Kiến thức cơ sở Hóa học chung; Hóa học vô cơ; Hóa học hữu cơ có tác dụng hình thành và phát triển nhân cách của một công dân; phát triển các tiềm năng, các năng lực sẵn có và các năng lực chuyên biệt của môn Hóa học như: Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học, năng lực thực hành hóa học, năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề thông qua môn Hóa học, năng lực tính toán, năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào cuộc sống. Từ vai trò quan trọng của Hóa học đối với cuộc sống, trong nghiên cứu khoa học, nên những kiến thức về các đơn chất và hợp chất Phi kim là một phần không thể thiếu trong nội dung của các kì thi chọn học sinh giỏi Hóa học các cấp. Trong đề tài này, tôi lựa chọn nghiên cứu chuyên đề : “Hệ thống bài tập Phi kim để bồi dưỡng học sinh giỏi các cấp”.
HỆ THỐNG BÀI TẬP PHI KIM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI CÁC CẤP PHẦN I MỞ ĐẦU 1.Lí chọn đề tài Kiến thức sở Hóa học chung; Hóa học vô cơ; Hóa học hữu có tác dụng hình thành và phát triển nhân cách của một công dân; phát triển các tiềm năng, các lực sẵn có và các lực chuyên biệt của môn Hóa học như: Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học, lực thực hành hóa học, lực phát hiện và giải quyết vấn đề thông qua môn Hóa học, lực tính toán, lực vận dụng kiến thức hóa học vào cuộc sống Từ vai trò quan trọng của Hóa học đối với cuộc sống, nghiên cứu khoa học, nên những kiến thức về các đơn chất và hợp chất Phi kim là một phần không thể thiếu nội dung của các kì thi chọn học sinh giỏi Hóa học các cấp Trong đề tài này, lựa chọn nghiên cứu chuyên đề : “Hệ thống bài tập Phi kim để bồi dưỡng học sinh giỏi các cấp” Mục đích nghiên cứu Hệ thống nhóm nguyên tố Phi kim để giúp học sinh nhớ kiến thức một cách có chọn lọc, hệ thống, từ đó dễ dàng giải quyết các bài tập liên quan đến đơn chất, hợp chất phi kim từ đơn giản tới phức tạp Phân loại xây dựng phương pháp giải toán liên quan tới các đơn chất, hợp chất phi kim Giới hạn nghiên cứu Các nhóm IVA, VA, VIA, VIIA Nhiệm vụ nghiên cứu Tóm tắt lý thuyết trọng tâm; Xây dựng tập học sinh giỏi cấp ôn luyện Đối tượng phương pháp nghiên cứu * Đối tượng nghiên cứu: Các nhóm nguyên tố Phi kim * Phương pháp nghiên cứu: - Nghiên cứu tài liệu - Phân loại xây dựng hệ thống tập có liên quan - Thực nghiệm sư phạm PHẦN II NỘI DUNG Chương I NHÓM VII A – NHÓM HALOGEN A LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM: Nhóm halogen gồm flo (F), clo (Cl), brom (Br) iot (I) Đặc điểm chung nhóm vị trí nhóm VIIA bảng tuần hoàn, có cấu hình electron lớp ns 2np5 Các halogen thiếu electron bão hòa lớp electron cùng, chúng có xu hướng nhận electron, thể tính oxi hóa mạnh Trừ flo, nguyên tử halogen khác có obitan d trống, điều giúp giải thích số oxi hóa +1, +3, + 5, +7 halogen Nguyên tố điển hình, có nhiều ứng dụng nhóm VIIA clo I Clo a Tính chất vật lí Là chất khí màu vàng lục, tan nước b Tính chất hoá học: Clo chất oxi hoá mạnh thể phản ứng sau: Tác dụng với kim loại 2Na + Cl2 → 2NaCl Kim loại mạnh: 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 Kim loại trung bình: Cu + Cl2 → CuCl2 Kim loại yếu: Tác dụng với phi kim as Cl2 + H2 → 2HCl Tác dụng với nước Cl2 + H2O € HCl + HClO Nếu để dung dịch nước clo ánh sáng, HClO không bền phân huỷ theo phương trình: HClO → HCl + O Sự tạo thành oxi nguyên tử làm cho nước clo có tính tẩy màu diệt trùng Tác dụng với dung dịch kiềm: t th êng Cl2 + 2KOH → 3Cl2 + 6KOH KCl + KClO + H2O > 75 C → 5KCl + KClO3 + 3H2O 2Cl2 + 2Ca(OH)2 loãng → CaCl2 + Ca(OCl)2 + 2H2O Cl2 + Ca(OH)2 huyền phù → CaOCl2 + H2O Tác dụng với dung dịch muối halogen đứng sau: Cl2 + 2NaBr → 2NaCl + Br2 Cl2 + 2NaI → 2NaCl + I2 Tác dụng với hợp chất: 2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3 6FeSO4 + 3Cl2 → 2Fe2(SO4)3 + 2FeCl3 SO2 + Cl2 + 2H2O → H2SO4+ 2HCl H2S + 4Cl2 + 4H2O → H2SO4+ 8HCl c Điều chế Nguyên tắc: Oxi hoá 2Cl- → Cl2↑ chất oxi hoá mạnh, chẳng hạn t như: MnO2 + 4HCl đặc → MnCl2 + Cl2 + 2H2O 2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O ®pdd → 2NaOH + Cl2 ↑ + H2 ↑ 2NaCl + 2H2O mnx II Axit HCl Tác dụng với kim loại (đứng trước H): 2Al + 6HCl → 2AlCl3 +3 H2 ↑ Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 ↑ Tác dụng với bazơ: HCl + NaOH → NaCl + H2O 2HCl + Mg(OH)2 → MgCl2 + H2O Tác dụng với oxit bazơ Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O Tác dụng với muối (tạo kết tủa chất bay hơi) CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 ↑ + H2O FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S ↑ Na2SO3 + 2HCl → 2NaCl + SO2 ↑ + H2O AgNO3 + HCl → AgCl ↓ + HNO3 as H2 + Cl2 → 2HCl Điều chế t NaCl tinh thể + H2SO4 đặc → NaHSO4 + HCl ↑ t (hoặc 2NaCl tinh thể + H2SO4 đặc → 2Na2SO4 + HCl ↑ ) Cl2 + 2KOH → KCl + KClO + H2O III Nước Giaven Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O (Dung dịch KCl + KClO + H2O NaCl + NaClO+ H2O gọi nước Giaven) IV Clorua vôi - Điều chế: Cl2 + Ca(OH)2 sữa vôi → CaOCl2 + 2H2O (Hợp chất CaOCl2 gọi clorua vôi) B BÀI TẬP NÂNG CAO Bài 1: a Tại flo xuất mức oxi hóa dương hợp chất hóa học? b Năng lượng liên kết X-X (Kcal/mol) halogen có giá trị sau: F2 Cl2 Br2 I2 (Kcal/mol) 38 59 46 35 Hãy giải thích từ F2 đến Cl2 lượng liên kết tăng, Cl đến I2 lượng liên kết giảm? Giải a Trong nguyên tử halogen có electron không ghép đôi, nên trừ flo, chúng có khả tạo mức oxi hóa +1 chúng liên kết với nguyên tố khác có độ âm điện mạnh (ví dụ với oxi) Nguyên tử clo (hoặc brom, iot) có obitan chưa lấp đầy, xảy trình kích động electron sau: s p d s p d s p d s p d Kết tạo 3, 5, electron không ghép đôi ứng với trạng thái hóa trị 3, 5, halogen Quá trình kích động xảy ảnh hưởng nguyên tử có độ điện âm mạnh Lớp nguyên tử flo obitan d, muốn tạo trạng thái hóa trị lớn flo, phải kích động electron từ obitan 2p sang lớp thứ 3, nguyên tố có độ điện âm lớn flo để cung cấp lượng đủ thực trình kích động trên, với flo xuất mức oxi hóa dương b Phương pháp obitan phân tử mô tả cấu hình electron phân tử halogen sau: (σ ) (σ ) (σ ) (π ) (π ) (π ) (π ) * 2 S S Z 2 y x * * x y Nghĩa hai nguyên tử halogen liên kết với liên kết σ Ngoài liên kết σ , phân tử Cl2, Br2, I2 có phần liên kết Π tạo xen phủ obitan d Trong phân tử flo, liên kết hình thành loạt electron hóa trị, khả hình thành liên kết ð obitan d Liên kết Π hình thành liên kết "cho nhận" tạo cặp electron tự nguyên tử obitan d bỏ trống nguyên tử khác; mô tả theo sơ đồ sau: 3s 3p 3d 3d 3p 3s Sự hình thành liên kết Π làm cho phân tử halogen bền rõ rệt Flo khả tạo liên kết ð nên phân tử flo có lượng liên kết bé so với clo Từ clo đến iot bán kính nguyên tử tăng, độ dài liên kết tăng,nên lượng liên kết giảm DX –X (Ǻ) F2 Cl2 Br2 I2 1,42 2,00 2,29 2,17 Bài a Tại halogen không tan nước tan b Tại iot tan nước lại tan dung dịch kali iođua? benzen? c Nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi halogen có giá trị sau: F2 Cl2 Br2 I2 o Tnc( C): - 223 -101 -7,2 113,5 o Ts( C): -187 -34,1 38,2 184,5 Nhận xét giải thích? Giải a Các chất có xu hướng tan nhiều chất lỏng giống với chúng Các halogen chất không cực nên tan dung môi có cực (ví dụ: H 2O) tan nhiều dung môi không cực b Trường hợp iot tan nhiều dung dịch KI tạo ion I3- theo phản ứng: I2 + I- = I3c Nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi halogen tăng Tính chất phụ thuộc vào tương tác khuếch tán phân tử Ở trạng thái lỏng rắn, phân tử halogen tương tác với lực Van der Waals Vì phân tử halogen cực nên tương tác phụ thuộc vào tương tác khuếch tán, lượng tương tác lớn độ phân cực phân tử lớn Vì khả bị cực hóa phân tử phụ thuộc vào bán kính nguyên tử, nên từ F đến I, bán kính nguyên tử tăng, độ phân cực tăng tương tác khuếch tán tăng làm cho nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi halogen tăng Bài Hãy so sánh đại lượng: lực electron, lượng liên kết, lượng hiđrat hóa, tiêu chuẩn clo flo, từ giải thích: a Tại khả phản ứng Flo lại lớn Clo? b Tại dung dịch nước Flo có tính oxi hóa mạnh Clo Giải So sánh: Năng lượng liên kết X2 (Kcal/mol) lực electron X + e → X- (Kcal/nguyên tử g) Năng lượng hiđrat hóa X- (Kcal/mol) Thế tiêu chuẩn E0x2/2x- (Von) F2 37 79 121 2,87 Cl2 59 83 90 1,36 Ta thấy lượng liên kết lực electron flo bé clo; lượng hidrat lớn tiêu chuẩn flo lớn clo a Mặc dù có lực electron thấp (có tính oxi hóa hơn) lượng liên kết phân tử flo thấp khả phản ứng flo cao clo b Quá trình chuyển X2 → 2X- dung dịch phụ thuộc vào yếu tố sau: - Năng lượng phân li phân tử thành nguyên tử(năng lượng liên kết) - Ái lực electron để biến nguyên tử thành X- - Năng lượng hiđrat hóa anion X- Với flo, lượng phân li phân tử thành nguyên tử lực electron bé clo, lượng hiđrat hóa ion F - lại lớn nhiều so với ion Cl - , dung dịch nước, flo có tính oxi hóa mạnh clo Bài a Cho Halogen Cl2 , Br2 , I2 tác dụng với nước, với dung dịch KOH có phương trình phản ứng xảy b Khi cho Cl2 tác dụng với dung dịch KOH loãng sau đun nóng dung dịch từ từ lên 700 0C người ta thu chất gì? Viết phương trình phản ứng c Sẽ thu sản phẩm cho KClO tác dụng với: HCl ; H 2SO4 đặc; H2SO4 loãng; kali pesulfat; axit oxalic; hỗn hợp gồm axit oxalic H 2SO4 loãng Viết phương trình phản ứng Giải a Các halogen tác dụng với H2O theo phương trình phản ứng sau: 2F2 + 2H2O → 4HF + O2 Cl2 + H2O ⇌ HCl + HClO K= 4,2.104 Br2 + H2O ⇌ HBr + HBrO K= 7,2.10-4 I2 + H2O ⇌ HI + HIO K= 2,1.10-13 Khả phản ứng từ flo đến iot giảm Khi cho halogen tác dụng với dung dịch kiềm, phản ứng tạo hipohalogenit (XO -), môi trường kiềm hipohalogenit bị phân hủy theo phản ứng: 3XO- ⇌ 2X- + XO3(X = Cl, Br, I) Sự phân hủy phụ thuộc vào chất Halogen nhiệt độ ClO-: phân hủy chậm nhiệt độ thường, nhanh đun nóng BrO-: phân hủy chậm nhiệt độ thấp, nhanh nhiệt độ thường IO-: phân hủy tất nhiệt độ Như trình phân hủy tăng nhiệt độ tăng; từ Clo đến Iot trình phân hủy tăng Do đó, cho Halogen tác dụng với dung dịch kiềm, phản ứng xảy theo phương trình: t0 thường Cl2 + 2KOH KCl + KClO + H2O 3Cl2 + 6KOH 70 C 5KCl + KClO3 + 3H2O t0 thường 3Br2 + 6KOH 5KBr + KBrO + 3H2O 3I2 + 6KOH → 5KI +KIO3 + 3H2O b Khi cho Cl2 tác dụng với dung dịch KOH loãng nhiệt độ thường tạo KClO, đun nóng lên 70oC, KClO phân hủy thành KClO3 KCl, đến 1000C hỗn hợp muối rắn gồm KClO3 KCl, đến 4000C KClO3 phân hủy tạo KClO4 KCl, đun nóng cao KClO4 phân hủy thành KCl O2 PTPƯ: Cl2 + 2KOH → KClO + KCl + H2O 3KClO 0 70 C −80 C → KClO3 400 C → KClO4 700 C → 0 KClO3 + 2KCl KClO4 + KCl KCl + 2O2 700C ta thu chất rắn KCl c KClO3 + HCl → KCl + 3Cl2 + 3H2O 3KClO3 + 3H2SO4 → 3KHSO4 + HClO4 + 2ClO2 + H2O 2KClO3 + H2SO4 → K2SO4 + 2HClO3 2KClO3 + K2S2O3 → 2K2SO4 + O2 + 2ClO2 2KClO3 + H2C2O4 → K2CO3 + CO2 + 2ClO2 + H2O 2KClO3 + H2SO4 + H2C2O4 → K2SO4 + 2ClO2 + 2CO2 + 2H2O Bài a Hãy trình bày vài nhận xét hợp chất halogen Tính chất chúng? b Tại số nguyên tử Flo liên kết với halogen khác tăng dần từ clo đến iot? Giải a Trong điều kiện khác nhau, halogen tương tác với tạo hợp chất halogen XYn , n số phối trí (là số lẻ 1,3,5,7), I halogen nhẹ có độ điện âm lớn Người ta biết hợp chất sau: XY ClF BrF (IF) XY3 ClF3 BrF3 IF3 XY5 (ClF5) BrF5 IF5 XY7 IF7 10 ICl IBr ICl3 Do có số chẵn nguyên tử halogen, với electron hoá trị ghép đôi dạng cặp electron tự nên hợp chất halogen có tính nghịch từ Tính chất lí hóa chúng tính chất trung gian hai halogen có thành phần chúng, hợp chất phân cực Tất hợp chất halogen chất oxi hóa manh, bị thủy phân, dung dịch kiềm tạo halogenua halogen có kích thước nhỏ Anion chứa oxi halogen có kích thước lớn Ví dụ: IF5 + 6KOH → 5KF + KIO3 + 3H2O XYn chất hoạt động mạnh so với halogen tạo chúng, lượng liên kết X-Y bé lượng liên kết X-X Y-Y Tướng hơi, chúng hợp chất cộng hóa trị, tướng lỏng chúng tự ion hóa, ví dụ: 2ICl ⇌ I+ + ICl22ICl3 ⇌ ICl2+ + ICl42BrF3 → 4BrF2- + BrF42IF3 → IF4+ + IF6Do đó, chúng có độ dẫn điện riêng cao dung môi ion hóa tốt nhiều chất b Do lượng kích thích nguyên tử cần thiết để hình thành electron không cặp đôi giảm dần từ clo đến iot; đồng thời theo chiều từ clo đến iot bán kính nguyên tử tăng nên số nguyên tử flo phân bố nhiều xung quang nguyên tử có kích thước lớn Bài a Độ bền nhiệt từ HF đến HI thay đổi nào? Có phù hợp với thay đổi nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi không? b Điclo oxit ClO2 chất khí dùng để tẩy trắng sản xuất giấy Phương pháp tốt để điều chế ClO2 phòng thí nghiệm cho hỗn hợp KClO H2C2O4 tác dụng với H2SO4 loãng Trong công nghiệp ClO2 điều chế cách cho NaClO3 tác dụng với SO2 có mặt H2SO4 4M * Viết phương trình phản ứng xảy * ClO2 hợp chất dễ gây nổ, điều chế ClO phòng thí nghiệm theo phương pháp tương đối an toàn? Giải 11 a Độ dài liên kết HX, lượng liên kết độ bền nhiệt dãy từ HF đến HI có giá trị sau: HF 1,02 135 Không Độ dài liên kết HX (Ǻ) Năng lượng liên kết HX (Kcal/mol) Phân hủy 10000C (%) HCl 1,28 103 0,014 HBr 1,41 87 0,5 HI 1,60 71 33 Trong dãy đó, độ bền nhiệt giảm độ dài liên kết tăng lượng liên kết giảm Độ bền nhiệt phụ thuộc vào lượng liên kết phân tử, nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi lại phụ thuộc vào lượng tương tác phân tử nên độ bền nhiệt từ HF đến HI phù hợp với thay đổi nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi b 2KClO3 + H2C2O4 + 2H2SO4 → 2ClO2 + K2SO4 + 2CO2 + 2H2O 2NaClO3 + SO2 + H2SO4 → ClO2 + 2NaHSO4 CO2 sinh pha loãng ClO2 nên làm giảm khả nổ ClO nên điều chế ClO2 phòng thí nghiệm theo phương pháp tương đối an toàn Bài Viết phương trình phản ứng xảy (nếu có): a Khí clo, tinh thể iot tác dụng với : - Dung dịch NaOH ( nhiệt độ thường, đun nóng ) - Dung dịch NH3 b Cho Cl2O; ClO2; Cl2O6; Cl2O7 phản ứng với dung dịch NaOH c Cho flo phản ứng với H2S; NH3; SiO2 Giải a Các phương trình phản ứng khí clo , tinh thể iot với dung dịch NaOH (ở t o thường , đun nóng): Cl2 + NaOH → NaCl + NaOCl + Cl2 + NaOH t C → I2 + NaOH t C → NaI H2O NaCl + NaClO3 + H2O + NaIO3 + H2O Các phương trình phản ứng khí clo , tinh thể iot với dung dịch NH3 : Cl2 + NH3 → N2 I2 + → NI3.NH3 NH3 + NH4Cl + NH4I 12 Quá trình oxi hoá: Fe2+ → Fe3+ + 1e 2x → +2 C 2x +4 →C + 2e Y → 2y Quá trình khử: NO3− + 4H + + 3e → NO + 2H 2O 0,3 ← 0,1 Áp dụng ĐLBTE → 2x + 2y = 0,3 →x + y = 0,15 (8) (1,2,3) → mA + mCO = mrắn + m CO2 ↔ (160+232+72)x28y=19,2+44y→464x-16y=19,2 (9) Giải hệ (8,9)→x=0,045mol; y=0,105mol → m1 = 464.0,045 = 20,88gam m2 = 197.0,105 = 20,685gam n Fe( NO3 )3 (5,6,7) = 2x + 3x + x = 6x → n HNO3 = 3.6x = 18x = 18.0,045 = 0,81mol n HNO3 tạo 0,1mol NO = 0,1mol → n HNO3 phản ứng = 0,81 + 0,1 = 0,91mol Bài 10 Cho hỗn hợp không khí nước qua than nung đỏ thu hỗn hợp khí A Cho A tác dụng với lượng dư hỗn hợp CuO Fe 3O4 nung nóng tạo thành hỗn hợp khí B Cho B tác dụng với dung dịch nước vôi tạo thành m gam kết tủa Lọc, tách kết tủa, đun óng nước lọc phản ứng hoàn toàn lại thu lượng kết tủa m 2gam a) Viết phương trình phản ứng xảy cho biết A, B gồm khí gì? b) Lượng kết tủa cực đại thu (tính theo m1, m2)? Giải a) Các phương trình phản ứng: * Hơi nước không khí qua than nóng đỏ C + O2 t → CO2 (1) 133 t CO2 + C → 2CO t C + H2O → H2 + CO (2) (3) Hỗn hợp A gồm CO2, CO, H2, H2O, N2 * Cho A qua CuO + Fe3O4 dư, t0: t CuO + CO → Cu + CO2 (4) (5) t CuO + H2 → Cu + H2O t Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2 (6) (6) t Fe3O4 + 4H2 → 3Fe + 4H2O (Vì CuO + Fe3O4 dư nên viết Fe3O4 → FeO) Hỗn hợp B gồm: CO2, H2O,N2 * Cho B tác dụng vớinước vôi CO2 Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O (8) ˆ ˆˆ †ˆ Ca(HCO3)2 CO2+CaCO3+H2O ‡ (9) m1 mol Khi đun nóng, cân (9) chuyển dịch 100 m m sang trái, tạo m2 gam kết tủa hay mol CaCO3 giải phóng mol CO2 100 100 Kết tủa CaCO3 có khối lượng m1 gam hay b) Lượng kết tủa cực đại (9) chưa xảy → tổng số mol CO2 B: n CO2 = m1 m m m1 + 2m + + = mol 100 100 100 100 (8) → m CaCO3 (m ax)= m1 + 2m 100 = (m1 + 2m )gam 100 Bài 11 Nung mA gam hỗn hợp A gồm KMnO KClO3 ta thu chất rắn A khí O2 Biết KClO3 bị phân huỷ hoàn toàn theo phản ứng: t 2KClO3 → 2KCl + 3O2↑ Và KMnO4 bị phân huỷ phần theo phản ứng: t 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2↑ 134 Trong A1 có 0,894 gam KCl chiếm 8,132% khối lượng Trộn O thu trênvới không khí theo tỷ lệ tích VO2 : VKK = 1: bình kín ta hỗn hợp khí A Cho vào bình 0,528 gam cacbon đốt cháy hết cacbon thu hỗn hợp khí A gồm khí CO2 chiếm 22,92% thể tích a) Tính mA b) Tính % khối lượng chất A Biết không khí chứa 80% N2 20% O2 thể tích Giải a) Tính mA: t 2KClO3 → 2KCl + 3O2↑ t 2KmnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2↑ Trong chất rắn A1: mKCl = 8,132 100 m A1 → m A1 = 0,894 = 11g 100 8,132 m A = m A1 + m O2 Gọi x số mol O2 thu → nkk = 3x 20 O : x + 3x.100 = 1,6x mol Hỗn hợp A2 N : 3x 80 = 2,4x mol 100 nC = 0,528 = 0,044mol Xét trường hợp: 12 * Trường hợp 1: O2 dư C + t O2 → CO2 0,044 → 0,044 → 0,044 CO : 0,044mol A3 O 2du : (1,6x − 0,044)mol ⇒ n A3 = 4x mol N : 2,4 x mol n CO2 = 22,92 0,044.100 n A3 → n A3 = 4x = 22,92 = 0,192mol 100 135 → x = 0,192 = 0,048mol → m A = 11 + 32.0,048 = 12,536g * Trường hợp 2: O2 thiếu → C cháy tạo khí CO CO2 C t + O2 → CO2 1,6x → 1,6x C + → 1,6x CO2 → 2CO (0,044-1,6x) → (0,044-1,6x) → 2(0,044-1,6x) CO : 2(0,044 − 1,6x) A3 CO :1,6x − (0,044 − 1,6x) ⇒ n A3 = (2,4x + 0,044) mol N : 2,4 x n CO2 = 22,92 100 n A3 → n A3 = 2,4x + 0,044 = (3,2x − 0,044) 100 22,92 ⇒ x = 0,0204mol →mA = 11 + 32.0,0204 = 11,65g b) % khối lượng chất A 0,894 = 0,012mol 74,5 = 122,5.0,012 = 1,47g n KClO3 = n KCl = m KClO3 * Trường hợp 1: 1,47.100 = 11,7% %KClO3 = 12,536 m A = 12,536g → %KMnO = 100 − 11,7 = 88,3% * Trường hợp 2: 1,47.100 = 12,6% %KClO3 = 11,65 m A = 1,65g → %KMnO = 100 − 12,6 = 87,4% Bài 12 Nung hỗn hợp X gồm C CuO phản ứng hoàn toàn thu chất rắn A Khi cho tác dụng với 0,5 lít dung dịch HCl 0,4M (vừa đủ) có phần tan, phàn lại tan 0,8 lít dung dịch HNO3 0,2M (vừa đủ) thu khí NO a) Tính khối lượng C CuO hỗn hợp ban đầu 136 b) Nếu cho lượng hỗn hợp X tác dụng với V lít dung dịch HNO 5M (vừa đủ) thu hỗn hợp khí có khí màu nây Xác định thành phần hỗn hợp khí thể tích V dùng ĐS a) mC = 0,36g; mCuO = 12,8g b) %CO2 = 20%; %NO2 = 80%; V = 0,088lít Bài 13 Tỉ khối hỗn hợp X gồm CO H2O so với N2 bừng Cho 0,112 lít (đktc) X lội chậm qua 500ml dung dịch Ba(OH) Sau thí nghiệm, phải dùng 25ml dung dịch HCl 0,2M để trung hoà lượng Ba(OH)2 dư a) Tính số mol khí X b) Tính CM dung dịch Ba(OH)2 trước thí nghiệm c) Hãy tìm cách nhận biết khí hỗn hợp X ĐS a) %CO2 = 40%; %SO2 = 60% b) CM(Ba(OH)2) = 0,015M Bài 14 Trong phòng thí nghiệm có dung dịch chưa biết nồng độ dung dịch NaHSO dung dịch Na2CO3 Tiến hành thí nghiệm: * Thí nghiệm 1: Cho từ từ đến hết 100gam dung dịch NaHSO4 vào 100gam dung dịch Na2CO3 thu 198,9 gam dung dịch * Thí nghiệm 2: Cho từ từ đến hết 100g dung dịch Na 2CO3 vào 100g dung dịch NaHSO4 thu 197,8 gam dung dịch * Thí nghiệm 3: Cho 50gam dung dịch NaHSO4 vào 100gam dung dịch Na2CO3 thu 150 gam dung dịch a) Giải thích kết qủa thí nghiệm b) Tính nồng độ C% hai dung dịch ban đầu Giải a) Các phản ứng xảy ra: HSO −4 + CO32− → SO 42− + HCO3− HSO −4 + HCO3− → SO 42− + CO ↑ + H 2O (1) 2HSO −4 + CO32− → 2SO 24− + CO ↑ + H 2O (3) (2) Trong thí nghiệm đầu lượng dung dịch giảm có khí CO thoát Ở thí nghiệm thêm từ từ HSO −4 vào CO 32− , lúc đầu xảy phản ứng (1), sau dư HSO −4 xảy phản ứng (2) nên độ giảm khối lượng dung dịch nhỏ thí nghiệm (phản ứng (3) xảy ra) Ở thí nghiệm khí thoát (chỉ có (1) xảy dư CO 32− ) 137 HSO −4 : x mol(100g dd) b) Gọi 2− CO3 : y mol(100g dd) Thí nghiệm → n HSO− = x (150g dd) < n CO2− = y CO32− dư HSO −4 + CO32− → SO 42− + HCO3− x x 12g muối 22,4 → Trong dung dịch A chứa chất tan MgSO với số mol 12 = 0,1mol 24 + 96 RSO4 phải chất kết tủa chất rắn B Vì nung B thu khí CO chứng tỏ B phải muối cacbonat → H2SO4 (ở 1,2) phải hết → n H2SO4 = n CO2 = 0,2mol → C M (ddH 2SO ) = 0,2 = 0,4M 0,5 b) Tính khối lượng B, B1: (1,2) → n MgSO4 + n RSO = n CO = 0,2mol → n RSO4 = 0,2 − 0,1 = 0,1mol B gồm RSO4↓, MgCO=3 RCO=3 nung tới khối lượng không đổi (hoàn toàn) thì: t MgCO3 → MgO + CO ↑ t RCO3 → RO + CO ↑ (3) (4) 139 RSO4 không bị nhiệt phân Tacó: mB = m MgCO3 dư + m RCO3 dư + m RSO4 ↓ = m MgCO3 bđ + m RCO3 bđ - (m MgCO3 + m RCO3 ) tan + m RSO4 ↓ = 115,3 - [0,1.84+0,1(R+60)]+(R+96).0,1=110,5g → m B1 = m B − m CO2 (3,4) = 110,5 − 11,2 44 = 88,5g 22,4 c) Gọi x số mol MgCO3 dư, y số mol RCO3 dư (3,4) → x + y = 0,5 (5) n RCO3 bđ = 2,5 m MgCO3 → (0,1 + y) = 2,5(0,1 + y) (6) Giải hệ (5,6)→ x = 0,1; y = 0,4 → mX = 84(0,1+0,1) + (R + 60)(0,1+0,4)=115,3→R=137(Ba) Bài16 Nung m gam hỗn hợp X gồm muối cacbonat trung hoà hai kim loại A, B có hoá trị II Sau thời gian thu 3,36 lít CO (đktc) lại hỗn hợp chất rắn Y Cho Y tác dụng hết với dung dịch HCl dư cho khí thoát hấp thụ hoàn toàn dung dịch Ca(OH)2 dư, thu 15gam kết tủa Phần dung dịch đem cô cạn thu 32,5 gam hỗn hợp muối khan Viết phương trình phản ứng tính m Giải Gọi x, y số mol ACO3 BCO3 (Ax + By) + 60(x + y) = m (1) t Phản ứng nung: ACO3 → AO + CO2↑ + H2O x1 x1 x1 t BCO3 → BO + CO2↑ + H2O x1 → x1 + y1 = x1 x1 3,36 = 00,15 22,4 (2) ACO3 : (x − x1 );AO : x1 BCO3 : (y − y1 );BO : y1 Hỗn hợp Y: * Y + HCl: ACO3 + 2HCl → ACl2 + CO2↑ + H2O 140 (x-x1) (x-x1) (x-x1) BCO3 + 2HCl → BCl2 + CO2↑ + H2O (y-y1) (y-y1) (y-y1) AO + 2HCl → ACl2 + H2O x1 x1 BO + 2HCl → BCl2 + H2O y y1 * Ca(OH)2 + CO2 Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O 0,15 ← 0,15 → (x - x1) + (y - y1) = 0,15 (3) (2, 3) → x + y = 0,3 (4) (1, 4) → Ax + By = m - 18 (5) * Khối lượng muối: (A + 71) x + (B + 71) y = 32,5 → Ax + By + 71(x + y) = 32,5 → Ax + By = 11,2 →m = 11,2 + 18 = 29,2 Bài17 Để xác định hàm lượng khí CO không khí ô nhiễm vùng có lò luyện cốc người ta làm sau: Cho 24,7 lít mẫu không khí chậm qua ống chứa lượng dư I 2O5 đốt nóng máy phân tích, CO bị I 2O5 oxi hoá thành CO2 tạo nên I2 Lượng I2 hấp thụ hết bình đựng lượng dư KI để tạo phức chất tan KI phản ứng vừa đủ với 7,76ml dung dịch Na2S2O3 0,00221M Hãy xác định hàm lượng CO mẫu không khí theo ppm (1ppm microgam 1g mẫu) Biết khối lượng riêng mẫu không khí 1,2g/lít microgam = 10-6gam Giải I2O5 + 5CO → I2 + 5CO2 − I2 + I- → I3 I3− + 2S2O32− → 3I− + S4O62− 0,00776.0,00221 5.0,00776.0,00221 = 5.n I2 = = 4,29.10−5 n Na 2S2O3 = 0,00776.0,00221 → n I2 = n CO = n CO2 MCO (trong mẫu) = 4,29.10-5.28 = 1,2.10-3g 141 → Khối lượng mẫu không khí bị ô nhiễm CO là: 24,7.1,2=29,64g 1,2.10−3.106 = 40,49ppm → Hàm lượng CO không khí bị ô nhiễm: 29,64 Bài18 Xác định môi trường dung dịch sau: a) Na2CO3 b) (NH4)2CO3 Biết Ka(NH +4 )=5,7.10-10 Kb(CO 32− ) = 2,4.10-8 Giải a) Các phản ứng xảy dung dịch Na2CO3: 2− Na2CO3 → 2Na+ + CO3 CO32− + H20 ‡ˆ ˆˆ †ˆ HCO3− + OH − Na2CO3 muối axit yếu (H2CO3) bazơ mạnh (NaOH) nên bị thuỷ phân cho dung dịch có môi trường bazơ b) Các phản ứng xảy dung dịch (NH4)2CO3 + 2− (NH4)2CO3 → NH + CO3 NH +4 + H 2O ‡ˆ ˆˆ †ˆ NH + H 3O + (1) CO32− + H 2O ‡ˆ ˆˆ †ˆ HCO3− + OH − (2) (NH4)2CO3 muối axit yếu (H2CO3) bãơ yếu (NH3) nên bị thuỷ phân mạnh Môi trường dung dịch axit hay bazơ tuỳ thuộc trình (1) hay trình (2) chiếm ưu Vì K a ( NH 4+ ) < K b (CO32− ) nên phản ứng (2) chiếm ưu → dung dịch muối (NH4)2CO3 có môi trường bazơ Bài 19 Một chất đầu để tạo thành silicon điclođimetyl silan (CH 3)2SiCl2 Chất điều chế cách dùng bột silic tinh khiết 99% tác dụng với metyl clorua CH 3Cl 3000C có đồng làm xúc tác a) Viết phương trình phản ứng b) Giả định người ta tiến hành phản ứng với 2,65g silic Để đo khí CH 3Cl, người ta thường nạp đầy bình 5,60 lít 24,5 0C Hỏi áp suất khí CH 3Cl bình phải để tác dụng đủ với lượng sikic nói c) Tính lượng điclođimetyl silan tạo thành biết hiệu suất phản ứng 70% 142 Giải a) Si (r) + 2CH3Cl (k) → (CH3)2SiCl2 (l) b) Số lượng Si nguyên chất: 2,56.0,99 = 2,624 g Số mol Si nguyên chất: n = 2,624 = 0,093mol 28,085 Số mol CH3Cl cần thiết: n CH3Cl = 0,093.2 = 0,186 mol → P= nRT 0,186.0,082.297,5 = = 0,81 atm V 5,60 c) n (CH3 )2 SiCl2 = n si pư = 0,93 mol → m (CH3 )2 SiCl2 = 0,093.(30 + 71 + 28,085) 70 = 8,40g 100 Bài 20 Có cốc: Cốc A đựng dung dịch chứa 0,2mol Na 2CO3 0,3 mol NaHCO3, cốc B đựng dung dịch chứa 0,5mol HCl Tiến hành thí nghiệm sau: * Thí nghiệm 1: Cho từ từ đến hết cốc B vào cốc A * Thí nghiệm 2: Cho từ từ đến hết cốc A vào cốc B * Thí nghiệm 3: Trộn hai cốc với Tính thể tích khí (đktc) thoát thí nghiệm Giải* Thí nghiệm 1: Na2CO3 + HCl → NaHCO3 + NaCl NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2 ↑ Sau (1) ta có: (1) (2) nHCl = 0,5 - 0,2 = 0,3 mol n NaHCO3 = 0,2 + 0,3 = 0,5 mol Sau (2) hết HCl → n CO2 = n HCl = 0,3mol → VCO = 6,72 lít * Thí nghiệm (2): HCl dư so với Na2CO3 thêm vào: Na2CO3 + HCl → 2NaCl + CO2 ↑ + H2O NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2 ↑ + H2O Gọi x % Na2CO3 NaHCO3 thêm vào: 143 0,2.x 0,3x 50 + = 0,5 → x = 100 0,7 NHCl = 100 → VCO2 = 0,5.50 22,4 = lít 100.0,7 * Thí nghiệm 3: Trộn dung dịch A, B biết xác phản ứng xảy trước, trongt hực tế xảy đồng thời hai phản ứng sau: Na2CO3 + HCl → 2NaCl + CO2 ↑ + H2O NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2 ↑ + H2O (1') (2') - Nếu Na2CO3 phản ứng trước: n CO2 (1') = n Na 2CO3 = 0,2mol → n HCl (2') = 0,5 − 2.0,2 = 0,1mol n CO2 (1' 2') =0,3 mol → V = 0,3.22,4 = 6,72 lít - Nếu NaHCO3 phản ứng trước: n CO2 (2') = nHCl = n NaHCO3 = 0,3 mol → n HCl lại = 0,2 mol → n CO2 (1') = 0,2 = 0,1mol → n CO2 (1' 2') = 0,4 mol → V= 0,4.22,4 = 8,96 lít → 6,72 lít < VCO2 < 8,96 lít Bài 21 Cho luồng nước qua than nóng đỏ, sau loại hết nước thu hỗn hợp khí X gồm CO, H2 CO2 Trộn hỗn hợp X với oxi dư vào bình kín dung tích không đổi thu hỗn hợp khí A (O0C, P1 atm) Đốt cháy hoàn toàn A đưa nhiệtđộ O0C áp suất bình (hỗn hợp B) p = 0,5 P1 Nếu cho NaOH rắn vào bình để hấp thụ hết khí CO 2, lại khí O0C có áp suất P3 =0,3 P1 a) Tính % thể tích khí A b) Cần kg than có chứa 4% tạp chất trơ để thu 1000m hỗn hợp X đo 136,50C 2,24atm Biết có 90% cacbon bị đốt cháy Giải a) o t C + H2O → CO + H2 o t C + 2H2O → CO2 + 2H2 Gọi a,b số mol CO, CO2 hỗn hợp X 144 a mol CO → n x = 2a + 3b b mol CO a + 2b mol H ) -2 ( → Hỗn hợp X gồm Gọi x số mol O2 trộn với hỗn hợp X Các phảm ứng cháy: o t CO + O2 → 2CO2 → a a → a o t 2H2 + 02 → H2O (a + 2b) → a + 2b CO2 : ( a + b ) mol Sau phản ứng C nước ngưng tự → hh B O du : ( x − a − b ) mol Ta có: nB = x nA = nx + x = 2a + 3b + x → n B P2 = = → n A = 2.n B = 2x → x = 2a + 3b n A P1 (1) NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O Khí lại O2 dư: x - (a + b) → n O2 nA = P3 = 0,3 → n O2 P1 dư = 0,3.n A → x - (a + b) = 0,3.2x = 0,6x → (a + b) = 0m4x (2) Giải hệ (1, 2) → a = b = 0m2x CO : a = 0,2x → 10% CO : b = 0,2x → 10% → Hỗn hợp A (2x mol) H : a + 2b = 0,6x → 30% O : x → 50% b, Khối lượng than 145 CO : a → 20% Hỗn hợp X (2a + 3b =5a mol) CO : b = a → 20% H : a + 2b = 3a → 60% Ta có 1000 m3 = 1000000dm3 = 106 dm3 PV 2,24.106 = = 105 mol RT 2,24 (136,5 + 273) 273 → nx 20 4 → n CO = n CO2 = 105 = 10 mol 100 = n CO + n CO2 = .104 mol → ncháy = 12 .104 = 32.104 g → mcháy 100 100 = 370.10.3 g = 370kg → mthan = 32.104 90 96 PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Căn vào mục đích, nhiệm vụ phạm vi nghiên cứu, đề tài hoàn thành vấn đề sau: 146 Tóm tắt lý thuyết trọng tâm Hệ thống phương pháp giải tập theo nhóm * Qua trình thực nghiệm sư phạm, áp dụng giảng dạy lớp 10 chuyên Hóa khóa 22 (2011-2014) trường THPT chuyên Nguyễn Tất Thành Yên Bái Học sinh vận dụng giải tập đơn chất, hợp chất vô Chúng nghĩ rằng, nội dung kiến thức quan trọng nghiên cứu khoa học, nội dung thiếu đề thi học sinh giỏi cấp, đề tài tài liệu tham khảo cho học sinh chuyên Hóa giáo viên Hóa trường phổ thông Chắc rằng, chuyên đề không tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp ý kiến Quý Thầy, Cô đồng nghiệp để nội dung, phương pháp nghiên cứu đạt kết tốt 147 [...]... Tỏc dng vi kim loi mui sunfua 0 t Fe + S FeS Zn + S 0 t ZnS 26 i vi riờng thy ngõn, phn ng cú th xy ra ngay nhit phũng: Hg + S HgS Vỡ vy, ngi ta cú th dựng bt lu hunh x lý thy ngõn ri vói 2 Tỏc dng vi phi kim: - Tỏc dng vi hiro: 0 t H2 + S H2S 0 t - Tỏc dng vi oxi: S + O2 SO2 Vi cỏc phi kim khỏc, phn ng xy ra khú khn hn III Hirosunfua: 1 Tớnh axit yu: - Tỏc dng vi dung dch kim: H2S + 2NaOH... vi nhiu kim loi, k c mt s kim loi ng sau H nh Cu, Ag: 0 t 2Fe + 6H2SO4 c Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O 0 t Cu + 2H2SO4 c CuSO4 + SO2 + H2O 0 t 2Ag + 2H2SO4 c Ag2SO4 + SO2 + 2H2O Mt s kim loi mnh nh Mg, Zn cú th kh H2SO4 c n S hoc H2S: 30 0 t 3Zn + 4H2SO4 c 3ZnSO4 + S + 4H2O 0 t 4Zn + 5H2SO4 c 4ZnSO4 + H2S + 4H2O Cỏc kim loi Al, Fe khụng tan trong dung dch H2SO4 c ngui! - Tỏc dng vi phi kim: C +... l hoỏ tr v KLNT ca kim loi X v Y Cỏc phng trỡnh húa hc: 2X + n Cu(NO3)2 2X(NO3)n + n Cu (1) 2Y + m Pb(NO3)2 2Y(NO3)m + m Pb (2) 2X + 2n HCl XCln + n H2 (3) Y2Om + 2m HCl 2YClm + m H2O (4) Gi a l khi lng ban u ca mi thanh kim loi v x l s mol ca mi kim loi ó tham gia phn ng (1) v (2) n 1.a 64 ).x = 2 100 (5) m 152.a 207 Q).x = 2 100 (6) i vi thanh kim loi X, cú: (P i vi thanh kim loi Y, cú: ( T... oxit m nng lng mng li khụng ln cú th ion húa hon ton nguyờn t kim loi, thỡ liờn kt trong oxit cú mc cụng húa tr ỏng k , vớ d BeO, B2O3 v.v Ion O2- ch tn ti trong tinh th ca cỏc oxit ion, nhng khụng th tn ti trong dung dch vỡ d dng b thy phõn: O2- + H2O 2OHVỡ vy cỏc oxit ion nh oxit kim loi kim, kim th khi tan trong nc to ra mụi trng kim Ngoi cỏc oxit k trờn, cũn cú cỏc Peoxit nh Na 2O2, BaO2, SnO2... K3=3.10-13), do ú ion IO65- cú rt ớt trong dung dch.Chớnh iu ú gii thớch nguyờn nhõn hỡnh thnh cỏc mui axit c Ph thuc vo s phi trớ ca nguyờn t trung tõm S nguyờn t oxi liờn kt vi nguyờn t trung tõm ca phõn t axit bng s phi trớ ca nguyờn t ú S phi trớ cng ln nu bỏn kớnh ca nguyờn t trung tõm cng ln S phi trớ cc i trong axit cha iot l bng 6 d Mc dự Cl2 tỏc dng c vi dung dch Ca(OH)2 theo phn ng: 2 Cl2 + 2 Ca(OH)2... oxit thỡ mc oxi húa thp, oxit cú tớnh baz, mc oxi húa cao, oxit cú tớnh axit Vớ d, trong dóy: MnO Mn2O3 MnO2 Mn2O7 T trỏi sang phi tớnh axit tng, tớnh baz gim (MnO cú tớnh baz, Mn 2O7 cú tớnh axit) Liờn kt húa hc trong cỏc oxit bin i t thun tỳy ion (trong oxit ca kim loi kim, kim th) n thun tỳy cng húa tr (trong oxit ca cỏc halogen) S hỡnh thnh ion O 2- t oxi phõn t v sau ú hỡnh thnh cỏc oxit cn tiờu... 12,6% 11,647 %KMnO 4 = 100 12,6 = 87,4% %KClO = Bi 17 in phõn núng chy a gam mui A to bi kim loi M v halogen X ta thu c 0,96g kim loi M catt v 0,896 lớt khớ (ktc) ant Mt khỏc ho tan a gam mui A vo nc, sau ú cho tỏc dng vi AgNO3 d thỡ thu c 11,48 gam kt ta 1 Hi X l halogen no ? 2 Trn 0,96 gam kim loi M vi 2,242 gam kim loi M cú cựng hoỏ tr duy nht, ri t ht hn hp bng oxi thỡ thu c 4,162 gam hn hp hai... tớnh oxi húa gim dn t oxi n telu Trong nhúm VIA hai nguyờn t oxi v lu hunh cú nhiu ng dng nht trong cụng nghip v i sng con ngi I Oxi ozon: 25 1 Tỏc dng vi kim loi oxit 2MgO 2Mg + O2 3Fe + 2O2 khụng khớ Fe3O4 2CuO 2Cu + O2 2 Tỏc dng vi phi kim oxit - Tỏc dng vi hidro: 2H2 + O2 2H2O - Tỏc dng vi cacbon: C + O2 CO2 2C + O2 2CO - Tỏc dng vi lu hunh: S + O2 SO2 3 Tỏc dng vi hp cht: 2H2S + 3O2... trng kim: Na2O2 + 2H2O 2NaOH + H2O2 H2O2 s b phõn hu trong mụi trng kim to ra O2 d) Do hai nguyờn nhõn sau: - Nguyờn nhõn th nht: Lm tng nhit núng chy v nhit sụi t oxi n lu hunh l s tng bỏn kớnh nguyờn t to iu kin lm cho tng tỏc khuch tỏn tng - Nguyờn nhõn th hai: Phõn t oxi ch gm hai nguyờn t, phõn t lu hunh trng thỏi lng hay rn u cú s nguyờn t ln hn (thng l 8 nguyờn t) Do ú i vi lu hunh thng phi. .. (1) MXn + n AgNO3 n AgX + M(NO3)n S mol X2 = Theo (2) (n l hoỏ tr ca kim loi M) (2) 0,896 = 0, 04 , do ú s mol X = 0,08 22, 4 11, 48 = 0, 08 Suy ra X = 35,5 Vy X l clo 108 + X 2 n gin, kớ hiu cụng thc phõn t ca cỏc oxit l M2On v M2On: 2M+ n O2 M2On 2 (3) 2 M + n O2 M2On 2 (4) Vỡ clo hoỏ tr I, cũn oxihoỏ tr II, do ú 0,96 gam kim loi M hoỏ hp vi 0,08 mol Cl hoc 0,04 mol O, tc l 0,04 16 = 0,64 (g)