CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

Nguyên tố hóa học có vai trò lớn trong nghiên cứu, trong cấu tạo chất và đặc biệt những bài học về chúng vô cùng có ý nghĩa. Tuy nhiên sách giáo khoa nói chung và hệ thống kiến thức ở Nhà trường phổ thông về nguyên tố hóa học nói riêng chỉ dừng lại ở đặc điểm cấu tạo, tính chất cơ bản, phương pháp điều chế một số nguyên tố bằng những kiến thức cơ bản, chưa có độ sâu cùng với thời lượng giảng dạy ở trên lớn chưa đủ để Thầy và Trò tìm hiểu sâu hơn. Do đó để giúp cho học sinh có cái nhìn sâu lắn hơn về nguyên tố hóa học chúng tôi tiến hành biên soạn, tổng hợp, đua ra các bài tập để bồi dưỡng những học sinh giỏi hóa có kiến thức tốt hơn về Nguyên tố hóa học. Đa số các bài toán về nguyên tử, bài toán vô cơ cũng như hữu cơ đều có liên quan đến tính chất của các nguyên tố hóa học. Do đó người học cần nắm vững về nguyên tố hóa học.

CHUN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HĨA HỌC “TÌM HIỂU VỀ CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC NHÓM HALOGEN, OXI - LƯU HUỲNH, NITƠ - PHOTPHO, CACBON - SILIC, KIM LOẠI CÁC NHÓM IA, IIA, Al, Sn, Pb, Fe, Ni, Cu, Ag, Zn, Hg, Cr, Mn.” MỞ ĐẦU Nguyên tố hóa học có vai trò lớn nghiên cứu, cấu tạo chất đặc biệt học chúng vơ có ý nghĩa Tuy nhiên sách giáo khoa nói chung hệ thống kiến thức Nhà trường phổ thơng ngun tố hóa học nói riêng dừng lại đặc điểm cấu tạo, tính chất bản, phương pháp điều chế số nguyên tố kiến thức bản, chưa có độ sâu với thời lượng giảng dạy lớn chưa đủ để Thầy Trò tìm hiểu sâu Do để giúp cho học sinh có nhìn sâu lắn ngun tố hóa học chúng tơi tiến hành biên soạn, tổng hợp, đua tập để bồi dưỡng học sinh giỏi hóa có kiến thức tốt Nguyên tố hóa học Đa số tốn ngun tử, tốn vơ hữu có liên quan đến tính chất nguyên tố hóa học Do người học cần nắm vững nguyên tố hóa học NỘI DUNG Giới thiệu chung nguyên tố hóa học: Định nghĩa: Nguyên tố hóa học tập hợp ngun tử có điện tích hạt nhân Hiểu: Nguyên tố hóa học, thường gọi đơn giản nguyên tố, chất hóa học tinh khiết, bao gồm kiểu nguyên tử, phân biệt số nguyên tử, số lượng proton có hạt nhân Giới thiệu: Cho đến có khoản 118 ngun tố hóa học tìm thấy, 94 nguyên tố có nguồn gốc tự nhiên (trong có 88 ngun tố dễ kiếm Trái Đất nguyên tố lại hiếm), 24 nguyên tố lại nhân tạo Nguyên tố nhân tạo Tecnêxi tìm thấy năm 1937 Tất ngun tố nhân tạo có tính phóng xạ với chu kỳ bán rã ngắn chúng khơng thể tồn tự nhiên Trái Đất ngày phóng xạ diễn từ hình thành Trái Đất Các nguyên tố nhẹ hyđrô hêli, nguyên tố xuất Vụ Nổ Lớn (the Big Bang) Tất nguyên tố nặng tìm thấy hay sản xuất cách tự nhiên hay nhân tạo thông qua hàng loạt phương thức khác tổng hợp hạt nhân Mỗi nguyên tố hóa học có tên ký hiệu riêng để dễ nhận biết Tên gọi thức ngun tố hóa học quy định Hiệp hội quốc tế hóa học lý thuyết ứng dụng (tiếng Anh: International Union of Pure and Applied Chemistry) (viết tắt: IUPAC) Tổ chức nói chung chấp nhận tên gọi mà người (hay tổ chức) phát nguyên tố lựa chọn Điều dẫn đến tranh luận nhóm nghiên cứu thực tìm nguyên tố, câu hỏi làm chậm trễ việc đặt tên cho nguyên tố với số nguyên tử từ 104 trở lên thời gian dài (Xem thêm Tranh luận đặt tên nguyên tố) Các nguyên tố hóa học cấp cho ký hiệu hóa học thống nhất, dựa sở tên gọi nguyên tố, phần lớn viết tắt theo tên gọi La tinh (Ví dụ, cacbon có ký hiệu hóa học 'C', natri có ký hiệu hóa học 'Na' từ tên gọi La tinh natrium) Ký hiệu hóa học nguyên tố thống hiểu toàn giới tên gọi thơng thường chuyển sang ngơn ngữ khác phần lớn khơng giống Các ngun tố kết hợp với để tạo thành đơn chất hay hợp chất hóa học trạng thái khối đơn nguyên tử hay hai nguyên tử đa nguyên tử Điều gọi tính đa hình Ví dụ ngun tố ơxy tồn trạng thái sau: ôxy nguyên tử (O), ôxy phân tử (O2), ôzôn (O3) Hợp chất vô (như nước, muối, ơxít v.v) hợp chất hữu Trong phần lớn trường hợp hợp chất có thành phần, cấu trúc thuộc tính đặc trưng cố định Một vài nguyên tố, phần lớn kim loại kết hợp với để tạo thành cấu trúc với thành phần thay đổi (như hợp kim) Trong trường hợp có lẽ tốt nói trạng thái liên kết hợp chất Nói chung, thực tế chất hóa học hỗn hợp hai dạng kể Các nguyên tố hóa học xếp liệt kê bảng tuần hồn ngun tố hóa học theo thứ tự tăng dần số nguyên tử Z Bảng tuần hoàn ngun tố hóa học cho biết thơng tin tính chất nguyên tố Thí dụ dạng thể, độ bay hơi, độ đơng đặc v.v Xem thêm danh sách nguyên tố theo tên, theo ký hiệu theo số nguyên tử Phương thức thuận tiện để tra cứu nguyên tố trình bày chúng bảng tuần hồn ngun tố, bảng nhóm nguyên tố với thuộc tính hóa học tương tự nhóm Ngun tố nhóm A (phân nhóm chính) 2.1 Nhóm VIIA: (Nhóm Halogen) - Tính oxi hóa tăng: I < Br < Cl < F - Tính khử giảm: 2I- > 2Br- > 2Cl- > 2F- Tác dụng với kim loai: Tạo muối halogenua Lưu ý: + Fe tác dụng với F2, Cl2, Br2 tạo muối sắt (III) I2 tạo muối sắt (II) + Tác dụng với dung dịch kiểm: lỗng nguội đặc nóng: Ví dụ: Cl2 + 2KOH  → KCl + KClO + H2O 100 C 3Cl2 + 6KOH  → 5KCl + KClO3 + 3H2O Cl2 + 2Ca(OH)2  → CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O 2.2 Nhóm VIA: (Nhóm Oxi –Lưu huỳnh) - Tính oxi hóa tăng: Te < Se < S < O - Tính khử giảm: S2- > O2S Tính oxi hóa S oxi hóa kim loại (trừ Au, Pt) Tính khử Fe + S → FeS 350o  → H2 S S + H2 ¬   450o S + O2 → SO2 to 2S + C  → CS2 (loãng) S + 2H2SO4 → 3SO2 + 2H2O S + 4HNO3 → SO2 + 4NO2 + 2H2O SO2 SO2 + 2H2 → S + 2H2O SO2 + 2CO → S + 2CO2 SO2 + 2Mg → S + 2MgO 3S + KClO3 → 2SO2 + 2KCl V2O5 2SO2 + O2 ‡ˆ ˆˆ450ˆˆ ˆ† ˆˆ SO3 C o SO2 + Cl2 + 2H2O → H2SO4 + 2HCl 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O → 2MnSO4 + K2SO4 + H2SO4 SO2 + NO2 → SO3 + NO * Tính khử H2S: Trong H2S, S có số oxi hóa -2, thấp nên thể tính khử tác dụng với chất oxi hóa nhưn: O2, Cl2, SO2, KMnO4, FeCl3, K2Cr2O4 H2S + O2 → S + H2O 2H2S + 3O2(dö) → 2SO2 + 2H2O H2S + Cl2 → S + 2HCl 2H2S + SO2 → 3S + 2H2O H2S + 2FeCl3 → 2FeCl2 + S + HCl 5H2S + 2KMnO4 + H2SO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + 5S + 8H2O * Tính oxi hóa H2SO4 Do H+ H2SO4 2− Do SO Tác dụng với Kim loại trước H loaõng H2SO4 đặc, Kim loại mạnh Fe Sản phẩm Muối sunfat (tan) + H2 Sunfat kim loại + (SO2, S, H2S) + H2O Fe kim loại yếu Sunfat kim laoij + SO2 + H2O Phi kim (C, S, P) Oxit axit hay oxiaxit + SO2 + H2O Chú ý: Fe, Al, Cr: không tác dụng với H2SO4 đặc nguội nóng Các hợp chất hóa trị thấp bị H2SO4 đặc oxi hóa 2FeO + 4H2SO4 (đ) → Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O 2FeS + 10H2SO4 (ñ) → Fe2(SO4)3 + 9SO2 + 10H2O Nhận biết SO24− : dùngg ion Ba2+ (Ba(NO3)2 Ba(OH)2 BaCl2) 2.3 Nhóm VA: (Nhóm Ni tơ – Phot pho) * Đơn chất Nitơ, phot pho: vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử * Hợp chất NH3: Là ba zơ yếu có tính khử mạnh N H H H H N H H Chú ý: NH3 tạo phức với Cu(OH)2; Zn(OH)2; AgOH * HNO3 axit mạnh có tính oxi hóa mạnh +5 H O O N O Chú ý: Fe, Al, Cr: không tác dụng với HNO3 đặc nguội 2.4 Nhóm IVA: (Nhóm Cacbon – Silic) Các dạng thù hình Cacbon: Kim cương; Than chì,… Các mức oxi hố cacbon -4 Tính oxi +2 +4 Tính khử hoá + Chất khử + Chất oxi hoá Silic: ngun tố có tính bán dẫn 2.5 Đặc điểm, tính chất nguyên tố kim loại nhóm A (IA, IIA, IIIA) * Kim loại kiểm: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr Cấu tạo nguyên tử: - Có e hố trị lớp ngồi - Bán kính nguyên tử lớn, điện tích hạt nhân nhỏ (so với nguyên tố chu kì) Vì kim loại kiềm dễ nhường 1e hoá trị - thể tính khử mạnh Năng lượng ion hóa, kJ/mol M → M+ + 1e 520 500 420 400 380 Đi từ Li → Fr tính khử tăng dần (Fr nguyên tố phóng xạ nghiên cứu) * Kim loại kiểm thổ: Be, Mg, Ca, Sr, Ba Màu lửa đặc trưng đơn chất hợp chất: Ca: đỏ da cam; Sr, Ra: đỏ son; Ba: xanh lụ Chú trọng hợp chất quan trọng Ca (đá vôi, thạch cao,…) Nhóm IIA Năng lượng ion hóa, kJ/mol M - 2e = M2+ Be Mg Ca Ba 1800 1450 1150 1060 * Kim loại nhôm (Al) 2.6 Đặc điểm, tính chất ngun tố kim loại nhóm B (Sn, Pb, Fe, Ni, Cu, Ag, An, Hg, Cr, Mn) Hệ thống tập: Câu Hoà tan hoàn toàn m (gam) hỗn hợp A gồm Fe kim loại M (có hố trì khơng đổi) dung dịch HCl dư thu 1,008 lít khí đktc dung dịch có chứa 4,575g muối Mặt khác, hồ tan hồn tồn m(g) hỗn hợp A dung dịch có chứa hỗn hợp HNO3 H2SO4 đặc nhiệt độ thích hợp thu 1,8816 lít hỗn hợp NO2 SO2 đktc Tỷ khối hỗn hợp so với hiđro 25,25 Tính m Xác định tên kim loại M Câu Cho x (nol) Fe tác dụng với y (mol) HNO3 tạo khí NO dung dịch A hỏi dung dịch A tồn ion ? Hãy thiết lập mối quan hệ x y để tồn ion Câu Cho lượng FexSy vào dung dịch HNO3 thu dung dịch A 3,36 lít khí B (đktc) Cho dung dịch A tác dụng với BaCl2 thấy có kết tủa trắng; cho dung dịch A tác dụng với dung dịch NH3 dư thấy có kết tủa nâu đỏ Khí B có tỉ khối so với khơng khí 1,586 Cho dung dịch A tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư thu 5,73 g chất kết tủa Xác định công thức FexSy Câu Cho gam mẫu chất chứa Fe3O4, Fe2O3 tạp chất trơ Hòa tan mẫu vào lượng dư dung dịch KI môi trường axit(khử tất sắt thành Fe 2+) tạo dung dịch A Pha lỗng dung dịch A đến thể tích 50ml Lượng I có 10ml dung dịch A phản ứng vừa đủ với 5,5 ml dung dịch Na 2S2O3 1M(sinh S4O62-) Lấy 25 ml mẫu dung dịch A khác, chiết tách I 2, lượng Fe2+ dung dịch lại phản ứng vừa đủ với 3,2 ml dung dịch MnO-4 1M H2SO4 a Viết phương trình phản ứng xảy ra(dạng phương trình ion thu gọn) b Tính phần trăm khối lượng Fe3O4 Fe2O3 mẫu ban đầu Câu Hoà tan 0,775g đơn chất HNO hỗn hợp khí, khối lượng tổng cộng 5,75 g dung dịch axit có oxi, với hàm lượng oxi lớn a/ Xác định thành phần hỗn hợp khí thu 90 0C (theo phần trăm thể tích ) biết tỉ khối hỗn hợp so với Hydro 38,3 b/ Đơn chất gì? Câu Hòa tan 8,26 g hỗn hợp Zn, Al vào 550 ml dung dịch HNO thu dung dịch A, chất rắn B có khối lượng 4,626 gam 1,12 lít khí D đo đktc chứa NO N 2O có tỉ khối so với H2 16,75 Tính nồng độ dung dịch HNO3 khối lượng muối thu cô cạn dung dịch A( không chứa muối NH4NO3) Câu Hoà tan hoàn toàn m (gam) hỗn hợp A gồm Fe kim loại M (có hố trì khơng đổi) dung dịch HCl dư thu 1,008 lít khí đktc dung dịch có chứa 4,575g muối.Mặt khác, hoà tan hoàn toàn m(g) hỗn hợp A dung dịch có chứa hỗn hợp HNO3 H2SO4 đặc nhiệt độ thích hợp thu 1,8816 lít hỗn hợp NO2 SO2 đktc Tỷ khối hỗn hợp so với hiđro 25,25 Tính m Xác định tên kim loại M Câu Hãy tìm vài ví dụ để chứng tỏ axit yếu đẩy axit mạnh khỏi muôi Lấy ví dụ minh hoạ Hai thah kim loại giống (đều nguyên tố R hóa trị II) có khối lượng, Cho thứ vào dung dịch Cu(NO 3)2 thứ vào dung dịch Pb(NO3)2 Sau thời gian, số mol hai muối nhau, lấy hai kim loại khỏi dung dịch thầy thứ giảm 0,2%, khối lượng thứ hai tăng 28,4% Xác định nguyên tố R? Câu Nêu tượng giải thích phương trình phản ứng hố học: a Cho từ từ dung dịch NH3 vào dung dịch CuSO4 b Cho Au vào dung dịch axit HNO3 , sau cho tiếp dung dịch HCl vào c.Cho kim loại Cu vào dung dịch NaNO3 , sau ta thêm dung dich H2SO4 lãng tiếp vào d Dẫn từ từ khí etilen qua dung dịch thuốc tím dư môi trường kiềm Câu 10 Trộn CuO với oxit kin loại M hoá trị II theo tỉ lệ số mol 1:2 hổn hợp B Cho 4,8 gam hỗn hợp B vào ống sứ, nung nóng cho dòng khí CO qua đến phản ứng xảy hoàn toàn thu chấy rắn D Hỗn hợp chất rắn D tác dụng vừa đủ với 160 ml dung dịch HNO 1,25 M thu V lít khí NO (đktc) Tính thể tích V? Câu 11 Đốt cháy hoàn toàn lượng S bình kín chứa hỗn hợp khí N 2, O2, SO2 lấy theo tỉ lệ thể tích : : (cùng điều kiện tiêu chuẩn) Sau đốt xong đưa điều kiện nhiệt độ ban đầu hỗn hợp khí có tỉ khối so với hỗn hợp ban đầu 1,089 a Áp suất bình trước sau phản ứng có thay đổi khơng? Giải thích? b Tính % thể tích hỗn hợp khí sau phản ứng? c Chứng minh tỉ khối hỗn hợp khí thu so với hỗn hợp ban đầy thay đổi khoản 1,088 ≥ d ≥ Câu 12 Hồ tan hồn tồn 2,16 gam ơxit kim loại X dung dịch HNO 2M (loãng) thu dung dịch A 0,224 lít khí NO (đktc) Xác định ơxit X Tính thể tích HNO3 2M để hồ tan 2,16 gam ơxit Viết phương trình phản ứng theo dãy biến hố sau: +O2 dư , t0 cao CO dư , t0 cao +HCl, O2 dư, t0 X X1 X2 X3 Câu 13 Cho 7,2 g hỗn hợp A gồm muối cacbonat kim loại phân nhóm nhóm II Cho A hồ tan hết dung dịch H2SO4 lỗng, thu khí B.Cho tồn B hấp thụ hết 450 ml Ba(OH) 0,2M ta thu 15,76 g kết tủa Xác định muối cacbonat tính phần trăm theo khối lượng chúng A Mặt khác, cho 7,2 g A 11,6 g FeCO3 vào bình kín dung tích 10 lit (giả sử thể tích chất rắn khơng đáng kể dung tích bình khơng thay đổi) Bơm khơng khí (chứa 20% O2, 80% N2 theo thể tích) vào bình 27,3 oC đến áp suất bình 1,232 atm Nung bình nhiệt độ cao để phản ứng xảy hoàn toàn đưa nhiệt độ ban đầu Áp suất khí bình P2 Tính áp suất P2 Câu 5: A dung dịch H2SO4, B dung dịch NaOH Trộn 0,3 lit B với 0,2 lit dung dịch A ta 0,5 lit dung dịch C Lấy 20ml dung dịch C thêm quỳ tím vào thấy có màu xanh Sau đó, thêm từ từ dung dịch HCl 0,05M tới quỳ đổi thành màu tím thấy hết 40ml axit Trộn 0,2 lit B với 0,3 lit A 0,5 lit dung dịch D Lấy 20ml dung dịch D thêm vào quỳ tím thấy có màu đỏ Sau thêm từ từ dung dich NaOH 0,1M tới quỳ đổi thành màu tím hết 80ml NaOH 1) Tính nồng độ mol/l dung dịch A B 2) Trộn VB lit NaOH vào VA lit H2SO4 trên, ta thu dung dịch E Lấy V ml dung dịch E cho tác dụng với 100ml dung dịch BaCl2 0,15M kết tủa F Mặt khác, lấy Vml dung dịch E cho tác dụng với 100ml dung dịch AlCl3 1M kết tủa G Nung F G nhiệt độ cao khối lượng không đổi thu 3,262 g chất rắn Tính tỉ lệ VB : VA Câu 14 Cho 47,04 gam hỗn hợp ba kim loại Mg, Fe, Cu vào 400 ml dd HNO 3,4 M Khuấy nhận thấy chất khí khơng màu nặng khơng khí dư kim loại chưa tan hết Đổ tiếp từ từ dd H 2SO4 M vào, đồng thời khuấy đều, chất khí lại thoát kim loại vừa tan hết dùng 88 ml, thu dung dịch A Lấy ½ dd A cho dd NaOH đến dư vào, lọc phần kết tủa rửa nhiều lần nước cất, đem nung khơng khí đến khối lượng khơng đổi thu 31,2 gam chất rắn B 1/ Tính khối lượng kim loại hỗn hợp ban đầu 2/ Tính nồng độ mol/l ion dd thu Câu 15 Một muối tạo bỡi kim loại M hoá trị II phi kim hố trị I Hồ tan m gam muối vào nước chia dung dich làm hai phần nhau: - Phần một: Cho tác dụng với dung dịch AgNO3 có dư thu 5,74 g kết tủa - Phần hai: Nhúng sắt vào dung dịch muối, sau thời gian phản ứng kết thúc khối lượng sắt tăng lên 0,16 g a) Tìm cơng thức muối b) Xác định trị số m KẾ HOẠCH THỰC HIỆN TT Nội dung Dạy lí thuyết Bài tập Số tiết 10 20 Đơn vị trường THPT Phan Chu Trinh Ghi Giáo viên biên soạn Nguyễn Văn Diệp 10 ... Giới thiệu chung nguyên tố hóa học: Định nghĩa: Nguyên tố hóa học tập hợp ngun tử có điện tích hạt nhân Hiểu: Nguyên tố hóa học, thường gọi đơn giản nguyên tố, chất hóa học tinh khiết, bao gồm kiểu... Các nguyên tố hóa học cấp cho ký hiệu hóa học thống nhất, dựa sở tên gọi nguyên tố, phần lớn viết tắt theo tên gọi La tinh (Ví dụ, cacbon có ký hiệu hóa học 'C', natri có ký hiệu hóa học 'Na' từ... chung, thực tế chất hóa học hỗn hợp hai dạng kể Các nguyên tố hóa học xếp liệt kê bảng tuần hồn ngun tố hóa học theo thứ tự tăng dần số nguyên tử Z Bảng tuần hoàn ngun tố hóa học cho biết thơng