Nhóm này có electron hoá trị là ns2np3. Độ âm điện khá lớn, có thể kết hợp thêm electron để có vỏ ns2np6, lúc này thể hiện số oxi hoá 3. Từ Phot pho trở đi, có phân lớp nd còn trống (ns2np3nd0), nên các nguyên tố có thể thể hiện số oxi hoá cao nhất đến + 5. Cũng vì năng lượng ion hoá quá cao, nên các nguyên tố nhóm VA, khó mất electron biến thành ion dương. (Chỉ có Sb và Bi thể hiện tới +3). Sự biến đổi tính chất xẩy ra tuần tự từ N Bi; (Nvà P) là những nguyên tố không kim loại; Bi kim loại rõ rệt; As và Sb là những nguyên tố nửa kim loại nửa phi kim. Tử N Bi tính axit của (oxit, hiđroxit) giảm xuống, tính bazơ tăng lên; Độ bền soxh +3 tăng lên, độ bền soxh +5 nói chung giảm xuống. II. Nitơ. 1. Nitơ nguyên tố: Cấu tạo electron của nguyên tử và liên kết hoá học trong phân tử. Tính chất vật lí tính cất hoá học. Sản xuất nitơ bằng cách trưng cất phân đoạn không khí lỏng. Vỏ electron của nguyên tử và liên kết hoá học trong phân tử: 7N(1s2 2s22p3) Tồn tại ở dạng phân tử N2, cấu hình electron của phân tử: (slk)2 (s)2 (zlk)2(xlk)2(ylk)2 Nghĩa là trong phân tử có một liên kết ba: :N N: Liên kết ba này có Eliên kết = 942kjmol, độ dài l = 1,095Å; Năng lượng liên kết rất lớn; Điều này giải thích tính trơ của phân tử N2. Tính chât vật lí của N2: Khí không mầu, không mùi, không vị, hơi nhẹ hơn không khí; Không duy trì sự sống; Rất khó hoá lỏng (nđs – 195,80C); Rất ít tan trong nước và các dung môi khác; Rất bền nhiệt, 30000C chưa phân huỷ rõ rệt. Tính chất hoá học: N2 trơ về mặt hoá học ở nhiệt độ thường, ở nhiệt độ cao trở nên hoạt động. Tại nhiệt độ thường, Li tương tác với N2 cho litinitrua (Li3N), các khuẩn cố định đạm, có thể đồng hoá nitơ trực tiếp. Tại nhiệt độ cao, nitơ hoạt động, có thể tương tác với H2, O2, một số kim loại...các phản ứng này đã nêu nhiều. Sản xuất nitơ bằng chưng cất phân đoạn không khí lỏng: Không khí được lọc sạch bụi, hơi ẩm, cacbonic Nén trong máy 100 đến 200 atm Chia làm hai phần: Phần (1) làm giảm áp đột ngột (Nhiệt độ hạ rất mạnh); Phần (2) được làm lạnh bởi phần (1) trong máy trao đổi nhiệt. Quá trình nén giãn liên tục, lặp đi lặp lại, trong một thiết bị hoạt động liên tục, làm cho không khí hoá lỏng. Không khí hoá lỏng, chuyển sang thiết bị chưng cất phân đoạn, cuối cùng được N2 và oxi lỏng. Để loại oxi còn dư, cho qua đồng kim loại đốt nóng.
Hóa vơ Chương CẤU TẠO ELECTRON CỦA NGUN TỬ VÀ SỰ TUẦN HỒN TÍNH CHẤT CỦA CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC (4 tiết) Cấu tạo Electron bảng bảng hệ thống tuần hoàn Trong nguyên tử nhiều Electron, Electron phân bố theo lớp (kí hiệu n ), n= Thay chữ K L M N O P Q lớp Electron Mỗi lớp Electron lại chia thành nhiều phân lớp khác : s , p , d , f Trong phân lớp có nhiều obitan khác Nói chung lượng obitan nguyên tử nhiều Electron xắp xếp theo thứ tự gần : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f ~ 5d 6p 7s Việc phân bố Electron vào vỏ nguyên tử nhiều electron , cho ta cấu hình electron nguyên tử ; Chẳng hạn nguyên tử 23Na ( 1s2 2s2 2p6 3s1 ); Sắt 26Fe (1s2 2s22p6 3s23p63d6 4s2 ) Trong bảng HTTH thể phần cấu hình Electron hố trị ; Ví dụ : Sắt Fe ( 3d64s2) ; Na ( 3s1 ) Nguyên tắc xắp xếp nguyên tố vào bảng HTTH : Xếp theo chiều tăng điện tích hạt nhân , nguyên tố có số lớp Electron , xếp vào chu kì ; Các ngun tố có Electron hố trị giống ( nằm ns* np* ) xếp vào phân nhóm ( Phân nhóm A); Các ngun tố có Electron hố trị nằm ( n - ) d* ns* xếp vào phân nhóm phụ loại ( Phân nhómB); Các nguyên tố có Electron mức lượng cao ( n – )f* (n – )d0 ->1 ns2 xếp hai hàng bảng Chu kì phân nhóm IA 1H 1s1 3Li 2s1 11Na 3s1 19K 4s1 37Rb 5s1 55 Cs 6s1 87Fr 7s1 Vô IIA Be 2s2 12Mg 3s2 20Ca 4s2 38Sr 5s2 56Ba 6s2 88Ra 7s2 III A B 2s 2p1 13Al 3s23p1 31Ga 4s24p1 49In 5s25p1 81Tl 6s26p1 IV A C 2s 2p2 14Si 3s23p2 32Ge 4s24p2 50Sn 5s25p2 82Pb 6s26p2 VA N 2s 2p3 15P 3s23p3 33As 4s24p3 51Sb 5S25p3 83Bi 6s26p3 -1- VI A O 2s 2p4 16S 3s23p4 34Se 4s24p4 52Te 5S25p4 84Po 5s26p4 VII A F 2s 2p5 17Cl 3s23p5 35Br 4s24p5 53I 5s25p5 85At 6s26p5 VIII A 2He 1s2 10Ne 2s22p6 18Ar 3s23p6 34Kr 4s24p6 56Xe 5s25p6 86Rn 6s26p6 Soạn có chỉnh sửa lần Hóa vơ Chu kì phân nhóm phụ loại (các nguyên tố d) IIIB 21Sc 3d14s2 39Y 4d15s2 ** 57La 5d 6s2 *** 89Ac 6d 7s2 IVB 22Ti 3d24s2 40Zr 4d25s2 72Hf 5d26s2 104Ku 6d27s2 VB 23V 3d34s2 41Nb 4d35s2 73Ta 5d36s2 105Ns VIB 24Cr 3d54s1 42Mo 4d55s1 74W 5d46s2 VIIB 25Mn 3d54s2 43Tc 4d55s2 75Re 5d56s2 Fe 3d64s2 44Ru 4d75s1 76Os 5d66s2 26 VIIIB 27Co 3d74s2 45Rh 4d85s1 77Ir 5d76s2 Ni 3d84s2 46Pd 4d105s0 78Pt 5d86s2 28 IB Cu 3d104s1 47Ag 4d105s1 79Au 5d106s1 IIB Zn 3d104s1 48Cd 4d105s2 80Hg 5d106s2 29 30 Lântnoit 59 60 61 62 63 64 65 66 67 Ce 4f1 5d1 6s2 Pr 4f3 6s2 Nd 4f4 6s2 Pm 4f5 6s2 Sm 4f6 6s2 Eu 4f7 6s2 Gd 4f7 5d1 6s2 Tb 4f9 6s2 Dy 4f10 6s2 Actinoit Dãy lantnoit dãy Actinoit (Họ 4f họ 5f ) 58 90 91 92 93 94 95 96 97 Th 6d2 7s2 Pa 5f2 6d1 7s2 U 5f3 6d1 7s2 Np 5f4 6d1 7s2 Pu 5f6 7s2 Am 5f7 7s2 Cm 5f7 6d1 7s2 Bk 5f8 6d1 7s2 68 69 70 Ho Er 4f11 4f12 6s2 6s2 Tm 4f13 6s2 Yb Lu 4f14 4f14 6s2 5d1 6s2 98 99 101 102 Cf 5f10 7s2 Es Fm 5f11 5f12 7s2 7s2 Md 5f13 7s2 No Lr 5f14 5f14 7s2 6d1 7s2 100 71 103 Trên bảng tuần hoàn ( Dạng dài - 1B ) Những nhận xét đặc biệt quan trọng mà ta thấy : Có tượng tuần hồn cấu hình Electron hố trị ; Được lặp lặp lại qua chu kì , đều đặn Việc tuần hồn cấu hình electron hố trị , dẫn đến tuần hồn tính chất hố học đơn chất hợp chất tạo thành từ nguyên tố ; Đây nguyên nhân sâu xa tượng tuần hồn tính chất hố học, mà định luật tuần hoàn dẫn Sự tuần hoàn tính chất Tính chất vật lí : (Bao gồm lượng ion hoá, lực electron, độ âm điện , bán kính nguyên tử, bán kính ion , tính dẫn điện kiến trúc tinh thể) Năng lượng ion hoá : Năng lượng ion hoá nguyên tố lượng cần thiết để tách Electron khỏi nguyên tử tự , trạng thái khơng bị kích thích Chính xác , lượng ion hố thứ ( kí hiệu I ) Tương tự, ta có lượng ion hoá thứ hai, thứ ba ( I2 , I3 ) lượng cần thiết để tách electron thứ hai , thứ ba khỏi ion dương có điện tích +1 , +2 ; Năng lượng ion hố thường đo elctrron vơn ( eV ) kcal / mol Trong hoá học , lượng ion hố thứ có ý nghĩa quan trọng Năng lượng ion hoá tính chất đặc trưng ngun tố xác định trực tiếp Nó quy định tính chất liên kết hố học mức độ định ,độ bền liên kết ; Nó quy định tính chất oxi hố - khử ngun tố Năng lượng ion hố thấp tính khử mạnh; Năng lượng ion hố cao khả oxi hố lớn Vơ -2- Soạn có chỉnh sửa lần Hóa vơ Dưới bảng lượng ion hoá nguyên tử nguyên tố (eV): Các nguyên tố H 13,595 Li 5,390 Na 5,138 K 4,339 Rb 4,176 Cs 3,893 Fr 3,83 Be 9,320 Mg 7,644 Ca 6,111 Sr 5,692 Ba 5,210 Ra 5,277 B 8,296 Al 5,984 Ga 6,00 In 5,785 Tl 6,106 C 11,264 Si 8,149 Ge 7,88 Sn 7,34 Pb 7,415 N 14,54 P 10,55 As 9,81 Sb 8,639 Bi 7,287 O 13,614 S 10,357 Se 9,75 Te 9,01 Po 8,43 He 24,580 Ne 21,559 Ar 15,55 Kr 13,996 Xe 12,127 Rn 10,745 F 17,418 Cl 13,01 Br 11,84 I 10,454 At 9,5 Qua bảng ta thấy, lượng ion hoá tăng lên theo điện tích hạt nhân , tất chu kì Kim loại kiềm đầu chu kì, lượng ion hố thấp nhất; Khí cuối chu kì, có lượng ion hố cao Những biến đổi bất thường lượng ion hoá, chu kì , obitan hố trị lấp đầy electron, lấp đầy nửa có tính bền đặc biệt gây Trong phân nhóm A , lượng ion hố giảm từ xuống dưới; Nghĩa tính khử tăng lên từ xuống Nguyên nhân kiểu cấu hình electron, số lớp electron tăng lên, với có mặt số lớn electron chắn, làm tăng mức độ chắn hạt nhân, làm vượt ảnh hưởng tăng điện tích hạt nhân Các nguyên tố chuyển tiếp ( nguyên tố d ): Năng lượng ion hoá (eV) Sc 6,54 Y 6,377 La 5,61 Ac 6,9 Ti 6,82 Zr 6,84 Hf 5,5 V 6,74 Nb 6,88 Ta 7,88 Cr 6,764 Mo 7,10 W 7,98 Mn 7,432 Tc 7,28 Re 7,87 Fe 7,90 Ru 7,36 Os 8,7 Co 7,86 Rh 7,46 Ir 9,0 Ni 7,633 Pd 8,33 Pt 9,0 Cu 7,724 Ag 7,574 Au 9,22 Zn 9,391 Cd 8,991 Hg 10,434 Trong dãy nguyên tố chuyển tiếp, lượng ion hố biến đổi so với ngun tố điển hình Đó kết nhiều yếu tố khác : Trong số lớp electron nguyên tử giữ nguyên dãy , ảnh hưởng tăng điện tích hạt nhân bù lại mức độ chắn electron d thêm vào lớp Các nguyên tố lantnoit actinoit (họ 4f 5f ) ; Năng lượng ion hoá (eV): Ce 6,5 Th 6,95 Pr 5,7 Pa - Nd 5,7 U 6,08 Pm Np - Sm 5,64 Pu 5,8 Eu 5,67 Am 6,o Gd 6,16 Cm - Tb 6,7 Bk - Dy 6,8 Cf - Ho Es - Er 6,08 Fm - Tm 5,81 Md - yb 6,22 No - Lu 6,15 Lr - Ai lực Electron: Vô -3- Soạn có chỉnh sửa lần Hóa vô Ai lực electron lượng toả (hay thu vào) nguyên tử trung hoà trạng thái tự thu thêm electron Đó lượng q trình : X + 1e = X - + E (E lực electron đo eV Kcal / mol ) Ai lực electron thường được xác định gián phương pháp chu trình Booc – Habe Nguyên tố F O N C B Be Li Ai lực electron 3,62 1,48 0,2 1,13 0,3 0,54 Nguyên tố Cl S P Si Al Mg Na Ai lực electron 3,82 2,07 0,8 1,9 0,4 0,74 Nguyên tố Br Se Ai lực electron 3,54 Nguyên tố I Ai lực electron 3,24 Khó có nhận xét chung biến đổi tuần hồn lực electron số ngun tố người ta biết lực electron không nhiều Nhưng giá trị bảng trên, cho thấy, ngun tố khơng kim loại có lực electron lớn nguyên tố kim loại Độ âm điện : Độ âm điện khả nguyên tử hút electron phía mình, (khả nguyên tử phân tử, nguyên tử tự do); Người ta quy ước Flo có độ âm điện 3,98, từ xác định độ âm điện cho nguyên tố khác Có nhiều phương pháp xác định độ âm điện, Các kết cho thấy phù hợp nhau; Dưới bảng độ âm điện theo Pao-linh: Độ âm điện nguyên tố : H Li Na K Rb Cs Fr 2,20 0,98 0,93 0,82 0,82 0,79 0,7 Be Mg Ca Sr Ba Ra 1,57 1,31 1,00 0,95 0,89 0,89 B 2,04 Al 1,61 Ga 1,81 In 1,78 Tl 2,04 C 2,55 Si 1,90 Ge 2,01 Sn 1,96 Pb 2,33 N P As Sb Bi 3,04 2,19 2,18 2,05 2,02 O 3,44 S 2,58 Se 2,55 Te 2,1 Po 2,0 F Cl Br I At 3,98 3,16 2,96 2,66 2,2 He Ne Ar Kr Xe Rn 2,9 2,6 - Độ âm điện nguyên tố d (kim loại chuyển tiếp ): Sc 1,36 Y 1,22 La 1,1 Ac 1,1 Ti 1,54 Zr 1,33 Hf 1,3 V 1,63 Nb 1,6 Ta 1,5 Cr 1,66 Mo 2,16 W 2,36 Mn 1,55 Tc 1,9 Re 1,9 Fe 1,83 Ru 2,2 Os 2,2 Co 1,88 Rh 2,28 Ir 2,20 Ni 1,91 Pd 2,20 Pt 2,28 Cu 1,9 Ag 1,93 Au 2,54 Zn 1,65 Cd 1,69 Hg 2,00 Các nguyên tố họ lantnoit actinoit (4f 5f ): Vơ -4- Soạn có chỉnh sửa lần Hóa vơ Ce Pr Nd 1,12 1,13 1,14 Pm Sm Th Pa U Np Pu 1,3 1,4 1,38 1,36 1,28 Er 1,17 Gd Tb 1,2 Am Cm Bk Dy Ho Er Tm 1,22 1,23 1,24 1,25 Cf Es Fm Md Yb Lu 1,27 No Lr 1,3 Nhận xét : Độ âm điện nguyên tố điển hình tăng dần chu kì giảm xuống nhóm, theo chiều tăng điện tích hạt nhân Trong dãy nguyên tố chuyển tiếp , độ âm điện tăng lên chút theo chiều tăng điện tích hạt nhân ( phù hợp với giảm bán kính ion ngun tố ) Bán kính ngun tử , bán kính ion : Vì electron có tính chất sóng, nên ngun tử khơng có giới hạn xác định nghiêm ngặt; Do khơng thể đo kích thước tuyệt đối nguyên tử Người ta xác định bán kính nguyên tử liên kết với kiểu liên kết hoá học định Do ứng với kiểu liên kết khác nhau, người ta xác định bán kính nguyên tử khác nhau, ta nên xem bán kính đại lượng hiệu dụng ( Đại lượng thể thực tế ) Người ta xác định bán kính hiệu dụng nghiên cứu cấu tạo phân tử tinh thể • Bán kính cộng hố trị: Bán kính cộng hố trị ngun tử nửa khoảng cách hai hạt nhân hai nguyên tử nguyên tố tạo thành liên kết cộng hoá trị đơn (Trong đơn chất khí hay rắn ) Chu kì phân nhóm ( Bán kính nguyên tử (Å)) H 0,37 Li 1,52 Na 1,86 K 2,31 Rb 2,44 Cs 2,62 Fr 2,7 Be 1,13 Mg 1,6 Ca 1,97 Sr 2,15 Ba 2,17 Ra 2,2 B 088 Al 1,43 Ga 1,22 In 1,62 Tl 1,71 C 0,77 Si 1,17 Ge 1,22 Sn 1,4 Pb 1,75 N 0,7 P 1,7 As 1,21 Sb 1,41 Bi 1,46 O 0,66 S 1,04 Se 1,17 Te 1,37 Po 1,4 He 1,22 Ne 1,6 Ar 1,91 Kr 2,01 Xe 2,20 Rn - F 0,64 Cl 0,99 Br 1,14 I 1,33 At 1,4 Bán kính nguyên tử nguyên tố chuyển tiếp ( r = Å) Sc 1,60 Y 1,80 La 1,88 Ac 2,0 Ti 1,46 Zr 1,57 Hf 1,57 V 1,31 Nb 1,41 Ta 1,43 Cr 1,25 Mo 1,36 W 1,37 Mn 1,29 Tc 1,3 Re 1,37 Fe 1,26 Ru 1,33 Os 1,34 Co 1,25 Rh 1,34 Ir 1,35 Ni 1,24 Pd 1,38 Pt 1,38 Cu 1,28 Ag 1,44 Au 1,44 Zn 1,33 Cd 1,49 Hg 1,60 Bán kính nguyên tử nguyên tố lantanoit nguyên tố Actinoit ( Å): Ce 1,65 Th 1,8 Pr 1,64 Pa 1,62 Nd U 1,53 Pm 1,63 Np 1,50 Sm 1,62 Pu - Eu 1,85 Am - Ga 1,62 Cm - Tb 1,61 Bk - Dy 1,60 Cf - Ho 1,58 Es - Er 1,58 Fm - Tm 1,58 Md - Yb 1,62 No - Lu 1,56 Lr - Nhận xét: Đối với chu kì phân nhóm chính: - Trong chu kì , từ trái qua phải bán kính nguyên tử giảm dần , số lớp electron không tăng, điện tích hạt nhân tăng đặn, hút mạnh làm cho vỏ nguyên tử co lại Vô -5- Soạn có chỉnh sửa lần Hóa vơ Kết thúc khí hiếm, bán kính ngun tử tăng lên đột ngột, cấu hình ns 2np6 có đối xứng cầu, (làm cho bán kính nguyên tử tăng lên nhanh chóng) - Trong phân nhóm từ xuống dứơi: Bán kính ngun tử tăng dần, điện tích hạt nhân tăng không bù số lớp electron tăng - Đối với kim loại chuyển tiếp ( Nguyên tố d): Bán kính nguyên tử giảm theo chiều điện tích hạt nhân tăng, chậm ( hiệu ứng chắn electron d) Điều cho chu kì phân nhóm phụ loại ( Theo chiều từ trái qua phải từ xuống ) Bán kính ion : Sự giảm bán kính ion chu kì mạnh bán kính ngun tử ; Sau số ví dụ : Nguyên tử 11Na 12Mg 13Al 14Si 6C 7N 8O 9F Bán kính (Å) 1,86 1,60 1,43 1,17 0,77 0,70 0,66 0,64 2+ 3+ 4+ 432Ion - 11Na+ Mg Al Si C N O 12 13 14 9F Bán kính (Å) 0,95 0,65 0,50 0,41 2,6 1,71 1,40 1,36 Nguyên nhân giảm bán kính ion mạnh nguyên tử điện tích hạt nhân tăng lên, tương tác với số electron nhau, làm cho bán kính ion giảm mạnh Bán kính ion âm lớn ion dương chiều biến đổi chúng Đối với nguyên tố chuyển tiếp ( Nguyên tố d ): Sự biến đổi bán kính ion khơng đơn giản nguyên tố ; Nguyên nhân electron thêm vào lớp (n – 1)d , gây hiệu ứng chắn Đối với nguyên tố lantanoit actinoit , biến đổi , hiệu ứng chắn electron (n – 2)f Sự giảm đặn bán kính nguyên tử , bán kính ion ( M + ) lantanoit , gọi co lantanoit ; Sự giảm bán kính tương tự xẩy với dãy actinoit gọi co áctinoit Tính dẫn điện kiến trúc tinh thể : Tính dẫn điện giải thích thuyết vùng Dựa vào tính dẫn điện người ta chia ngun tố hố học thành kim loại, khơng kim loại, nửa kim loại Những nguyên tố kim loại chất dẫn điện Ngược lại, nguyên tố không kim loại chất cách điện, độ dẫn điện chúng bé không đo Những nguyên tố nửa kim loại, độ dẫn điện bé, đo tăng lên nhiệt độ tăng; Nghĩa chất bán dẫn Dưới độ dẫn điện ( 104Ω-1 cm-1 ) nguyên tố : Các nguyên tố kim loại Li 12 Na 23 K 16 Rb 8,6 Cs 5,6 Fr - Be 18 Mg 25 Ca 23 Sr 3,3 Ba 1,7 Ra - Vô Sc Y La 1,7 Ac - Ti 1,2 Zr 2,4 Hf 3,4 V 0,6 Nb Ta 7,2 Các nguyên tố không kim loại Cr 6,5 Mo 23 W 20 Mn 20 Tc Re - Fe 11, Ru 8,5 Os 11 Co 16 Rh 22 Ir 20 Ni 16 Pd 10 Pt 10 -6- Cu 65 Ag 66 Au 49 Zn 18 Cd 15 Hg 44 H He B C N O F Ne Al 40 Ga 2,4 In 12 Tl 7,1 Si P S Cl Ar Ge As Se Br Kr Sn 10 Pb 5,2 Sb Te I Xe Bi 1,0 Po At Rn Soạn có chỉnh sửa lần Hóa vơ Qua bảng ta thấy kim loại nằm phía bên phải bảng , phía bên trái ngun tố khơng kim loại; Đường phân chia ranh giới từ B đến At; Xung quanh đường ranh giới nguyên tố nửa kim loại (Các nguyên tố bán dẫn); Các nguyên tố bán dẫn : Si , Ge , As , Sb , Se , Te Tuy nhiên, nguyên tố tồn nhiều dạng thù hình, nên khả dẫn điện có phức tạp Ví dụ: Kim cương (cấu tạo từ C ) Cách điện, than chì lại dẫn điện; Phốt trắng , phốt đỏ cách điện, phốt đen lại dẫn điện ; Thiếc trắng đẫn điện , thiếc xám lại chất bán dẫn Trạng thái rắn, kim loại có tinh thể liên kết kiểu kim loại, phi kim trang thái rắn có mạng tinh thể liên kết kiểu phân tử; Các nguyên tố bán dẫn có kiến trúc mạng phức tạp nhiều Các tính chất vật lí, có: Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sơi, nghiên cứu chun đề 2 Tính chất hố học biến đổi tuần hồn: Tính kim loại – phi kim, khả khử, khả oxihoá Về mặt hố học, tính kim loại mạnh, khả khử lớn ( Càng dễ electron hoá trị ); Tính phi kim mạnh, khả oxihoa lớn ( Càng có nhiều khả thu thêm electron ) Sự biến đổi tính kim loại phi kim, khả khử, khả oxi hoá nguyên tố phù hợp với biến đổi lượng ion hoá, độ âm điện, lực electron ngun tố • Trong chu kì ( Đối với nguyên tố ) từ trái qua phải tính kim loại giảm dần tính phi kim tăng dần, điện tích hạt nhân tăng đặn ( số lớp electron khơng tăng), hút mạnh hơn, ngun tử khó electron • Trong phân nhóm từ xuống dưới, tính kim loại tăng dần, tính phi kim giảm dần, số lớp electron tăng lên, gây hiệu ứng chắn hạt nhân mạnh, ( điện điện tích hạt nhân có tăng, ngun tử dễ electron hơn, khả khử tăng lên) 2 Sự biến đổi hoá trị số oxihoa nguyên tố: Hố trị thơng thường gắn liền với kiểu liên kết định; Hoá trị hợp chất ion, tính điện tích (còn gọi điện hố trị ); Ví dụ: Na+Cl ( natri có hố trị 1+ Clo có hố trị - ) Hoá trị hợp chất cộng hoá trị , tính số liên kết nguyên tử với ngun tử xung quanh; Ví dụ : Phân tử CH , bon liên kết với nguyên tử H xung quanh vạch liên kết; Các bon hố trị , H có hố trị Số oxihoa hố trị hình thức, sở giả thiết hợp chất hợp chất ion ( Điều có liên quan chặt chẽ đến độ âm điện ); Ví dụ: Độ âm điện bon 2,55 , hiđro 2,2 , hình thành hợp chất ion CH4 soxihoa C -4 H là+1 Độ âm điện bon lớn hơn, nên thu hồn tồn electron góp chung : C – H4- Trên thực tế bốn liên kết liên cộng hố trị khơng phân cực Trên thực tế, có nhiều trường hợp hố trị so oxihoa không trùng Vô -7- Soạn có chỉnh sửa lần Hóa vơ • Đối với ngun tố chính: Trong chu kì từ trái qua phải số oxi hoá cao với oxi tăng đần từ +1 đến +7 Ví dụ: Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O SO3 Cl2O7 Hoá trị nguyên tố với hiđro tăng từ đến sau giảm xuống đến • NaH MgH2 AlH3 SiH4 PH3 H2S HCl Sự biến đổi tính chất Axit – Bazơ Hiđrua , Oxit , Hiđroxit ( Đối với nguyên tố Chính ) • Hiđrua : Trong chu kì từ trái NaH MgH2 AlH3 SiH4 PH3 H2S HCl qua phải dung dịch chúng giảm Dung dịch giảm dần tính bazơ, tăng dần tính bazơ, tăng dần tính axit dần tính axit Trong phân nhóm từ xuống dưới, Tính axit tăng dần HF HCl HBr HI Tính axit tăng dần • Biến đổi tính bazơ - Axit Của oxit , hiđroxit nguyên tố chính: Trong chu kì từ trái qua phải, tính bazơ oxit, hiđroxit nguyên tố giảm dần, tính axit tăng dần Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7 ox ox.bazơ ox lưỡng tính o.axit o x axit ox.axit ox.axit NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 H2SiO3 H3PO4 H2SO4 HClO4 Bazơ kiềm bazơ lưỡng tính bazơ kiềm ax yếu ax trung bình k tan ax.mạnh ax cực mạnh Trong phân nhóm từ xuống dưới, tính bazơ oxit, hiđroxit tăng dần BeO MgO ox.lưỡng tính ox.bazơ Be(OH)2 lưỡng tính Vơ Mg(OH)2 bazơ CaO SrO ox.bazơ kiềm ox bazơ kiềm mạnh Ca(OH)2 bazơ kiềm BaO ox.bazơ kiềm rát mạnh Sr(OH)2 Ba(OH)2 bazơ kiềm mạnh bazơ kiềm mạnh -8- Soạn có chỉnh sửa lần Hóa vơ Chương HIĐRO (2 tiết) I CẤU TẠO ELECTRON CỦA NGUYÊN TỬ VÀ PHÂN TỬ THÀNH PHẦN, ĐỒNG VỊ TÍNH CHẤT VẬT LÍ VÀ TÍNH CHẤT HỐ HỌC: Cấu tạo nguyên tử phân tử; Đồng vị: Nguyên tử Hiđro có cấu hình electron đơn giản ( 1s1 ), gồm electron hạt nhân mang đơn vị điện tích dương (gọi proton ) Hiđro có ba đồng vị : Proti (1H), Dơteri (2H hay D ) Triti ( 3H hay T ) Proti Dơteri hai đồng vị bền, Còn đồng vị Triti đồng vị phóng xạ Tỉ lệ đồng vị hợp chất hiđro là: H D 99,984% 0,016% T 10 – 4% Trừ só đặc điểm số tốc độ số cân phản ứng, tính chất hố học H , D , T giống Do có kiến trúc đặc biệt nguyên tử hiđro có ba khả năng: (1) Mất electron hoá trị biến thành ion dương: H - e = H+ , ∆ H0 = 1312kj/mol Về khả hiđro giống kim loại kiềm, lượng ion hoá hiđro lớn gấp vài balần so với kim loại kiềm Bán kính nguyên tử H có r ~ 10 – cm ; Proton có kích thước bé nhiều ( r ~ 1,5 10 – 13 cm ) Bởi khác với cation kim loại kiềm, proton không tồn độc lập mà kết hợp với nguyên tử, hay phân tử khác, chẳng hạn kết hợp với nước tạo thành H3O+ (2) Kết hợp electron biến thành ion H – có kiến trúc electron kiểu heli ( 1s2 ) H + e = H- , ∆ H0 = - 67 kj/mol Ion H – có khả tồn hiđrua muối, ví dụ NaH, CaH2 Về khả này, hiđro giống halogen, lực electron gần 1/5 halogen (3) Tạo nên cặp electron dùng chung cho liên kết cộng hoá trị Liên kết khơng có cực phân tử H2 , có cực phân tử HCl Với lí trên, hiđro xếp vào nhốm IA, xếp vào nhóm VIIA, để dấu móc ( H ) Do chất proton, lớp electron che chắn hạt nhân, hiđro có đặc điểm mà ngun tử khác khơng có tạo liên kết hiđro , cầu hiđro nhiều hợp chất không hợp thức với kim loại Tính chất lí học : Dạng tồn bình thường trạng thái tự hiđro phân tử H2 gồm hai nguyên tử Năng lượng liên kết ( H - H ) 435 kj/mol độ dài liên kết 0,74 Å Vô -9- Soạn có chỉnh sửa lần Hóa vơ Phân tử H2 có có độ bền lớn, khó bị cực hố, bé nhẹ nên có nhiệt độ nóng chảy ( - 259,10 C ) nhiệt độ sôi ( - 252,60C ) thấp Nhiệt độ thường hiđro khí khơng màu, khơng mùi khơng vị; Nó nhẹ khí; Một lít khí H2 điều kiện tiêu chuẩn nặng 0,08985g, nhẹ khơng khí gần 15 lần Bởi hiđro có tốc độ khuyếch tán lớn nhất, lớn gấp 3,5 lần khơng khí Khí hiđro có độ dẫn nhiệt lớn; Khi dùng khí hiđro làm nguội vật nóng, trình nguội xẩy nhanh lần so với khơng khí Khí hiđro tan nước dung mơi hữu cơ; Một lít nước 00C hồ tan 21,5 ml khí H2 Tính chất hoá học: Phân tử H2 với vỏ electron nguyên tử He, có độ bền lớn, khó phân huỷ thành nguyên tử Phân tử H2 phân huỷ rõ rệt 20000C; Q trình phân huỷ thu nhiều nhiệt: H2 = 2H , ∆H0 = 436kj/mol Chính nhiệt độ thường hiđro hoạt động mặt học; Khi đun nóng hiđro kết hợp với nhiều nguyên tố (1) Kết hợp với kim loại: Hiđro kết hợp trực tiếp với kim loại kiềm, kiềm thổ H2 + 2Na = 2NaH H2 CaH2 + Ca = (2) Hiđro kết hợp với phi kim: oxi , Clo , S , N2 H2 + O = 2H2O ; H2 + Cl2 = 2HCl Hỗn hợp thể tích hiđro thể tích oxi nhiệt độ thường, khơng có phản ứng; Nhưng tiếp xúc với lửa, tia lửa điện nổ mạnh; Phản ứng toả nhiều nhiệt Nhiệt độ bắt cháy ( 2H2 + O2 ) vào khoảng 5500C; Chỉ cần điểm hỗn hợp đạt đến nhiệt độ đó, phản ứng xẩy lan truyền nhanh tồn thể tích hỗn hợp, gây hiên tượng nổ; (Nhiệt phản ứng làm cho thể tích khí tăng đột ngột) Ngược lại khí hiđro cháy êm dịu oxi khơng khí, oxi tinh khiết ; Trong trường hợp không tồn hỗn hợp nổ Ngọn lửa khí hiđro cháy oxi tinh khiết có nhiệt khoảng 25000C; ứng dụng làm đèn xì hiđro – oxi, hàn cắt , nấu chảy kim loại khó nóng chảy Phản ứng hiđro với oxi khơi mào xúc tác (Muội Pt amiăng đốt nóng ) → 2H2O (lỏng) 2H2 (k) + O2(k) Dun nong muoi Pt / soiamiang Phản ứng ứng dụng làm pin nhiên liệu; Hai cực làm than xốp , khí H2 O2 khuyếch tán qua (-) 2H2 (k ) + 4OH – dd = 4H2O ( lỏng ) + 4e (+ ) O2 (k ) + 2H2O (lỏng) + 4e = 4OH – (dd) (3) Phản ứng với hợp chất: Hiđro khử nhiều oxit kim loại sắt, đồng , chì , thuỷ ngân kimloại; Khi có mặt Pt, hiđro khử anđêhit, xêton , thành rượu , an ken Vô - 10 - Soạn có chỉnh sửa lần Hóa vơ 5NaBr + NaBrO3 + 3H2SO4 = 3Na2SO4 + 3Br2 + 3H2O Nguồn cơng nghiệp để điêù chế iot nước lỗ khoan dầu mỏ rong biển Rong biển đem phơi khô, đốt thành tro, ngâm tro nước để hoà tan hết muối Lọc lấy dung dịch, đem cô cho muối kết tinh; Phần lớn clorua sunfat kết tinh; Iođua lại dung dịch; Lọc lấy dung dịch, dùng khí clo dẩy iot (được tính toán lấy vừa đủ) III Hợp chất với hiđro: Điều chế tính chất, ứng dụng Muối halogenua Hidro halogenua: HX ( X = F, Cl, Br, I ) Điều kiện thuờng, hidro halogenua chất khí khơng mầu Trong dãy HF, HCl, HBr, HI độ dài liên kết tăng lên, lượng liên kết giảm xuống, độ bền nhiệt phân tử giảm mạnh Từ HF đến HI nhiệt độ sơi nhiệt độ nóng chảy tăng dàn theo khối lượng phân tử Riêng HF có nhiệt độ sơi nhiệt độ nóng chảy cao bất thường, có tuợng trùng hợp phân tử liên kết hidro: nHF → (HF)n , giá trị n từ đến trạng thái khí HF lỏng có số điện mơi lớn, dung mơi ion hoá tốt ( sau H2O); Bản thân HF lỏng tự ion hoá: ˆˆ H2F+ + FHF + HF ‡ˆ ˆ† F- + HF ‡ˆ ˆ† ˆˆ HF2 Chính vậy, cho HF tác dụng với dung dịch NaOH, KOH, khơng cho ta muối trung tính, mà tạo nên NaHF2 , KHF2 Độ mạnh axit tăng lên dãy HF – HCl – HBr – HI độ bền liên kết H – X giảm xuống dãy HF axit nhất, hoà tan SiO2: 4HF + SiO2 = SiF4 + 2H2O SiF4 + 2HF = H2SiF6 ( tan) Chỉ đựng axit flohiđric chai nhựa Tính khử tăng theo dãy HF – HCl – HBr – HI ; HF hồn tồn khơng thể tính khử, HCl thể tính khử tác dụng với chát oxi hoá mạnh, HBr HI thể tính khử mạnh O2 + 4HCl = 2H2O + Cl2 (Phản ứng có xt 4500C) Điều chế: (1) Phương pháp sunfat: CaF2 + H2SO4 = CaSO4↓ + 2HF↑ phương pháp điều chế HF NaCl + H2SO4 = NaHSO4 + HF↑ (đun nhẹ) NaCl + NaHSO4 = Na2SO4 + HF↑ (đun mạnh) Vô - 96 - Soạn có chỉnh sửa lần Hóa vơ (2) Tổng hợp trực tiếp: H2 + Cl2 = 2HCl ( Dùng cho HCl) (2) Thuỷ phân dẫn xuất Phot fua halogenua: PBr3 + 3H2O = H3PO4 + 3HBr PI3 + 3H2O = H3PO3 + 3HI Trên thực tế người ta cho phot tác brom hay iot tác dụng trực tiếp với phot nước ứng dụng: Trong HX, HCl dùng nhiều (Đứng hàng thứ ba quy mô sản xuất công nghiệp, sau H2SO4 HNO3) Dùng điều chế vynyl Clorua từ axetylen, muối Clorua kim loại, amoniclorua, dược phẩm phẩm nhuộm HF dùng điều chế Criolit, công nghiệp sản xuất nhôm Muối halogenua: Hầu hết nguyên tố tạo nên halogenua Có thể chia halogenua làm hai nhóm: Halogenua ion halogenua cộng hóa trị Halogenua ion, có mạng lưới tinh thể ion (mặc dù liên kết có phần cộng hóa trị) Các kim loại kiềm, kiềm thổ, đa số lantanoit số actinoit tạo nên halogenua ion Halogenua ion có nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sơi cao; Chúng dãn điện nóng chảy Đa số halogenua ion tan nước điện li mạnh Halogenua Cộng hóa trị, có mạng lưới phân tử, tương tác phân tử mạng tinh thể lực Van dec Van Các nguyên tố không kim loại; Các kim loại có số oxi hóa cao, tạo nên halogenua cộng hóa trị Các halogenua cộng hóa trị dễ bay hơi, tan dung môi không phân cực; Không dẫn điện nóng chảy Tính chất hóa học chung halogenua cộng hóa trị dễ bị thủy phân, tạo nên axit halogenhiđric; Ví dụ: BiCl3 + 3H2O = Bi(OH)3 + 3HCl IV Hợp chất với oxi: Các oxit, oxi axit, muối; So sánh tính axit tính oxi hóa khử hợp chất mức oxi hóa +1, +3, +5, +7 Các oxit: 1, Flo tạo số oxit có cơng thức F2On (với n = 1, 2, 3, 4): F2O, F2O2, F2O3 F2O4 2, Clo tạo nên số oxit: Cl2O, Cl2O3, ClO2, Cl2O6, Cl2O7 Vơ - 97 - Soạn có chỉnh sửa lần Hóa vơ Cl2O điều kiện thường chất khí mầu vàng da cam, nặng khơng khí có mùi giống clo, khơng bền Cl2O tan nước: Cl2O + H2O = 2HClO ClO2 khí mầu vàng lục, có mùi khó chịu, bền, tan nhiều nước Có phản ứng tự oxi hóa tự khử sau: 2ClO2 + 2KOH = KClO2 + KClO3 + H2O Cl2O6 ( chưa xác định cấu tạo phân tử) chất lỏng giiống dầu, mầu đỏ thẫm Có phản ứng tự oxi hóa tự khử sau (xẩy mãnh liệt): Cl2O6 + H2O = HClO3 + HClO4 Cl2O7 chất lỏng khơng mầu giống dầu Khi tan nước tạo thành HClO4: Cl2O7 + H2O = 2HClO4 3, Oxit brom bền hơn, ngưòi ta chưa xác định cấu tạo chúng Có oxit: Br2O, BrO2, Br3O8 có cơng thức (BrO3) 4, I ot tạo nên oxit: I2O4, I4O9, I2O5 Các oxi axit: Các halogen tạo nên axit chứa oxi sau: HOX , Axit hipo halogenơ HFO HXO2, HXO3 , halogenơ halogenic ? ? HClO HClO2 HClO3 HBrO ? HBrO3 HIO ? HIO3 HXO4 pe halogenic ? HClO4 ? HIO4 Những chỗ đánh dấu ( ?) chưa rõ( Người ta chưa tổng hợp được, chúng không tồn tại) *Tất HOX (HFO, HClO, HBrO, HIO) không bền Chỉ có HFO tách trạng thái tự do, axit lại tồn dung dịch Chúng axit yếu Tính axit giảm dần từ Cl đến iot: HClO Ka = 3,4.10-8; HBrO Ka = 2.10-9; HIO Ka = 1.10-11 Các axit hipo halogenơ muối chúng chất oxi hóa mạnh; Tính oxi hóa giảm dần từ Clo đến iot ( HClO → HIO) *Tất HXO3 (HClO3, HBrO3, HIO3) axit nấc axit mạnh, lực axit giảm từ clo đến iot; Riêng HIO3 tảch dạng tinh thể Các axit chất oxi hóa mạnh, tính oxi hóa giảm dần từ HClO3 đến HIO3 Vô - 98 - Soạn có chỉnh sửa lần Hóa vơ Các muối halogenat chất oxi hóa mạnh, khả oxi hóa giảm dần từ ClO3đến IO3- *Các HXO4 ( HClO4 HBrO4 HIO4): Các axit HClO4 HBrO4 axit mạnh (mạnh axit)đồng thời chất oxi hóa cực mạnh, riêng HBrO4 tồn dung dịch tới nồng độ 6M; Cả dạng axit dạng muối có tính oxi hóa mạnh KMnO4 Dạng dung dịch HIO4 tồn ion IO4- tứ diện Có cân sau dung dịch: ˆˆ H3O+ + H4IO6H5IO6 + H2O ‡ˆ ˆ† ˆˆ IO4- + 2H2O H4IO6- ‡ˆ ˆ† Các muối peiodat thường tan Axit peiotđic muối chúng chất oxi hóa mạnh *Dãy axit chứa oxi clo: HClO HClO2 HClO3 HClO4 HClO HClO2 HClO3 Axit yếu axit t.bình axit mạnh HClO4 axit cực mạnh Kém bền ………→ …….độ bền tăng lên → bền Oxi hóa mạnh … ← tính oxi hóa tăng ← Ví dụ: ClO- oxi hóa mạnh mơi trường Ion ClO3- oxi hóa mơi trường axit mạnh Ion ClO4- thực tế khơng có khả oxi hóa dung dịch nước V Hợp chất halogen: Những hợp chất halogen có cơng thức XX n/ , X halogen, X/ halogen có độ âm điện lớn n số phối trí 1, 3, 5, 7: ClF, BrF, BrCl, ICl, IBr ClF3, BrF3, ICl3, BrF5, IF5 , IF7 Dạng XX/ có phản ứng thủy phân: ˆˆ HX + HOX/ XX/ + H2O ‡ˆ ˆ† Dạng XX3/ cấu tạo kiểu chữ T : (X có lai hóa sp3d): F F C l F Vô F B r X/ F X X/ X/ F - 99 - Soạn có chỉnh sửa lần Hóa vơ Hợp chất ICl3 trạng thái rắn có cấu tạo đime (ICl3)2: C ll C l C C l I l I C C l l Trong tri halogenua XX3/ , hoạt động hóa học hết ClF3 Nó chất oxi hóa mạnh F2 Các XX/5 có cấu tạo chóp đáy vng, x có lai hóa sp3d2: Ví dụ: XF5 F F F X F F Các XX/7 mói biết IF7 nguyên tử iot có lai hóa sp3d2f, cấu tạo phân tử hình chop kép cạnh VI Các Freon (CFC), vai trò chúng việc phá hủy tầng ozon: Freon hợp chất clorofloro cácbon: CFCl3, CF2Cl2; Những chất đựng thiết bị làm lạnh (máy lạnh, máy điều hòa nhiệt, tủ lạnh, chất gây xốp cho chất dẻo v v Freon tan nước, bền tầng thấp; Khuyếch tán lên tầng cao khí (cách mặt đất độ 30 km), bị tia xạ có bước sang từ 1900 – 2250 Å làm phân hủy: Ví đụ: CF2Cl2 + hν = CF2Cl + Cl Cl + O3 = ClO + O2 (1) Tia có luợng lớn từ mặt trời: O2 + hν = O + O ClO + O = Cl + O2 (2) Kết O3 biến thành O2 (cộng phương trình (1) (2)): O3 + O = 2O2 Các khí NO NO2 khí thải đọng phản lực, động oto, xe máy sinh ra, khuyếch tán lên tằng cao khí quyển, phá hủy tầng ozon: NO + O3 = NO2 + O2 NO2 + O = NO + O2 Cl nguyên tử, NO chất xúc tác phá hủy tầng ozon Tầng ozon bị mỏng, thủng, làm tia tử ngoại lọt xuống Các tia tử ngoại tiêu diệt sống mặt đất Vơ - 100 - Soạn có chỉnh sửa lần Hóa vơ Chương 11 KHÍ HIẾM (Khí q) (1 tiết) .1 Đặc điểm chung nhóm .2 Nguồn dự trữ tự nhiên, sản xuất ứng dụng khí quí .3 Hợp chất xenon khí quí khác I Đặc điểm chung nhóm: Các khí thuộc nhóm VIIIA bảng HTTH, bao gồm: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Bảng số đặc điểm chúng: Nguyên tử He Vơ Số TT Bán kính nt (Å) 1,22 Cấu hình 1s - 101 - Năng lượng I1 (eV) 24,58 Soạn có chỉnh sửa lần Hóa vơ Ne Ar Kr Xe Rn 10 18 36 54 86 1,6 1,91 2,01 2,2 - [He]2s22p6 [Ne]3s23p6 [Ar]4s24p6 [Kr]5s25p6 [Xe]6s26p6 21,669 15,755 13,996 12,127 10,745 Nhận xét: Vỏ ngồi ns2np6 (đã bão hòa) Cấu hình electron bền, lượng ion hóa thứ cao, đặc biệt khí nhẹ Đơn chất: Tồn nguyên tử độc lập Tất khí khơng có mầu, mùi Rất khó hóa lỏng, hóa rắn Từ He đến Rn, nguyên tử có khả bị cực hóa nhiều (do bán kính nguyên tử lớn hơn), lực van dec van tăng lên, nhiệt độ sơi, nhiệt độ nóng chảy tăng lên Trong khí hiếm, He có nhiệt độ sơi thấp Heli lỏng, có hai dạng: Dạng I tồn 2,1720K, có đặc tính chất lỏng bình thường; Dạng II tồn 2,1720K, có đặc tính bất bình thường, khơng có chất lỏng khác Heli II có độ dẫn nhiệt lớn, gấp 800 lần độ dẫn nhiệt của đồng nhiệt độ thường, có độ nhớt bé, khoảng 1/1000 độ nhớt khí hiđro, tạo màng mỏng có độ dầy vài trăm nguyên tử, chảy qua ống nhỏ hay khe hẹp mà khơng phảI bơm khơng có ma sát Heli rắn có mạng lục phương, khí lại có mạng lập phương tâm diện Các khí tương đối dẽ tan nước, dung mơI hữu chúng tan nhiều hơn; Chúng dễ dàng bị than hoạt tính hấp phụ nhiệt độ thấp, nhiệt độ cao chúng bị giảI hấp Độ tan khả bị hấp phụ tăng từ He đến Rn Trong ống phóng điện khí cho mầu khác nhau: He (vàng), Ne (đỏ), Ar (lam nhạt hơI đỏ), Kr (tím), Xe (lam) Về mặt hóa học: Trên sở so sánh độ âm diện, ngưòi ta thấy, chất tạo thành hợp chất với khí Flo, Clo, oxi Thực tế hợp chất khí biết Flo, oxi với Xe, Xe có số oxi hóa từ +1, +2, +4, +6, +8 Ví dụ: Xe + PtF6− II Trạng thái thiên nhiên, phương pháp tách khí hiếm: Hàm lượng khí khí 1% thể tích Trong He 5.10-4; Ne 1,8.10-3; Ar 9,3.10-1; Kr 1,1.10-4; Xe 8,6 10-6; Rn 10-20 Trong số khí thiên nhiên hàm lượng He cao nhiều khoảng 7%, tạo nên số khống vật phóng xạ; Trong vũ trụ hêli phổ biến Rađon tạo nên phóng xạ radi thori Các khí lấy từ khơng khí: Hóa lỏng khơng khí, cất phân đoạn, tách tổng khí Hấp phụ phân đoạn, tách riêng tong khí Ưng dụng khí hiếm: Những ứng dụng chủ yếu dựa vào tính trơ chúng Heli bơm cho khí cầu Argon làm khí trơ cho luyện kim, hàn kim loại Neon, argon nạp vào bang đèn tuýp Bóng đèn xenon tương tự ánh sáng mặt trời Radon phóng xạ, dùng y học IV Vô Hợp chất Xenon: - 102 - Soạn có chỉnh sửa lần Hóa vơ Những hợp chất Xe với Flo với oxi, số oxi hóa Xe +2, +4, +6, +8 XeF2 : Trạng tháI khí rắn Phân tử đường thẳng F – Xe – F Điều kiện thường XeF2 tinh thể khơng mầu, nóng chảy khoảng 1400C, đun nóng phân hủy: 2XeF2 = Xe + XeF4 Nó tan nước, 25g/l C, tan bị thủy phân: 2XeF2 + 2H2O = 2Xe + 4HF + O2 Phản ứng nhanh môi trường kiềm chậm mơI trường axit trung tính Phản ứng cho thấy, dung dịch nước XeF2 chất oxi hoá mạnh; Bản thân chúng chất oxi hóa mạnh XeF4 : Trạng tháI khí Cấu tạo vng phẳng Trong phân tử Xe có lai hóa sp3d2 F F Xe F F Trong điều kiện thường, XeF4 dạng tinh thể khơng mầu, nóng chảy 1140C khơng phân hủy rõ rệt Nhiệt độ cao, phân hủy theo phản ứng: 3XeF4 = 2XeF6 + Xe XeF4 chất oxi hóa mạnh: XeF4 + 2H2 = Xe + 4HF XeF6 : Trạng thái khí, cấu tạo bát diện lệch, Xe có lai hóa sp3d2f Điều kiện thường tinh thể không mầu, 430C trở nên vàng 480C nóng chảy thành chất long mầu vàng, chất bền xenonflorua XeF6 chất hoạt động hóa học, tác dụng nhanh chóng với thạch anh: 2XeF6 + SiO2 = 2XeOF4 + SiF4 nhiệt độ thấp, phản ứng thủy phân xẩy êm dịu: XeF6 + 3H2O = XeO3 + 6HF Những hợp chất Xe với oxi gồm: XeO3; XeO4 chất oxi hóa mạnh Bài tập, câu hỏi: (6 tiết) Chủ yếu dành cho luyện tập trả lời câu hỏi chủ chốt chương Kiểm tra : tiết Thi hết học phần (Tự luận) CÂU HỎI HĨA VƠ CƠ CHO TỪNG CHƯƠNG Chương Vơ - 103 - Soạn có chỉnh sửa lần Hóa vơ 1, Vỏ electron ngun tử cấu tạo ? Thế nguyên tố ? Thế nguyên tố phụ loại ? Thế nguyên tố phụ loại hai ? Electron hóa trị gồm electron ? : (Đối với nguyên tố chính, nguyên tố phụ loại một, nguyên tố phụ loại hai) 2, Nguyên tắc xắp xếp nguyên tố bảng HTTH ? Chu kì ? Đầu chu kì cuối chu kì gồm ngun tố ? Nhóm ? Thế phân nhóm ? Phân nhóm phụ ? 3, Nguyên nhân sâu xa tượng biến đổi tuần hồn tính chất nguyên tố ? Các tính chất lý học biến đổi tuần hồn 4, Những tính chất vật lý biến đổi tuần hoàn ? Nêu định nghĩa lượng ion hóa ? Trong chu kì, lượng ion hóa biến đổi ? Vì ? Trong phân nhóm chính, lượng ion hóa biến đổi ? Hãy giải thích Biết lượng ion hóa nguyên tố, dự đốn khả ? 5, Nêu định nghĩa lực electron Biết lực electron ngun tố dự đốn khả nguyên tố ? 6, Nêu định nghĩa độ âm điện nguyên tố Độ âm điện ngun tố, có phải tính chất ngun tử độc lập khơng ? Vì ? Độ âm điện nguyên tố biến đổi nào, chu kì phân nhóm ? Vì ? Biết độ âm điện nguyên tố dự đốn tính chất ? 7, Bán kính ngun tử có giá trị tuyệt đối khơng ? Giải thích ? Cho biết khái niệm bán kính cộng hóa trị ngun tố ? Biến đổi bán kính cộng hóa trị chu kì phân nhóm chính, ? Vì ? Đối với nguyên tố d, biến đổi bán kính lại chậm, giải thích ? 8, Tính dẫn điện kim loại phi kim ? Kiến trúc tinh thể có liên quan đến khả dẫn điện ? Các tính chất hóa học biến đổi tuần hồn : 9, Tính kim loại phi kim liên quan đến khả khử, khả oxi hóa nguyên tố khổng ? Vì ? Tính kim loại, phi kim biến đổi theo chu kì nhóm ? giải thích ? 10, Hóa trị ( bao gồm điện hóa trị cộng hóa trị) tính ? Số oxi hóa nguyên tố tính ? Nó có phải tính chất ngun tử độc lập khơng ? Số oxi hóa hóa trị có trùng khái niệm khơng ? Trong chu kì phân nhóm chính, hóa trị số oxi hóa biến đổi ? 11, Biến đổi tính axit bazơ hiđrua theo chu kì phân nhóm ? Cho ví dụ 12, Biến đổi tính axit bazơ oxit, hiđroxit theo chu kì phân nhóm ? Cho ví dụ Chương 1, Hiđro có đồng vị ? Tính chất hóa học đồng vị có khác khơng ? Vơ - 104 - Soạn có chỉnh sửa lần Hóa vơ 2, Ngun tử H có cấu tạo đặc biệt ?, Từ cấu tạo nguyên tử H, xẩy khả ? Hãy trình bày khả 3, Tính chất vật lí H2 có đặc biệt : Phân tử H2 có bền khơng ? có phân cực khơng ? có nặng ? Nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sơi có cao khơng ? khí H2 có mùi vị khơng ? khả khuyếch tán, dẫn nhiệt ? Khả tan nước, dung môi hữu ? 4, Khả phản ứng H2 ? Vì phải đun nóng ? Trong trường hợp nào, H2 thể tính oxi hóa ? Những trường hợp H2 thể tính khử ? Cho ví dụ Hiđro khử loại oxit kim loại ? Vì hiđro nguyên tử lại hoạt đông hiđro phân tử ? 5, Trong tự nhiên, hiđro tồn dạng ? Hãy kể số hợp chất có chứa hiđro Trong cơng nghiệp, hiđro sử dụng làm ? (Tổng hợp chất, chất khử, nhiên liệu) 6, Trình bày điều chế H2 từ than, từ khí thiên nhiên cơng nghiệp 7, Nêu phương pháp điều chế H2 phòng thí nghiệm 8, Có loại hiđrua ? Tính chất chung loain hiđrua ? 9, Điều kiện hình thành liên kết hiđro ? Liên kết hiđro có phải liên kết hóa học khơng ? Vì ? Liên kết hiđro gây đặc tính bất thường ? (Nhiệt độ sơi, nhiệt độ đơng đặc, khả bay hơi, khả nằng hòa tan) Chương 1, Cấu tạo ngun tử oxi có đặc biệt ? Căn vào cấu hình electron, độ âm điện dự đốn khả năng, xu hướng xẩy chúng 2, Phân tử O2 thuận từ hay nghịch từ ? Trong phân tử có liên kết, liên kết ? Phân tử O2 có phân cực khơng ? Có bền khơng ? O2 tan nước nhiều khơng ? Vì ? 3, Hãy giải thích oxi lại có khả phản ứng trực tiếp nhiệt thường nhiệt độ cao với hầu hết nguyên tố ? Đối với số nguyên tố, phản ứng oxi với chúng phải đốt nóng xẩy ra, giải thích ? Các phản ứng oxi với nguyên tố hay hợp chất khác thuộc loại phản ứng ? 4, Trong cơng nghiệp phòng thí nghiệm, người ta điều chế oxi ? Oxi có ứng dụng cơng nghiệp, đời sống ? 5, Có loại oxit ? Peoxit, supeoxit, ozonit khác ? Chúng có điểm chung ? 6, Ozon có cấu tạo phân tử ? Phân tử có phân cực khơng ? Có bền khơng ?, từ suy khả tan nước, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sơi, khả phản ứng so với oxi 7, Ozon có khả phản ứng hoá học cao oxi nhiều Hãy chứng minh điều qua phản ứng hố học ? 8, Ozôn chủ yếu tồn đâu ? Có vai trò sống trái đất, có ứng ứng dụng thực tế ? 9, Các khí CF3Cl, CF2Cl2, NO lại nói chúng có vai trò xúc tác làm phân huỷ ozon ? 10, Trình bày cấu tạo phân tử nước ? Các tính chất vật lí quan trọng nước ? 11, Khả phản ứng hoá học nước ? Trình bày khả : Hiđrat hố, thuỷ phân, oxi hoá khử nước, xúc tác nước ? 12, Nước tự nhiên bao gồm nguồn ? Vô - 105 - Soạn có chỉnh sửa lần Hóa vơ Nước dùng sinh hoạt, công nghiệp thực phẩm lấy từ sông suối, hồ, nước ngầm, người ta phải sử lí trước đem vào sử dụng ? Trình bày bước sử lí nước thải sinh hoạt ? 13, Trình bày cấu tạo phân tử H2O2, tính chất vật lí H2O2 ? 14, Trình bày tính chất hố học H2O2 ? 15, Các ứng dụng H2O2 Điều chế H2O2 công nghiệp phòng thí nghiệm ? Chương 1, Nêu đặc điểm cấu tạo nguyên tử kim loại kiềm, nhận xét lượng ion hoá, điện cực, liên kết kim loại chúng, từ dự đốn tính chất chung kim loại kiềm ? 2, Kim loại kiềm có tính chất vật lí ? Hãy nêu tính chất giải thích: Ánh kim, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sơi, độ cứng, độ dẫn điện, tỉ khối, tính nhuốm mầu lủa, quang điện, khả hoà tan lẫn tan Hg, tan NH lỏng, đồng vị 3, Các kim loại kiềm hoạt động mặt hoá học; Trong phản ứng chúng thể tính khử mạnh tính khử tăng lên từ Li đến Cs Hãy chứng minh nhận định ? 4, Trạng thái tự nhiên kim loại kiềm ? Phương pháp điều chế kim loại kiềm ? Ứng dụng kim loại kiềm ? 5, Các kim loại kiềm có đặc điểm chung ? 6, Trình bày phương pháp sản xuất sut an da (NaOH) 7, Trình bày tính chất lý, hố hợp chất NaHCO3 Na2CO3 ứng dụng quan chúng 8, Trình bày cách điều chế Na2CO3 theo phương pháp SolVay 9, Kiến trúc tinh thể kiểu NaCl kiểu CsCl ? Chương 1, Nêu đặc điểm chung nguyên tố nhóm IIA 2, Tính chất lí học kim loại kiềm thổ, so sánh chúng với nhóm kim loại kiềm ? 3, tính chất hố học kim loại kiềm thổ, so sánh chúng với kim loại kiềm ? 4, Nêu nguyên tắc chung điều chế kim loại kiềm thổ ? Cho ví dụ ? Các ứng dụng kim loại kiềm thổ ? 5, Nêu đặc điểm chung hợp chất kim loại kiềm thổ, có so sánh với hợp chất kim loại kiềm ? 6, Hãy liệt kê oxit, hiđroxit, muối kim loại kiềm thổ khơng tan, tan ít, tan nhiều ? 7, Tính chất li, hoá học CaCO3 , Ca(HCO3)2 ? 8, Nước cứng ? Thế độ cứng tạm thời ? Thế độ cứng lâu dài ? Độ cứng toàn phần ? Nước cứng gây tác hại ? Nêu phương pháp làm mềm nước cứng ? 9, CaF2, SrF2, BaF2 có mạng tinh thể kiểu florit, mô tả kiến trúc mạng ? Chương 1, Trình bày đặc điểm chung nhóm IIIA ? Vơ - 106 - Soạn có chỉnh sửa lần Hóa vơ Trong nhóm IIIA, ngun tố B có đặc điểm đặc biệt so với nguyên tố lại nhóm? Tính kim loại biến đổi nhóm IIIA ? Vì ? Hãy giải thích ngun tố Tl lại có số oxi hố +1 bền +3 ? 2, Các Boran B2H6, B4H10 hợp chất thiếu electron điển hình; Hãy mơ tả cấu tạo phân tử B2H6 làm rõ đặc điểm cấu tạo hợp chất thiếu electron Thế liên kết hai tâm ? Thế liên kết tâm ? 3, Oxit boric (B2O3) gồm dạng thuỷ tinh dạng tinh thể, chúng có cấu tạo khác ? Tính chất vật lý tính chất hố học B2O3 ? 4, Axit ortho boric (H3BO3) dạng tinh thể cấu tạo ? Các tinh chất vật lý H3BO3 ? Các tính chất hố học axit (H3BO3) ? (Chú ý: Phải nêu rõ H3BO3 axit nấc, kiểu điện li đặc biệt, borat không tương ứng với công thức axit, khả tạo este) 5, Nêu đặc điểm chung borat ? Tính chất lý, hố học borac (Na2B4O7.10H2O) ? 6, Nêu ứng dụng (B2O3, H3BO3, Borat) thực tế ? 7, Nhôm tự nhiên tồn dạng ? Nêu số khống thơng thường chứa nhơm ? Khống vật để sản suất nhơm ? 8, Trình bày bước tinh chế quặng boxit ? Vì phải tinh chế ? 9, Nêu phương pháp sản xuất nhôm ? Cơ chế điện phân hỗn hợp (Al2O3 10%, Na3AlF6 90%) nóng chảy ? Cho tiêu chuẩn Na+/Na có E0 = - 2,71 V, Al3+/Al có E0 = - 1,67V; Rõ ràng tiêu chuẩn Al3+/Al âm hơn, mặt nguyên tắc, cực (- ) phải xẩy Al3+ + 3e = Al Giải thích Na+ lại phóng điện (Na+ + e = Na) mà Al3+ ? Tại F2 lại đẩy oxi khỏi Al2O3 ? 10, Nêu ứng dụng nhôm ? Các hợp chất nhôm: 11, Nêu hiểu biết nhơm hiđrua (AlH3)n ( Cấu tạo, tính chất lý hố, ứng dụng) ? 12, Trình bày cấu tạo , tính chất vật lý, tính chất hố học α- Al2O3 ? * Al2O3 - γ có đặc điểm khác so với α- Al2O3 ? 13, Tính chất vật lý hố học Al(OH)3? 14, Nhơm clorua trạng thái khí trạng thái tan tồn phân tử Al2Cl6, trình bày cấu tạo ? Trình bày tính chất hố học nhơm clorua ứng dụng ? 15, Phèn ? Nêu ứng dụng phèn nhôm kali, ứng dụng dựa sở ? 16, Nêu cấu trúc spinen ? 17, Nêu đặc điểm chung Ga, In, Tl ? Chương 1, Hãy nêu đặc điểm chung nguyên tố nhóm IVA ? Cacbon 2, Cacbon có dạng thù hình ? Cấu tạo tính chất vật lý dạng kim cương, dạng than chì, dạng vơ định hình ? 3, Trình bày tính chất hố học bon ? Vô - 107 - Soạn có chỉnh sửa lần Hóa vơ Ở nhiệt độ cao, bon hoạt động mặt hố học; Hãy cho vài ví dụ cacbon có tính khử ? Cho vài ví dụ cacbon có tính oxi hố ? 4, Hãy thống kê dạng tồn cacbon tự nhiên 5, Những hợp chất: CaC2, Al4C3, cacbon gang, cacbon thép chúng có khác ? Chúng thuộc cacbua ? 6, Cấu tạo phân tử CO ? Tính chất lý hố học CO ? 7, Dựa vào tính chất vật lý hố học CO2, dùng CO2 bảo quản thực phẩm chữa cháy Trong phòng thí nghiệm, sinh viên đốt cháy sợi dây Mg cho vào lọ chứa CO 2, lửa khơng khơng bị dập tắt mà cháy mạnh hơn, hỏi ? 8, Những loại muối cacbonat, hiđro cacbonat tan, bền nhiệt ?; Những loại muối cabonat không tan, không bền nhiệt ? 9, Trình bày chu trình sinh địa hố cacbon ? CO2 biến đổi khí hậu tiàn cầu ? Silic 10, Trình bày tính chất lý, hố học Si ? 11, Silic điều chế công nghiệp, phòng thí nghiệm ? 12, Silan ? Tính chất hố học Silan ? 13, Các halogenua silic có tính chất ? 14, Hai tính chất vật lý quan trọng thạch anh tính chất ? - Thạch anh có tan axit thơng thường khơng ? SiO2 tan chất ? 15, Axit orthto silícic (H4SiO4) có tan khơng ? có bền khơng ? - Silicagen ? Chúng dùng làm ? 16, Những silicát tan ? Thuỷ tinh lỏng ? Thuỷ tinh lỏng dùng vào lĩnh vực ? 17, Zeolit ? Chúng có ứng dụng ? 18, Thuỷ tinh làm từ vật liệu ? 19, Gạch, ngói, đồ sành, đồ sứ làm từ đất xét, cao lanh: - Thành phần chủ yếu đất xét ? - Thành phần chủ yếu cao lanh ? 20, Thành phần chủ yếu xi mang pooclăng ? - Các phản ứng nhào xi măng với nước ? Gecmani, Thiếc, Chì 21, Hãy viết phản ứng hố học cho Sn Pb với axit HCl, H 2SO4, HNO3 (đặc lỗng), dung dịch kiềm 22, Tính chất hoá học (GeO, SnO, PbO), (GeO2, SnO2 PbO2); Riêng PbO2 có khác biệt so với GeO2 SnO2 ? 23, Tính chất hố học SnCl2 ? 24, Các phản ứng hoá học điện cực ac quy chì, nập điện phóng điên ? CHƯƠNG CÁC NGUN TỐ NHĨM VA 1, Các nguyên tố nhóm VA có đặc điểm chung đặc biệt ? (Năng lượng ion hố, độ âm điện, electron hoá trị, khả thể số oxi hố, biến đổi tính axit bazơ oxit, hiđroxit từ N đến Bi) 2, Cấu tạo phân tử N2 ? Từ cấu tạo dẫn đến có tính chất vật lý quan trọng N2 ? 3, Tính chất hố học N2 ? 4, Có thể sản xuất nitơ cơng nghiệp phòng thí nghiệm ? Vơ - 108 - Soạn có chỉnh sửa lần Hóa vơ 5, Cấu tạo phân tử NH3, từ cấu tạo phân tử dẫn đến tính chất vật lý quan trọng ? 6, Tính chất hố học NH3 ? 7, Điều chế NH3 công nghiệp phòng thí nghiệm ? 8, Tính chất chung muối amoni ? (dễ tan, thuỷ phân mạnh, bền nhiệt) 9, Trình bày hiểu biết hidrazin hidroxilamin ? 10, Trình bày đặc điểm chung oxit (N2O, NO, NO2, N2O4) ? 11, Tính chất chung axit nitrơ muối nitrit vừa có tính khử vừa có tính oxi hố, chứng minh? 12, Tính chất hố học axit nitric ? 13, Điều chế HNO3 cơng nghiệp phòng thí nghiệm ? 14, Trình bày tính chất chung muối nitrat ? 15, Tính chất hố học phot ? 16, Tính chất hố học H3PO3 ? 17, Tính chất hố học H3PO4 ? 18, Khả tan muối phot phat, thuỷ phân, môi trường dung dịch ? 19, Điểm danh loại phân lân cho biết công dụng loại ? 18, Cấu tạo phot phua halogenua: PX3 PX5 19, Biến đổi tính chất chung As, Sb, Bi ? Biến đổi tính chất hợp chất soxh + soxh +5 (Tính khử, tính oxi hố, tính axit bazơ, độ bền hợp chất) CHƯƠNG CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM VIA 1, Đặc điểm chung nhóm ? (Năng lượng ion hố cao, độ âm điện lớn, electron hoá trị ns2np4, khả thể số oxi hoá) 2, Các dạng thù hình lưu huỳnh ? 3, Tính chất hố học lưư huỳnh ? (Hoạt động nhiệt độ cao, chứng minh lưu huỳnh vừa có tính khử vừa có tính oxi hố) 4, Cấu tạo, tính chất vật lý tính chất hố học H2S ? 5, Đặc điểm sunfua ion ? Đặc điểm sunfua cộng hoá trị ? 6, cấu tạo phân tử SO2, tính chất vật lý, tính chất hố học SO2 muối sunfit nói chung ? 7, Cấu tạo phân tử SO3 khả tan vô hạn nước, H2SO4 ? 8, Cấu tạo tính chất vật lý H2SO4 ? 9, Tính chất hố học H2SO4 ? 10, Vẽ cấu tạo phân tử axit: axit tio sunfuric (H2S2O3), axit đitionơ (H2S2O4), axit tionic (H2S2O6), axit poli tionic (H2SnO6), nêu tính chất chúng 11, Vẽ cơng thúc cấu tạo axit peoxi sunfuric: H2SO5, H2S2O8 Tính chất chúng ? 12, Hình ảnh khơng gian phân tử S2Cl2, SCl4, SF4, SF6 Trong hợp chất vừa nêu, hợp chất bền ? ? 13, Trình bày phương pháp buồng chì phương pháp tiếp xúc để sản suất H 2SO4 ? 14, Thế mưa axit ? Tác hại mưa axit ? Thủ phạm gây mưa axit ? 15, Tính axit bazơ dãy SeO2, TeO2, PoO2 ? Tính chất hố học oxit SeO3, TeO3, PoO3 ? 16, Tính chất axit: H2SeO3 (axit selenơ) ? H2SeO4 (axit selenic) ? CHƯƠNG 10 HALOGEN Vô - 109 - Soạn có chỉnh sửa lần Hóa vơ 1, Thơng qua cấu hình electron, lượng ion hoá, độ âm điện, nêu đặc điểm chung cuả nguyên tố nhóm VIIA ? 2, Nêu cấu tạo phân tử X2 (của trạng thái: rắn, lỏng, khí)? 3, Trạng thái tồn tại, mầu sắc tính chất vật lý halogen 4, Tính chất hố học halogen ? 5, Trạng thái thiên nhiên phương pháp điều chế Flo, Clo, Brom, Iot 6, Tính chất vật lý tính chất hố học HF ? Tại trung hồ dd HF NaOH, ta khơng muối trung hồ, mà NaHF2 ? 7, Nhiệt độ sơi, nhiệt độ nóng chảy, độ mạnh axit, độ bền phân tử, độ dài cuả liên kết H X, tính khử biến đổi dãy: HF, HCl, HBr, HI ? 8, Điều chế HF, điều chế HCl, điều chế HBr, HI ? 9, Các ứng dụng HCl, HF cơng nghiệp ? 10, Các tính chất quan trọng Halogenua ion ? Các tính chất quan trọng Halogenua cộng hoá trị ? 11, Nêu hiểu biết oxit F lo, Clo, Brom, Iot (với số oxi hoá từ +1 đến +7) ? 12, Các axit chứa oxi halogen: HXO, HXO2, HXO3, HXO4 Nêu tính chất chất ? Nêu quy luật biến đổi tính chất ? (Độ bền, tính axit, khả oxi hoá) 13, Hợp chất halogen với nhau: Các dạng lai hoá sp3d, sp3d2 14, Freon (CFC) chất ? Nêu tác hại CFC Vơ - 110 - Soạn có chỉnh sửa lần ... ngư i ta phân chia hiđrua làm ba lo i: (1) Hiđrua ion , (2) Hiđrua cộng hoá trị , (3) Hiđrua kiểu kim lo i (1) Hiđrua ion : Hiđrua ion chất dạng tinh thể không màu, giống v i mu i Chỉ kim lo i kiềm,... Liti dầu hoả; Natri, kali nước Các kim lo i kiềm mềm, dùng dao cắt được, Cs mềm Li cứng Tính mềm kim lo i kiềm, liên quan đến liên kết kim lo i yếu mạng lư i tinh thể kim lo i Các kim lo i kiềm... i n, phốt đen l i dẫn i n ; Thiếc trắng đẫn i n , thiếc xám l i chất bán dẫn Trạng th i rắn, kim lo i có tinh thể liên kết kiểu kim lo i, phi kim trang th i rắn có mạng tinh thể liên kết kiểu