Hóa vô cơ - Chương 1: Nguyên tố hydro

CHƯƠNG I: HYDRO Chương I nvhoa102@gmail.com CHƯƠNG I: HYDRO NỘI DUNG I ĐƠN CHẤT Đặc điểm nguyên tử hydro Tính chất Điều chế - ứng dụng II HỢP CHẤT Hợp chất hydrua H2 Hợp chất hydrua H+ Chương I TÀI LIỆU [1] – Tập 2, Chương 1: trang – 11 [2] – Chương 2: trang 25 – 33 [3] – Phần 1, Chương 1: trang – 11 [4] – Chapter 10: page 299 – 325 nvhoa102@gmail.com CHƯƠNG I: HYDRO I ĐƠN CHẤT + Đặc điểm ngun tử hydro • Cấu hình electron hóa trị: 1s1 Chỉ có 1e hạt nhân +1 (proton) electron chịu lực hút hạt nhân lớn • Khi cho electron tạo thành ion H+ (proton): H – e  H+ Ho = 1312 kJ/mol (thu nhiệt) dH+ nhỏ (1,5.10-3 pm) nên tồn độc lập mà tạo liên kết CHT hợp chất ⇒ Hydro giống KL IA: nguyên tố s có tính khử Chương I nvhoa102@gmail.com CHƯƠNG I: HYDRO • Khi nhận electron tạo thành ion H- (He – 1s2): H + e  H- Ho = - 73 kJ/mol (tỏa nhiệt) Ion H- tồn độc lập: KH, CaH2 … ⇒ Hydro giống halogen: nhận thêm e có tính oxi hóa • Tạo liên kết hydro: Chương I nvhoa102@gmail.com CHƯƠNG I: HYDRO Tính chất 2.1 Lý tính • Eliên kết H-H = 435 kJ/mol, dH-H = 0,74 Å • H2 khí khơng màu, khơng mùi, khơng vị, chất khí nhẹ khí khó bị cực hóa • H2 có nhiệt độ nóng chảy (-259,1 oC), nhiệt độ sơi (-252,6 oC) thấp • Tan nước dung môi hữu cơ, tan nhiều kim loại (Ni, Pd, Pt…) Chương I nvhoa102@gmail.com CHƯƠNG I: HYDRO 2.2 Hóa tính • Eliên kết H-H lớn nên t0phịng phản ứng với flo • Ở tocao thể tính khử oxi hóa:  Tính khử phản ứng với phi kim VH 2H2 + 1O2  2H2O (nổ 550 oC V O  Tính oxi hóa phản ứng với IA, IIA 2 = ) H2 + 2Li  2LiH H2 + Ca  CaH2 • Hoạt tính H > H2 Chương I nvhoa102@gmail.com CHƯƠNG I: HYDRO Trạng thái tự nhiên, điều chế, ứng dụng • Hydro có đồng vị tự nhiên: Proti 1H: 99,984 % Đơteri 2H (D) : 0,016 % Triti 3H (T): 10-4 % • Là nguyên tố phổ biến vũ trụ • Trong trái đất, hydro chiếm có 1% khối lượng Các hợp chất chứa hydro: H2O, đất sét, CxHy … Hydro tự chiếm 5.10-5 % khí Chương I nvhoa102@gmail.com CHƯƠNG I: HYDRO Điều chế: • Trong phịng thí nghiệm: Dùng axit mạnh (HCl, H2SO4 lỗng) phản ứng với kim loại phù hợp (Zn, Fe …), phản ứng kim loại mà hydroxit có tính lưỡng tính (Al, Zn) với nước, phản ứng hydrua kim loại với nước Fe + 2HCl  FeCl2 + H2 2Al + 2NaOH + 6H2O  2Na[Al(OH)4] + 3H2 CaH2 + 2H2O  Ca(OH)2 + 2H2 Chương I nvhoa102@gmail.com CHƯƠNG I: HYDRO • Trong cơng nghiệp: Thực q trình khí hóa than ướt, chuyển hóa thiên nhiên (reforming nước), điện phân dung dịch kiềm (KOH 2530% NaOH 16-20%)  C C + H O   CO + H  C , Ni CH + H O  CO + 3H 450 C, oxit saét CO + H O  CO + H Chương I nvhoa102@gmail.com CHƯƠNG I: HYDRO Ứng dụng: • Tổng hợp hóa chất: NH3, CH3OH, HCl … 350-550 o C, 150-1000 atm,  -Fe.K O/ Al O N + 3H   2NH 200-300 o C, 50 atm, Cu/ ZnO CO + 2H  CH OH to Cl + H   2HCl • Nhiên liệu tên lửa • Cơng nghiệp hàn cắt kim loại Chương I nvhoa102@gmail.com 10 CHƯƠNG I: HYDRO II HỢP CHẤT CỦA HYDRO: Hydrua Hợp chất hydrua H- • Hydrua ion (hydrua kiểu muối): hydrua IA IIA CaH2 + 2H2O  Ca(OH)2 + 2H2 Chương I nvhoa102@gmail.com 11 CHƯƠNG I: HYDRO • Hydrua cộng hóa trị: hydrua phi kim âm điện (B2H6, SiH4), hydrua kim loại nhóm IIIA, IVA, VA SiH4 + 3H2O  H2SiO3 + 4H2 AlH3 + 3BH3  Al[BH4]3 AlH3 + KH  K[AlH4] • Hydrua kim loại: hydrua kim loại chuyển tiếp (UH3, TiH1,7, VH0,6…) Chương I nvhoa102@gmail.com 12 CHƯƠNG I: HYDRO Hợp chất hydrua H+ • Hydrua phi kim có độ âm điện lớn • Liên kết có chất cộng hóa trị • Trạng thái khí (HCl, NH3…), lỏng (H2O, HNO3…), rắn (H3PO4, H2SiO3 …) • Tạo liên kết hydro hợp chất H2O, HF, NH3 Chương I nvhoa102@gmail.com 13 CHƯƠNG I: HYDRO Chương I nvhoa102@gmail.com 14 CHƯƠNG I: HYDRO CÂU HỎI ÔN TẬP So sánh lượng ion hóa hidro kim loại kiềm? Giải thích sao? So sánh khả tạo thành ion -1 hidro so với halogen? Giải thích sao? Hydro sinh tồn dạng nào? Tính chất hóa học đặc trưng hidro sinh? Tính chất hóa học phân tử hidro? Q trình H(khí)  H+(khí) + e tỏa nhiệt hay thu nhiệt? Tại sao? Chương I nvhoa102@gmail.com 15 CHƯƠNG I: HYDRO CÂU HỎI ÔN TẬP Để giải thích khác hoạt tính hóa học H H2 người ta làm thí nghiệm sau: Lấy ống nghiệm chứa lượng thuốc tím KMnO4 H2SO4 - Ống 1: sục khí H2 vào - Ống 2: cho vào vài hạt Zn (hoặc vảy bào sắt) Sau thời gian thấy ống nhạt màu Ống không làm thay đổi màu sắc Hãy giải thích tượng rút kết luận? Chương I nvhoa102@gmail.com 16 CHƯƠNG I: HYDRO CÂU HỎI ÔN TẬP Ở nhiệt độ thường, mức độ hoạt động hidro nào? Tại sao? Hidro phản ứng nhiệt độ cao? Tại sao? 10 Trong phản ứng hidro thể vai trò oxi hóa hay khử? Ví dụ? 11 Hidro khơng phản ứng với kim loại nào? 12 Khi phản ứng với phi kim loại, hidro thể vai trị gì? 13 Phản ứng đốt cháy hidro gây nổ nào? Chương I nvhoa102@gmail.com 17 CHƯƠNG I: HYDRO CÂU HỎI ÔN TẬP 14 Trong tự nhiên, hydro tồn chủ yếu hợp chất nào? 15 Nguyên tắc chung để điều chế H2 PTN? 16 Các phương pháp chủ yếu sản xuất H2 công nghiệp? 17 Các ứng dụng H2 gì? 18 Có loại hydrua? Cơ sở để phân loại? 19 Tính chất hóa học đặc trưng loại hydrua gì? Chương I nvhoa102@gmail.com 18 CHƯƠNG I: HYDRO CÂU HỎI CHUẨN BỊ BÀI MỚI Các nguyên tố IA có đặc điểm giống nhau? Cho biết quy luật biến đổi tính chất đơn chất hợp chất nguyên tố IA? Các tính chất vật lý nguyên tố IA, giải thích tính chất đó? Tính chất hóa học đặc trưng ngun tố IA gì? Lấy ví dụ minh họa? Các nguyên tố IA tồn tự nhiên nào? Nêu vài hợp chất phổ biến? Chương I nvhoa102@gmail.com 19 CHƯƠNG I: HYDRO CÂU HỎI CHUẨN BỊ BÀI MỚI Nguyên tắc điều chế kim loại IA? Nguyên tắc điều chế, tính chất ứng dụng hợp chất quan trọng nguyên tố IA? Chương I nvhoa102@gmail.com 20 ... H + e  H- Ho = - 73 kJ/mol (tỏa nhiệt) Ion H- tồn độc lập: KH, CaH2 … ⇒ Hydro giống halogen: nhận thêm e có tính oxi hóa • Tạo liên kết hydro: Chương I nvhoa102@gmail.com CHƯƠNG I: HYDRO Tính... (T): 1 0-4 % • Là nguyên tố phổ biến vũ trụ • Trong trái đất, hydro chiếm có 1% khối lượng Các hợp chất chứa hydro: H2O, đất sét, CxHy … Hydro tự chiếm 5.1 0-5 % khí Chương I nvhoa102@gmail.com CHƯƠNG... (1,5.1 0-3 pm) nên tồn độc lập mà tạo liên kết CHT hợp chất ⇒ Hydro giống KL IA: nguyên tố s có tính khử Chương I nvhoa102@gmail.com CHƯƠNG I: HYDRO • Khi nhận electron tạo thành ion H- (He –