Xây dựng hệ thống bài tập cơ sở lý thuyết hóa vô cơ phần phản ứng oxi hóa - khử và phức chất

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC ====== TRẦN THỊ LOAN XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CƠ SỞ LÝ THUYẾT HĨA VƠ CƠ PHẦN PHẢN ỨNG OXI HÓA - KHỬ VÀ PHỨC CHẤT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun ngành: Hóa học Vơ Ngƣời hƣớng dẫn khoa học TS NGUYỄN VĂN QUANG HÀ NỘI - 2017 Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học sư phạm Hà Nội II LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận với đề tài: “Xây dựng hệ thống tập sở lý thuyết hóa vơ phần phản ứng oxi hóa - khử phức chất”, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc ơn đến TS Nguyễn Văn Quang ngƣời tận tình hƣớng dẫn em suốt trình thực tạo điều kiện cho em hồn thiện khóa luận Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, thầy cô Khoa Hóa Trƣờng Đại học sƣ phạm Hà Nội tận tình truyền đạt kiến thức cho tơi năm học tập trƣờng giúp đỡ tạo điều kiện để khóa luận hồn thiện thời hạn Và em xin chân thành cảm ơn tập thể bạn sinh viên lớp, khoa, gia đình động viên giúp đỡ thời gian nghiên cứu để tơi hồn thiện khóa luận Em xin chân thành cám ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng 05 năm 2017 Sinh viên thực Trần Thị Loan GVHD : Nguyễn Văn Quang SV : Trần Thị Loan Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học sư phạm Hà Nội II MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu .1 Nhiệm vụ nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Phƣơng pháp nghiên cứu NỘI DUNG CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .3 Bài tập hóa học 1.1 Định nghĩa 1.3 Hệ thống tập hóa học CHƢƠNG 2: PHẢN ỨNG OXI HOÁ - KHỬ 2.1 Cơ sở lý thuyết .6 2.1.1 Một số khái niệm 2.2.2 Một số phƣơng pháp cấn phản ứng oxi hóa khử .7 2.2.3 Phân loại 13 2.2.4 Phƣơng pháp giải tập hóa sơ cấp dựa vào phản ứng oxi hóa – khử 14 2.2.5 Khả oxi hoá - khử chất vô 14 2.2.5.1 Khả oxi hoá - khử chất vô điều kiện chuẩn 15 2.2.5.2 Khả phản ứng oxi hóa – khử chất vô điều kiện không chuẩn 16 2.2.5.3 Tính cân dung dịch phản ứng oxi hóa –khử 24 2.2 Hệ thống tập định tính chƣơng oxi hóa – khử 26 2.3 Xây dựng hệ thống tập định lƣợng .43 CHƢƠNG 3: PHẢN ỨNG PHỨC CHẤT 61 3.1 Cơ sở lý thuyêt 61 GVHD : Nguyễn Văn Quang SV : Trần Thị Loan Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học sư phạm Hà Nội II 3.1.1 Một số khái niệm 61 3.1.2 Danh pháp .64 3.1.3 Phân loại phức chất 65 3.1.4 Đồng phân phức chất 67 3.1.4.1 Đồng phân hình học hay đồng phân cis - trans 67 3.1.4.2 Đồng phân quang học hay đồng phân gƣơng: .68 3.1.4.3 Ngồi cịn có kiểu đồng phân khác: 69 3.1.5 Liên kết phức chất 69 3.1.6 Tính chất phức chất 77 3.2 Hệ thống tập định tính cấu tạo phức chất .79 3.3 Hệ thống tập định lƣợng phản ứng phức chất .91 KẾT LUẬN .104 TÀI LIỆU THAM KHẢO .105 PHỤ LỤC HƢỚNG DẪN GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP TỰ GIẢI GVHD : Nguyễn Văn Quang SV : Trần Thị Loan Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học sư phạm Hà Nội II DANH MỤC VIẾT TẮT OXH : Oxi hóa CK : Chất khử HDTL : Hƣớng dẫn trả lời TNKQ : Trắc nghiệm khách quan PTPU : Phƣơng trình phản ứng PTHH : Phƣơng trình hóa học VD : Ví dụ CTCT : Công thức cấu tạo SGK : Sách giáo khoa BTNT : Bảo toàn nguyên tố e : Electron ĐKTC : Điều kiện tiêu chuẩn DLPT : Dung lƣợng phối trí SPT : Số phối trí En : Etylenđiamin Trien : Trietilentetramin PT : Phƣơng trình GVHD : Nguyễn Văn Quang SV : Trần Thị Loan Trường Đại học sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Hóa học nhánh khoa học tự nhiên, ngành nghiên cứu thành phần, cấu trúc, tính chất thay đổi vật chất Hóa học nói nguyên tố, hợp chất, nguyên tử, phân tử, phản ứng hóa học xảy thành phần Hóa học mơn học thiết thực phục vụ đắc lực cho đời sống ngƣời nhằm giúp sinh viên kiến thức vững vàng, biết phân tích nhận định chất, vật tƣợng sống Phản ứng oxi hóa – khử phức chất phản ứng khơng cịn xa lạ chƣơng trình hóa học vơ bậc đại học Những tập định tính nhƣ định lƣợng phản ứng oxi hóa – khử phức chất ngày xuất nhiều kì thi quốc gia nhƣ quốc tế Nhƣng có tài liệu hệ thống tập với dạng mức độ khác nhằm giúp cho sinh viên nắm vững kiến thức đƣợc trang bị giáo trình hóa học vơ cơ, đồng thời tài liệu giúp cho sinh viên việc tự học rèn luyện để nâng cao tầm nhìn mối quan hệ lý thuyết thực nghiệm Với lý trên, em lựa chọn đề tài: “Xây dựng hệ thống tập sở lý thuyết hóa vơ phần phản ứng oxi hóa-khử phức chất” Với đề tài này, em hy vọng góp phần nâng cao kiến thức tinh thần tích cực hăng say học tập bạn sinh viên Mục đích nghiên cứu - Hệ thống hóa kiến thức phản ứng oxi hóa – khử, phản ứng phức chất - Hệ thống tập tự luận hóa vơ bậc đại học phản ứng oxi hóa – khử, phản ứng phức chất - Xây dựng tập định tính, tập định lƣợng Nhiệm vụ nghiên cứu - Tổng quan sở lý thuyết thức phản ứng oxi hóa – khử phản ứng phức GVHD : Nguyễn Văn Quang SV : Trần Thị Loan Trường Đại học sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp chất - Nghiên cứu đƣa hệ thống câu hỏi dạng tập - Nghiên cứu hƣớng dẫn đƣa cách giải, phân loại thành hệ thống hóa kiến thức bao quát nội dung môn học chƣơng Phạm vi nghiên cứu - Sinh viên trƣờng đại học - Nâng cao chất lƣợng dạy học tích cực, hoạt động hóa ngƣời học, đáp ứng mục tiêu giáo dục Giả thuyết khoa học Giải pháp quan trọng cho việc nâng cao lực tự học sinh viên, vận dụng linh hoạt lí thuyết học vào việc giải tập lí thuyết, dạng tập ứng dụng thực tiễn đời sống sản xuất Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu tài liệu, thực tế giảng dạy GVHD : Nguyễn Văn Quang SV : Trần Thị Loan Trường Đại học sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp NỘI DUNG CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN Bài tập hóa học 1.1 Định nghĩa Theo nghĩa chung nhất, thuật ngữ “bài tập”, Tiếng Anh - “Exercise”, Tiếng Pháp - “Exercice” dùng để loạt hoạt động rèn luyện thể chất tinh thần (trí tuệ) Ở Việt Nam khái niệm “bài tập” đƣợc dùng theo nghĩa rộng, tập câu hỏi hay tốn Bài tập hoá học dạng làm gồm toán, câu hỏi hay đồng thời toán câu hỏi thuộc hoá học mà hoàn thành chúng, ngƣời học nắm đƣợc tri thức hay kĩ định Nội dung tập hố học bao gồm kiến thức yếu giảng Đó câu hỏi lý thuyết đơn giản yêu cầu ngƣời học tái lại kiến thức vừa học học xong nhƣng tập tính toán liên quan đến đến kiến thức hoá học lẫn tốn học, đơi tốn tổng hợp u cầu ngƣời học phải vận dụng kiến thức học từ trƣớc kết hợp với kiến thức vừa học để giải 1.2 Ý nghĩa, tác dụng tập hóa học - Làm cho ngƣời học hiểu sâu khắc sâu kiến thức học Bài tập hoá học giúp ngƣời học nhớ lại tính chất chất, phƣơng trình phản ứng, hiểu sâu nguyên lý định luật hóa học Những kiến thức (khái niệm, định nghĩa,…) chƣa vững thơng qua giải tập giúp ngƣời học hiểu sâu, nhớ lâu - Cung cấp thêm kiến thức Ngoài tác dụng củng cố kiến thức học, tập hoá học cung cấp thêm kiến thức mới, mở rộng hiểu biết ngƣời học cách phong phú, sinh động - Hệ thống hoá kiến thức học GVHD : Nguyễn Văn Quang SV : Trần Thị Loan Trường Đại học sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp Địi hỏi ngƣời học phải vận dụng tổng hợp kiến thức học Ngƣời học tự làm tập củng cố kiến thức cũ cách thƣờng xuyên - Thƣờng xuyên rèn luyện kĩ kĩ xảo hoá học Trong q trình giải tập hố học, ngƣời học tự rèn luyện việc lập công thức, cân phƣơng trình, thủ thuật tính tốn Nhờ việc thƣờng xun giải tập, lâu dần kĩ phát triển thành kĩ xảo giúp ngƣời học ứng xử nhanh trƣớc tình xảy - Phát triển kĩ năng: (so sánh, quy nạp, diễn dịch, phân tích, tổng hợp, loại suy, khái qt hố,…) Mỗi tập hố học có điểm nút, để mở điểm ngƣời học bắt buộc phải tƣ để sử dụng phƣơng pháp quy nạp, diễn dịch, loại suy,…Nhờ tƣ ngƣời học đƣợc phát triển, lực làm việc độc lập đƣợc nâng cao Trong q trình giải tốn hố học, ngƣời học buộc phải tái lại kiến thức cũ, xác định mối liên hệ điều kiện có yêu cầu đề thông qua hoạt động nhƣ phân tích, tổng hợp, phán đốn,…để tìm lời giải - Giáo dục tƣ tƣởng đạo đức Việc tự thƣờng xun giải tập hố học góp phần rèn luyện cho ngƣời học tinh thần kỉ luật, tính kiên nhẫn, tự kiềm chế, cẩn thận, cách suy nghĩ trình bày xác khoa học, qua nâng cao lịng u thích mơn 1.3 Hệ thống tập hóa học - Đảm bảo tính xác, khoa học Tính xác, khoa học nguyên tắc định tập hóa học có đạt yêu cầu hay không Theo nguyên tắc nội dung tập hóa học phải đảm bảo tính xác ngữ pháp, tả, đảm bảo thuật ngữ hóa học Nội dung tập hóa học cần phải ngắn gọn, súc tích nhƣng đảm bảo tính logic đầy đủ mặt ý nghĩa - Đảm bảo tính hệ thống Để hệ thống tập phát huy tối đa tác dụng hệ thống tập cần phải có GVHD : Nguyễn Văn Quang SV : Trần Thị Loan Trường Đại học sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp tính hệ thống tính đa dạng Theo nguyên tắc hệ thống tập đƣợc xây dựng từ dễ đến khó, dạng tập có tập điển hình, tập tƣơng tự Các tập hệ thống cần có mối quan hệ hữu với nhau, tập trƣớc sở tảng để thực tập sau, tập sau cụ thể hóa, phát triển củng cố vững cho tập trƣớc - Đảm bảo tính đa dạng Mỗi tập hóa học rèn luyện đƣợc một số, ta cần phải đa dạng tập để giúp ngƣời học hình thành hệ thống kĩ tồn diện Theo ngun tắc hệ thống tập hóa học giúp ngƣời học rèn luyện đƣợc hầu hết kĩ giải tập mức độ nhận thức : hiểu, biết, vận dụng Bên cạnh hệ thống tập rèn luyện cho ngƣời học thao tác tƣ nhƣ: phân tích, tổng hợp, so sánh, hệ thống hóa, khái quát hóa, trừu tƣợng hóa … - Đảm bảo tính vừa sức Bài tập vừa sức với giúp ngƣời học tăng lịng tự tin, kích thích ngƣời học tìm hiểu kiến thức để giải thêm nhiều tập - Có tập điển hình cho dạng tập Để giúp ngƣời học định hƣớng phƣơng pháp giải dạng tập cần phải có tập điển hình - Giúp ngƣời học củng cố khắc sâu kiến thức Nếu lý thuyết giúp cung cấp cho ngƣời học kiến thức cách hệ thống tổng quát tập giúp ngƣời học cụ thể hóa kiến thức Mỗi tập hóa học ứng với mảng kiến thức định, việc giải tập giúp ngƣời học khắc sâu mảng kiến thức GVHD : Nguyễn Văn Quang SV : Trần Thị Loan Trường Đại học sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp E Zn =E o + 0,0592 lg[Zn 2+ ] Eđo đƣớc = 1,6883 = ECal – EZn = 0,247 – EZn EZn = 0,247 – 1,6883 = – 1,4413 V → EZn  0, 7628  2+ → [Zn ]=10 22,92 0, 0592 lg[ Zn 2 ]=-1,4413V 18,92 Thay vào (1) ta tính đƣợc 1,4  10 Bài 29: a Có hai đồng phân có công thức Ni(NH3)2Cl2 tạo thành cho [Ni(NH3)2]2- tác dụng với axit HCl đặc Dung dịch đồng phân thứ phản ứng với axit oxalic tạo thành Ni(NH3)2(C2O4) Đồng phân thứ hai không phản ứng với axit oxalic Đồng phân đồng phân cis, đồng phân đồng phân trans b Dùng cấu trúc Lewis để giải thích SO32- phối tử tạo phối trí với S O, nhƣng NO3- phối tử tạo phối trí thơng qua O HDTL : a Đồng phân thứ đồng phân cis tác dụng dễ dàng với nhóm oxalate tạo thành phức vịng Đồng phân trans khơng thể tạo phức vịng với nhóm oxalate b SO32- có cặp electron tự S lẫn O tạo liên kết từ S từ O Trong NO3- có cặp electron tự O nên tạo liên GVHD : Nguyễn Văn Quang 98 SV : Trần Thị Loan Trường Đại học sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp kết từ O mà Câu 30 : Anion NO2- phối tử phức chất dƣới Cho kiện sau : % theo khối lƣợng Độ dài liên kết nguyên tố l, A Kim loại M N C Công thức [MA 2(NO 2)]2 21,68 31,04 17,74 N-Oa 1,21 [MA2(NO2)2] 21,68 31,04 17,74 1,21 Góc ( o) N-Ob O-N-O O-M-O 1,29 122 180 1,29 122 180 Khoảng cách anion NO2- tự 1,24 Ao góc liên kết 115,4 Ao Phối tử A, chứa nitơ hiđro; không chứa oxi Số phối trí ion kim loại phức a Hãy cho cấu tạo hình học NO2- viết trạng thái lai hóa nguyên tử N b Hãy cho biết cách khác mà ion NO2- liên kết với ion tâm c Hãy xác định phối tử A d Chỉ cấu trúc phức chất HDTL : a NO2- có cấu tạo góc : Lai hóa sp2 b GVHD : Nguyễn Văn Quang 99 SV : Trần Thị Loan Trường Đại học sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp c Gọi M : số nguyên tử kim loại, N : số nguyên tử N, x : số nguyên tử N phối tử Có : N = 2.x + M :N  21, 68 31, 04 :  MA 14 2x  M : N  Khi x=2 AM =58,7 g/mol  17, 74 31, 04 :  0, 667 12 14 Vì phức chứa nguyên tử N nên C = 0,667.6 = Vì phối tử A chứa nguyên tử N nguyên tử C kết luận A etylenđiamin (NH2-CH-CH-NH2) Thành phần phức [Ni(NH2-CH-CH-NH2)2(NO2)2] d Cấu trúc phức chất : GVHD : Nguyễn Văn Quang 100 SV : Trần Thị Loan Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học sư phạm Hà Nội II B Bài tập vận dụng Bài 31 : Tính nồng độ tối thiểu NH3 hịa tan hồn tồn 0,1 mol AgCl biết TAgCl = 10-10, số điện li tổng phức [Ag(NH3)2]+ 10-7,2 Bài 32 : Để xác định số tạo phức (hay số bền) ion phức [Zn(CN)4]2-, ngƣời ta làm nhƣ sau : Thêm 99,9 ml dung dịch KCN 1M vào 0,1 ml dung dịch ZnCl2 0,1 M để thu đƣợc 100ml dung dịch ion phức [Zn(CN)4]2- (dung dịch A) Nhúng vào A hai điện cực: điện cực kẽm tinh khiết điện cực so sánh điện cực calomen bão hồ không đổi 0,247 V (điện cực calomen trƣờng hợp cực dƣơng ) Nối hai điện cực với điện kế, đo hiệu điện chúng đƣợc giá trị 1,6883 V Hãy xác định số tạo phức ion phức [Zn(CN)4]2- Biết oxi hoá - khử tiêu chuẩn cặp Zn2+/Zn - 0,7628 V Bài 33: Thiết lập pin 25oC: Ag | [Ag(CN)n(n-1)-] = C mol.l-1, [CN-] dƣ || [Ag+] = C mol.l-1 | Ag a Thiết lập phƣơng trình sức điện động E  f (n,[CN ], p) ,  số điện li ion phức b Tính n p , biết Epin =1,200 V [CN-] = 1M Epin = 1,32 V [CN-] = 10M Bài 34 : Dung dịch chứa ion Fe(SCN)2+ có màu đỏ nồng độ 10-5M Hằng số bền ion Fe(SCN)2+ b  2.10 a Trong 500 cm3 dung dịch chứa 10-3 mol FeCl3 5.10-3 mol KSCN Tính nồng độ ion Fe(SCN)2+ trạng thái cân Hỏi dung dịch có màu đỏ không? GVHD : Nguyễn Văn Quang 101 SV : Trần Thị Loan Trường Đại học sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp b Hịa tan tinh thể NaF vào dung dịch (thể tích dung dịch khơng biến đổi) tạo thành ion FeF2+ với số bền b  1, 6.105 Hỏi lƣợng màu đỏ biến Bài 35 : Thêm ml dung dịch NH4SCN 0,10 M vào 1ml dung dịch Fe3+ 0,01 M F1M Có màu đỏ phức FeSCN2+ hay không? Biết màu xuất CFeSCN2+  7.106 M dung dịch đƣợc axit hóa đủ để tạo phức hidroxo Fe (III) xảy không đáng kể -1 Cho β3 FeF3 =10 -13,10 2 3,03 ; 1FeSCN  10 (  số bền) Bài 36 : (Câu VI đề thi chọn đội tuyển olympic quốc tế năm 2009) Bạc tác dụng với dung dịch nƣớc NaCN có mặt khơng khí theo phản  Ag  CN 4  ứng : 4Ag + O2 + 2H2 O + 16CN  3- + 4OH- Để ngăn cản hình thành axit HCN (một chất dễ bay độc) pH dung dịch phải 10 Nếu dung dịch có NaCN, pH = 10,7 nồng độ NaCN bao nhiêu? Bài 37: a Một dung dịch chứa ion Ag+ 0,020 mol/l NaCN So với ion bạc natri xianua dƣ pH dung dịch 10,8 Trong dung dịch có cân sau: +   Ag + 4CN   Ag  CN   3- C[Ag(CN) Xác định tỉ số ; Hằng số cân β1 = 5.1020 3- ] C[Ag] 2+ dung dịch b Để tăng nồng độ ion Ag+ tự (chƣa tạo phức) phải thêm vào dung dịch NaOH hay HClO4? Vì sao? c Sau thêm axit/bazơ (dựa vào kết b) để nồng độ ion Ag+ dung dịch tăng lên 10 lần so với nồng độ ion Ag+ dung dịch cho b Tính nồng độ ion CN- dung dịch GVHD : Nguyễn Văn Quang 102 SV : Trần Thị Loan Trường Đại học sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp Sử dụng C(CN-) = 0,0196mol/L (khi chƣa thêm axit/bazơ) Thể tích dung dịch coi nhƣ khơng thay đổi sau thêm axit/bazơ pKa(HCN) = 9,31 Bài 38: Cho logarit số tạo phức tổng hợp phức xiano cađimi là: lgβ1  6,01;lgβ  11,12;lgβ3  15,65;lgβ  17,92 Hãy tính số cân trình sau: [Cd(CN)4]2-  [Cd(CN)3]- + CN[Cd(CN)]+ + CN-  [Cd(CN)2] GVHD : Nguyễn Văn Quang 103 SV : Trần Thị Loan Trường Đại học sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp KẾT LUẬN Trong q trình thực đề tài, tơi tiến hành nghiên cứu đƣợc nội dung sau đây: - Đƣa số vấn đề tập hóa học - Đƣa tính chất chung phức chất phản ứng oxi hóa khử - Sƣu tầm xây dựng đƣợc hệ thống tập gồm 91 tập phản ứng oxi hóa phức chất chia làm hai dạng chính: + Dạng 1: Bài tập định tính Ở dạng tập chủ yếu vận dụng lý thuyết, tái lại lý thuyết chƣơng trình học để giải thích, dự đốn tƣợng, dự đốn sản phẩm, viết phƣơng trình + Dạng 2: Bài tập định lƣợng Ở dạng tập tính tốn lƣợng chất, áp dụng quy tắc, quy luật để tính tốn GVHD : Nguyễn Văn Quang 104 SV : Trần Thị Loan Trường Đại học sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Duy Ái ( 2005), Một số phản ứng hóa học hóa học vô cơ, Nhà xuất giáo dục 2.Nguyễn Tinh Dung ( 2009), Hóa học phân tích 1: Cân ion dung dịch, Nhà xuất đại học sƣ phạm Hà Nội Trần Thị Đà, Đặng Trần Phách, Cơ sở lí thuyết phản ứng hóa học, Nhà xuất giáo dục Vũ Đăng Độ ( 2009), Cơ sở lí thuyết q trình hóa học, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội Lê Chí Kiên ( 2002), Hóa học phức chất, Nhà xuất đại học quốc gia Hà Nôi Phan Bá Ngân ( 2002), Giáo trình hóa học phức chất, Nhà xuất đại học đại học Đà Lạt Lê Mậu Quyền, Bài tập hóa vơ cơ, Nhà xuất khoa học – kĩ thuật Lâm Ngọc Thiềm ( 2008), Cơ sở lí thuyết hóa học, Nhà xuất giáo dục Lâm Ngọc Thiềm ( chủ biên ) , Trần Hiệp Hải, Bài tập hóa học đại cương, Nhà xuất đại học quốc gia Hà Nội 10 Nguyễn Đức Vận, Hóa vơ ( tập 1, 2) ngun tố phi kim, kim loại, Nhà xuất khoa học – kĩ thuật 11 Nguyễn Đức Vận, Nguyễn Huy Tiến (2008), Câu hỏi tập hóa học vơ phần kim loại, Nhà xuất khoa học – kĩ thuật 12 Đề thi học sinh giỏi quốc gia THPT 1997 13 Đề thi học sinh giỏi quốc gia THPT 2002 14 Đề thi học sinh giỏi quốc gia THPT 2003 15 Đề thi học sinh giỏi quốc gia THPT 2005 16 Đề thi học sinh giỏi quốc gia THPT 2006 17 Đề thi đội tuyển olympic quốc tế 2008 18 Đề thi đội tuyển olympic quốc tế 2009 GVHD : Nguyễn Văn Quang 105 SV : Trần Thị Loan Trường Đại học sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp PHỤ LỤC HƢỚNG DẪN GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP TỰ GIẢI Chương 2: Phản ứng oxi hóa – khử Bài 13: a KClO3 + 6HCl → KCl + 3Cl2 + 3H2O b 3KClO3 + 3H2SO4 đặc → 3KHSO4 + HClO4 + 2ClO2 + H2O c 2KClO3 + H2SO4 loãng → K2SO4 + 2HClO3 d 2KClO3 + H2SO4 + H2C2O4 → K2SO4 + 2ClO2 + 2CO2 +2H2O e 2KClO3 + K2S2O8 → 2K2SO4 + O2 + 2ClO2 f 2KClO3 + H2C2O4 → K2CO3 + 2ClO2 + CO2 + H2O Bài 18 : Ở (1) SO2(K) = SO2(tan) + H2O → H2SO3 (1) a Khi đun nóng SO2(K)↑ nên nồng độ SO2 tan giảm   H   HSO3 dịch chuyển sang b Thêm dung dịch HCl : Cân SO2  H2O   trái → Nồng đọ SO2 tăng c Thêm dung dịch NaOH : NaOH  SO2   NaHSO3 Do 2NaOH  SO2   Na2 SO3  H 2O nên nồng độ SO2 giảm d.Thêm KMnO4 : Có phản ứng : SO2 + KMnO4 + H2O → K2SO4 + MnSO4 + H2SO4 nên nồng độ SO2 giảm Bài 19 : a Sắp xếp theo thứ tự tăng dần số oxi hóa N: -5 -2 -1 +1 +2 NH3 N2 H4 NH2OH N2 N2O NO +3 +4 HNO2 NO2 +5 HNO3 Nguyên nhân : N có Z = nên có cấu hình electron 1s22s22p5 GVHD : Nguyễn Văn Quang SV : Trần Thị Loan Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học sư phạm Hà Nội II Theo quy ƣớc bát tử để đạt tới số electron vỏ hóa trị bão hịa tƣơng tự ngun khí trơ gần N, xảy : N thu thêm electron ( hay đợi electron dùng chênh lệch N ) nên N có số oxi hóa âm từ -1 đến -3 Hoặc N nhƣờng ( hay thay đổi electron dùng chênh lệch phía ngun tử ngun tố có độ âm điện lớn N) nên N có số oxi hóa dƣơng từ +1 đến +5 N có số oxi hóa dạng đơn chất N2 b Xét phân li thủy phân có chất dung dịch nƣớc chất - Na2CO3 → Na+ + CO32Nó muối bazơ mạnh axit yếu nên có thủy phân : CO32- + HOH → HCO3- + OH- (sự thủy phân tiếp HCO3- thực tế hầu nhƣ không xảy ra) Kết tạo dung dịch có độ pH > - KNO3 → K+ + NO3- Nó muối axit mạnh bazơ mạnh nên thực tế khơng thủy phân Do dung dịch có độ pH ≈ - (NH4)2SO4 → NH4+ + SO42- Nó muối bazơ yếu axit mạnh nên bị     NH3  H 2O thủy phân NH4  OH      H  NH3 Hoặc thấy NH4+ axit (cho prơton) NH4   Kết dung dịch có độ pH < - BaCl2 → Ba2+ + 2Cl- Nó muối axit mạnh, bazơ mạnh nên thực tế không thủy phân, dung dịch có pH = - KHSO4 → K+ + HSO4-; HSO4- axit tƣơng đối mạnh nên phân li HSO4- → H+ + SO42- ( Hằng số phân li Ka = 102) ( hay HSO4- +H2O → H3O+ + SO42- ) dung dịch có pH < Bài 20 :   Mn2  5Fe2  4H 2O (2) a MnO4  5Fe2  8H   b K= [Mn 2+ ][Fe3+ ]5 [MnO =4 ][H + ]8 [Fe 2+ ]5 c.Thay số vào biểu thức ta có.Vậy K = 1062,7 GVHD : Nguyễn Văn Quang SV : Trần Thị Loan Trường Đại học sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp d Vì K = 1062,7 lớn nên coi phản ứng xảy hồn tồn ta lập luận nhƣ sau để tính nồng độ ion phản ứng kết thúc lgK= 5(1,51-0.77) 0,059 =62,7   Mn 2+ +5Fe2+ +4H 2O (2) MnO-4 + 5Fe2+ + 8H +   Co(ban đầu) 0,01 0,02 ∆C 0,02 0,004 5.0, 02 0,01 0,004 0,02 Số liệu ∆C có đƣợc dựa vào giả thiết hợp lý : Để phản ứng hết 0,01 mol MnO4 cần 0,05 mol Fe2+ 0,08 mol H+ mà có CFe =0,02M  0,02 0,08 Vậy Fe2+ phản ứng hết Do 2+ sau phản ứng nồng độ ion CFe2+ = 0; CFe3+ = 0,3; CMnO  0, 004 ; CH+ =  0,968; CK+ = 0,01; CSO42- = 0,535 ( đơn vị nồng độ mol/lít hay ion gam/lít) Xét ảnh hƣởng yếu tố đến cân - Tăng pH tức giảm CH+ Theo nguyên lí Lơ Satơliê-Borên cân chuyển rời phía trái (chiều nghịch) (Chú ý: tăng pH nên lớn có Fe(OH)2↓ phản ứng (2) không xảy nhƣ vậy) - Thay H2SO4 HCl: + Ban đầu xảy (2) có CFe2+ đủ lớn + Khi CFe2+ giảm tới mức sảy phản ứng +   2Mn 2+ +5Cl +8H 2O MnO4 + 10Cl + 16H   Phản ứng xảy không đƣợc chờ đợi - Khi thêm KSCN ta có Fe3+ + 3SCN- → Fe(SCN)3 Phản ứng (2) xảy theo chiều thuận (cân hóa học chuyển dời sang phía phải) GVHD : Nguyễn Văn Quang SV : Trần Thị Loan Trường Đại học sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp Bài 21: o a E Fe 3+ /Fe 2+ =0,77V > Eo Fe 2+ /Fe =-0,44V nên : Tính oxi hóa : Fe3+ mạnh Fe2+ Tính khửu : Fe mạnh Fe2+ Do phản ứng tự phát xảy cặp: 2Fe3+ + Fe → Fe2+ Nhƣ Fe tan dung dịch Fe2(SO4)3 tạo thành FeSO4, làm nhạt màu vàng (hoặc đỏ nâu) ion Fe3+ cuối làm màu ( tạo màu xanh nhạt) dung dịch b E o Cu 2 / Cu   0,16V < E oCu / Cu  0,52V nên : Tính oxi hóa : Cu+ mạnh Cu2+ Tính khửu : Cu+ mạnh Cu Do phản ứng tự phát xảy cặp: 2Cu+ → Cu2+ + Cu Bài 26 : Xây dựng giản đồ Latimer 0,062V 0,612V -0,606V -1,798V UO2+   UO2+   U4+   U3+  U Dựa vào giản đồ UO2+ không bền, môi trƣờng axit xảy phản ứng : UO2+ + 4H+ → UO22+ + U4+ + 2H2O Chƣơng : Phản ứng phức chất Câu 15 : - Công thức cấu tạo Lewis phân tử đime monome Nhơm có số phối trí đặc trƣng Phù hợp với quy tắc bát tử, cấu tạo Lewis phân tử đime monome: : Cl : : Cl : : Cl : Monome : Cl – Al – Cl : : Cl : GVHD : Nguyễn Văn Quang ; Đime Al : Cl : Al : Cl : : Cl : SV : Trần Thị Loan Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học sư phạm Hà Nội II - Kiểu lai hóa ngun tử nhơm : Trong AlCl3 sp2 có cặp electron hóa trị Trong Al2Cl6 sp3 Al có cặp electron hóa trị - Liên kết phân tử: AlCl3 có liên kết cộng hóa trị có cực nguyên tử Al với nguyên tử Cl Al2Cl6: Mỗi nguyên tử Al tạo liên kết cộng hóa trị với nguyên tử Cl liên kết cho nhận với nguyên tử Cl (Al: nguyên tử nhận; Cl: nguyên tử cho) Trong nguyên tử Cl có nguyên tử Cl có liên kết, liên kết cộng hóa trị thơng thƣờng liên kết cho nhận - Cấu trúc hình học: Phân tử AlCl3: nguyên tử Al lai hóa Cl kiểu sp2 (tam giác phẳng) nên phân tử có o 120 cấu trúc tam giác phẳng, đều, nguyên tử Al 120 o o Cl 120 Cl Al tâm nguyên tử Cl đỉnh tam giác Phân tử Al2Cl6: cấu trúc tứ diện ghép với nhau, Mỗi nguyên tử Al tâm ● Al tứ diện, nguyên tử Cl đỉnh o Cl  tứ diện Có nguyên tử Cl đỉnh  chung tứ diện Bài 16 : Phân tử thẳng có ngun tử đƣợc giải thích hình dạng: Ngun tử trung tâm có lai hóa sp (là lai hóa thẳng) - BeH2 cấu hình electron nguyên tử: H 1s1; Be: 1s22s2 Vậy Be nguyên tử trung tâm có lai hóa sp: ↓↑ ↓↑ GVHD : Nguyễn Văn Quang ↓↑ ↓ ↓ SV : Trần Thị Loan Trường Đại học sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp obitan lai hóa sp trục Z, obital xen phủ với obitan 1s H tạo liên kết Vậy BeH2 ( obitan p khiết Be không tham gia liên kết) - CO2 cấu hình electron: C 1s12s22p2; O 1s12s22p4 Vậy C nguyên tử trung tâm lai hóa ↓↑ ↓↑ ↓ ↓ ↓↑ ↓ ↓ ↓ ↓ obitan lai hóa sp C xen phủ với obitan pz O tạo liên kết obitan p khiết C xen phủ với obitan nguyên chất tƣơng ứng oxi tạo liên kết (x x; y mặt phẳng vng góc với y) nên liên kết chứa liên kết Vậy CO2 : O=C=O Ghi chú: Yêu cầu phải trình bày rõ nhƣ liên kết , ý: phải nói rõ có tƣơng ứng obitan C với O: (x x; y CO2 ( y) Bài 18 : a Phổ hấp thụ [Ti(H2O)6]3+ có tần số cực đại 20300cm-1 Dung dịch hấp thụ xạ trông thấy có tần số 20300cm-1 có màu lục, phát xạ màu phụ màu đỏ tía b Sự kích thích electron từ mức eg sag mức t2g có kèm theo hấp thụ xạ trơng thấy – màu lục Vì ion có màu đỏ tía – màu phụ màu lục c Năng lƣợng xạ hấp thụ: E = h  N = 6,625.10-34.20300.6,02.1023 = 209,17kJ.mol-1 Bài 36 :   HCN+OH- ; K= CN +H O   C HCN C OH C CN - ; K= - KW =10 -4,69 Ka Co = CHCN + CCN- Mà CHCN ≈ COH- =10-3,3 mol/l -3,3 Vậy K= (10 ) -3,3 Co -(10 ) =10 -4,69  C o=0,0128mol/lit GVHD : Nguyễn Văn Quang SV : Trần Thị Loan Trường Đại học sư phạm Hà Nội II Khóa luận tốt nghiệp Bài 37 :   Ag  CN   3- với β1 =5.1020    4 Ag + + 4CN- C C  Ag  CN 4 3- Ta có : β1 = CAg C + CN  Ag  CN 4 3- hay CAg - =β1 CCN - + Vì [CN-] dƣ nên → CCN- ≈ CNaCN – COH→ CCN- = (0,02 – 10-3.3) = 0,0194 mol/lit C Vậy  Ag CN 4  CAg  3 = 5.1020.0,01944 = 7,04.1013 b CCN- tăng [CN-] giảm [CN-] giảm [OH-] giảm Vậy phải thêm axit HClO4 c Đặt v n nồng độ trƣớc sau tăng nồng độ ion Ag+ C[Ag + C[Ag + ]n =10 C =CAg C4 CN β1 Ag CN    3- ]v + - Ta có : CAg CN   C[Ag ] =CAg CN   C[Ag 3- + 3- v 4 + ]n 4   C[Ag ] β1 C[CN +C =C β C +C[Ag ] [Ag ] [Ag ] [CN ] +   C[Ag C[Ag + + - + v v ]n β1 C[CN +1 ] + v - n n + ]n - = v β1 C[CN ] +1 =10 - ]v n C[CN ] =C[CN ] 10-1 =0,0196 10-1 =0,011mol/l - - n v GVHD : Nguyễn Văn Quang SV : Trần Thị Loan ... học tập bạn sinh viên Mục đích nghiên cứu - Hệ thống hóa kiến thức phản ứng oxi hóa – khử, phản ứng phức chất - Hệ thống tập tự luận hóa vơ bậc đại học phản ứng oxi hóa – khử, phản ứng phức chất. .. cân phản ứng oxi hóa khử Nguyên tắc chung để cân phản ứng oxi hóa khử số điện tử cho chất khử phải số điện tử nhận chất oxi hóa hay số oxi hóa tăng chất khử phải số oxi hóa giảm chất oxi hóa. .. dịch phản ứng oxi hóa ? ?khử 24 2.2 Hệ thống tập định tính chƣơng oxi hóa – khử 26 2.3 Xây dựng hệ thống tập định lƣợng .43 CHƢƠNG 3: PHẢN ỨNG PHỨC CHẤT 61 3.1 Cơ sở lý thuyêt