CHUYÊN ĐỀ 2: PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI - PHẢN ỨNG PHÂN HỦY Nội dung gồm có: IIIIII- Thế phản ứng hóa học? Phản ứng trao đổi Phản ứng phân hủy - I- THẾ NÀO LÀ PHẢN ỨNG HĨA HỌC? Khái niệm: Phản ứng hóa học trình dẫn đến biến đổi tập hợp hóa chất thành tập hợp hóa chất khác Theo cách cổ điển, phản ứng hóa học bao gồm tồn chuyển đổi liên quan đến vị trí electron việc hình thành phá vỡ liên kết hóa học ngun tử, khơng có thay đổi nhân (khơng có thay đổi nguyên tố tham gia), thường mơ tả phương trình hóa học Phân loại: Quá trình biến đổi từ chất thành chất khác gọi phản ứng hóa học Chất ban đầu, bị biến đổi phản ứng gọi chất tham gia (hay chất phản ứng), chất sinh sản phẩm Phản ứng hóa học ghi theo phương trình chữ sau: Tên chất tham gia phản ứng → Tên sản phẩm Những loại phản ứng thường gặp bao gồm: Phản ứng hóa hợp: Là phản ứng hóa học, hay nhiều chất hóa hợp với tạo thành chất Phản ứng phân hủy: Là phản ứng hóa học chất sinh hai hay nhiều chất Phản ứng oxi hóa - khử: Là phản ứng hóa học có thay đổi số oxi hóa số nguyên tố Phản ứng thế: Là phản ứng hóa học, nguyên tử nguyên tố dạng đơn chất thay nguyên tử nguyên tố khác hợp chất Ngoài có phản ứng khác phản ứng trao đổi, phản ứng tỏa nhiệt,phản ứng trung hòa, I- PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI Khái niệm: Phản ứng trao đổi loại phản ứng hố học, đó, chất trao đổi cho thành phần cấu tạo Từ trao đổi này, chúng hình thành nên chất Tổng quát: AB + XY AY + XB Phân loại: Dựa vào thành phần chất tham gia phản ứng a, Phản ứng axit bazơ: Là phản ứng axit bazơ để tạo muối nước Phản ứng tổng quát: Axit + Bazơ → Muối + Nước Ví dụ: HCl + NaOH → NaCl + H20 H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H20 b, Phản ứng axit muối: Phản ứng tổng quát: Axít + Muối → Axit (mới) + Muối (mới) Thỏa mãn Điều kiện phản ứng: Axit yếu dễ bay axit ban đầu Muối kết tủa hoạc axit yếu dễ bay axit ban đầu Axit (mới) phải yếu axit cũ dù muối kết tủa Axit (mới) mạnh Axit cũ muối (mới) là: CuS, HgS, Ag2S, PbS Ví dụ: H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 + HCl HNO3 + K2S → KNO3 + H2S↑ HCl + Cu3(PO4)2 → CuCl2 + H3PO4 (yếu HCl) c, Phản ứng bazơ muối: Phản ứng tổng quát: Bazơ + Muối → Bazơ (mới) + Muối(mới) Thỏa mãn hai điều kiện sau: Muối bazơ (ban đầu) phải tan Một sản phẩm có kết tủa Ví dụ: NaOH + CuSO4 → Na2SO4 + Cu(OH)2 Ba(OH)2 + Na2SO4 → BaSO4 + NaOH d, Phản ứng muối muối: Phản ứng tổng quát: Muối + Muối → Muối (mới) + Muối (mới) Thỏa mãn hai Điều kiện sau: - Hai muối tham gia phản ứng tan - Sản phẩm có chất kết tủa có chất khí bay Ví dụ: BaCl2 + CuSO4 → BaSO4 + CuCl2 AgNO3 + CuCl2 → AgCl + Cu(NO3)2 Đặc điểm: - Trong phản ứng trao đổi, số oxi hóa nguyên tố không thay đổi nên phản ứng trao đổi khơng phải phản ứng oxi hóa – khử Ý nghĩa: Tạo sản phẩm cần tổng hợp từ trao đổi chất sản xuất hóa học, cơng nghiệp,… II- PHẢN ỨNG PHÂN HỦY: Khái niệm: Phản ứng phân hủy phản ứng hóa học, chất sinh hai hay nhiều chất VD : 2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2↑ 2KClO3 2KCl + 3O2↑ Phân loại: 2.1 Dựa vào tác nhân gây nên: 2.1.1 Phản ứng nhiệt phân: Là phản ứng phân hủy hợp chất hóa học tác dụng nhiệt độ Bản chất: Phân cắt liên kết bền phân tử hợp chất vô hay hữu nhiệt độ Hợp chất oxit kim loại CaCO3 CaO + CO2 ↑ Hợp chất axit kim loại, clorat, peclorat,… nhiệt phân tạo O2↑ HgO Hg + O2↑ KClO3 KCl + O2↑ a) Các trường hợp nhiệt phân: a.1/ Nhiệt phân hiđroxit: * NX: Các bazơ không tan bị phân huỷ to cao: PƯ: 2M(OH)n → M2On + nH2O (Với M khác Li; Na; K; Ca; Ba) * Lưu ý: + Phản ứng nhiệt phân Fe(OH)2 có mặt khơng khí: 4Fe(OH)2 + O2 → 2Fe2O3 + 4H2O + Với AgOH Hg(OH)2 : Không tồn nhiệt độ thường 2AgOH → Ag2O + H2O Hg(OH)2 → HgO + H2O Ở nhiệt độ cao Ag2O HgO tiếp tục bị phân huỷ: 2Ag2O → 4Ag + O2 2HgO → 2Hg + O2 a.2/ Nhiệt phân muối: a.2.1 Nhiệt phân muối amoni (NH4+): * NX: - Tất muối amoni bền nhiệt bị phân huỷ nung nóng - Nguyên nhân: Do cấu trúc ion NH4+ không bền - Sản phẩm phản ứng nhiệt phân phụ thuộc vào chất anion gốc axit muối (có hay khơng có tính oxi hố) * TH1: Nếu anion gốc axit muối khơng có tính oxi hố (VD: X-; PO43-; CO32- ) PƯ: (NH4)nA → nNH3 + HnA : Khơng thuộc phản ứng oxi hố khử VD: NH4Cl (rắn) → NH3 (k) + HCl (k) * TH2: Nếu anion gốc axit muối có tính oxi hố (VD: NO3-; NO2- ; Cr2O42- ) sản phẩm phản ứng NH3 axit tương ứng: VD: NH4NO3 → N2O + 2H2O (Nếu nung > 5000C cho N2 H2O) NH4NO2 → N2 + 2H2O (NH4)2Cr2O4 → Cr2O3 + N2 + 4H2O a.2.2 Nhiệt phân muỗi nitrat (NO3-): * NX: - Tất muối nitrat dễ bị nhiệt phân - Nguyên nhân: Do cấu trúc ion NO3- bền với nhiệt - Sản phẩm trình nhiệt phân phụ thuộc vào khả hoạt động kim loại có muối Có trường hợp: TH1: K Ba Ca Na Muối nitrit + O2 TH2: Mg Al Zn Fe Co Ni Sn Pb H2 Cu Oxi + NO2 + O2 VD: 2NaNO3 → 2NaNO2 + O2 2Cu(NO3)2 → 2CuO + 4NO2 + O2 2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2 TH3: Hg Ag Pt Au Kim loại + NO2 + O2 * Lưu ý: + Ba(NO3)2 thuộc TH2 + Tất phản ứng nhiệt phân muỗi nitrat thuộc phản ứng oxi hoá - khử + Khi nhiệt phân NH4NO3 NH4NO3 → N2O + 2H2O + Khi nhiệt phân muối Fe(NO3)2 mơi trường khơng có khơng khí: Có phản ứng: 2Fe(NO3)2 → 2FeO + 4NO2 + O2 (1) 4FeO + O2 → 2Fe2O3 (2) Nếu phản ứng hoàn toàn chất rắn bình sau phản ứng Fe2O3 a.2.3 Nhiệt phân muối hiđrocacbonat muối cacbonat: * Nhiệt phân muối hiđrocacbonat (HCO3-) : * NX: Tất muối hiđrocacbonat bền nhiệt bị phân huỷ đun nóng PƯ: 2M(HCO3)n → M2(CO3)n + nCO2 + nH2O VD: 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O * Nhiệt phân muối cacbonat (CO32-) : * NX: Các muối cacbonat không tan (trừ muối amoni) bị phân huỷ nhiệt PƯ: M2(CO3)n → M2On + CO2 VD: CaCO3 → CaO + CO2 * Lưu ý: - Các phản ứng nhiệt phân muối cacbonat hiđrocacbonat không thuộc phản ứng oxi hoá - khử - Phản ứng nhiệt phân muối FeCO3 khơng khí có pư: FeCO3 → FeO + CO2 4FeO + O2 → 2Fe2O3 a.2.4 Nhiệt phân muối chứa oxi clo: * NX: Tất muối chứa oxi clo bền với nhiệt, dễ bị phân huỷ nung nóng phản ứng phân huỷ thuộc phản ứng oxi hoá - khử VD1: 2NaClO → 2NaCl + O2 (thuộc phản ứng oxi hoá nội phân tử) VD2: Phản ứng nhiệt phân muối KClO3 xảy theo hướng 4KClO3 → KCl + 3KClO4 (1) (Phản ứng tự oxi hoá - khử) 2KClO3 → 2KCl + 3O2 (2) (phản ứng oxi hoá nội phân tử) VD3: 2CaOCl2 → 2CaCl2 + O2 a.2.5 Nhiệt phân muối sunfat (SO42-): * NX: - Nhìn chung muối sunfat khó bị phân huỷ nhiệt so với muối khác - Nguyên nhân: Do liên kết ion SO42- bền: - Phản ứng: + Các muối sunfat kim loại từ: Li đến Ba (Li; K; Ba; Ca; Na) khó bị nhiệt phân Ở nhiệt độ cao chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng) + Các muối sunfat kim loại khác bị nhiệt phân nhiệt độ cao (>10000C) PƯ: 2M2(SO4)n → 2M2On + 2nSO2 + nO2 (thuộc phản ứng oxi hoá nội phân tử) VD: 2MgSO4 → 2MgO + 2SO2 + O2 a.2.6 Nhiệt phân muối sunfit (SO32-): * NX: Các muối sunfit bền nhiệt, dễ bị phân huỷ nung nóng: PƯ: 4M2(SO3)n → 3M2(SO4)n + M2Sn (thuộc phản ứng tự oxi hoá - khử) a.2.7 Nhiệt phân muối photphat (PO43-): NX: Hầu muối photphat bền với nhiệt không bị nhiệt phân t0 cao * Lưu ý: (1) Phản ứng nhiệt phân thuộc phản ứng oxi hố - khử khơng: VD: 2KClO3 → 2KCl + 3O2 : Thuộc phản ứng oxi hoá - khử CaCO3 → CaO + CO2 : Không thuộc phản ứng oxi hố - khử (2) Phản ứng điện phân nóng chẩy khơng thuộc phản ứng nhiệt phân phân huỷ tác dụng dòng điện chiều b, Phản ứng điện phân: phản ứng chất phân hủy thành nhiều chất nhờ nguồn điện Bản chất điện phân q trình oxi hóa - khử xảy bề mặt điện cực, tác dụng dòng điện chiều chạy qua chất điện li trạng thái nóng chảy hay dung dịch b.1 Điện phân chất nóng chảy: áp dụng MCln, M(OH)n Al2O3 (M kim loại nhóm IA IIA) Ở catot: ion dương kim loại nhận electron Ở anot: ion âm nhường electron VD: NaCl → Na + Cl2↑ NaCl nóng chảy (Na+, Cl−) Catot (−) Na+ + e- Na Anot (+) 2Cl− − 2e- Cl2 Chất oxi hóa Chất khử Chất khử Chất oxi hóa 2NaCl 2Na+ + 2Cl− + 2Na+ + 2e- 2Na 2Cl− − 2e- Cl2 2NaCl đpnc 2Na + Cl2 Natri clorua Natri Clo (Catot) (Anot) Như điện phân muối ăn nóng chảy, ta thu natri catot khí clo anot b.2 Điện phân dung dịch: Khi điện phân dung dịch chất điện li tùy trường hợp, dung mơi nước dung dịch tham gia điện phân catot hay anot Nếu nước tham gia điện phân thì: - Ở catot: Do catot có q trình khử xảy nên H2O đóng vai trò chất oxi hóa, bị khử tạo khí hiđro (H2) ra, đồng thời phóng thích ion OH- dung dịch 2H2O → 2H+ + 2OH− + 2H+ + 2e- → H2 2H2O + 2e- → H2 + 2OH− - Ở anot: Do anot có q trình oxi hóa xảy nên nước đóng vai trò chất khử, bị oxi hóa tạo khí oxi (O2) ra, đồng thời phóng thích ion H+ dung dịch 2H2O → 2H+ + 2OH2OH- − 2e- → ½ O2 + H2O _ H2O − 2e- → ½ O2 + 2H+ 2.2 Dựa vào thay đổi số oxi hóa: Phản ứng làm thay đổi số oxi hóa 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 Phản ứng khơng làm thay đổi số oxi hóa Cu(OH)2 → CuO + H2O Đặc điểm: Trong phản ứng phân hủy, số oxi hóa nguyên tố thay đổi không thay đổi Cho nên, phản ứng phân hủy phản ứng oxi hóa – khử khơng phải phản ứng oxi hóa – khử Ý nghĩa: Từ hợp chất phức tạp tao chất đơn giản sản xuất Giải thích số tượng tự nhiên Tạo chất đơn giản phục vụ thí nghiệm ... Cu(NO3)2 Đặc điểm: - Trong phản ứng trao đổi, số oxi hóa nguyên tố không thay đổi nên phản ứng trao đổi phản ứng oxi hóa – khử Ý nghĩa: Tạo sản phẩm cần tổng hợp từ trao đổi chất sản xuất hóa học,... bền với nhiệt, dễ bị phân huỷ nung nóng phản ứng phân huỷ thuộc phản ứng oxi hoá - khử VD1: 2NaClO → 2NaCl + O2 (thuộc phản ứng oxi hoá nội phân tử) VD2: Phản ứng nhiệt phân muối KClO3 xảy theo... (1) Phản ứng nhiệt phân thuộc phản ứng oxi hố - khử không: VD: 2KClO3 → 2KCl + 3O2 : Thuộc phản ứng oxi hoá - khử CaCO3 → CaO + CO2 : Khơng thuộc phản ứng oxi hố - khử (2) Phản ứng điện phân