Bài báo cáo: Các nguyên tố kim loại chuyển tiếp nhóm VII B

Với kết cấu nội dung gồm 12 bài, bài báo cáo Các nguyên tố kim loại chuyển tiếp nhóm VII B giới thiệu đến các bạn những nội dung về kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, nguyên tố nhóm III A, nitơ và các hợp chất nhóm, hydro oxi lưu huỳnh,... Hy vọng đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn.

Bài 1: KIM LOẠI KIỀM  Thí nghiệm 1:  Đi   ều chế    Na 2CO3  bằng phương pháp   Solvay ●Cách tiến hành và hiện tượng: ­Sục CO2 vào erlen 125ml chứa 50ml dung dịch NaCl bão hòa trong NH3. Ngâm erlen trong chậu nước lạnh,  đợi cho đến khi có tinh thể trắng tạo thành. Lọc chân khơng lấy tinh thể (tráng bằng cồn, khơng tráng bằng   nước lạnh) ­Lấy một ít tinh thể trên cho vào cốc nước. Thêm vào một giọt phenolphtalein ta thấy dung dịch chuyển sang   màu hồng nhạt ­Cho một ít tinh thể vào ống nghiệm, đậy bằng nút cao su có gắn ống thủy tinh. Đun nóng ống nghiệm  bằng đèn cồn. Dẫn khí thốt ra vào nước vơi trong ta thấy dung dịch nước vơi trong bị đục dần. Nếu để  trong một thời gian dài thì nước vội bị đục sẽ trong trở lại ●Phương trình phản ứng và giải thích: CO2 bị hấp thụ trong nước tạo thành H2CO3 theo phản ứng: CO2 + H2O → H2CO3 NH3 + H2CO3  → NH4+ + HCO3­ HCO3­ + Na+  → NaHCO3 Cả 4 chất: NaCl, NH4HCO3, NaHCO3 và NH4Cl đều tan trong nước nhưng NaHCO 3 hơi ít tan hơn nên tách  ra dưới dạng tinh thể (dung dịch ban đầu là bão hòa NH3). Đây là sự cân bằng giữa khả năng phản ứng và  tốc độ phản ứng. Nhiệt độ vừa phải để vận tốc khơng chậm và độ  tan của NaHCO 3 khơng lớn hơn độ tan  của NaCl Tinh thể NaHCO3 là muối tan trong H2O có tính bazơ yếu: H2O + HCO3­ → OH­ + H2CO3   (a) H2CO3 → CO2 + H2O H2CO3 khơng bền phân hủy tạo CO2 làm cân bằng của phản  ứng (a) dịch chuyển về phía tạo ra OH ­ làm  phenolphtalein hóa hồng Do xảy ra các phản ứng sau đây: t 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2  + H2O CO2 + Ca(OH)2→CaCO3 + H2O CO2 + H2O + CaCO3→Ca(HCO3)2  tan ●Kết luận : Điều chế Na2CO3 bằng phương pháp Solvaycos thể tái sử dụng lại NaCl và CO2 vào quy trình sản xuất,  sản phẩm có độ tinh khiết cao do NaHCO3 ít tan hơn các sản phẩm còn lại nên dễ chiết tách Thí nghiệm 2: Quan sát màu ngọn lửa kim loại kiềm ●Cách tiến hành và hiện tượng: Nhúng một đầu mẫu giấy lọc vào dung dịch LiCl bão hòa rồi đưa vào ngọn lửa đèn cồn ta thấy ngọn lửa  có màu đỏ tía Làm thí nghiệm tương tự như trên với dung dịch NaCl bão hòa ta thấy ngọn lửa có màu vàng, còn với  dung dịch KCl bão hòa thì ta thấy ngọn lửa có màu tím Khi thay LiCl bằng Li2SO4 thì thấy màu ngọn lửa khơng thay đổi.  ●Phương trình phản ứng và giải thích: Ở trong ngọn lửa, những electron của ngun tử và ion kim loại kiềm được kích thích nhảy lên các mức   năng lượng cao hơn. Khi trở  về  những mức năng lượng ban đầu, các electron này phát ra năng lượng   dưới dạng các bức xạ trong vùng khả kiến. Vì vậy, ngọn lửa có màu đặc trưng cho từng kim loại Do anion SO42­ giữ electron chặt hơn Cl­ nên năng lượng từ ngọn lửa đèn cồn khơng đủ lớn để kích thích  electron lên trạng thái kích thích nên Li+ trong Li2SO4 khơng thể hiện được tính chất như LiCl ●Kết luận : Khi đốt cháy cation kim loại kiềm (trong hợp chất với anion thích hợp) sẽ cho ngọn lửa có màu   đặc trưng. Trong phân nhóm chính nhóm IA, khi đi từ  trên xuống dưới màu đặc trưng của ngọn lửa sẽ  chuyển từ  đỏ  đến tím, nghĩa là năng lượng tăng dần do bán kính ngun tử  tăng, electron dễ  chuyển sang   mức năng lượng cao hơn  Thí nghiệm 3:  Ph   ản    ứng của kim loại kiềm với nước  ●Cách tiến hành và hiện tượng: ­ Cho nước vào chén sứ  đến ½ thể  tích, nhỏ  vào đó 1 giọt phenolphtalein. Dùng kẹp sắt lấy một mẫu   kim loại Na, dùng dao nhựa cắt thành một mẫu nhỏ (1x1mm) ta thấy Na rất mềm. Cho mẫu Na vừa cắt vào  chén sứ  ta thấy Na phản  ứng với nước mãnh liệt làm nước nóng lên, có khói trắng bay lên, có tia lửa xẹt,   mẫu Na chạy trên mặt nước.Phản ứng ban đầu rất nhanh nhưng sau đó chậm dần và dung dịch chuyển sang   màu hồng Làm lại thí nghiệm trên nhưng thay nước bằng dung dịch CuSO4 0.5M ta thấy phản  ứng xảy ra mãnh liệt  hơn thí nghiệm trên: Na bốc cháy kèm theo tiếng nổ, có khói trắng xuất hiện, có kết tủa màu lam và tại chỗ  bốc cháy có tủa màu đen. Dung dịch chuyển sang màu hồng sau đó mất màu hồng đi ●Phương trình phản ứng và giải thích: Phương trình phản ứng:               2Na + 2H2O → 2NaOH +H2O Khói trắng là hỗn hợp của H2 và hơi nước. Do phản ứng (a) tỏa nhiệt rất lớn tạo điều kiện cho phản  ứng (b) xảy ra Do phản ứng sinh ra NaOH là một bazơ mạnh nên dung dịch có chứa phenolphtalein hóa hồng. Một  phần NaOH sinh ra bao quanh mẫu làm giảm bề mặt tiếp xúc của Na với H2O nên phản ứng xảy ra chậm. H2  sinh ra phân bố khơng đồng đều tạo nên lực nâng và lực đẩy, đẩy Na chạy trên mặt nước  Ngồi phản ứng (a) còn có phản  ứng:       2NaOH +CuSO4→Cu(OH)2  +Na2SO4 Natri phản ứng mãnh liệt hơn vì: + Trong TN đầu NaOH vừa tạo thành bao quanh mẫu Na làm giảm bề mặt tiếp xúc giữa Na với H2O.  + Trong TN sau NaOH vừa tạo thành đã phản  ứng ngay với CuSO 4 nên khơng làm giảm bề  mặt tiếp xúc  giữa Na với H2O. Vì vậy, phản ứng mãnh liệt hơn.  Mặt khác, do NaOH mới sinh ra phản ứng tức thời với lượng dư CuSO4 nên dung dịch chứa  phenolphtalein ban đầu chuyển sang màu hồng nhưng sau đó mất màu Kết tủa màu đen là do nhiệt tỏa ra của phản ứng (a) làm nhiệt phân tủa Cu(OH)2 thành CuO có màu đen: t Cu(OH)2 → CuO (đen) + H2O ●Kết luận : Kim loại kiềm mềm, dễ cắt, rất hoạt động về mặt hóa học. Trong các phản ứng chúng thể  hiện tính khử mạnh.Ở điều kiện thường, trong khơng khí khơ kim loại thường được phủ 1 lớp oxít. Trong  khơng khí ẩm thì lớp oxít sẽ kết hợp với hơi nước tạo thành các hydroxít kết hợp với CO2 tạo muối carbonat  vì vậy kim loại kiềm thường được bảo quản trong bình kín hoặc ngâm trong dầu hỏa Thí nghiệm 4: Độ tan của các muối kiêm loại kiềm ●Cách tiến hành và hiện tượng: Cho vào 2 ống nghiệm mỗi ống khoảng 1 ml dung dịch LiCl 0.5M và 5 giọt NH4OH đậm đặc Ống 1: thêm vào 1ml dung dịch Nà 0.5M, lắc đều để n vài phút ta thấy có tủa trắng tạo thành. Khi  thêm NH4OH vào thì lượng tủa nhiều hơn Ống 2: thêm vào 1ml dung dịch NaH2PO4 và lắc đều thì khơng thấy hiện tượng nhưng khi cho NH4OH  vào thì có tủa trắng xuất hiện và tiếp tục đến dư NH4OH thì tủa vẫn khơng tan ●Phương trình phản ứng và giải thích: NaF + LiCl→NaCl + LiF Vì NH4OH đặc làm dung mơi phân cực hơn mà LiF có một phần liên kết cộng hóa trị nên tủa nhiều hơn OH­ + H2PO4­ →H2O + HPO42­ OH­ + HPO42­ → H2O + PO43­ 3Li+ + PO43­  →LiPO4 ↓ ●Kết luận : Đa số các muối kim loại kiềm là dễ tan trừ một số muối của Li.Các muối của K+ dễ tan hơn  của Li+ vì khi thay LiCl bằng KCl thì trong các ống đều khơng có hiện tượng Thí nghiệm 5 : ●Cách tiến hành và hiện tượng: Lắc chung hỗn hợp gồm 0.5g LiCl và 0.5g KCl với 3ml cồn trong becher 50ml khoảng 5 phút. Lọc và rửa  phần rắn khơng tan 3 lần, mỗi lần với 1ml cồn. Phần cồn qua lọc và cồn dùng để rửa gộp chung trong   một becher. Đun cách thủy đền khi cạn khơ sẽ thu được 2 khối rắn: m ột  ở trên lọc và một do cơ cạn   Lấy mẫu rắn trên lạo hòa tan trong 2ml nước rồi chia thành 2 ống nghiệm để thử Li+: Ống 1: thêm 1ml NaF và 5 giọt NH4OH đậm đặc, khơng có hiện tượng gì xảy ra Ống 2: thêm 10 giọt acid piric vào có xuất hiện kết tủa hình kim Làm tương tự với mẫu rắn thu được do cơ cạn thì ta thấy mẫu này có chứa Li2+ ●Phương trình phản ứng và giải thích: Khi hòa tan hỗn hợp bằng cồn thì do Li+ có bán kính ngun tử  nhỏ  nên lực hút hạt nhân vơi electron   ngồi cùng lớn làm cho độ phân c ực trong muối LiCl giảm mà cồn là dung mơi phân yếu nên LiCl được   hòa tan tốt còn KCl thì khơng tan do tính phân cực mạnh. Vì vậy, phần qua lọc có chứa LiCl còn mẫu  rắn là KCl Điều này chứng tỏ chất rắn trên lọc khơng chứa ion Li+ mà chứa ion K+ ●Kết luận :Trong phân nhóm IA khi đi từ trên xuống thì độ phân cực của muối kim loại tăng dần Các chất sẽ tan dễ dàng trong dung mơi tương tự với nó.   Bài 2: KIM LOẠI KIỀM THỔ Thí nghiệm1: Quan sát màu của ngọn lửa khi kim loại kiềm thổ cháy ●Cách tiến hành : - Nhúng một đầu giấy lọc sạch vào dung dịch CaCl2 bão hồ rồi hơ trên ngọn lửa đèn cồn.  - Tiến hành tương tự với dung dịch SrCl2 bão hòa và dung dịch BaCl2.  ●Hiện tượng: - Ngọn lửa có màu đỏ da cam.  - Ngọn lửa có màu đỏ tươi ứng với dung dịch SrCl2 và màu vàng lục ứng với dung dịch BaCl2  ●Phương trình phản ứng và giải thích: Hiện tượng này được giải thích là do ion kim loại của muối hấp thụ  năng lượng từ  ngọn lửa, các   electron ở lớp ngồi cùng bị kích thích lên mức năng lượng cao hơn nên khi trở về trạng thái cơ bản nó sẽ  phát ra bức xạ  có bước sóng trong vùng khả  kiến đặc trưng cho mỗi ion kim loại và có màu sắc khác   Thí nghiệm2 Phản ứng của kim loại kiềm thổ với nước ●Cách tiến hành Lấy 2 ống nghiệm cho vào mỗi ống 1­2 giọt nước, một ít bột Mg và 1 giọt phenolphtalein - Ống 1: Để ở nhiệt độ thường,sau đó đun nóng.  - Ống 2: Cho từ từ dung dịch NH4Cl vào.  ●Hiện tượng: ­Khi để nguội phản ứng xảy ra rất chậm. Tại bề mặt tiếp xúc pha xuất hiện màu hồng nhạt đồng thời có  bọt khí nổi lên.Đó là khí hydro ­Khi đun nóng,bọt khí xuất hiện nhiều hơn, màu hồng đậm hơn và lan ra tồn bộ dung dịch ­Khi cho từ từ dung dịch NH4Cl vào,phản ứng xảy ra mãnh liệt, màu dung dịch nhạt dần đến mất màu, đồng  thời khí thốt ra nhiều hơn. Sau đó màu hồng xuất hiện trở lại ●Phương trình phản ứng và giải thích: - Phản  ứng xảy ra chậm do Mg(OH)2 tạo thành che phủ  bề  mặt của  Mg: Mg + H2O → Mg(OH)2↓ + H2↑ (1)  - Do TMg(OH)2 = 10­9.22 nên vẫn có một phần Mg(OH)2 tan tạo ion OH­ khiến phenolptalein hóa hồng tại bề mặt  phân chia giữa Mg và nước.  Mg(OH)2 →Mg2+ +2OH­ (2) ­ Ở nhiệt độ cao Mg(OH)2 tan nhiều hơn trong nước nên tạo nhiều OH­ khiến màu hồng dung dịch đậm hơn.  Đồng thời sự che phủ của Mg(OH)2 giảm nên phản ứng (1) xảy ra nhanh hơn → bọt khí thốt ra nhiều hơn. ­  Khi cho NH4Cl vào thì Mg(OH)2 bị hòa tan, giải phóng bề mặt Mg làm phản ứng (1) mãnh liệt hơn và khí  thốt ra nhiều hơn Mg(OH)2 + NH4Cl→MgCl2↓+ NH3↑+ H2O - Do Mg(OH)2 bị hòa tan nên cân bằng (2) bị dịch chuyển theo chiều thuận làm giảm OH­ dẫn đến mất màu  phenolptalein.  - Màu hồng xuất hiện trở lại do hai ngun nhân: NH 3 sinh ra  ở phản ứng trên và OH­ do phản ứng (2) sinh  ra.  ●Kết luận : Kim loại kiềm thổ tác dụng mạnh với nước khi đun nóng hoặc có xúc tác thích hợp Thí nghiệm 3 :  a Đi   ều chế    và tính chất của Mg(OH) 2: ●Cách tiến hành Điều chế Mg(OH)2 bằng ddNaOH với dung dịch muối Mg2+. Ly tâm bỏ phần dung dịch phía trên và cho  phần kết tủa vào 3 ống nghiệm: -  Ống 1:  Cho tác dụng với HCl.  -  Ống 2:  Cho tác dụng với NH4Cl.  -  Ống 3:  Cho NaOH vào.  ●Hiện tượng: - Khi cho dd NaOH vào Mg2+, xuất hiện kết tủa trắng và hầu như khơng tan trong nước.  - Trong dd HCl,kết tủa tan và dung dịch trở nên trong suốt.  - Trong dd NH4Cl kết tủa tan tạo ra dung dịch trong suốt và có mùi khai.  - Trong dd NaOH,khơng có hiện tượng gì xảy ra.  ●Phương trình phản ứng và giải thích: MgCl2 + 2NaOH → Mg(OH)2↓ + NaCl Mg(OH)2 + 2HCl → MgCl2 + 2H2O Mg(OH)2 +2NH4Cl →   MgCl2 +2NH3↑ + 2H2O NaOH và Mg(OH)2 đều có tính bazơ nên khơng phản ứng b. Điều chế và tính chất của hydroxit kim loại kiềm thổ ●Cách tiến hành: Lấy 4 ống nghiệm, mỗi ống lần lượt chứa 1 ml dung dịch muối Mg2+, Ca2+, Ba2+ và Sr2+ 0.5M; thêm vào mỗi  ống 0.5 ml dung dịch NaOH 1M; ly tâm và quan sát kết tủa ●Hiện tượng: ­Trong các ống nghiệm đều xuất hiện kết tủa. lượng kết tủa tăng dần theo thứ tự: Ba2+ , Sr2+ , Ca2+, Mg2+.  Như vậy độ tan của các hydroxyt tương ứng giảm dần theo thứ tự trên ●Phương trình phản ứng và giải thích: Ca2+ + 2OH­ → Ca(OH)2↓ Sr2+ + 2OH­ → Sr(OH)2↓ Mg2+ + 2OH­ → Mg(OH)2↓ Ba2+ + 2OH­ → Ba(OH)2 Do đi từ  Mg đến Ba thì bán kính ngun tử tăng lên nên lực hút hạt nhân với electron ngồi cùng giảm và do   oxi có độ  âm điện lớn nên rút electron về  phía nó làm cho phân tử  hydroxyt phân cực mạnh nên tan được   trong nước là dung mơi phân cực ●Kết luận :     Có thể điều chế các hydroxyt của kim loại kiềm thổ bằng cách cho muối tan của chúng tác  dụng với kim loại kiềm. Hydroxyt của kim loại kiềm thổ có tính bazơ ­Khi đi từ Mg,Ca,Sr, đến Ba độ tan của Hydroxyt tăng Thí nghiệm 4 Khảo sát độ tan của muối sunfat kim loại kiềm thổ: ●Cách tiến hành : - Lấy 4 ống nghiệm, cho vào mỗi ống 1 ml lần lượt các dung dịch MgCl 2, CaCl2, BaCl2 và SrCl2, sau đó nhỏ  từ từ dung dịch H2SO4 2N vào - Cho H2SO4 đến dư ●Hiện tượng: - Ống chứa MgCl2 khơng có hiện tượng  - Ống chứa CaCl2 bị vẫn đục do tạo chất ít tan  - Ống chứa SrCl2 có màu trắng đục  - Ống chứa BaCl2 bị đục nhiều.  - Khi cho dư H2SO4  các kết tủa khơng tan .  ●Phương trình phản ứng và giải thích: CaCl2 + H2SO4 → CaSO4↓ + 2HCl SrCl2 + H2SO4 → SrSO4↓ + 2HCl BaCl2 + H2SO4 →BaSO4↓ + 2HCl Điều này hồn tồn phù hợp với tích số tan của chúng TCaSO4 = 10­5.04, TSrSO4 = 10­6.49 TBaSO4 = 10­9.97  Do nồng độ của SO4 2­  tăng lên nên cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận nghĩa là tăng lượng kết tủa Độ tan của hydroxyt và muối sunfat khi đi từ Mg đến Ba ngược nhau vì đối với muối sunfat năng lượng hoạt   hóa cation lớn hơn năng lượng mạng tinh thể. Hơn nữa đi từ  Mg đến Ba, bán kính ion X2+ tăng dần nên khả  năng phân cực trong nước giảm và năng lượng hydrat giảm dẫn đến độ tan giảm từ Mg đến Ba ●Kết luận : Độ tan muối sunfat giảm dần từ Mg đến Ba Thí nghiệm5:Xác định độ cứng của nước: ­ Hút 10ml nước cứng cho vào erlen 250ml, thêm nước cất đến  khoảng 100ml, thêm 5ml dung dịch đệm pH  10 và khoảng 5 giọt chỉ thị Erio T đen. Lắc đều và chuẩn độ bằng dung dịch EDTA 0.02N cho đến khi màu   chỉ thị chuyển từ đỏ tím sang xanh dương hẳn. Tiến hành chuẩn độ 2 lần.   ●Tính tốn : V1 = 17 (ml) →VEDTA = 16,85 ml vmẫu = 10 ml CN EDTA = 0.02 N V2 = 16,7 (ml) Tổng hàm lượng Mg2+ và Ca2+: X = V EDTA* CEDTA * 1000/ vmẫu  = 16,85 x 0.02 x 1000/ 10 = 33,7 (mN) ●Kết luận : Độ cứng của nước là 33,7 mili đương lượng gam Thí nghiệm 6 : Làm mềm nước ●Cách tiến hành ­ Lấy 50 ml nước cứng cho vào becher 250 ml, thêm 5 ml dung dịch Na 2CO3 0.1M và 2 ml sữa vơi. Đun sơi   hỗn hợp trong 3 phút, lọc bỏ kết tủa. Tiến hành chuẩn độ phần nước trong như thí nghiệm 5 ●Tính tốn: V1 = 5,8ml, V2 = 5,6ml→  VEDTA = 5,7 ml vmẫu = 10 ml Tổng hàm lượng Mg2+ và Ca2+ còn lại: X’= VEDTA . CN EDTA . 1000/Vmẫu = 5,7 x 0.02 x 1000/ 10 =  11,4 (mN) Nhận xét: X’