tính

Là oxit vừa tan trong axit, vừa tan trong bazơ, ví dụ Al2O3, ZnO, Cr2O3

Trong các peoxit, quan trọng nhất trong thực tế là Na2O2 và BaO2

III.2.1 Natri peoxit

Natri peoxit là chất bột màu trắng, nóng chảy ở 4600C và sôi ở nhiệt độ sôi

6600C Na2O2 được tạo thành khi đốt cháy Na trong oxi hoặc trong không khí ở nhiệt

III.2.2 Bari peoxit

Bari peoxit là chất bột màu trắng, nhiệt độ nóng chảy 4500C, ở 6000C phân huỷ ra BaO và O2

BaO2 khó tan trong nước, rượu và ete nhưng dễ tan trong dung dịch axit

BaO2 + H2SO4 (loãng) → BaSO4 + H2O2

BaO2 + 4HCl (đặc) → BaCl2 + Cl2 + H2O

III.3 Supeoxit

Các supeoxit tạo thành khi cho khí O2 tác dụng với K, Rb, Cs

Nhìn chung các peoxit và supeoxit của kim loại kiềm khá bền với nhiệt, không phân huỷ khi nóng chảy Tất cả đều hút ẩm mạnh và chảy rữa khi để trong không khí.Chúng tương tác mạnh với nước ở nhiệt độ thấp giải phóng H2O2 và O2 Tất cả đều là chất oxi hoá mạnh

Trong các suoeoxit, quan trọng nhất là kali supeoxit

Kali supeoxit là chất bột vàng, nhiệt độ nóng chảy 4400C

Ở nhiệt độ thường, KO3 không bền phân huỷ dần thành KO2 và O2; còn ở 50-

600C, phân huỷ hoàn toàn

KO3 khi tác dụng với nước giải phóng O2

4KO3 + 2H2O → 4KOH + 5O2

Bởi vậy ozonit là chất oxi hoá mạnh

IV KHÍ OZON

IV.1 Đặc điểm cấu tạo phân tử

Trong một thời gian dài trước đáy, phân tử O3 được coi là có cấu tạo vòng khép

Nhưng cấu tạo đó không phù hợp với momen lưỡng cực của phân tử; µ = 0,52D Việc nghiên cứu cấu tạo của phân tử O3 cho thấy, phân tử O3 không có vòng kín mà là phân tử có góc (giống như phân tử H2O, NO2)

Phân tử O3 nghịch từ, góc liên kết OOO = 1170; độ dài liên kết O-O bằng 1,28 antron, trung gian giữa độ dài liên kết đơn (1,49 antron) và liên kết đôi (1,21 antron)

Do đó trong phân tử O3, liên kết O - O có một phần liên kết kép

Trong phân tử O3 có 2 liên kết σ và một liên kiết π không định chỗ

Có thể giải thích: Nguyên tử O trung tâm của O3 ở trạng thái lai hoá sp2 Hai trong 3 obital lai hoá sp2 tạo liên kết σ Obital lai hoá sp2 thứ 3 chứa cặp e không liên kết Nguyên tử oxi trung tâm còn obital 2pz xen phủ với obital pz của một trong hai nguyên tử oxi tạo thành liên kết π Do vai trò như nhau của hai nguyên tử oxi nên liên kết π không định chỗ Độ bội liên kết O-O bằng 1,5

IV.2 Tính chất vật lý

Ở điều kiện thường, ozon là chất khí màu xanh lam

Phân tử ozon có cực tính (µ = 0,52D) nên cố nhiệt độ nóng chảy (-162,70C) và nhiệt độ sôi (-111,90C) cao hơn oxi

Ozon là phân tử có cực và có cấu trúc góc giống nước nên ozon tan trong nước nhiều hơn oxi khoảng 15 lần

IV.3.1 Ozon phản ứng với kim loại

Ozon oxi hoá được nhiều kim loại (trừ Au, Pt, Ir) ở nhiệt độ thường hoặc đun nóng tạo ra oxit, peoxit hoặc ozonit:

2Ag + O3 →Ag2O + O2

2Ag +O3 → KO3

IV.3.2 Ozon - oxi hoá muối Fe thành Fe2+ 3+

2Fe2+ + O3 + 2H+ → 2Fe3+ + H2O + O2

và ngay cả khi Fe2+ ở trong ion phức:

2[Fe(CN)6]4- +H2O +O3 → 2[Fe(CN)4]3- +2OH- + O2

IV.3.3 Oxi hoá sunfua thành sunphat

IV.3.7 Ozon phá huỷ nhanh chóng cao su, phản ứng với nhiều hợp chất hữu cơ khác,

ví dụ rượu bốc cháy khi tiếp xúc với ozon

Nhiều hợp chất hữu cơ không no phản ứng với O3 tạo ra hợp chất ozonit không bền

IV.4 Ứng dụng của zon

Do tính oxi hoá mạnh, O3 có thể giết chết các vi khuẩn ở trong không khí nên ở nồng độ rất nhỏ trong không khí rất có ích đối với sức khoẻ con người

Trên thực tế người ta dùng O3 để diệt trùng nước uống ở thành phố, sử dụng O3

trong các phản ứng ozon hoá các hoá chất hữu cơ

Ở trên mặt đất, O3 tạo nên chủ yếu do sấm sét và do sự oxi hoá một số chất hữu

cơ Thường có một lượng ozon rõ rệt trong không khí ở các rừng thông và bờ biển Tại nơi này nhựa thông hay rong biển ở bờ biển bị oxi hoá

Lượng chủ yếu của O3 trong thiên nhiên là ở trên tầng cao khí quyển (cách mặt đất ∼ 25km), ở đó O2 hấp thụ tia tử ngoại của mặt trời (có bước sóng λ= 160 ÷ 240 nm) tạo thành O3:

Chính nhờ O3 hấp thụ tia tử ngoại gần, mà các tia tử ngoại sóng ngắn này không xuống được mặt đất bảo đảm cho sự tồn tại mọi sinh vật bên trái đất không bị tiêu diệt.

IV.5 Nhận biết ozon

a Có thể nhận ra ozon khi vắng mặt H2O2 nhờ giấy quì đỏ tẩm dung dịch KI hoặc làm đen lá bạc hơ nóng

+ Việc oxi hoá I- → I2 ngoài O3 còn nhiều chất khác:

Cl2 + 2KI → 2KCl + I2

H2O2 + 2KI → 2KOH + I2

NO2 + H2O + 2KI → 2KOH + I2 + NO

2HNO2 + 2KI + H2SO4 → K2SO4 + I2 + 2NO +2H2O

+ Để tìm O3 trong hỗn hợp với hơi H2O2 người ta dùng giấy tẩm dung dịch MnSO4; khi có mặt O3 giấy này hóa nâu, còn H2O2 không tác dụng

+ Để phân biệt O3 và H2O2 người ta còn dùng phản ứng:

H2O2 làm mất màu dung dịch KMnO4 còn O3 thì không:

5H2O2 + 2KMnO + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 5O2 + 8H2O

B LƯU HUỲNH

I ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA LƯU HUỲNH

I.1 Đặc điểm cấu tạo nguyên tử

Để đạt được cấu hình bền, các nguyên tố nhóm VIa có thể tạo thành 2 liên kết cộng hóa trị, tạo thành hợp chất với số ôxi hoá +2 hoặc -2 Với oxi và những nguyên

tố âm điện hơn, chúng có thể tạo nên 4 hoặc 6 liên kết cộng hóa trị, tạo thành hợp chất với số oxi hoá +4 hoặc +6.

Ngoài ra, các nguyên tử nguyên tố nhóm VIa (trừ O) có thể dùng obital d để xen phủ với các obital p của nguyên tố khác tạo nên liên kết π p→d.

I.2 Trạng thái thiên nhiên

Lưu huỳnh là nguyên tố khá phổ biến trong thiên nhiên, tồn tại ở trạng thái đơn chất (mỏ lưu huỳnh) và trạng thái hợp chất như H2S, SO2, muối sunfua (FeS2, PbS, ZnS, CuFeS2 ), sunfat (thạch cao CaSO4.2H2O, MgSO4…)

Lưu huỳnh khá phổ biến trên trái đất (chiếm 0,03% nguyên tử) ở dưới dạng 4 đồng vị bền: 32S (95,018%), 33S(0,75%) 34S(4,216%) và 36S(0,017%)

tự do trong thiên nhiên là lưu huỳnh tà phương

Lưu huỳnh đơn tà (d = 1,96 g/cm3) có màu vàng nhạt, nóng chảy ở 119,20 C, dưới nhiệt độ đó chuyển dần sang dạng tà phương

Hai dạng thù hình của lưu huỳnh có thể chuyển hoá cho nhau

Stà phương ↔ S đơn tà ∆H0 = + 0,40 kJ/mol

Hai dạng thù hình Sαvà Sβ đều được cấu tạo bởi các phân tử S8, chỉ khác nhau về phương sắp xếp các phân tử S8 trong tinh thể

Vì entanpi của quá trình chuyển hoá giữa Sα và Sβlà rất bé nên quá trình đó xảy

ra chậm Ở áp suất thường khi đun nóng từ từ Sα chuyển sang Sβ ở nhiệt độ 95,5oC, nhưng khi đun nóng nhanh thì Sα chưa kịp chuyển sang Sβ nên vẫn tồn tại cho đến nhiệt độ nóng chảy của nó (112,80C) Do đó, giản đồ trạng thái của lưu huỳnh có 4 vùng tồn tại ứng với 4 pha: Sα, Sβ, S lỏng và S hơi

Lưu huỳnh tà phương và sơn tà không tan trong nước, rất ít tan trong rượu và ete, tan nhiều trong dầu hỏa, benzen, nhất là trong các bon đisunfua Khi kết tinh từ các dung dịch đó, lưu huỳnh xuất hiện ở dạng tinh thể tà phương Sα Phép xác định khối lượng phân tử của lưu huỳnh trong các dung môi khác nhau bằng phương pháp nghiệm lạnh cho thấy, Sαvà Sβđềugồm những phân tử có 8 nguyên tử lưu huỳnh.

I.4 Ứng dụng

- Lưu hóa cao su;

- Tổng hợp axit sunfuric;

- Công nghiệp hóa chất;

- Dược phẩm (tên dân gian: diêm sinh);

- Làm diêm, phẩm nhuộm, thuốc trừ sâu, dung môi hữu cơ, khử độc Hg

II HIDRO SUNFUA

II.1 Đặc điểm cấu tạo phân tử

Phân tử H2S có cấu tạo tương tự phân tử nước, tuy nhiên nguyên tử S ở trạng thái lai hóa sp3 yếu hơn

Momen lưỡng cực của H2S là 1,02D; góc liên kết HSH bằng 92,10

II.

2 Tính chất vật lý

Ở H2S, do lưu huỳnh ở trạng thái lai hóa sp3 yếu nên sự định hướng của các cặp electron không đặc trưng Mặt khác, độ phân cực của liên kết H-S không mạnh, nên so với nước, khả năng tạo thành liên kết hiđrô giữa các phân tử H2S là rất yếu so với

H2O Vì vậy ở điều kiện thường H2S là chất khí, hoá lỏng ở nhiệt độ - 60,40C và hoá rắn ở nhiệt độ - 85,60C

Khí H2S rất độc (chỉ 0,1% khí H2S trong không khí đã gây nhiễm độc nặng) và có mùi trứng thối Khi thở phải khí H2S có nồng độ cao hơn có thể bị ngất hoặc chết vì tắt thở

Khí H2S ít tan trong H2O (ở 200 C, 1 lít nước hòa tan được 2,67lít H2S); tan nhiều hơn trong dung môi hữu cơ (ở 200C, 1 lít rượu etylic hòa tan được 10 lít khí H2S)

II.3 Tính chất hóa học

II.3.1 Tính axit yếu

Trong nước, H2S là một axit hai nấc và rất yếu, yếu hơn cả axit cacbonic

H2S + H2O € HS- + H3O+ K1 = 1.10-7

HS- + H2O € S2- + H3O+ K2 = 1.10-14

Khi tác dụng với một số muối kim loại, tạo thành kết tủa sunfua ít tan, ví dụ:

Pb(NO3)2 + H2S → PbS + 2HNO3

S + 2e → S

2-SO 42- + 8e + 4H 2 O →S 2- + 8OH -

- 0,46V

- 0,68V

II.3.2.1 Phản ứng với oxi

Khí H2S có thể cháy trong không khí hoặc trong oxi cho ngọn lửa màu lam nhạt, tuỳ theo lượng oxi mà tạo ra SO2 hay S

Nếu H2S cháy trong khí O2 ẩm và có xúc tác có thể tạo ra H2SO4

II.3.2.2 Phản ứng với các chất oxi hóa khác

- H2S có thể khử các halogen, khử Fe(III) thành Fe(II), SO2 thành S

Dựa vào độ tan trong nước, người ta chia muối sunfua làm ba loại:

- Sunfua tan trong nước: Cr2S3, BaS, Al2S3, Na2S, K2S…

- Sunfua không tan trong nước không tan trong dung dịch axit loãng như : CuS,

Ag2S, CdS, HgS, SnS2, PbS, AsS3, As2S5…

- Sunfua không tan trong nước nhưng tan trong axit loãng

MnS, FeS, CoS, NiS, ZnS…

II.4 2. Màu sắc

Sunfua kim loại kiềm, kiềm thổ không có màu

Nhiều sunfua khác có màu đặc trưng: PbS, CuS, CoS và NiS có màu đen, CdS màu vàng, HgS màu đỏ, MnS màu hồng

III CÁC OXIT CỦA LƯU HUỲNH

III.1 Sunfu dioxit

III.1.1 Đặc điểm cấu tạo phân tử

Phân tử SO2 có cấu trúc góc, góc liên kết OSO bằng 119,50; độ dài liên kết S-O bằng 1,43 antron và momen lưỡng cực bằng 1,59D

Theo thuyết VB, trong phân tử SO2 có 2 liên kết σ và 1 liên kết π không định chỗ,

giải tỏa trên 3 nguyên tử III.1.2 Tính chất vật lý

Ở điều kiện thường, SO2 là khí không màu, mùi sốc, dễ hoá lỏng (nhiệt độ sôi -100C) và dễ hoá rắn (nhiệt nóng chảy -750C)

SO2 lỏng là dung môi tốt với nhiều chất hữu cơ và vô cơ Dung môi SO2 lỏng có hằng số điện môi bé (ε = 13) nên nhiều chất điện li tan trong đó phân li kém hơn so với ở trong nước

SO2 là hợp chất có cực mạnh và cấu trúc góc giống nước nên SO2 tan nhiều trong nước (ở 200C, 1 lít nước hoà tan khoảng 40 lít SO2)

SO2, không có hoặc có rất ít phân tử H2SO3

Phần lớn SO2 tan vào dd ở dạng hiđrat hoá SO2.xH2O; khi làm lạnh dung dịch có thể tách ra hiđrat SO2.7H2O, trong đó cũng không có phân tử H2SO3

Nhận thấy SO2 và ion sunfit thể hiện tính khử mạnh trong môi trường kiềm là do trong dung dịch nước có dạng đồng phân chứa liên kết S - H.

III.2 Sunfu trioxit

Phân tử SO2 có cấu trúc tam giác, góc liên kết OSO bằng 1200 và độ dài liên kết S-O bằng 1,42 antron

Theo thuyết VB, trong phân tử SO3 có 3 liên kết σ và 1 liên kết π không định chỗ,

giải tỏa trên 4 nguyên tử Phân tử SO3 chỉ tồn tại ở trạng thái hơi (nhiệt độ sôi 44,80C); khi làm lạnh, hơi

SO3 ngưng tụ thành chất lỏng dễ bay hơi gồm những phân tử trime mạch vòng; tiếp tục làm lạnh đến 16,80C, chất lỏng đó biến thành khối rắn trong suốt có cấu tạo polime mạch thẳng

Hiện tượng dễ trùng hợp của SO3 thành mạch vòng hay mạch thẳng là do nguyên

tử S chuyển từ trạng thái lai hoá sp2 sang sp3 đặc trưng hơn

SO3 là sản phẩm trung gian dùng để điều chế H2SO4

Trong công nghiệp, SO3 được điều chế bằng cách oxi hóa SO2 bằng oxi không khí

có mặt xúc tác

III.3 Oleum

Oleum là chất lỏng, sánh như dầu thực vật;

Bao gồm hỗn hợp các axit polisunfuric, thu được khi hòa tan SO3 bằng axit sunfuric:

SO3 + H2SO4 → H2S2O7

nSO3 + H2SO4 → H2Sn+1O3n+4

Thành phần: H2SO4.nSO3

IV AXIT SUNFURIC

IV.1.Đặc điểm cấu tạo

- Phân tử H2SO4 có cấu trúc tứ diện lệch Nguyên tử S ở trạng thái lai hóa sp3

- Độ dài liên kết: dS-O = 1,57 antron; dS=O = 1,42 antron; dO-H = 0,96 antron

Bảng dưới đây cho thấy áp suất hơi nước trên bề mặt của dung dịch H2SO4 ở các nồng độ khác nhau:

0, 2

0, 1

0,0 3

Axit sunfuric có trên thị trường có nồng độ khoảng 98,5% (d = 1,84 g/cm3)

Axit sunfuric tinh khiết là dung môi ion hoá (ε = 100 ở 250C), bản thân axit cũng

tự ion hoá:

H2SO4 + H2SO4 € H3SO+

4 + HSO−

4Axit sunfuric còn hấp thụ nước của nhiều hợp chất hữu cơ như xenlulozơ, đường

và biến chúng thành cacbon

IV.3 Tính chất hóa học

IV.3.1 Dung dịch axit sunfuric loãng

Dung axit H2SO4 loãng là một axit mạnh điển hình, nấc thứ nhất điện li hoàn toàn, nấc thứ hai có hằng số điện li 1.10-2

H2SO4 hoà tan được nhiều kim loại tạo ra muối sunfat và H2

H2SO4 hoà tan được Cu khi có mặt của O2 không khí, đây là phương pháp điều chế CuSO4 trong công nghiệp

2Cu + O2 + H2SO4 → 2CuSO4 + 2H2O

IV.3.2 Dung dịch axit sunfuric đặc

IV.3.2.1 Tính axit

Dung axit H2SO4 đặc là một axit mạnh điển hình Là axit khó bay hơi, axit sunfuric thường được sử dụng để điều chế các axit dễ bay hơi như khí HF, HCl hay HNO3

NaCl (tinh thể) + H2SO4 (đặc) → NaHSO4 + HCl

CaF2 (tinh thể) + H2SO4 (đặc) →t0 CaSO4 + 2HF

IV.3.2.2 Tính oxi hóa

H2SO4 đặc là chất oxi hoá mạnh, nhất là khi đun nóng Sản phẩm của phản ứng chủ yếu là SO2 nhưng tuỳ theo chất khử, cũng có thể tạo ra S và H2S

Axit sunfuric oxi hoá HI → I2, H2S → SO2, tác dụng với đa số kim loại, cả những kim loại kém hoạt động như Cu, Hg và một số nguyên tố không kim loại như C, S

IV.4 1 Phương pháp buồng chì (1758)

Oxi hoá SO2 bằng oxi không khí với xúc tác là hỗn hợp NO và NO2:

IV.4 2 Phương pháp tiếp xúc

Oxi hoá SO2 bằng oxi không khí với xúc tác là V2O5.

V

Muối sunfat và hidrosunfat

- Hiện nay người ta đã biết được sunfat và hiđrôsunfat của tất cả các kim loại, chỉ các hiđrosunfat của một số kim loại hoạt động nhất (như K, Na…) mới tách ra ở trạng thái rắn

- Hầu hết các muối sunfat đều dễ tan trong nước, không màu dễ kết tinh Khi kết tinh, các sunfat ít tan tách ra dưới dạng muối khan còn các sunfat tan tách ra dưới dạng hidrat hoá, ví dụ Na2SO4.10H2O, Al2 (SO4)3.18H2O,…

Sunfat của những kim loại hoá trị 2 như Mg, Mn, Ni, Co, Fe và Zn (trừ Cu: CuSO4.5H2O) thường được kết tinh dưới dạng heptahidrat MSO4.7H2O

- Các muối sunfat tan thường tạo nên những muối kép:

- Các muốn sunfat của kim loại: K, Na, Ca, Ba rất bền với nhiệt, không bị phân huỷ khi nung nóng đỏ và ở 10000C Các muối sunfat khác điều bị nhiệt phân huỷ biến thành oxit kim loại và SO2 và O2

VI CÁC OXIAXIT KHÁC CỦA LƯU HUỲNH

VI.1 Axit thiosunfuric

Phân tử H2S2O3 có cấu trúc tương tự axit sunfuric Nguyên tử S ở trạng thái lai hóa

VI.2 Muối thiosunfat

Quan trọng nhất là Na2S2O3.5H2O, được dùng trong nhiếp ảnh và y học

Na2S2O3 bị oxi hoá dễ bởi các chất oxi hoá mạnh như: Cl2, HOCl, KMnO4, Br2, biến thành H2SO4 hay muối sunfat:

Đây là phương pháp để chuẩn độ iot

Nhiều chất oxi hoá như O3, H2O2 phản ứng với KI giải phóng I2, I2 sinh ra được định lượng bằng Na2S2O3, từ đó suy ra lượng KI đã dùng

Dungdịch Na2SO3 hoà tan một số muối muối ít tan nhờ tạo phức chất:

AgBr + 2Na2S2O3 → Na3[Ag(S2O3)2] + NaBr

Na2S2O3 là chất định hình trong tráng phim, in ảnh Nó có tác dụng rửa sạch AgBr còn lại trên phim ảnh và giấy ảnh sau khi rửa.

VI.3 Axit peoxisunfuric

Có hai axit peoxisunfuric là: Axit peoxi nomosunfuric H2SO5 và axit peoxi disunfuric H2S2O8

Axit H2SO5 và H2S2O8 là những tinh thể không màu Cả 2 axit đều hút ẩm mạnh và phản ứng mạnh với nước, đường, xenlulozơ giống H2SO4

Trong nước hay dung dịch loãng, hai axit bị thuỷ phân:

Bài 1: Viết các phương trình phản ứng xảy ra:

a) Ion I - trong KI bị oxihoa thành I 2 bởi O 3 , còn I 2 oxihoa được Na 2 S 2 O 3

b) H 2 O 2 bị khử NaCrO 2 (trong môi trường bazơ) và bị oxihoa trong dung dịch KMnO 4 (trong môi trường axit).

c) Khi H 2 S qua huyền phù iot.

d) Dung dịch Na 2 S 2 O 3 + Ag 2 S 2 O 3

e) Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4(đđ)

Bài 2: Nguyên tố lưu huỳnh tạo thành với flo hợp chất SFn , trong đó n có giá trị cực đại Dựa vào cấu hình electron của S để tìm giá trị đó Viết công thức cấu tạo, công thức electron của SF n Các obitan nguyên tử trung tâm S lai hoá kiểu gì ? Vẽ mô hình phân tử.

Bài 3: A, B, C là đơn chất của các nguyên tố thuộc chu kì nhỏ, có các quy trình sau:

Xác định A, B, C, E, F, G, H Viết phương trình hoá học

Bài 4: Viết phương trình phản ứng xảy ra trong các trường hợp sau:

1) SO 2 + Cl 2 →

2) SO 2 Cl 2 + H 2 O →

3) SOCl 2 + H 2 O →

4) SO 2 + PCl 5 →

5) CuCl 2 2H 2 O + SOCl 2 →

6) Na 2 S 4 O 6 + KMnO 4 + H 2 SO 4 →

7) I 2 + Na 2 S 2 O 3 →

8) Al + Na 2 S 2 O 3 + HCl → H 2 S +

Bài 5: Sử dụng phương trình phản ứng hoá học minh hoạ các ứng dụng được mô tả dưới đây:

a) Màu trắng chì của các bức tranh cổ lâu ngày bị đen lại do tạo hợp chất PbS Để tái tạo màu trắng này, người ta rửa tranh bằng H 2 O 2

b) Natripeoxit được sử dụng làm nguồn cung cấp oxi và hấp thụ khí cacbonđioxit trong tàu ngầm và cũng được thêm một lượng nhỏ vào bột giặt để làm chất tẩy trắng.

c) Natri thiosunfat là chất chính truốc định hình dùng trong việc tráng phim và in ảnh, nó có tác dụng rửa sạch AgBr còn lại trên phim ảnh và giấy sau khi đã rửa bằng thuốc hiện hình.

d) Tại sao trong thiên nhiên có nhiều nguồn tạo ra H 2 S nhưng không có hiện tượng tụ khí đó trong không khí ?

e) Để một vật bằng bạc ra ngoài không khí bị ô nhiễm H 2 S một thời gian.

Bài 6: Hợp chất A được tạo thành từ 3 nguyên tố X, Y, Z có phân tử khối là 142 đvC Trong đó

nguyên tử của nguyên tố X có e cuối cùng ứng với bộ 4 số lượng tử là n = 3; l = 0; m l = 0; m s = +

2

1

Đơn chất của nguyên tố Y (thuộc chu kì 3) có thể thu hồi như là một sản phẩm phụ từ khí thiên nhiên bằng cách: Đốt cháy

a) Xác định công thức phân tử của A.

b) Xác định trạng thái lai hoá của nguyên tử trung tâm và dạng hình học phân tử của A.

c) Hợp chất B và C cũng được tạo thành từ 3 nguyên tố X, Y, Z trên có thể điều chế được đồng thời

A và C bằng cách cho B tác dụng với chất oxihoa là hiđropeoxit Xác định B, C và viết các phương trình hoá học.

Bài 7: Hoàn thành các phương trình phản ứng sau, ghi rõ điều kiện phản ứng (nếu có) Xác định

công thức phân tử của các chất A, B, C, D, E, F, G, H.

7 H + O 2 → Br 2 + D

8 G + Ba(ClO 3 ) 2 → BaSO 4 + E.

Bài 8: X, Y, Z lần lượt là hợp chất của lưu huỳnh, trong đó lưu huỳnh lần lượt thể hiện số oxihoa là:

-2, +4, +6 Sơ đồ sau biểu diễn mối quan hệ giữa X, Y, Z với lưu huỳnh đơn chất S o

Z X

Y Z

Hãy xác định các chất thích hợp và viết phương trình phản ứng minh hoạ theo sơ đồ trên, ghi rõ điều kiện (nếu có).

Bài 9: Nguyên tử của nguyên tố X có 10 electron thuộc phân lớp p Thêm đơn chất X hoạt động

phóng xạ vào dung dịch chứa 2−

3

XO thu được ion A hoạt động phóng xạ Thêm dung dịch chứa ion

Ba 2+ thì thu được kết tủa B Lọc kết tủa B, sấy khô rồi xử lý với dung dịch axit clohiđric thì thu được chất rắn hoạt động phóng xạ, chất khí không hoạt động phóng xạ và nước.

a) Viết phương trình ion thu gọn minh hoạ (ký hiệu X* cho X hoạt động phóng xạ).

b) Viết công thức cấu tạo của ion A và cho biết cấu tạo, dạng hình học các hợp chất khí với hiđro, oxit bậc cao nhất, hiđroxit bậc cao nhất của X.

a) Tại sao H 2 O và H 2 O 2 ở điều kiện thường là những chất lỏng có nhiệt độ sôi cao

b) Tại sao H 2 O 2 và H 2 O lại có thể trộn lẫn với nhau theo bất kì tỷ lệ nào ?

c) Tại sao khi đun nóng chảy nước đá có hiện tượng co thể tích ?

d) Tại sao dung dịch loãng của H 2 O 2 lại bền hơn dung dịch đậm đặc ?

e) Tại sao khi chiếu sáng hoặc đun nóng dung dịch H 2 O 2 lại bị phân huỷ mạnh ?

f) Tại sao khi cho Na 2 O 2 tác dụng với H 2 O có khí O 2 thoát ra nhưng khi cho BaO tác dụng với H 2 SO 4

loãng thì không có hiện tượng đó.

g) Tại sao nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của lưu huỳnh lại rất cao so với nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của oxi ?

h) Tại sao ở nhiệt độ thường, lưu huỳnh có tính trơ về phương diện hoá học, nhưng khi đun nóng lại

tỏ ra khá hoạt động ?

i) Tại sao khí H 2 S ít tan trong nước nhưng tan nhiều trong dung môi hữu cơ ?

k) Tại sao axit peoximonosunfuric lại là axit một nấc mặc dù có 2 nguyên tử hiđro ?

m) Tại sao telu tạo ra axit teluric H 6 TeO 6 nhưng lưu huỳnh, selen không có khả năng đó ?

Bài 12:

1) Ozon có thể tồn tại trong không khí có chứa một lượng lớn các khí SO 2 , CO 2 , HF, NH 3 được không ?

2) Bằng phương pháp nào có thể nhận ra được ozon trong hỗn hợp với hơi hiđropeoxit.

3) Dựa vào cơ sở nào để nói rằng H 2 O 2 vừa có tính oxihoa vừa có tính khử ?

Trong hai khả năng đó, khả năng nào là chủ yếu Có phản ứng nào H 2 O 2 đồng thời thể hiện cả hai tính chất đó không ?

4) Trong hai chất O 3 và H 2 O 2 chất nào có tính oxihoa mạnh hơn ? Nêu dẫn chứng

5) Có hiện tượng gì xảy ra khi cho sunfuryclorua tác dụng với dung dịch BaCl 2 loãng.

6) Có phản ứng hoá học xảy ra khi cho sunfuryl clorua tác dụng với dng dịch KMnO 4

Bài 13:

1 Viết phương trình phản ứng khi cho H 2 O 2 tác dụng với dung dịch KI, dung dịch KMnO 4 trong môi trường axit, dung dịch natri cromit trong môi trường kiềm Trong mỗi trường hợp H 2 O 2 thể hiện tính chất gì ?

2 Viết phương trình phản ứng khi cho lưu huỳnh tác dụng với các chất sau: F 2 , Cl 2 , O 2 , P, NaOH, KClO 3 , H 2 SO 4đ , HNO 3đ , HNO 3(l)

3 Viết phương trình phản ứng của SO 2 với các chất HI, H 2 S, CO, H 2 , C, Mg từ đó cho nhận xét về tính khử của SO 2 so với các chất kể trên.

Bài 14: Hoàn thành các phương trình phản ứng sau:

2 Lấy 84 gam hỗn hợp X cho vào một bình, có thể tích V = 1 lít Thêm vào đó 16 gam O 2 và một ít

V 2 O 5 xúc tác Nung bình cho đến khi đạt đến cân bằng thì áp suất P 2 sau phản ứng bằng 1, 2 lần áp suất P 1 (lúc chưa thêm O 2 ) , P 1 và P 2 đều đo ở 273 o C Tính hằng số cân bằng của phản ứng ở 273 o C.

3 Phải thêm vào hỗn hợp có được trong câu 2 (sau phản ứng với O 2 ) bao nhiêu mol O 2 để khi đến cân bằng mới ta được 1 mol Aox + 1, nhiệt độ là 273 o C Cho S = 32, Se = 79.

Bài 17: Hợp chất A tạo bởi kim loại M có hoá trị không đổi và X (nằm ở chu kì 3, nhóm VI A) Lấy

13 gam A chia làm hai phần không bằng nhau:

- Phần 1: Tác dụng với O 2 tạo khí B.

- Phần 2: Tác dụng với dung dịch HO tạo khí C.

Trộn B và C thu 7,68 gam kết tủa vàng và còn lại là chất khí nào mà khi gặp nước clo tạo dung dịch D Cho tác dụng với AgNO 3 dư tạo được 22,96 gam kết tủa.

1 Viết cấu hình e đầy đủ của X Gọi tên và nêu tính chất hoá học cơ bản của X X có những số oxihoa nào ? Trong hoàn cảnh nào ? Giải thích tại sao X có các mức oxihoa đó.

FeS 2 + Br 2 + KOH → Fe(OH) 3 + KBr + K 2 SO 4 + H 2 O

FeS + Br 2 + KOH → Fe(OH) 3 + KBr + K 2 SO 4 + H 2 O

Sau khi lọc, được chất rắn A và dung dịch B:

- Nung chất rắn A đến khối lượng không đổi thu được 0,2 gam Fe 2 O 3

- Cho dư dung dịch BaCl 2 vào dung dịch B thu được 1,1087 gam kết tủa BaSO 4

a) Xác định công thức tổng quát của pyrit.

b) Cân bằng các phản ứng trên bằng phương pháp ion – electron.

c) Tính lượng Br 2 dùng để oxihoa mẫu khoáng trên.

Bài 19: Từ các nguyên tố O, Na, S tạo ra được các muối A, B đều có hai nguyên tử Na trong phân

tử Trong một thí nghiệm hoá học người ta cho m 1 gam muối A biến thành m 2 gam muối B và 6,16 lít khí Z tại 27,3 o C ; 1 atm Biết rằng, hai khối lượng đó khác nhau 16,0 gam.

a) Viết phương trình phản ứng xảy ra với công thức cụ thể của A, B.

b) Tính m 1 , m 2

Bài 20:

a) Axit H 2 SO 4 100% hấp thụ SO 3 tạo oleum (H 2 SO 4 là dung môi, SO 3 là chất tan) Hỏi cần bao nhiêu gam oleum có hàm lượng SO 3 là 71% pha vào 100 ml dung dịch H 2 SO 4 40% (d = 1,31 gam/mol) để tạo ra oleum có hàm lượng SO 3 là 10% ?

b) Một loại oleum, ngoài H 2 SO 4 , SO 3 còn có SO 2 Lấy 1 gam oleum này đem hoà tan vào H 2 O được dung dịch A gồm hai axit Để trung hoà hết dung dịch A cần 22ml dung dịch NaOH 1M Nếu cũng lấy 1 gam oleum này cho vào 10 ml dung dịch I 2 0,05 M Lượng I 2 dư phản ứng vừa đủ với 4,1 ml dung dịch Na 2 S 2 O 3 0,1M (tạo sản phẩm là Na 2 S 4 O 6 và NaI) Tính % khối lượng các anhidrit trong oleum này.

2 Đốt cháy hoàn toàn 12 gam một sunfua kim loại R có hoá trị không đổi thu được chất rắn A và khí

B Hoà tan hết A bằng một lượng vừa đủ dung dịch H 2 SO 4 24,5% thu được dung dịch muối X có

nồng độ 33,33% Làm lạnh xuống tới nhiệt độ thấp tách ra 15,625 gam tinh thể T, phần dung dịch bão hoà lúc đó có nồng độ 22,54% Xác định công thức của T.

3 Biết nhiệt độ sôi của CS 2 là 46,20 o C, hằng số nghiệm sôi của nó là 2,37 Hoà tan 1,024 gam lưu huỳnh vào 20 gam CS 2 thì nhiệt độ sôi của dung dịch thu được là 46,67 o C Hãy cho biết công thức phân tử của đơn chất lưu huỳnh (M s = 32).

Bài 22: Nung m gam hỗn hợp A gồm FeS và FeS2 trong một bình kín chứa không khí (gồm 20% thể tích O 2 và 80% thể tích N 2 ) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được chất rắn B và hỗn hợp khí

C có thành phần thể tích N 2 = 84,77% ; SO 2 = 10,6%, còn lại là O 2 Hoà tan chất rắn B bằng dung dịch H 2 SO 4 vừa đủ, dung dịch thu được cho tác dụng với dung dịch Ba(OH) 2 dư Lọc lấy kết tủa, làm khô, nung ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi, thu được 12,885 gam chất rắn.

a Tính % khối lượng các chất trong A.

1 Cho 6 gam mẫu chất chứa Fe 3 O 4 ; Fe 2 O 3 và các tạp chất trơ Hoà tan mẫu vào lượng dư dung dịch

KI trong môi trường axit (khử tất cả Fe thành Fe 2+ ) tạo ra dung dịch A Pha loãng dung dịch A đến thể tích 50ml Lượng I 2 có trong 10ml dung dịch A phản ứng vừa đủ với 5,5ml dung dịch

a Viết các phương trình phản ứng xảy ra (dạng phương trình ion thu gọn)

b Tính thành phần % khối lượng Fe 3 O 4 và Fe 2 O 3 trong mẫu ban đầu.

2 Một hỗn hợp A gồm FeS 2 ; FeS ; CuS được hoà tan vừa đủ trong một dung dịch có chứa 0,33 mol

H 2 SO 4 đặc, nóng Thu được 7,28 lít SO 2 (đktc) và dung dịch B Nhúng một thanh sắt nặng 50 gam vào dung dịch B, phản ứng xong nhấc thanh sắt ra đem cân thấy khối lượng sắt lúc này là 49,48 gam

và còn lại dung dịch C.

a Xác định khối lượng các chất có trong A (coi lượng đồng được đẩy ra bám hết lên thanh sắt)

b Viết phương trình phản ứng xảy ra (nếu có) khi cho dung dịch C lần lượt tác dụng với dung dịch NaOH, dung dịch K 2 S, dung dịch Cl 2

0,1010M Mặt khác cho ZnSO 4 dư vào 50,00ml dung dịch A, lọc bỏ kết tủa rồi chuẩn độ nước lọc hết 11,50ml dung dịch KI 3 0,0101M Tính thành phần Na 2 S 9H 2 O và Na 2 S 2 O 3 5H 2 O trong mẫu

X ?

2 Cho x gam dung dịch H 2 SO 4 loãng, nồng độ C% tác dụng hoàn toàn với hỗn hợp hai kim loại kali

và sắt (dùng dư), sau phản ứng khối lượng chung giảm đi 0,04694x gam.

a Tính C%.

b Tính x, biết lượng khí sinh ra trong phản ứng trên khử được nhiều nhất là 225,32 gam CuO.

3 Cho hỗn hợp A gồm KCl và KBr tác dụng với dung dịch AgNO 3 dư, lượng kết tủa tạo ra sau khi làm khô vừa bằng khối lượng của AgNO 3 đã phản ứng.

a Tính % khối lượng mỗi muối trong A.

b Cho 25 gam hỗn hợp A tác dụng với 300 gam dung dịch AgNO 3 20%.

+ Tính khối lượng kết tủa.

+ Tính nồng độ % của chất còn lại trong dung dịch.

Bài 26:

1 Hỗn hợp 3 kim loại X, Y, Z có tỷ lệ mol tương ứng là 4 :3 :2 và có tỷ lệ khối lượng nguyên tử tương ứng là 3 :5 :7 Hoà tan hết 3,28 gam hỗn hợp ba kim loại trên trong dung dịch HCl dư thì thu được 2,016 lít khí (ở đktc) và dung dịch A

a Xác định ba kim loại X, Y, Z biết rằng khi chúng tác dụng với axit đều tạo muối và kim loại đều

có hoá trị II.

b Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch A, đun nóng trong không khí cho phản ứng xảy ra hoàn toàn Tính lượng kết tủa thu được, biết rằng chỉ có 50% muối của kim loại Y kết tủa với dung dịch NaOH.

2 Từ các nguyên tố O, Na, S tạo ra được các muối A, B đều có hai nguyên tử Na trong phân tử Trong một thí nghiệm hoá học người ta cho m 1 gam muối A biến đổi thành m 2 gam muối B và 6,16 lít khí hai tại 27,3 o C ; 1 atm Biết rằng hai khối lượng đó khác nhau 16,0 gam.

a Hãy viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra với công thức cụ thể của A, B.

b Tính m 1 , m 2

Hướng dẫn giải

Bài 1:

a) 2KI + O 3 + H 2 O → 2KOH + O 2 + I 2

5) CuCl 2 2H 2 O + 2SOCl 2 → CuCl 2 + 2SO 2 + 4HCl

6) 5Na 2 S 4 O 6 + 14KMnO 4 + 6H 2 SO 4 → 5Na 2 SO 4 + 7K 2 SO 4 + 14MnSO 4 + 6H 2 O

O 2

c) Nhờ có liên kết hiđro, các phân tử trùng hợp với nhau tạo ra những tập hợp phân tử lớn hơn Do phân tử nước đá có dạng (H 2 O) 5 với cấu tạo tứ diện (bốn phân tử nước nằm ở 4 đỉnh, một phân tử nước nằm ở tâm hình tứ diện) Phân tử tập hợp (H 2 O) 5 có cấu tạo rỗng Khi nước đá nóng chảy, một phần liên kết hiđro bị đứt ra, cấu tạo rỗng bị phá vỡ, các phân tử H 2 O 2 gần nhau hơn, do đó có hiện tượng co thể tích.

d) Quá trình phân huỷ 2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 có đặc tính dây chuyền Trong dung dịch loãng, điều kiện phát triển dây chuyền kém thuận lợi hơn do các phân tử H 2 O ngăn cản sự va chạm giữa các gốc và các phân tử H 2 O 2

e) Khi chiếu sáng hoặc đun nóng đã tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình va chạm và làm cho dây chuyền phân huỷ phát triển.

f) Cả hai phản ứng Na 2 O 2 + H 2 O và BaO 2 + H 2 SO 4 đều tạo ra H 2 O 2 , nhưng khi cho Na 2 O 2 tác dụng với H 2 O tạo ra môi trường kiềm:

Na 2 O 2 + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 O 2

H 2 O 2 sẽ bị phân huỷ trong môi trường kiềm tạo ra O 2

g) Do hai nguyên nhân sau:

- Nguyên nhân thứ nhất: Làm tăng nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi từ oxi đến lưu huỳnh là sự tăng bán kính nguyên tử tạo điều kiện làm cho tương tác khuếch tán tăng.

- Nguyên nhân thứ hai: Phân tử oxi chỉ gồm hai nguyên tử, phân tử lưu huỳnh ở trạng thái lỏng hay rắn đều có số nguyên tử lớn hơn (thường là 8 nguyên tử) Do đó đối với lưu huỳnh thường phải cung cấp năng lượng lớn hơn oxi, không những để thắng lực tương tác khuyếch tán mà còn phải thắng tương tác giữa các nguyên tử trong phân tử.

i) H 2 S phân cực kém H 2 O nên ít tan trong dung môi phân cực và tan tốt trong dung môi không phân cực.

k) Số lần axit được quyết định bởi số nhóm OH liên kết với nguyên tử trung tâm Trong phân tử

H 2 SO 5 chỉ có một nhóm OH liên kết trực tiếp với nguyên tử lưu huỳnh Hằng số điện li đối với ion

H + trong nhóm HO-O là rất bé Vì vậy axit H 2 SO 5 là axit một lần axit

l) Lưu huỳnh và selen không tạo ra axit, tương tự với axit H 6 TeO 6 vì bán kính của các nguyên tử S

và Se bé hơn bán kính của Te.

Bài 12:

1) Không vì khí SO 2 và NH 3 đều có tính khử nên bị ozon oxihoa.

2) Dùng giấy tẩm dung dịch MnCl 2 , khi có mặt ozon, giấy này hoá nâu, hiđropeoxit không tác dụng với giấy đó.

3) Vì số oxihoa của oxi trong H 2 O 2 là -1 nên gốc 2−

H 2 O 2 + 2H + + 2e → 2H 2 O E o = +1,77V.

Và trong môi trường kiềm: H 2 O 2 + 2e → 2OH - E o = +0,87V.

Vậy H 2 O 2 thể hiện tính oxihoa mạnh cả môi trường axit và môi trường kiềm nhưng mạnh hơn là trong môi trường axit.

Trong hai tính chất oxihoa - khử thì tính oxihoa là chủ yếu và phản ứng phân huỷ H 2 O 2 thể hiện đồng thời cả tính oxihoa cả tính khử.

2KMnO 4 + 5SO 2 Cl 2 + 2H 2 O → K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 5Cl 2 + 2H 2 SO 4

Bài 13:

1 Tác dụng với dung dịch KI:

2KI + H 2 O 2 + H 2 SO 4 → I 2 + K 2 SO 4 + 2H 2 O Trong phản ứng này đã xảy ra quá trình khử H 2 O 2

Tác dụng với dung dịch KMnO 4 :

5H 2 O 2 + KMnO 4 + 3H 2 SO 4 → 2MnSO 4 + H 2 SO 4 + 5O 2 + 8H 2 O Trong phản ứng này đã xảy ra quá trình oxihoa H 2 O 2

Tác dụng với natri cromit NaCrO 2 trong môi trường kiềm

2NaCrO 2 + 3H 2 O 2 + 2NaOH → 2Na 2 CrO 4 + 4H 2 O Trong phản ứng này H 2 O 2 là chất oxihoa.

Bài 14:

1 Zn + 5H 2 SO 4đ → 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

2 Hg + 2H 2 SO 4đ → HgSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

3 8Zn + 5H 2 S 2 O 7 → 8ZnSO 4 + 2H 2 S ↑ + 3H 2 O

4 4Cl 2 + Na 2 S 2 O 3 + 5H 2 O → 2NaHSO 4 + 8HCl

5 I 2 + 2Na 2 S 2 O 3 → Na 2 S 4 O 6 + 2NaI

6 8Al + 3Na 2 S 2 O 3 + 30HCl → 8AlCl 3 + 6H 2 S + 6NaCl + 9H 2 O

7 5(NH 4 ) 2 S 2 O 8 + 2MnSO 4 + 8H 2 O → 2HMnO 4 + 10NH 4 HSO 4 + 2H 2 SO 4

8 K 2 S 2 O 4 + K 2 Cr 2 O 7 + 3H 2 SO 4 → 2K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O

9 K 2 S 3 O 6 + 4O 3 + 2H 2 O → 2KHSO 4 + H 2 SO 4 + 4O 2

10 5Na 2 S 4 O 6 + 14KMnO 4 + 6H 2 SO 4 → 5Na 2 SO 4 + 7K 2 SO 4 + 14MnSO 4 + 6H 2 O

11 Na 2 S 5 O 6 + 10O 3 + 4H 2 O → 2NaHSO 4 + 3H 2 SO 4 + 10O 2

19 3Se + 4HNO 3 + H 2 O → 3H 2 SeO 3 + 4NO

20 3Te + 4HNO 3 + H 2 O → 3H 2 TeO 3 + 4NO

21 SeO 2 + 4Na 2 S 2 O 3 + 2H 2 O → 2Na 2 S 4 O 6 + Se + 4NaOH

29 2CrCl 3 + 3H 2 O 2 + 10NaOH → 2NaCrO 4 + 6NaCl + 8H 2 O

30 Na 2 O 2 + 2Fe(OH) 2 + 2H 2 O → 2Fe(OH) 3 + 2NaOH

31 Hg(NO 3 ) 2 + H 2 O 2 + 2NaOH → Hg + 2NaNO3 + 2H2O + O2↑

2) Nung (NH 4 ) 2 SO 4 FeSO 4 6H 2 O có quá trình nhiệt phân (NH 4 ) 2 SO 4

(NH 4 ) 2 SO 4 → 2NH 3 + H 2 SO 4

2FeSO 4 + 2H 2 SO 4 → Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2H 2 O + SO 2 ↑

3) Có quá trình thăng hoa của Na 2 SO 4 10H 2 O Na 2 SO 4 không bị phân huỷ.

4) Khi đun nóng KHSO 4 hoà tan được Al 2 O 3 tinh thể, chuyển Al 2 O 3 thành dạng muối tan

) ( 25 , 1 273 2 273

4 , 22

56 1

mol RT

PV n

Vậy A là S và công thức của hai oxit là SO 2 và SO 3

Số mol mỗi oxit:

1 84

molSO a

x n

x n

x n

SO

O

SO

2 25 , 0

5 , 0

2 1

) ( 25 , 0 75

, 1 25 , 1 2 ,

1

) ( 25 , 1

2 , 1 2

, 1

2

1

1 2

1

2 1

2

3 2

mol x

x n

mol n

n

n

n n

25

,

0

) ( 25 , 0 5

,

0

) ( 5 , 0 2

n

mol x

n

mol x

2 2

) ( 25 , 0 25 , 0 5 , 0

) ( 1

2 2 3

mol x x

n

mol n

mol n

O SO SO

+

=

− +

1

2 2

2

2 2

SO

SO k

Số mol của lưu huỳnh: 0 , 24 ( ) 0 , 16 ( )

32

68 , 7

mol bn

96 ,

H 2 S + 4Cl 2 + 4H 2 O → 8HCl + H 2 SO 4

0,02 0,16 (mol) HCl + AgNO 3 → AgCl + HNO 3

Chọn n = 3; M = 27 ⇒ M là kim loại Al.

Công thức phân tử của A là Al 2 S 3

Bài 18:

160

2 , 0 2

087 , 1

00475 ,

Vậy công thức tổng quát của mẫu khoáng pyrit FeS 1,9

b) * 2 FeS 2 – 15e + 190H - → Fe(OH) 3 + 2−

* 2 FeS - 9e + 11OH - → Fe(OH)3 + 2 −

Vậy x = 0,1 nghĩa là FeS 2 chiếm 90% ; FeS chiếm 10%

0025 , 0

1,9

S =

= Fe

Fe n n

Số mol mỗi chất trong mẫu khoáng pyrit:

- Số mol FeS 2 : 0,9 0,0025 = 0,00225 (mol)

- Số mol FeS : 0,1 0,0025 = 0,00025 (mol)

Khối lượng Br 2 dùng để oxihoa mẫu khoáng trên là :

gam

288 , 0 160 2

9 00025 , 0 160

273 16 , 6

% 40

131

80 ).

267 , 4 3

+

a a

m = 338 1,7578 = 594 (gam)

bmol SO

amol SO

H

: : :

2 3

4 2

98a + 80b + 64c = 1 (gam) phản ứng: SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4

b → b

SO 2 + H 2 O → H 2 SO 3

c → c

OH - + H + → H 2 O 2(b + c) → 2(b + c)

= + 010705 ,

0

98112 , 0 80 98

b a

b a

10 93 , 6

b a

) ( 16 ,

Vậy có hai nghiệm FeO và Cu 2 O.

- Nếu FeO: FeO + H 2 SO 4(e) → FeSO 4 + H 2 O

⇒ Không có kết tủa.

- Nếu Cu 2 O: Cu 2 O + H 2 SO 4 → CuSO 4 + Cu ↓ + H 2 O

0,015 0,015 Khối lượng kết tủa thu được là: 64 0,015 = 0,96 (gam)

100 98 16 2

96

+ +

+

a a M

a M

(1)

Từ (1) ⇒ a = 2 ⇒ Me = 64 ⇒ R là Cu.

- Nếu chất rắn A là R :

2R + 2aH 2 SO 4 → R 2 (SO 4 ) a + aSO 2 + 2aH 2 O

(do R: là kim loại rất yếu) 1mol amol 0,5mol 0,5amol

1 5 , 0 64 5 , 24

100 98

5 , 0 ).

96 2

− +

+

a a

M

a M

R

R

⇒ Trường hợp này không có nghiệm.

Vậy dung dịch X là dung dịch CuSO 4

Ta có: Số mol CuS = số mol CuSO 4 = 0,125.

625 , 15 60 ( 160 18 160

625 , 15 160 125 ,

s

t

m k M M

m k

Vậy 258

20 ).

20 , 46 67 , 46 (

1000 024 , 1 37 ,

(0,2a – 1,75x – 2,75y) mol O 2 dư và (x + 2y) mol SO 2

∑n khí sau khi nung là nz = 0,8a + 0,2a – 1,75x – 2,75y + x + 2y

= a – 0,75(x + y) mol

) ( 75 , 0

% 100 8 ,

a

) ( 75 , 0

% 100 ).

y x

⇒ a = 10,184x + 19,618y (2)

Từ (1) và (2) ⇒ 13,33(x + y) = 10,184x + 19,618y

a % khối lượng các chất trong hỗn hợp A

Vì x = 2y nên nếu lấy 3 mol hỗn hợp A ta sẽ có 2 mol FeS và 1 mol FeS 2 (vì thành phần % không tuỳ thuộc vào lượng hỗn hợp).

120 1 88 2

% 100 88

Thêm Ba(OH) 2 dư:

Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3Ba(OH) 2 → 2Fe(OH)3↓ + 3BaSO4↓

0,5(x + y) (x + y) 1,5(x + y) Khi nung, kết tủa BaSO 4 rât bền không đổi

2Fe(OH) 3 tº Fe 2 O 3 + 3H 2 O (x + y) 0,5(x + y)

Khối lượng chất rắn sau khi nung

aSO Fe O

m + = 1,5(x + y) 233 + 0,5(x + y) 160 = 12,885

⇒ x + y = 0,03 (4)

Từ (3) và (4) ⇒ x = 0,02 (mol) (FeS) ; y = 0,01 (mol) (FeS 2 )

Khối lượng m của hỗn hợp A

) ( 96 , 2 120 01 , 0 88 02 , 0

4 , 22

232 1 1

0275 , 0

1

2 1

n

n P P

Với P 1 = 1 atm ⇒ P 2 = P = 0,55 atm

Vì áp suất mỗi khí trong hỗn hợp tỷ lệ với số mol (tỷ lệ % thể tích)

100

77 , 84 55 , 0

N

058 , 0 100

6 , 10 55 , 0

4 4 2

2 3

O H Mn

Fe H

1

4 2

232 00425 , 0

%

% 7 , 24 100 6

160 00925 , 0

%

00925 , 0

0045 , 0 01375

, 0 5 00275 , 0

032 , 0 2 016 , 0 2 3

4 3

3 2

=

= +

O Fe

O Fe

m

m

y

x y

x

y x

2 a) 2FeS 2 + 14H 2 SO 4đặc tº Fe 2 (SO 4 ) 3 + 15SO 2 ↑ + 14H 2 O

2FeS + 10H 2 SO 4đặc tº Fe 2 (SO 4 ) 3 + 9SO 2 ↑ + 10H 2 O CuS + 4H 2 SO 4đặc tº

CuSO 4 + 4SO 2 ↑ + 4H 2 O