Xây dựng hệ thống bài tập nâng cao về nhóm halogen nguyễn văn đức

Tài liệu quý tập hóa học giáo viên trường chuyên Thầy Nguyễn Văn Đức (thứ từ trái sang) buổi gặp mặt giáo viên bồi dưỡng học sinh đội tuyển tham dự kỳ thi chọn học sinh giỏi quốc gia lớp 12 năm học 2017-2018 GD&TĐ - Bằng tâm huyết công phu, thầy Nguyễn Văn Đức (Trường THPT chuyên Hùng Vương, Phú Thọ) xây dựng (sưu tầm, lựa chọn, biên soạn, phân loại) 140 tập lí thuyết tính tốn đơn chất halogen hợp chất chúng Tất tập có hướng dẫn giải chi tiết, đầy đủ Đây nguồn tập giáo viên dễ dàng sử dụng q trình giảng dạy, ôn luyện học sinh giỏi, đề kiểm tra, đề thi; làm tài liệu học tập cho học sinh, đặc biệt cho học sinh chuyên nhóm halogen Ngoài ra, tài liệu tham khảo mở rộng nâng cao cho giáo viên mơn Hóa học học sinh u thích mơn Hóa học nói chung Thầy Nguyễn Văn Đức cho biết, số 140 tập có 87 bài tập lí thuyết, chia thành dạng: Bài tập đơn chất halogen; tập hợp chất halogen; tập tổng hợp Hệ thống tập tính tốn có 53 bài, chia thành dạng: Bài tập đại cương (12 bài); tập phương pháp chuẩn độ iot (6 bài); tập hợp chất chứa oxi halogen (9 bài); tập axit halogen hiđric, muối halogenua (26 bài) Xem chi tiết hệ thống tập thầy Nguyễn Văn Đức sưu tầm, lựa Chia sẻ lý sưu tầm, lựa chọn, biên soạn, phân loại hệ thống tập halogen, thầy Nguyễn Văn Đức cho biết: việc dạy chọn, biên soạn, phân loại TẠI học phần phi kim trường phổ thơng nói chung, trường chuyên nói riêng gặp số khó khăn Trong đó, dù có tài liệu giáo khoa dành riêng cho học sinh chuyên hóa, nội dung kiến thức lí thuyết chưa đủ để trang bị cho học sinh, ĐÂY chưa đáp ứng yêu cầu kì thi học sinh giỏi cấp Tài liệu tham khảo mặt lí thuyết thường sử dụng tài liệu bậc đại học, cao đẳng biên soạn, xuất từ lâu; áp dụng cho học sinh phổ thông trở thành rộng Giáo viên học sinh thường không đủ thời gian nghiên cứu, khó xác định nội dung cần tập trung vấn đề Trong tài liệu giáo khoa chun hóa, lượng tập ít, làm học sinh khơng đủ “lực” để thi đề thi khu vực, HSG quốc gia, quốc tế năm thường cho rộng sâu nhiều Nhiều đề thi vượt chương trình Tài liệu tham khảo phần tập vận dụng kiến thức lí thuyết nguyên tố phi kim ít, chưa có sách tập dành riêng cho học sinh chuyên hóa nội dung “Để khắc phục điều này, tự thân giáo viên dạy trường chuyên phải tự vận động, nhiều thời gian công sức cách cập nhật thông tin từ mạng internet, trao đổi với đồng nghiệp, tự nghiên cứu tài liệu… Từ đó, giáo viên tự biên soạn nội dung chương trình dạy xây dựng hệ thống tập để phục vụ cho công việc giảng dạy Xuất phát từ thực tiễn đó, giáo viên trường chun, chúng tơi mong có nguồn tài liệu có giá trị phù hợp để giáo viên giảng dạy - bồi dưỡng học sinh giỏi cấp học sinh có tài liệu học tập, tham khảo Đó lý bắt tay xây dựng hệ thống tập nâng cao nhóm halogen” – thầy Nguyễn Văn Đức chia sẻ "Trong trình giảng dạy, việc lựa chọn, xây dựng tập việc làm quan trọng cần thiết giáo viên Thông qua tập, giáo viên đánh giá khả nhận thức, khả vận dụng kiến thức học sinh Bài tập phương tiện để dạy học sinh tập vận dụng kiến thức vào thực hành, thực tế vận dụng kiến thức thơng qua tập có nhiều hình thức phong phú Chính nhờ việc giải tập mà kiến thức củng cố, khắc sâu, xác hóa, mở rộng nâng cao Cho nên, tập vừa nội dung, vừa phương pháp, vừa phương tiện để dạy tốt học tốt" Thầy Nguyễn Văn Đức Hải Bình HỆ THỐNG BÀI TẬP LÝ THUYẾT VỀ NHĨM HALOGEN II.1 ĐƠN CHẤT HALOGEN II.1.1 CẤU TẠO, TÍNH CHẤT VẬT LÝ Trình bày đặc điểm cấu trúc nguyên tử halogen (bán kính nguyên tử, cấu trúc electron lượng ion hóa, lực electron) Từ đặc điểm cho biết hai khuynh hướng phản ứng (oxi hóa – khử) halogen khuynh hướng chủ yếu ? Hướng dẫn: Đặc điểm cấu trúc nguyên tử halogen: - Bán kính nguyên tử: nhỏ so với nguyên tố kim loại phi kim khác chu kì Từ Flo đến Iot, bán kính nguyên tử tăng - Cấu trúc electron: Có e lớp ngồi cùng, trạng thái bản: ns2np5, có e độc thân ⇅ ⇅ ⇅ ↑ Trạng thái kích thích Clo, Br, I có 3, 5, e độc thân - Năng lượng Ion hóa: Năng lượng ion hóa thứ Flo cao17,418 eV Từ Flo đến Iot, lượng ion hóa giảm nên khả nhường electron tăng, đến Iot có khả tạo ion I+ (trong hợp chất ICl dung dịch H2SO4 đặc oleum, ICN, IClO4, ICH3COO) tạo cation 3+ IPO4, I(CH3COO)3 - Ái lực electron: lớn, giảm dần từ Flo đến Iot → Khuynh hướng oxi hóa chủ yếu ngun tử có electron độc thân (chưa ghép đơi) obitan np trạng thái nên dễ dàng kết hợp thêm electron Dựa vào thuyết liên kết hóa trị cho biết: a) Các số oxi hóa halogen hợp chất b) Tại phân tử halogen cấu tạo từ hai nguyên tử? Hướng dẫn: a) Từ cấu hình electron số oxi hóa halogen hợp chất (trừ Flo) là: -1, +1, +3, +5, +7 Giải thích: mức +3, +5, +7 kích thích electron chuyển từ obitan ns np sang nd tạo 3, 5, e độc thân Khi tạo liên kết với nguyên tử có độ âm điện lớn halogen có số oxi hóa dương b) Vì ngun tử có e lớp ngồi cùng, so khí thiếu electron, có electron không ghép đôi obitan np → hai electron không ghép đôi hai nguyên tử ghép lại với tạo thành phân tử hai nguyên tử → ngun tử đạt cấu hình bền khí gần Tại Flo xuất mức oxi hóa dương hợp chất hóa học? Tại với Clo, Brom, Iot mức oxi hóa chẵn mức đặc trưng? Hướng dẫn: Trong ngun tử Halogen có electron khơng ghép đơi, nên trừ Flo, chúng có khả tạo mức oxi hóa +1 chúng liên kết với nguyên tố khác có độ âm điện lớn (ví dụ với Oxi) Nguyên tử Clo (hoặc Brom, Iot) có obitan chưa lấp đầy, xảy q trình kích thích electron sau: s p d s p d s p d s p d Kết tạo 3, 5, electron không ghép đôi ứng với trạng thái hóa trị 3, 5, halogen Q trình kích thích xảy ảnh hưởng ngun tử có độ điện âm mạnh Lớp ngồi ngun tử Flo khơng có obitan d, muốn tạo trạng thái hóa trị lớn Flo, phải kích thích electron từ obitan 2p sang lớp thứ 3, khơng có ngun tố có độ điện âm lớn Flo để cung cấp lượng đủ thực q trình kích thích trên, với Flo khơng thể xuất mức oxi hóa dương có hóa trị Ngồi cần ý nguyên tử, chẳng hạn có electron khơng cặp đơi tham gia hình thành liên kết, nguyên tử lại electron khơng cặp đơi, điều gây khả phản ứng mạnh phân tử tạo ra, nên chúng hợp chất bền Chẳng hạn ClO2 hợp chất có số lẻ electron O Cl O Là hợp chất chưa bão hòa hóa trị, có khuynh hướng kết hợp nhường electron: ClO2 + e = ClO2- ClO2 - e = ClO2+ chủ yếu khuynh hướng thứ (Ái lực Electron ClO2 3,43 eV); ClO2 không bền, dễ phân huỷ nổ, có tính oxi hóa mạnh Năng lượng liên kết X-X (Kcal/mol) halogen có giá trị sau: (Kcal/mol) F2 Cl2 Br2 I2 38 46 35 Hãy giải thích Tại từ F2 đến Cl2 lượng liên kết tăng, Cl2 đến I2 lượng liên kết giảm? Hướng dẫn: Phương pháp Obitan phân tử mơ tả cấu hình electron phân tử halogen sau: (σ ) (σ ) (σ ) (π ) (π ) (π ) (π S * 2 S Z x y ) * * x y Nghĩa hai nguyên tử halogen liên kết với liên kết σ (σ z) Ngoài liên kết σ, phân tử Cl2, Br2, I2 có phần liên kết π tạo xen phủ obitan d Trong phân tử Flo, liên kết hình thành loạt electron hóa trị, khơng có khả hình thành liên kết π khơng có obitan d Liên kết π hình thành liên kết "cho nhận" tạo cặp electron tự nguyên tử obitan d bỏ trống ngun tử khác; mơ tả theo sơ đồ sau: 3s 3p 3d 3d 3p 3s Sự hình thành liên kết π làm cho phân tử halogen bền rõ rệt Flo khả tạo liên kết π nên phân tử Flo có lượng liên kết bé so với Clo Từ Clo đến Iot bán kính nguyên tử tăng, độ dài liên kết tăng: DX –X (Ǻ) F2 Cl2 Br2 I2 1,42 2,00 2,29 2,17 nên lượng liên kết giảm Phản ứng phân hủy phân hủy phân tử thành nguyên tử X2 → 2X halogen nhiệt độ sau: (oC) F2 Cl2 Br2 I2 450 800 600 400 Hãy giải thích thay đổi độ bền nhiệt phân tử halogen Hướng dẫn: Trong phân tử hai nguyên tử halogen, độ bền nhiệt phân tử liên quan đến lượng liên kết X-X phân tử: Xem cách giải thích Nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sơi halogen có giá trị sau: F2 Cl2 Br2 I2 Tnc(o C): -223 -101 -7,2 113,5 Ts(o C): -187 -34,1 38,2 184,5 Nhận xét giải thích? Hướng dẫn: Nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sơi halogen tăng Tính chất phụ thuộc vào tương tác khuếch tán phân tử Ở trạng thái lỏng rắn, phân tử halogen tương tác với lực VanderWaals Vì phân tử halogen khơng có cực nên tương tác phụ thuộc vào tương tác khuếch tán, lượng tương tác lớn độ phân cực phân tử lớn Vì khả bị cực hóa phân tử phụ thuộc vào bán kính nguyên tử, nên từ F đến I, bán kính nguyên tử tăng, độ phân cực tăng tương tác khuếch tán tăng làm cho nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi halogen tăng a) Tại halogen không tan nước tan benzen? b) Tại Iot tan nước lại tan dung dịch kali iođua? Hướng dẫn: a) Các chất có xu hướng tan nhiều chất lỏng giống với chúng Các halogen chất không cực nên tan dung mơi có cực (ví dụ: H2O) tan nhiều dung môi không cực b) Trường hợp Iot tan nhiều dung dịch KI tạo Ion I3- theo phản ứng: I2 + I- → I38 Giải thích ngun nhân hình thành tinh thể hiđrat Cl2.8H2O hidrat có phải chất hóa học không? Hướng dẫn: Các tinh thể hiđrat Cl2.8H2O hợp chất bao Các hidrat hình thành nhiệt độ thấp áp suất cao bão hòa khí clo Trong tinh thể nước đá có khoảng trống hình thành phân tử nước liên kết với liên kết Hidro, áp suất cao nguyên tử khí thâm nhập vào khoảng trống đó, ngun tử khí tương tác với phân tử nước nhờ có lực khuếch tán, lực khơng đủ để hình thành hợp chất phức (một loại hợp chất hóa học), Cl2.8H2O khơng phải loại hợp chất hóa học thực Hãy so sánh đại lượng: Ái lực electron, lượng liên kết, lượng hiđrat hóa, a) Tại tiêu khả chuẩn Clo phản ứng Flo Flo từ lại giải lớn thích: Clo? b) Tại dung dịch nước Flo có tính oxi hóa mạnh Clo Hướng dẫn: So sánh: F2 Cl2 Năng lượng liên kết X2 (Kcal/mol) 37 59 Ái lực electron X + e → X- (Kcal/nguyên tử g) 79 83 Năng lượng hiđrat hóa X- (Kcal/mol) 121 90 Thế tiêu chuẩn E0X2/2X- (Von) 2.87 1,36 Ta thấy lượng liên kết lực electron Flo bé Clo; lượng hidrat lớn tiêu chuẩn Flo lớn Clo a) Mặc dù có lực electron thấp (có tính oxi hóa hơn) lượng liên kết phâ tử Flo thấp khả phản ứng Flo cao Clo b) Quá trình chuyển X2 → 2X- dung dịch phụ thuộc vào yếu tố sau: - Năng lượng phân li phân tử thành nguyên tử(năng lượng liên kết) - Ái lực electron để biến nguyên tử thành X- - Năng lượng hiđrat hóa anion X- Với Flo, lượng phân li phân tử thành nguyên tử lực electron bé Clo, lượng hiđrat hóa Ion F- lại lớn nhiều so với ion Cl- , dung dịch nước, Flo có tính oxi hóa mạnh Clo 10 Lấy ví dụ để chứng minh theo chiều tăng số thứ tự ngun tử halogen tính dương điện lại tăng? Hướng dẫn: Từ Flo đến Iot, lượng ion hóa giảm nên khả nhường electron tăng Khơng tồn ion Flo dương Các halogen lại có số oxi hóa dương Iot có khả tạo ion I+ (trong hợp chất ICl dung dịch H2SO4 đặc oleum, ICN, IClO4, ICH3COO) tạo cation 3+ IPO4, I(CH3COO)3 II.1.2 TÍNH CHẤT HĨA HỌC 11 Bằng phản ứng với hidro chứng minh tính oxi hóa halogen giảm dần từ Flo đến Iot Hướng dẫn: Dựa vào điều kiện phản ứng nhiệt tạo thành phản ứng cho H2 phản ứng với halogen để chứng minh F2 + H2 → 2HF ∆Η = -288,6 KJ/mol Nổ mạnh nhiệt độ thấp -2520C bóng tối Cl2 + H2 → 2HCl ∆Η = -92,3 KJ/mol Nổ chiếu sáng đun nóng Br2 + H2 → 2HBr ∆Η = -35,98 KJ/mol Nhiệt độ cao, không nổ I2 + H2O ⇌ 2HI ∆Η = 25,9 KJ/mol Nhiệt độ cao hơn, chiều, khơng nổ 12 a) Trình bày phản ứng cho halogen tác dụng với nước b) Flo có khả oxi hóa nước giải phóng oxi hóa , halogen khác có tính chất khơng? Giải thích Hướng dẫn: a) Các halogen tác dụng với H2O theo phương trình phản ứng sau: 2F2 + 2H2O → 4HF + O2 Cl2 + H2O ⇌ HCl + HClO K= 4,2.104 Br2 + H2O ⇌ HBr + HBrO K= 7,2.10-4 I2 + H2O ⇌ HI + HIO K= 2,1.10-13 Khả phản ứng từ Flo đến Iot giảm b) So sánh oxi hóa-khử chuẩn để xác định: O2 + 4H+ (10-7 ion-g/l) + 4e = 2H2O E0=+0,81V F2 + 2e →2F- E0= +2,86 V Cl2 + 2e → 2Cl- E0= +1,36V Br2 + 2e → 2Br- E0= +1,07V I2 + 2e → 2I- E0= +0,53V Chẳng hạn với trường hợp Flo: 2F2 + 2H2O → 4HF + O2 ∆ E0=2,06V Như Flo phản ứng mạnh với nước Với Clo Brom thực tế đòi hỏi lượng hoạt hóa cao; với Iot khơng có khả 13 a) Tại cho halogen tác dụng với kim loại lại tạo hợp chất ứng với số oxi hóa tối đa kim loại đó? Lấy ví dụ để minh họa b) Tại Flo chất oxi hóa mạnh Cu, Fe, Ni, Mg khơng bị Flo ăn mòn? Hướng dẫn: a) Với kim loại có nhiều mức oxi hóa hợp chất ứng với mức oxi hóa thấp có tính khử, halogen lại chất oxi hóa mạnh b) Khi chất rắn tương tác với chất khí, khả phản ứng phụ thuộc vào cấu trúc chất rắn tạo Sản phẩm phản ứng Flo với kim loại tạo bám vào bề mặt chất rắn tương tác ngăn cản phản ứng tiếp diễn 14 Tìm dẫn chứng để chứng minh theo chiều tăng số thứ tự nguyên tử nhóm halogen tính khử tăng Hướng dẫn: Flo khơng thể tính khử Cl2 + F2 → 2ClF 5Cl2 + Br2 + 6H2O → 2HBrO3 + 10HCl Iot khử Clo Brom phản ứng tương tự 15 Viết phương trình phản ứng cho dung dịch nước Clo tác dụng với dung dịch NaOH, dung dịch KI, dung dịch Natri Thiosunfat Hướng dẫn: Clo tác dụng với KI tạo I2 cho dung dịch màu nâu, sau Clo dư tác dụng với I2 tạo IO3- làm cho dung dịch màu Cl2 + 2KI → I2 + 2KCl 5Cl2 + I2 + 6H2O → 2HIO3 + 10HCl Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O 4Cl2 bão hòa + Na2S2O3 + 5H2O → Na2SO4 + H2SO4 + HCl (Tương tự với Brom) 16 a) Cho Halogen Cl2 , Br2 , I2 tác dụng với nước, với dung dịch KOH có phương trình phản ứng xảy b)Khi cho Cl2 tác dụng với dung dịch KOH lỗng sau đun nóng dung dịch từ từ lên 7000C người ta thu chất gì? Viết phương trình phản ứng Hướng dẫn a) Các Halogen tác dụng với H2O (xem 12) Khi cho Halogen tác dụng với dung dịch kiềm, phản ứng tạo Hipohalogenit (XO-), môi trường kiềm Hipohalogenit bị phân hủy theo phản ứng: 3XO- ⇌ 2X- + XO3(X = Cl, Br, I) Sự phân hủy phụ thuộc vào chất Halogen nhiệt độ ClO-: phân hủy chậm nhiệt độ thường, nhanh đun nóng BrO-: phân hủy chậm nhiệt độ thấp, nhanh nhiệt độ thường IO-: phân hủy tất nhiệt độ Như q trình phân hủy tăng nhiệt độ tăng; từ Clo đến Iot trình phân hủy tăng Do đó, cho Halogen tác dụng với dung dịch kiềm, phản ứng xảy theo phương trình: Cl2 + 2KOH 3Cl2 + 6KOH 3Br2 + 6KOH t0 thường 70 C KCl + KClO + H2O 5KCl + KClO3 + 3H2O t thường 5KBr + KBrO3 + 3H2O 3I2 + 6KOH → 5KI +KIO3 + 3H2O b) Khi cho Cl2 tác dụng với dung dịch KOH loãng nhiệt độ thường tạo KClO, đun nóng lên 70oC, KClO phân hủy thành KClO3 KCl, đến 1000C hỗn hợp muối rắn gồm KClO3 KCl, đến 4000C KClO3 phân hủy tạo KClO4 KCl, đun nóng cao KClO4 phân hủy thành KCl O2 17 Dung dịch A gồm hai muối: Na2SO3 Na2S2O3 Lấy V ml dung dịch A trộn với lượng dư khí Cl2 cho sản phẩm thu tác dụng với BaCl2 dư thu kết tủa Lấy V ml dung dịch nhỏ vài giọt hồ tinh bột đem chuẩn độ iot đến dung dịch bắt đầu xuất màu xanh chàm Cho V ml dung dịch A tác dụng với dung dịch HCl dư thu kết tủa Viết phương trình phản ứng xảy Hướng dẫn: Phản ứng: Na2S2O3 + 4Cl2 + 5H2O → 2NaHSO4 + 8HCl Na2SO3 + Cl2 + H2O → Na2SO4 + 2HCl NaHSO4 + BaCl2 → NaCl + HCl + BaSO4 Na2SO4 + BaCl2 → NaCl + BaSO4 I2 + 2Na2S2O3 → Na2S2O6 + 2NaI Na2S2O3 + 2HCl → 2NaCl + SO2 + S + H2O Tính khử X2 > Y2 ⇒ X Br, Y Cl Tính oxihóa KYO3 > KXO3 Br2 + KClO3 → KBrO3 + Cl2 Phản ứng Br2 + 2KCl ⇔ Cl2 + 2KBr Phản ứng Br2 + 2KCl ⇔ Cl2 + 2KBr Xảy theo chều nghịch tính oxihóa Cl2 > Br2 tính khử Br- > Cl-1 Bài 10: Nguyên tố A cháy oxy tạo khí B Khí B tiếp tục bị oxy hóa thành chất C có mặt xúc tác B phản ứng với nước tạo axit yếu D C phản ứng với nước tạo axit mạnh E Mặt khác, nguyên tố A phản ứng với khí F màu vàng lục tạo thành chất lỏng G màu vàng tươi, độc G có hai đồng phân cấu trúc tiếp tục bị clo hóa tạo thành chất lỏng H màu đỏ anh đào sôi 59oC Phần trăm khối lượng nguyên tố A G H 47,41% 31,07% Cả G H phản ứng với nước tạo thành hỗn hợp sản phẩm gồm B, D, E Xác định chất từ A tới H viết phương trình phản ứng xảy S S8 SO2 A B SO3 H2SO3 C D H2SO4 Cl2 E F S2Cl2 SCl2 G H Bài 11: Điiot pentoxit (X) chất rắn tinh thể màu trắng dùng để xác định định lượng cacbon monoxit Dẫn 150 cm3 khí (điều kiện tiêu chuẩn) có chứa cacbon monoxit qua lượng dư X 170oC đến phản ứng hồn tồn thấy hỗn hợp sản phẩm rắn thu có màu tím I2 Lượng I2 sinh chuẩn độ vừa đủ với cm3 dung dịch natri thiosunfat 0,100 M Viết phương trình phản ứng xảy xác định % thể tích cacbon monoxit có chất khí ban đầu Phản ứng: I2O5 + 5CO → 5CO2 + I2 I2 + 2Na2S2O3 → Na2S4O6 + 2NaI Dễ thấy n (CO) = n (I2) = 5/2 n (Na2S2O3) = 2.10-3 mol Bài 12: Một hợp chất gồm ngun tố halơgen có công thức XYn Cho 5,2 gam hợp chất tác dụng với khí SO2 dư nước theo sơ đồ phản ứng sau: XYn+ H2O + SO2 → HX + HY + H2SO4 Dung dịch thu cho phản ứng với dung dịch Ba(NO3)2 dư thu 10,5 gam kết tủa Lọc bỏ kết tủa lấy dung dịch thu cho tác dụng với dung dịch AgNO3 dư thu hỗn hợp kết tủa muối bạc - Viết phương trình phản ứng xảy - Đề nghị công thức phân tử hợp chất đầu Biết sai số thực nghiệm khoảng 1% Cho C = 12; F = 19; Cl = 35,5; Br = 80; I = 127; Ba = 137; S = 32; O =16;H= 74 Hướng dẫn: Cân phương trình phản ứng XYn+ (n+1)H2O + n +1 n +1 SO2 = HX + nHY + H2SO4 2 Viết cân phương trình lại Tính số mol BaSO4 = 0,045 ⇒ số mol H2SO4 = 0,045 ⇒ số mol XYn = Tính M (của XYn ) = 0, 09 n +1 5, 2(n + 1) = 57,8(n+1) 0, 09 Lập luận: Vì X Y tạo kết tủa không tan nước nên X Y khơng phải Flo AgF tan nước, X Y Cl, Br I Vì số oxi hố halogen hợp chất số lẻ –1, +1, +3, +5, +7 Nếu n = ⇒ M = 115,6 ⇒ XY BrCl ( có PTK 115,5 ) Nếu n = ⇒ M = 231,2 ⇒ XY3 ICl3 ( có PTK 233,5) Nếu n = n = khơng có cơng thức phù hợp Bài 13: Đốt cháy hồn tồn gam mẫu than có chứa tạp chất S Khí thu cho hấp thụ hồn tồn 0,5 lít dung dịch NaOH 1,5M dung dịch A, chứa muối có xút dư Cho khí Cl2 (dư) sục vào dung dịch A, sau phản ứng xong thu dung dịch B, cho dung dịch B tác dụng với dung dịch BaCl2 dư thu a gam kết tủa, hoà tan lượng kết tủa vào dung dịch HCl dư lại 3,495 gam chất rắn Tính % khối lượng C; S mẫu than, tính a Tính nồng độ mol/lít chất dung dịch A, thể tích khí Cl2 (đktc) tham gia phản ứng Hướng dẫn: Phương trình phản ứng: C + O2 → CO2 (1) x x (mol) S + O2 → SO2 (2) y y (mol) Gọi số mol C mẫu than x; số mol S mẫu than y → 12x + 32y = Khi cho CO2; SO2 vào dung dịch NaOH dư: CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O (3) SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O (4) Cho khí Cl2 vào dung dịch A (Na2CO3; Na2SO3; NaOH dư) Cl2 + 2NaOH → NaClO + NaCl + H2O (5) 2NaOH + Cl2 + Na2SO3 → Na2SO4 + 2NaCl + H2O (6) Trong dung dịch B có: Na2CO3; Na2SO4; NaCl; NaClO Khi cho BaCl2 vào ta có: BaCl2 + Na2CO3 → BaCO3↓ + 2NaCl (7) x x BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4↓ + 2NaCl (8) y y Hoà tan kết tủa vào dung dịch HCl có phản ứng, BaCO3 tan 75 Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2↑ + H2O Vậy : BaSO4 = 3,495 g = 0,015mol Vậy y = 0,015 mol → mS = 0,48 gam → %S = 16% mC = 2,52 gam → %C = 84% a gam kết tủa = 3,495 + 2,52 (137 + 60) = 41,37 gam 12 Dung dịch A gồm: Na2CO3; Na2SO3; NaOH(dư) [ Na2CO3 ] = 0,21: 0,5 = 0,12M [ Na2SO3 ] = 0,015: 0,5 = 0,03M [ NaOH ] = 0,75 - (2 0,21 + 0,015) = 0,6M 0,5 Thể tích Cl2 (đktc) tham gia phản ứng: nCl2 = 0,3/2 → VCl2 = 0,3 22,4/2 = 3,36 lít Bài 14: Chất lỏng A suốt, không màu; thành phần khối lượng, A có chứa 8,3% hiđro; 59,0% oxi; lại clo Khi đun nóng A đến 1100C, thấy tách khí X, đồng thời khối lượng giảm 16,8%, chất lỏng A trở thành chất lỏng B Khi làm lạnh A 00C, đầu tách tinh thể Y khơng chứa clo; làm lạnh chậm nhiệt độ thấp tách tinh thể Z chứa 65% clo khối lượng Khi làm nóng chảy tinh thể Z có khí X a) Cho biết cơng thức thành phần khối lượng A, B, X, Y, Z? b) Giải thích làm nóng chảy Z có khí X? c) Viết phương trình phản ứng hóa học chất lỏng B với chất vô cơ, chất hữu thuộc loại chất khác Hướng dẫn: a) Đặt tỉ lệ số nguyên tử H:O:Cl A a:b:c Ta có: 8,3 59 32, : : = 8,3 : 3,69 : 0,92 = : : 1 16 35,5 Ta thấy, không tồn chất ứng với công thức H9O4Cl Tuy nhiên, tỉ lệ H:O 9:4 gần với tỉ lệ nguyên tố phân tử H2O - Có thể suy chất lỏng A dung dịch HCl H2O với tỉ lệ mol : với C% HCl = 36,5 100% = 33,6% 36,5 + 18.4 - Khi tăng nhiệt độ làm giảm độ tan khí, hợp chất X từ A khí hiđro clorua (HCl) - Do giảm nồng độ HCl ⇒ C% HCl lại = 33, − 16,8 100% = 20,2% 100 − 16,8 ⇒ Chất lỏng B dung dịch HCl nồng độ 20,2% 76 (Dung dịch HCl nồng độ 20,2% hỗn hợp đồng sơi, tức hỗn hợp có thành phần nhiệt độ sôi xác định) - Khi làm lạnh dung dịch HCl 0oC, tách tinh thể nước đá Y - Khi làm lạnh nhiệt độ thấp hơn, tách tinh thể Z HCl.nH2O - Tinh thể Z có khối lượng mol phân tử 35,5 = 54,5 g/mol 0, 65 ⇒ thành phần tinh thể Z là: HCl.H2O b) Khi làm nóng chảy Z, tạo dung dịch bão hòa HCl nên có phần HCl c) Dung dịch HCl 20,2% phản ứng với kim loại, oxit bazơ, bazơ, chất hữu như: amin, muối axit hữu cơ, 2HCl + Zn → ZnCl2 + H2 2HCl + CaO → CaCl2 + H2O HCl + NaOH → NaCl + H2O HCl + CH3NH2 → CH3NH3Cl HCl + CH3COONa → CH3COOH + NaCl Bài 15: Cho m gam muối halogenua kim loại kiềm phản ứng với 50 ml dung dịch H2SO4 đặc nóng, dư Sau phản ứng xảy hoàn toàn thu khí A có mùi đặc biệt hỗn hợp sản phẩm B Trung hòa B 200ml dung dịch NaOH 2M làm bay cẩn thận sản phẩm thu 199,6g hỗn hợp D (khối lượng khô) Nung D đến khối lượng không đổi, thu hỗn hợp muối E khơ có khối lượng 98g Nếu cho dung dịch BaCl2 dư vào B thu kết tủa F có khối lượng gấp 1,4265 lần khối lượng muối E Dẫn khí A qua dung dịch Pb(NO3)2 dư thu 23,9 gam kết tủa 1) Tính nồng độ % dung dịch H2SO4 (d = 1,715 g/ml) 2) Tính m 3) Xác định tên kim loại halogen trên? Hướng dẫn Gọi công thức muối MX - A sản phẩm phản ứng MX H2SO4 đặc, A có mùi đặc biệt tạo kết tủa đen với dung dịch Pb(NO3)2 ⇒ A H2S nPbS = 23,9/239 = 0,1 mol H2S + Pb(NO3)2 → PbS + 2HNO3 (1) mol 0,1 0,1 - Phản ứng MX H2SO4 đặc nóng tạo H2S ⇒ phản ứng oxi hóa khử: 2MX + H2SO4 (đ) → M2SO4 + H2S + X’ + H2O (2) - Phản ứng trung hòa H2SO4 dư: 2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O (3) - Cho dung dịch BaCl2 vào kết tủa: Ba2+ + SO42- → BaSO4 (4) 77 0, 2.2 nNaOH = = 0, 2mol 2 98.1, 4265 = 0, 6mol (3) ⇒ nNa2 SO4 + nM SO4 = nSO42− = nBaSO4 = 233 nM SO4 = 0, − 0, = 0, 4mol nNa2 SO4 = Theo định luật bảo toàn nguyên tố: nH2SO4 (bd) = nBaSO4 + nH2S = 0,6 + 0,1 = 0,7mol C%H2SO4 = 0,7.98.100% = 80% 50.1,715 nH SO4 (2) = nM SO4 + nH S = 0, + 0,1 = 0,5mol ⇒ nH 2O (2) = nH SO4 (2) − nH S = 0, 4mol Theo định luật bảo toàn khối lượng ⇒ mD giảm đun nóng khối lượng X’ mX ' = 199, − 98 = 101, 6( g ) mNa2 SO4 + mM SO4 = 98( g ) Ta có: ⇒ mM SO4 = 98 − 0, 2.142 = 69, gam m + 0,5.98 = 101, + 0,1.34 + 0, 4.18 + 69, ⇒ m = 132,8 gam mM SO4 = 69, gam 69, − 96 = 78 ⇒ 2M = 0, ⇒ M = 39, M K - Mặt khác ta có: MMX = 132,8/0,8 = 166 ⇒ M + X = 166 ⇒ X = 166 – 39 = 127 ⇒ X Iot Bài 16: Tương tự 15 GV sử đề thành khác Cho m gam muối halogen kim loại kiềm phản ứng với 200 ml dung dịch axit H2SO4 đặc nóng (lấy dư) Sau phản ứng xảy hồn tồn thu khí X hỗn hợp sản phẩm Y Dẫn khí X qua dung dịch Pb(NO3)2 thu 23,9 gam kết tủa mày đen Làm bay nước cẩn thận hỗn hợp sản phẩm Y thu 171,2 gam chất rắn A Nung A đến khối lượng không đổi thu muối B có khối lượng 69,6 gam Nếu cho dung dịch BaCl2 lấy dư vào Y thu kết tủa Z có khối lượng gấp 1,674 lần khối lượng muối B Tính nồng độ mol/l dung dịch H2SO4 m gam muối? Xác định kim loại kiềm halogen? Cho biết trạng thái lai hóa dạng hình học R3-? (R halogen nêu trên) 78 Hướng dẫn: 1) Tính nồng độ mol/1ít dung dịch H2SO4 m (g) muối Gọi công thức muối halozen: MR Theo đầu khí X có mùi đặc biệt, phản ứng với Pb(NO3)2 tạo kết tủa đen, khí X sinh phản ứng H2SO4 đặc Vậy X H2S Các phương trình phản ứng: (1) 8MR + 5H2SO4 = 4M2SO4 + 4R2 + H2S + 4H2O 0,8 0,5 0,4 0,4 0,1 H2S + Pb(NO3)2 = PbS + 2HNO3 (2) 0,1 0,1 BaCl2 + M2SO4 = 2MCl2 + BaSO4 (3) Theo (2): nH2S = nPbS = 23,9: 239 = 0,1(mol) theo (1): nM2SO4 = 4nH2S = 0,4(mol) = nR2 nH2SO4(pư) = 5nH2S = 0,5(mol) Khối lượng R2 = 171,2 - 69,6 = 101,6 (g) Theo (3): nBaSO4 = (1,674 69,6): 233 = 0,5(mol) → Vậy số mol H2SO4 dư: 0,5- 0,4= 0,1(mol) Nồng độ mol/l axit là: (0,5+ 0,1): 0,2= 3(M) Khối lượng m(g)= mM+ mR (với mM= 69,6- 0,4 96= 31,2 gam ) m(g)= 31,2+ (171,2- 69,6)= 132,8(g) 2) Xác định kim loại kiềm halogen + Tìm Halogen: 101,6 : 0,4 = MR → MR = 127 (Iot) + Tìm kim loại: 0,8.(M + 127) = 132,8 → MM =39 (Kali) 3) Trạng thái lai hóa dạng hình học I3-: sp3d dạng đường thẳng Bài 17: Khi đun nóng ngun tố A khơng khí sinh oxit B Phản ứng B với dung dịch kali bromat có mặt axit nitric cho hợp chất C, D, muối E thành phần thuốc súng đen Ở nhiệt độ áp suất tiêu chuẩn D chất lỏng màu đỏ Hỗn hợp C với axit clohydric số hóa chất hồ tan kim loại F Khi xảy phản ứng sinh hợp chất B G dung dịch có màu vàng sáng a) Xác định chất từ A đến G, biết G clo chiếm 41,77% khối lựơng từ 1,00 g B cho 1,306 g C Nêu lý b) Viết phản ứng hóa học xảy thí nghiệm c) Khi hợp chất A đun sôi với dung dịch Na2SO3 hợp chất H hình thành, H chứa 15,6% lưu huỳnh khối lượng Xác định thành phần hóa học cơng thức phân tử H d) Đề nghị hai cách để chuyển kim loại F dạng dung dịch Viết phương trình hóa học cho phản ứng tương ứng Hướng dẫn: 79 a) Chất lỏng màu đỏ D brom (Br2), E kali nitrat (KNO3) Phản ứng B với kali bromat là: B + HNO3 + KBrO3 → C + Br2 + KNO3 Điều cho phép ta giả thiết C hydroxit Như vậy: 1,306 mC M(H x AO y ) 1.x + 16.y + A = = = 1 1,00 mB (2.A + 16z) M(A O z ) 2 ⇒ M(A) = (3.3x + 52.3у – 34.1z) g/mol x =  Đáp án chấp nhận  y = z =  ứng với A = Se, B = SeO2, C = H2SeO4 Dựa vào mô tả F phải kim loại quý, trường hợp G phức clorua Gọi n số nguyên tử clo phức khối lượng phân tử là: M(G) = 35,45n = 84,9n (g/mol) 0,4177 Giá trị khả thi n = Tức là, F = Au, G = H[AuCl4] Bài 18: Một hỗn hợp X gồm muối halogen kim loại Natri nặng 6,23g hòa tan hồn tồn nước dung dịch A Sục khí clo dư vào dung dịch A cạn hồn tồn dung dịch sau phản ứng 3,0525g muối khan B Lấy nửa lượng muối hòa tan vào nước cho phản ứng với dung dịch AgNO3 dư thu 3,22875g kết tủa Tìm cơng thức muối tính % theo khối lượng muối X Hướng dẫn: Giả sử lượng muối khan B thu sau cho clo dư vào dung dịch A có NaCl → nNaCl = 3, 0525 = 0, 0522mol 58, NaCl + AgNO3 → AgCl↓ + NaNO3 Theo (1) → nNaCl = nAgCl = (1) 3, 22875 = 0, 045mol < 0, 0522mol 143,5 Do đó, muối khan B thu ngồi NaCl có NaF Vậy hỗn hợp X chứa NaF mNaF = mB – mNaCl = 3,0525 – 0,045.58,5 = 0,42(g) % NaF = 0, 42 100% = 6, 74% 6, 23 Gọi cơng thức chung hai muối halogen lại là: NaY NaY + Cl2 → NaCl + Y2 (2) Theo (2) → nNaY = nNaCl = 0, 045mol mNaY = mX − mNaF = 6, 23 − 0, 42 = 5,81( g ) Do đó: M NaY = 5,81 = 129,11 = 23 + M Y → M Y = 106,11 0, 045 → phải có halogen có M > 106,11 → iot Vậy cơng thức muối thứ NaI Do có hai trường hợp: 80 * Trường hợp 1: NaF, NaCl NaI Gọi a, b số mol NaCl NaI 58, 5a + 150b = 5,81 a = 0, 01027 → a + b = 0, 045 b = 0, 03472 Ta có:  mNaCl = 58,5.0,01027 = 0,6008(g) mNaI = 150 0,03472 = 5,208 (g) 0, 6008 100% = 9, 64% 6, 23 0, 6008 % NaCl = 100% = 9, 64% 6, 23 % NaF = 6, 77% % NaI = 83,59% Vậy: % NaCl = Trường hợp 2: NaF, NaBr NaI 103a '+ 150b ' = 5,81 a ' = 0, 02 → a '+ b ' = 0, 045 b ' = 0, 025 Ta có:  mNaBr = 103.0,02 = 2,06(g) mNaI = 150.0,025 = 3,75 (g) Vậy % NaBr = 2, 06 3, 75 100% = 33, 07% ; % NaI = 100% = 60,19% 6, 23 6, 23 ; % NaF = 6, 74% Bài 19: Cho hỗn hợp A gồm muối MgCl2, NaBr, KI Cho 93,4 gam hỗn hợp A tác dụng với 700 ml dung dịch AgNO3 2M Sau phản ứng kết thúc thu dung dịch D kết tủa B Lọc kết tủa B, cho 22,4 gam bột Fe vào dung dịch D Sau phản ứng kết xong thu chất rắn F dung dịch E Cho F vào dung dịch HCl dư tạo 4,48 lít H2 (đkc) Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch E thu kết tủa, nung kết tủa khơng khí khối lượng không đổi thu 24 gam chất rắn Tính khối lượng kết tủa B Hòa tan hỗn hợp A vào nước tạo dung dịch X Dẫn V lít Cl2 sục vào dung dịch X, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu 66,2 gam chất rắn Tính V(đkc)? Hướng dẫn: Gọi a, b, c số mol MgCl2, NaBr, KI Phương trình phản ứng: Cl- + Ag+ → AgCl↓ (1) + Cl + Ag → AgBr↓ (2) I- + Ag-+ → AgI↓ (3) + 2+ Fe + 2Ag (dư) → Fe + 2Ag (4) Fe(dư) + 2H+ → Fe2+ + H2 (5) 2+ Fe + 2OH → Fe(OH)2 ↓ (6) 2Fe(OH)2 + O2 + H2O → 2Fe(OH)3↓ 2Fe(OH)3↓ → Fe2O3 + 3H2O Mg2+ + 2OH- → Mg(OH)2 (7) (8) (9) 81 Mg(OH)2 → MgO + H2O (10) 4, 48 Theo (5) nFe(dư) = nH = = 0, 2mol 22, nAg + ( du ) = 0, × = 0, 4mol Theo (1) (2) (3) nAg + = (0, × 2) − 0, = 2a + b + c = 1mol (I) mrắn = = mFe2O3 + mMgO = 160 × 0,1 + 40a = 24 a = 0,2 (II) mA = 95.0,2 + 103b + 166c = 93,4 (III) Phương trình phản ứng: Cl2 + 2I- → 2Cl- + I2 (1) Cl2 + 2Br- → 2Cl- + Br2 (2) Khi phản ứng (1) xảy hoàn toàn khối lượng muối giảm: 0,2(127 – 35,5) = 18,3 gam Khi hai phản ứng (1) (2) xay hoàn toàn khối lượng muối giảm: 0,2(127 – 35,5) + 0,4(80 – 35,5) = 36,1 gam Theo đề ta co khối lượng muối giảm: 93,4 – 66,2 = 27,2 gam 18,3 < 27,2 < 36,1 chứng tỏ phản ứng (1) xảy hoàn tồn có phần phản ứng (2) Đặt số mol Br2 phản ứng x khối lượng muối giảm: 18,3 + x(80 – 35,5) = 27,2 Suy x = 0,2 mol Vậy nCl2 = (0, + 0, 2) = 0, 2mol VCl2 = 22, 4.0, = 4, 48lit Bài 20: Cho 50g dung dịch X chứa muối halogenua kim loại hóa trị II tác dụng với dung dịch AgNO3 dư thu 9,40g kết tủa Mặt khác, dùng 150g dung dịch X phản ứng với dung dịch Na2CO3 dư thu 6,30g kết tủa Lọc kết tủa đem nung đến khối lượng khơng đổi, khí cho vào 80g dung dịch KOH 14,50% Sau phản ứng, nồng độ dung dịch KOH giảm 3,85% a, Xác định CTPT muối halogen b, Tính C% muối dung dịch X ban đầu Hướng dẫn: a, CTPT muối MX2: (1) (2) (3) (4) MX + AgNO3 → AgX ↓ + M ( NO3 ) MX + Na2CO3 → MCO3 ↓ +2 NaX MCO3 → MO + CO2 ↑ CO2 + KOH du → K 2CO3 + H 2O Lý luận: (1) → số mol AgX(1) = 9, 108 + X (5) (2) → số mol MX2(2) = số mol MCO3(2) = số mol CO2 = 82 6,3 (6) M + 60 (4) → mKOHpu(4) = × 6,3 × 56 M + 60 (7) Mà mKOH(bđ) = 11,6g  6,3  3,85 mKOHsau pư =  44 × + 80  × M + 60   100 → mKOHpu(4) = mKOH(bđ) + mKOHsau pư 2× (8) (9) 6,3  6,  3,85  × 56 = 11, −  × 44  + 80  × M + 60   M + 60  100 Giải M = 24 (Mg) (6) → số mol MX2(2) = 0,075 → số mol MX2(1) = 0,025 (1)→ số mol AgX(1) = lần số mol MX2(1) (5) → X = 80 (Br) Công thức muối: MgBr2 b, Khối lượng MgBr2 (trong 50gam dung dịch X) = 4,6g → C% MgBr2 = 9,2% Bài 21 Cho 7,9 gam KMnO4 vào dung dịch chứa 0,15 mol KCl 0,2 mol H2SO4 (phản ứng hồn tồn) thu khí clo Dẫn tồn khí clo thu từ từ qua ống đựng 12,675 gam kim loại R (hóa trị khơng đổi), nung nóng Kết thúc phản ứng, chia chất rắn thu thành phần: Phần I: có khối lượng gam cho vào dung dịch HCl (dư), thu 0,896 lít H2 (đktc) Phần II: cho vào dung dịch AgNO3 (dư) thu m gam kết tủa a) Xác định kim loại R b) Tính m Hướng dẫn a) Số mol KMnO4 = 0,05 ; KCl = 0,15 ; H2SO4 = 0,2 H2 = 0,04 10KCl + 8H2SO4 + 2KMnO4 → 5Cl2+ 2MnSO4+ 6K2SO4 + 8H2O 0,15 0,12 0,03 0,075 ⇒ H2SO4 KMnO4 dư 2R + nCl2  → 2RCln ⇒ khối lượng chất rắn = 12,675 + (71×0,075) = 18 gam Nếu hòa tan chất rắn HCl thu 0,04×3 = 0,12 mol H2 R − ne → R+n ; Cl2 + 2e → 2Cl− 2H+ + 2e → H2 a an 0,075 0,15 0,15 0,24 0,12 Theo quy tắc thăng số mol e: an = 0,15 + 0,24 = 0,39 ⇒ a = 0,39 12,675n ⇒R= = 32,5n ⇒ n = n 0,39 thoả mãn R = 65 ∼ Zn 3 b) Phần II có 0,12× = 0,08 mol Zn dư 0,15× = 0,1 mol Cl− Zn + Ag+ → Zn2+ + 2Ag↓ Cl− + Ag+ → AgCl↓ 0,08 0,16 0,1 0,1 ⇒ m = (0,16×108) + (0,1×143,5) = 31,63 gam 83 Bài 22: Hồ tan 24 gam Fe2O3 dung dịch HCl dư sau phản ứng dung dịch B Cho vào dung dịch B lượng m gam hỗn hợp kim loại Mg Fe, thấy 2,24 lít H2 (đktc) sau phản ứng thu dung dịch C chất rắn D có khối lượng 10% so với khối lượng m Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch C, lọc lấy kết tủa tạo thành đem nung khơng khí đến khối lượng khơng đổi 40 gam chất rắn Biết hiệu suất phản ứng 100% Viết phương trình hóa học minh họa cho phản ứng Tính khối lượng kim loại m gam hỗn hợp Hướng dẫn: Các phương trình phản ứng: Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O (1) (2) Mg + 2FeCl3 = 2FeCl2 + MgCl2 (3) Mg + 2HCl = MgCl2 + H2 Fe + 2FeCl3 = 3FeCl2 (4) (5) Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2 (6) Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2 (7) 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 (8) Mg(OH)2 = MgO + H2O (9) (10) 2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O Tính khối lượng kim loại hỗn hợp: Dung dịch B: FeCl3 , HCl dư, cho hỗn hợp kim loại vào B: Số mol Fe3+ B = 0,3 mol ; số mol H2 = 0,1 mol a) Nếu có Mg phản ứng => có pư (1), (2), (3) => số mol Mg = 0,15 + 0,1 = 0,25 mol Khối lượng chất rắn sau nung: 24 + 0,25.40 = 34 gam < 40 trái giả thiết b) Cả Mg Fe tham gia: - Gọi số mol Mg = x; Fe tham gia phản ứng = y: Số mol e nhường = 2x + 2y ; Số mol e nhận = 0,3 + 0,1.2 = 0,5 2(x+y) = 0,5 (*) Khối lượng chất rắn = 24 + 40x + 80y = 40 (**) kết hợp với (*) giải được: x = 0,1 ; y = 0,15 Khối lượng kim loại tham gia phản ứng: 24.0,1 + 0,15.56 = 10,8 gam Khối lượng Fe dư: 1,2 gam vậy: Khối lượng Mg = 2,4 gam Khối lượng Fe = 9,6 gam Bài 23: Dung dịch X dung dịch HCl Dung dịch Y dung dịch NaOH Cho 60 ml dung dịch vào cốc chứa 100 gam dung dịch Y, tạo dung dịch chứa chất tan Cô 84 cạn dung dịch, thu 14,175 gam chất rắn Z Nung Z đến khối lượng khơng đổi, lại 8,775 gam chất rắn a) Tìm nồng độ CM dung dịch X, nồng độ C% dung dịch Y công thức Z b) Cho 16,4 gam hỗn hợp X1 gồm Al, Fe vào cốc đựng 840 ml dung dịch X Sau phản ứng thêm tiếp 1600 gam dung dịch Y vào cốc Khuấy cho phản ứng hoàn toàn, lọc lấy kết tủa, đem nung ngồi khơng khí đến khối lượng khơng đổi, thu 13,1 gam chất rắn Y1 Tìm thành phần % theo khối lượng kim loại hỗn hợp X1 Hướng dẫn: HCl + NaOH → NaCl + H2O NaCl + n H2O → NaCl.nH2O Z NaCl.nH2O → NaCl + n H2O Do dung dịch thu chứa chất tan nên HCl NaOH phản ứng vừa đủ với a) Có: nHCl = nNaOH = nNaCl = 8,775: 58,5 = 0,15 mol 0,15 = 2,5M 0,06 0,15 × 40 C %( NaOH ) = × 100% = 6% 100 C M ( HCl ) = Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có: nH2O = 14,175 - 8,775 = 5,4 gam; nH2O = 0,3 mol => n = 0,3: 0,15 = 2; Vậy công thức Z NaCl.2H2O b) Số mol HCl có 840 ml dung dịch X: nHCl = 0,84.2,5 = 2,1 mol Số mol NaOH có 1600 gam dung dịch Y: n NaOH = 1600 × = 2,4 mol 100 × 40 Al + HCl → AlCl3 + 3/2 H2 (1) a 3a a Fe + HCl → FeCl2 + H2 (2) b 2b b Giả sử X1 có Al Vậy số mol HCl cần dùng để hòa tan hết lượng Al là: nHCl = 16,4 × = 1,82 < 2,1 27 Giả sử X1 có Fe Vậy số mol HCl cần dùng để hòa tan hết lượng Fe là: nHCl = 16,4 × = 0,59 < 2,1 56 Vậy với thành phần Al Fe X1 HCl dư Khi thêm dung dịch Y: HCl + NaOH → NaCl + H2O (3) 2,1 - (3a + 2b) 2,1 - (3a + 2b) FeCl2 + NaOH → Fe(OH)2 + NaCl (4) b 2b b AlCl3 + NaOH → Al(OH)3 + NaCl (5) a 3a a 85 Đặt số mol Al Fe 16,4 gam hỗn hợp X1 a b Có: 27a + 56b = 16,4 (*) Tổng số mol NaOH tham gia phản ứng (3), (4) (5) 2,1 mol => số mol NaOH dư là: 2,4- 2,1 = 0,3 mol Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + H2O a 0,3 Trường hợp 1: a ≤ 0,3, Al(OH)3 bị hòa tan hồn tồn, kết tủa có Fe(OH)2 Fe(OH)2 + O2 → Fe2O3 + H2O b b/2 Chất rắn Y1 Fe2O3 b/2 = nFe2O3 = 13,1: 160 = 0,081875; => b = 0,16375 mol (*) => a = 0,2678 mol (≤ 0,3) => %Al = 27 0,2678 100: 16,4 = 44,09%; %Fe = 55,91% Trường hợp 2: a > 0,3, Al(OH)3 bị hòa tan phần, kết tủa có Fe(OH)2 Al(OH)3 dư Al(OH)3 → Al2O3 + H2O a - 0,3 (a - 0,3)/2 Fe(OH)2 + O2 → Fe2O3 + H2O b b/2 Chất rắn Y1 có Al2O3 Fe2O3 51 (a - 0,3) + 80 b = 13,1 (**) Từ (*) (**) suy ra: a = 0,4; b = 0,1 => %Al = 27 0,4 100: 16,4 = 65,85%; %Fe = 34,15% o Bài 24: Khối lượng riêng nhôm clorua khan đo 200 C, 600oC, 800oC áp suất khí : 6,9 ; 2,7 ; 1,5 g/dm3 a Tính khối lượng phân tử nhôm clorua khan nhiệt độ nêu ( số khí R= 0,082) b Viết công thức phân tử công thức cấu tạo nhôm clorua 200oC, 800oC c Nêu phương pháp điều chế nhơm clorua khan rắn phòng thí nghiệm Cần ý tính chất AlCl3 thực phản ứng điều chế ? Hướng dẫn a Thể tích mol khí (n=1) nhiệt độ 200, 600, 800oC V473K = 0,082 x 473 = 38,78lit V873K = 0,082 x 873 = 71,58lit V1073K = 0,082 x 1073 = 87,98lit Khối lượng mol phân tử nhôm clorua khan nhiệt độ cho : M200oC = 37,78 x 6,9 = 267,62 ( g ) M600oC = 71,58 x 2,7= 193,28( g ) M800oC = 87,98 x 1,5= 131,87( g ) b Công thức phân tử công thức cấu tạo : *Tại 200oC Khối lượng phân tử AlCl3 = 133,5 86 (AlCl3 )n = 267,62 CTPT : Al2Cl6 n=2 Cl Cl Cl Al CTCT : Cl Al Cl Cl Do có liên kết phối trí, lớp vỏ e ngồi nhôm đạt tới bát tử bền vững * Tại 800oC ( AlCl3 ) = 131,97 n=1 CTPT : AlCl3 Cl CTCT : Al c Phương trình phản ứng : t Cl Cl Al + 3Cl2 → AlCl3 o AlCl3 chất thăng hoa 183 C, dễ bốc khói khơng khí ẩm : AlCl3 + H2O → Al(OH)3 + 3HCl Bài 25: Đun nóng hỗn hợp gồm bột đồng, đồng I oxit, đồng II oxit với dung dịch o H2SO4 loãng sau phản ứng khối lượng kim loại lại khối lượng hỗn hợp ban đầu Cũng khối lượng hỗn hợp ban đầu cho tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl đặc thấy có 85% khối lượng hỗn hợp tác dụng a)Trình bày cách tính riêng tồn đồng hỗn hợp b)Tính khối lượng hỗn hợp cần dùng để điều chế 42,5 (g) đồng Hướng dẫn: Gọi m khối lượng hỗn hợp gồm: a mol Cu, b mol CuO, c mol Cu2O: Ta có: 64a + 80b + 144c = m (1) Phản ứng với H2SO4 loãng: CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O Cu2O + H2SO4 → Cu + CuSO4 + H2O c c Cu + H2SO4 a Khối lượng kim loại lại khối lượng Cu: m Cu = 64 ( a + c ) = m m ⇒ a+c= (2) 4 x64 (0,25 điểm) (0,25 điểm) (0,25 điểm) Phản ứng với HCl đặc: CuO + HCl → CuCl2 + H2O Cu2O + 8HCl → 2H3(CuCl4) + H2O Cu + HCl 85% khối lượng hỗn hợp tác dụng với HCl CuO Cu2O Vậy: 100 – 85 = 15% Không tác dụng Cu %Cu = 64a = 15 0,15 m ⇒ a= m 100 64 (0,25 điểm) (0,25 điểm) a) Để tách toàn đồng hỗn hợp ta cho hỗn hợp tác dụng với H2 đun nóng cho luồng khí hidro dư qua để khử toàn Cu2+ Cu+ Cu kim loại Cu + H2 a t0c 87 CuO + H2 →Cu + H2O b t0c b Cu2O + H2 → 2Cu + H2O c 2c b) Ta có: 64( a + b + 2c ) = 42,5 (3) 0,15m m 0,15m 0,1m vào (2) ⇒ c = = 64 x64 64 64 0,15m 0,1m 0,625m Thay a, c vào (1) ⇒ 64 + 80b + 144 = m⇒ b = 64 64 80 0,15m 0,625m 0,1m + 80 + 144 = 42,5 Thay a, b, c vào (3) ⇒ 64 64 80 64 ⇒ 0,85 m = 42,5 ⇒ m = 50 (g) Thay a = Bài 26: Một học sinh cẩn thận làm thí nghiệm sau: Cho Br2 vào bình chứa dung dịch NaOH dư, cho tiếp vào bình mẫu urê Sau 15 phút cho từ từ dung dịch H2So4 đến pH = Sau em học sinh cho tiếp vào bình dung dịch Na2CO3 đến dư; sau lại cho từ từ dung dịch H2SO4 đến pH = Cuối em cho vào bình chứa dung dịch natri arsenit Na3AsO3 0,1M Mỗi lần vậy, em học sinh thấy khơng có khí sủi bọt bay lên dung dịch bình lại đổi màu 1/ Hãy viết phương trình phản ứng xảy 2/ Nếu dùng 9,6g Brơm 0,6g urê thể tích dung dịch Na3AsO3 0,1M tối thiểu để phản ứng xảy hoàn toàn ? Hướng dẫn: 1/ Các phương trình phản ứng xảy : Br2 + 2NaOH → NaBr + NaBrO + H2O (NH4)2CO + 3NaBrO + 2NaOH → N2↑ + Na2CO3 + 3NaBr + 3H2O H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O NaBr + NaBrO + H2SO4 → Br2 + Na2SO4 + H2O 3Br2 + 3Na2CO3 → 5NaBr + NaBrO3 + 3CO2↑ H2SO4 + Na2CO3 → Na2SO4 + H2O + CO2↑ 5NaBr + NaBrO3 + 3H2SO4 → 3Br2 + 3Na2SO4 + 3H2O Br2 + Na3AsO3 + H2O → 2NaBr + NaH2AsO4 2/ nBr ban đầ u = 9, = 0, 06mol 160 nurê = nNa3 AsO3dùng = 0, 03mol 0, = 0, 01mol 0, Vdd Na3 AsO3duø ng = 88 0, 03 = 0,3l 0,1 ... sinh có tài liệu học tập, tham khảo Đó lý bắt tay xây dựng hệ thống tập nâng cao nhóm halogen – thầy Nguyễn Văn Đức chia sẻ "Trong trình giảng dạy, việc lựa chọn, xây dựng tập việc làm quan trọng... giải tập mà kiến thức củng cố, khắc sâu, xác hóa, mở rộng nâng cao Cho nên, tập vừa nội dung, vừa phương pháp, vừa phương tiện để dạy tốt học tốt" Thầy Nguyễn Văn Đức Hải Bình HỆ THỐNG BÀI TẬP... qua tập, giáo viên đánh giá khả nhận thức, khả vận dụng kiến thức học sinh Bài tập phương tiện để dạy học sinh tập vận dụng kiến thức vào thực hành, thực tế vận dụng kiến thức thơng qua tập có