Lý thuyết và bài tập kim loại nhóm VIIB bồi dưỡng Học sinh giỏi

LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB TRONG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MỤC LỤC A MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài Kim loại nhóm VIIB khơng phải nội dung chủ đạo, chiếm vị trí quan trọng q trình giảng dạy mơn hố học, đặc biệt việc bồi dưỡng HSG Quốc gia, Quốc tế Trong kì thi HSG tỉnh kì thi chọn HSG quốc gia, kì thi Olympic hố học thường có tập liên quan đến kim loại chuyển tiếp nhóm VIIB Tuy nhiên tài liệu tham khảo lý thuyết tập vận dụng kim loại nhóm VIIB chưa nhiều Do tơi lựa chọn đề tài nhằm giúp học sinh có thêm kiến thức lý thuyết kim loại nhóm VIIB vận dụng giải tập kim loại nhóm VIIB đề thi học sinh giỏi cấp II Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết kim loại nhóm VIIB hợp chất tập nhóm VIIB đề thi học sinh giỏi cấp để từ hồn thành chun đề “Lý thuyết tập kim loại nhóm VIIB bồi dưỡng học sinh giỏi” để làm tài liệu phục vụ cho giáo viên học sinh giảng dạy học tập môn hóa phần kim loại chuyển tiếp nhóm VIIB III Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu lí thuyết kim loại nhóm VIIB chương trình hố học Vơ Cơ sở hóa học vơ nội dung liên quan Sưu tầm hệ thống tập Hóa học vơ cơ: Cấu tạo ngun tử, Tìm ngun tố, tính tốn …chú ý cấu tạo tính chất Đưa kiện thực nghiệm nhằm cung cấp thông tin B PHẦN NỘI DUNG KIM LOẠI NHÓM VIIB CHƯƠNG I LÝ THUYẾT KIM LOẠI NHÓM VIIB I Khái quát chung kim loại nhóm VIIB Mn (Mnagan) 25 Tc (Tecneti) Re(Reni) 43 75 [Ar]3d 4s [Kr]4d 5s 1.3 [Xe]4f 1.36 14 5d 6s 1.37 r [Å] 7.43 7.28 7.79 I [eV] 15.63 15.26 13.1 I [eV] 33.69 29.5 26.0 I [eV] 7.21 11.5 20.99 d [g/cm ] 1247 2127 3175 o Mp [ C] 2146 3927 5760 o Bp [ C] II, IV, VII IV, VII III, IV, V, VII Số OXH 2+ 0.4 Tc /Tc 0.3 Re -1.18 Mn 2+ /Mn 3+ /Re Thế điện cực chuẩn Mangan, tecneti, reni có cấu hình electron giống nhau: (n-1)d 5ns2 nên tính chất hóa học giống Tuy nhiên Tc Re giống nhiều bán kính ngun tử giống Ngun tố nhóm VIIB có nhiều số OXH từ đến +7; Cấu hình e d bền nên I3 lớn tổng I1 + I2 Tuy nhên việc electron ns nguyên tử biến thành cation kim loại chủ đặc trưng Mn, cịn Tc Re có khuynh hướng tạo nên hợp chất với số oxi hóa cao hơn, với số oxi hóa +7, hợp chất số OXH +7 giống với Clo 0.362 V 0.7 0.6 TcO4−  →TcO2 (r )  →Tc 2+ 0.4 Re0.4 O4−  → Re O3  →Tc 0.51 V 0.5 V − 2− 1,51MnO4  → MnO4  → MnO2 (r )  0.56V 2.26V 0.9 1.69 V 1,23V Sơ đồ oxi hóa khử cho thấy khác với Tc Re, hợp chất Mn(VII) chất oxi hóa mạnh: Thế oxi hóa – khử q trình chuyển trạng thái oxi hóa + +4 Mn, Tc, Re +1,7; +0,7; +0,51V tương ứng Sơ đồ oxi hóa khử cho thấy mơi trường nước Mn dễ chuyển thành Mn2+ trạng thái kim loại bề với Tc Re Điều giải thích kim loại Tc, Re có nhiệt thăng hoa (nhiệt nguyên tử hóa) cao Mn nhiều tổng lượng ion hóa thứ thứ chúng không khác II Các đơn chất kim loại nhóm VIIB 2.1 Tính chất vật lý Mn, Tc, Re có màu trắng bạc Dạng bề Mn giống sắt, Tc giống Pt Mn cứng khó nóng chảy sắt Mn có số dạng thù hình khác mạng lưới tinh thể tỉ khối, bề nhiệt độ thường dạng α với mạng lập phương tâm khối Tc 99 nguyên tố phóng xạ, đồng vị 43Tc phân hủy β với chu kì bán rã 2.105 tạo nên đồng vị 99 bền 44 Ru Hằng số vật lí quan trọng kim loại Mn, Tc Re Đại lượng vật lí Mn Tc Re Nhiệt độ nóng chảy (0C) 1244 2140 3180 Nhiệt độ sơi (0C) 2080 4900 5900 Khối lượng riêng (g/cm3) 7,44 11,49 21,04 Nhiệt thăng hoa (kJ/mol) 280 649 777 Độ cứng (thang Moxơ) 5-6 - 7,4 Độ dẫn điện (Hg=1) - 4,5 Độ âm điện 1,5 1,9 1,9 Mn, Tc, Re kim loại khó nóng chảy khí sơi Sự tăng nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sơi, nhiệt thăng hoa độ cứng nhóm Mn-Tc-Re giải thích tăng phần cộng hóa trị liên kết kim loại Về nhiệt độ nóng chảy, Re thua vonfram kim loại khó nóng chảy Mn tinh khiết dễ cán dễ rèn chứa tạp chất trở nên cứng giòn Mn, Re tạo nên hợp kim với nhiều kim loại Thép mangan chứa 1-2% Mn dẻo dai chịu mài mòn dùng làm đường ray, trụ mô tơ, bánh Thép mangan chứa 10-15% Mn dùng để làm chi tiết cứng, chịu mài mòn chịu va đập búa má máy đập đá, bi máy nghiền quặng, ghi đường sắt Thép không rỉ loại Ni chứa 14% Cr 15% Mn chịu axit HNO3 khí chứa lưu huỳnh Mangan hợp kim đồng chứa 12% Mn 3% Ni có điện trở lớn biến đổi theo nhiệt độ nên dùng để làm cuộn dây điện trở dụng cụ đo điện Các hợp kim Re với Pt, Pd, Rh, Ir, Mo, Ta, Cr, W,…có đặc tính cứng, chịu nhiệt, chịu mài mịn chịu axit nên vật liệu quý cho ngành hàng không, điện tử điện kĩ thuật, Re dùng làm la bàn, cân xác, chi tiết quan trọng máy bay siêu âm tên lửa Do khó bay dẫn điện tốt, Re dùng làm điện cực ống phát tia Rơnghen đèn vơ tuyến, làm sợi tốc bóng đèn Tc kim loại bền với nơtron dùng làm vật liệu kiến trúc lị phản ứng ngun tử 2.2 Tính chất hóa học Hoạt tính hóa học giảm xuống từ Mn đến Re Mn kim loại tương đối hoạt động Tc Re kim loại hoạt động Mn dễ bị oxi khơng khí oxi hóa màng oxit Mn2O3 tạo nên lại bảo vệ cho Mn khơng bị oxi hóa tiếp tục kể đun nóng, kim loại Tc, Re bền khơng khí Ở dạng bột đun nóng với oxi: - Mn tạo nên Mn3O4 - Tc, Re tạo nên Tc2O7, Re2O7 Với Flo clo: Mn tạo MnF3, MnF4, MnCl2 Re tạo nên ReF7, ReF6, ReCl6 Các kim loại tác dụng với S, N, P, C, Si Trong tương tác Tc, Re xảy nhiệt độ cao so với Mn Cả kim loại không tác dụng với nước đun nóng Thế khử chuẩn Mn có giá trị âm EMn / Mn = −1,18V , chuẩn Tc, Re có giá trị dương trạng thái phân bố nhỏ Mn tác dụng với nước giải phóng H2 Mn + 2H2O → Mn(OH)2 + H2 Phản ứng nàu mãnh liệt nước cỉa muối amoni Mn(OH)2 + 2NH4+ → Mn2+ + 2NH3 + 2H2O Tc bền với nước biển nên vật liệu lí tưởng để làm vỏ tàu biển giá kim loại lại đắt Mn tác dụng mạnh với dung dịch loãng axit HCl, H2SO4 giải phóng H2 cịn Tc, Re tác dụng với HNO3 H2SO4 đặc 2+ 3Tc + 7HNO3 → 3HTcO4 (axit petecnetic) + 7NO + 2H2O 3Re + 7HNO3 → 3HReO4 (axit perenic) + 7NO + 2H2O Khác với Mn Tc Re Tan H2O2 tạo thành axit perenic 2Re + 7H2O2 → 2HReO4 + 6H2O 2.3 Trạng thái tự nhiên Mn tương đối phổ biến tự nhiên, đứng thứ kim loại chuyển tiếp sau Fe Ti Tc có lượng khơng đáng kể cịn Re ngn tố phân tán Khống vật Mn hausmanit (Mn3O4) chứa 72% Mn, pirolusit (MnO2) chứa 63% Mn, braunit (Mn2O3) manganit (MnOOH) Gấn 95% Mn ddwwocj sản xuất dùng để luyện thép ngành luyện kim Mn có khả lọa Oxi, loại S thép gang có khả tạo hợp kim với sắt thành thép đặc biệt nên truyền cho thép phẩm chất tốt nhe khó rỉ, cứng chịu mài mịn Người ta dùng hợp kim feromangan 70-80% Mn để đưa Mn vào thép Hợp kim sản xuất công nghiệp cách dùng than cốc khử Mn sắt nhiệt độ cao MnO2+ Fe2O3 + 5C → Mn + 2Fe + 5CO 2.4 Phương pháp điều chế - Mn sản xuất theo phương pháp nhiệt nhôm: Dùng bột Al khử Mn3O4 tạo nên nung pirolusit 9000C Không khử trực tiếp pirolusit (MnO2) phản ứng với Al q mạnh 9000 C 3MnO2 → Mn3O4 + O2 3Mn3O4 + 8Al → 9Mn + 4Al2O3 Mn tinh khiết điều chế cách điện phân dung dịch MnSO4 Mn tinh khiết dùng để điều chế hợp kim đòi hỏi thành phần xác manganin, nicrom, đuyara Reni thương mại tách từ khí ống khói lị nung molypden thu từ quặng sulfua đồng Một số quặng molypden chứa 0,001% tới 0,2% rheni Dạng kim loại điều chế cách khử ammoni perenat với hiđrô nhiệt độ cao dùng làm xúc tác hóa học hữu (NH4ReO4 điều chế từ sản phẩm thu hồi lò đốt molipđenit) t0 NH4ReO4 + H2 → Re + H2O + NH3 Tương tự với Tc (lượng lớn Tc tách từ chất thải lò phản ứng hạt nhân): t NH4TcO4 + H2 → Tc + H2O + NH3 III HỢP CHẤT Mn (0), Tc (0), Re (0) Những hợp chất cacbonyl Mn, Tc, Re có cơng thức chung E2(CO)10 Phân tử có tính nghịch từ ngun tử có só oxi hóa khơng nên hợp chất cacbonyl hai nhân có lên kết kim loại – kim loại (E: Mn, Tc, Re) Ví dụ Mn2(CO)10 phân tử có dạng hai hình bát diện nối với qua đỉnh chung, nguyên tử Mn nằm tâm hình bát diện, phân tử CO nằm đỉnh lại Trong phân tử nguyên tử Mn có cấu hình 3d7 Ở điều kiện thường, đime cacbonyl Mn, Tc, Re chất dạng tinh thể không màu trừ Mn2(CO)10 có màu vàng chói Tất dễ thăng hoa, không tan nước tan dung môi hữu Các đime cacbonyl không tác dụng với nước dung dịch axit loãng tác dụng với dung dịch kiềm dung dịch kim loại kiềm dung môi hữu Mn2(CO)10 + 2Na → 2Na[Mn(CO)5] Mn2(CO)10 + Br2 → [Mn(CO)5]Br IV HỢP CHẤT CỦA MANGAN (II) 4.1 MnO MnO chất bột màu xám lục, có mạng lưới tinh thể kiểu NaCl, có thành phần biến đổi từ MnO đến MnO1,5 nón chảy 17800C Khơng tan nước dễ tan dung dịch axit tạo thành muối Mn(II) Khi đun nóng khơng khí khoảng 2000 – 3000C, mangan oxit biến thành t0 đioxit: 2MnO + O2 → 2MnO2 Điều chế MnO: Nhiệt phân MnCO3, MnC2O4 (mangan oxalat) khí H2: t MnCO3 → MnO + CO2 (t0 = 200-3000C) t0 MnC2O4 → MnO + CO2 + CO Hoặc điều chế cách khử oxit cao Mn H2 CO nhiệt độ cao: 800 −9000 C Mn3O4 + H2 → 3MnO + H2O 4.2 Mn(OH)2 Mn(OH)2 kết tủa màu trắng, có thành phần hợp thức kiến trúc tinh thể giống Mg(OH)2 Khơng tan nước tan có mặt muối amoni Ở nhiệt độ thường, màu trắng kết tủa dễ chuyển thành màu nâu dễ bị oxi khơng khí oxi hóa thành MnOOH (hay Mn2O3.H2O) H2MnO3 (hay MnO2.H2O) 4Mn(OH)2 + O2 → 4MnOOH + 2H2O Mn(OH)2 dễ dàng bị oxi hóa Cl2, H2O2 chất oxi hóa khác Mn(OH)2 + 2KOH + Cl2 → MnO2 + 2KCl + 2H2O Mn(OH)2 + H2O2 → H2MnO3 + H2O Trong phịng thí nghiệm Mn(OH)2 điều chế cho dung dịch muối mangan (II) tác dụng với kiềm khí H2 (Khơng dùng dung dịch NH3 khơng kết tủa hồn tồn Mn) 4.3 Muối Mn(II) Đa số muối MN(II) dễ tan nước, trừ MnS, Mn3(PO4)2, MnCO3 tan Muối Mn+2 bị thủy phân yếu muối Mg+2 ion Mn2+ Mg2+ có bán kính ion gần (Mn2+: 0,8Ao; Mg2+: 0,78Ao) Nhiều kết tinh dạng hiđrat, đun nóng tinh thể dần nước để chuyển thành muối khan 0 C 27 C 43 C → MnSO4.4H2O  → MnSO4.2H2O VD MnSO4.7H2O → MnSO4.5H2O  0 60 −100 C 150 − 280 C  → MnSO4.H2O  → MnSO4 Trong tinh thể hiđrat MnCl2.xCl2 nước cuối thành muối bazơ bị phân hủy tạo MnCl(OH) Bởi muối thu MnCl2 khan cần phải đun nóng hiđrat khí H2 Khi nung với hỗn hợp chất kiềm chất oxi hóa (như KNO3, KClO3), muối Mn(II) biến thành muối manganat có màu lục t 0C MnSO4 + 2K2CO3 + 2KNO3 → K2MnO4 + 2KNO2 + K2SO4 + 2CO2 Các muối Mn(II) dạng tinh thể hiđrat ngậm nước điều chế tác dụng MnO Mn(OH)2 với axit Các muối khan thường điều chế phương pháp không dung môi nước t 0C VD: Mn2(CO)10 + 4N2O4 → 2Mn(NO3)2 ?+ 4NO + 10CO Muối nitrat khan khơng tan N2O4 lỏng nên dễ dàng kết tủa Muối Mn+2 thường có màu hồng nhạt, tan nước cho dung dịch gần không màu chứa ion bát điện [Mn(H2O)6]2+ Ion Mn+2 có khả tạo nhiều phức số bền phức không lớn so với phức kim loại hoá trị khác Fe, Co, Ni, Cu Mn2+ có bán kính lớn lượng làm bền phức khơng Trạng thái oxi hố +2 bền mangan môi trường axit Muối Mn+2 bị oxi hoá chất oxi hoá mạnh PbO2, NaBiO3, (NH4)S2O8 thành MnO4- màu tím 2MnSO4 +5NaBiO3+16HNO3 → 2HMnO4+5Bi(NO3)3+2Na2SO4+NaNO3+ 7H2O 5PbO2+ 2MnSO4 + 6HNO3 → 2HMnO4+ 3Pb(NO3)2 + 2PbSO4 + 2H2O Khi nung với hỗn hợp gồm chất kiềm chất oxi hoá KNO3, KClO3, muối Mn chuyển thành muối manganat màu lục MnSO4 + 2K2CO3 + 2KNO3 → K2MnO4 + 2KNO2+ K2SO4+ 2CO2 V HỢP CHẤT CỦA MANGAN (III) Trong môi trường kiềm trạng thái oxi hóa + bền Mn 5.1 Mn2O3: chất bột màu đen không tan nước 2+ 950 −11000 C 3Mn2O3 → 2Mn3O4 + 1/2O2 Đun nóng khí H2 3000C tạo thành MnO Mn2O3 + H2SO4 (l) → MnO2 + MnSO4 + H2O Mn2O3 + 2HNO3 (l) → MnO2 + Mn(NO3)2 + H2O Mn2O3 + 3H2SO4 (đặc) → Mn2(SO4)3+ 3H2O Mn2O3 tồn thiên nhiên dạng khống vật braunit Oxit điều chế nung MnO2 khơng khí 550 – 9000C 5.2 Mangan (III) hiđroxit Mangan (III) hiđroxit khơng có thành phần ứng cơng thức Mn(OH)3 mà hiđrat Mn2O3.xH2O Ở 1000C hiđrat bớt nước tạo thành Mn2O3.H2O thường biểu diễn công thức MnOOH Monohiđroxit chất dạng tinh thể màu nâu gần đen, không tan nước Ở 365 – 4000C nước biến thành Mn2O3 Khi tác dụng với dung dịch axit lỗng thường tạo nên MnO2 muối mangan (II) Với số axit hữu axit oxalic, axit xitric, axit salixilic, tạo nên hợp chất bền Mn(III) Trong phịng thí nghiệm, mangan (III) hiđroxit điều chế cho chất oxi hóa Cl2, KMnO4 tác dụng với huyền phù MnCO3 nước 3MnCO3 + Cl2 + H2O → 2MnOOH + MnCl2 + 3CO2 8MnCO3 + 2KMnO4 + 6H2O → 10MnOOH + 2KOH + 8CO2 * Muối Mn+3 Muối Mn3+ không bền, dung dịch dễ bị phân hủy 2Mn3+ + 2H2O → MnO2 + Mn2+ + 4H+ Mn3+ bền phức chất 5.3 Trimangan tetraoxit Là chất dạng tinh thể nóng chảy 15900C, có màu vàng, đỏ đen tùy thuộc vào phương pháp điều chế Oxit Mn3O4 tồn tự thiên nhiên dạng khống vật hausmanit Oxit điều chế nung MnO2 hay Mn2O3 9000C dùng khí H2 khử oxit khoảng 2000C 2000 C 3MnO2 + 2H2 → Mn3O4 + 2H2O VI HỢP CHẤT CỦA MANGAN (IV) * Mangan đioxit MnO2 chất bột màu đen có thành phần khơng hợp thức Khi đun nóng phân hủy tạo thành oxit thấp hơn: > 5000 C > 9000 C MnO2 → Mn2O3 → Mn3O4 Ở điều thường, có oxit bền oxit mangan, không tan nước tương đối trơ Khi đun nóng, tan axit kiềm oxit lưỡng tính Khi tan dung dịch axit, khơng tạo nên muối bền Mn4+ theo phản ứng trao đổi mà tác dụng chất oxi hóa MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O Khi tan H2SO4 đặc, MnO2 tạo nên muối Mn(III) giải phóng O2, Mn(SO4)2 + 2H2O → 2Mn2(SO4)3 + 2H2SO4 + O2 Khi tan trongdung dịch KOH đặc tạo nên dung dịch màu xanh lam chứa ion Mn(III), Mn(V) điều kiện Mn(IV) không tồn được: 2MnO2 + 6KOH → K3MnO4 + K3[Mn(OH)6] Muối K3MnO4 tồn dung dịch kiềm mạnh môi trường khác tự phân hủy: 2MnO43- + 2H2O → MnO42- + MnO2 + 4OHKhi nấu chảy với chất kiềm hay oxit bazơ mạnh, tạo nên muối manganit MnO2 + 2NaOH → Na2MnO3 + H2O MnO2 + CaO → CaMnO3 Ở nhiệt độ cao, MnO2 bị H2, CO, C khử thành kim loại Huyền phù MnO2 nước 00C tác dụng với khí SO2 tạo thành Mn(II) đithionat: MnO2 + 2SO2 → MnS2O6 Và đun nóng tạo thành MnSO4: MnO2 + SO2 → MnSO4 Khi nấu chảy với chất kiềm có mặt hất oxi hóa KNO3, KClO3 hay O2 MnO2 bị oxi hóa thành MnO42MnO2 + KNO3 + K2CO3 → K2MnO4 + KNO2 + H2O 2MnO2 + O2 + 4KOH → 2K2MnO4 + 2H2O Ở dạng bột nhỏ MnO2 dùng làm xúc tác cho phản ứng phân hủy KClO3, H2O2, cho phản ứng oxi hóa NH3 đến NP biến axit CH3COOH thành CH3COCH3 MnO2 đưa vào nguyên liệu nấu thủy tinh truyền cho thủy tinh màu hồng hay màu đen,… Ở mạch : - Dung dịch bên anot có CrO2-, OH- đến bề mặt anot tham gia phản ứng làm dung dịch giảm lượng ion âm so với lượng ion dương → ion âm cầu muối vào dung dịch anot để dung dịch ln trung hịa điện - Dung dịch bên catot có ion MnO4-, H+ đến bề mặt catot tham gia phản ứng làm dung dịch giảm lượng ion dương so với lượng ion âm → ion dương cầu muối vào dung dịch catot để dung dịch ln trung hịa điện Bài 16: a Viết phương trình cho KMnO4 phản ứng với K2SO3 môi trường axit, môi trường bazơ mơi trường trung tính b Tại dung dịch MnO4- bị khử có mặt ion F- lại dừng mức oxi hóa +3? c Tác dụng AgMnO4 mặt nạ phòng độc? Hướng dẫn 2KMnO4 + 5K2SO3 + 3H2SO4 → 6K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O 2KMnO4 + K2SO3 + 2KOH → 2K2MnO4 + K2SO4 + H2O 2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O → 3K2SO4 + 2MnO2 + 2KOH b Trong q trình khử MnO4- (mơi trường axit) có mặt ion F- lại dừng mức oxi hóa +3 Mn3+ tạo phức bền với ion F-: K2[MnF5] c Trong mặt nạ phịng độc, AgMnO4 hấp thụ khí CO: 2AgMnO4 + 2CO → Ag2MnO4 + 2CO2 + MnO2 Bài 17: a Giải thích viết phương trình phản ứng, dẫn khí H2S vào dung dịch perenat môi trường axit b So sánh tính chất oxi hóa perenat pemanganat c Tại Mn ion với số oxi hóa cao dung dịch nước hình thành phức chất nhân khơng hiđrat hóa? d Cho biết cơng thức cấu trúc hình học phức chất mangan cacbonyl Hướng dẫn: a Hợp chất với số oxi hóa cao nguyên tố nhóm VIIB tăng độ bền số thứ tự tăng Như vậy, theo thứ tự từ xuống độ bền ion MnO4- bền ion ReO4- Bởi dẫn khí H2S vào dung dịch perenat môi trường axit không xảy phản ứng oxi hóa khử mà xảy phản ứng kết tủa muối Re(VII) sunfua: 2ReO4- + 7H2S + 2H+ → Re2S + 8H2O b Qua phản ứng cho thấy: muối perenat chất oxi hóa yếu muối pemanganat nhiều c Các trạng thái oxi hóa cai nguyên tố nhóm VIIB ổn định trình tạo phức chất Các phối tử phù hợp để ổn định trạng thái oxi hóa cao flo (F-) oxi (O2-), chúng có độ âm điện lớn nhì phi kim Flo thường tạo phức với số phối trí ổn định trạng thái oxi hóa cao +5 Oxi có thuận lợn hơn, cần số phối trí ổn định tiểu phân có số oxi hóa cao nhw Mn+7, Re+7,… Dạng ion cao Mn tồn ngắn dung dịch nước Mn+6 Ion ổn định phân tử nước tham gia tạo phức dạng [Mn(H2)6]6+ giống in MnO42- hay ion sunfat SO42- với cấu trúc tứ diện bão hịa phối trí nên khơng tạo thành hợp chất cao phân tử khơng hiđrat hóa dung dịch d Bài 18: a Biến thiên tính axit – bazơ dãy hiđroxit sau nào? Mn(OH)2, Mn(OH)3, Mn(OH)4, MnO2(OH)2; MnO3(OH) Hay : Mn(OH)2, Mn(OH)3, Mn(OH)4, H2MnO4; HMnO4 b Viết phương trình phản ứng oxi hóa Mn2+ thành MnO4- q trình nung oxi hóa với KNO3 K2CO3 Cho biết vai trò CO32- phản ứng Hướng dẫn: a Mn(OH)2, Mn(OH)3, Mn(OH)4, H2MnO4; HMnO4 tính bazơ giảm, tính axit tăng Do bán kính nguyên tử trung tâm hợp chất giảm dần số oxi hóa tăng Từ Mn+2 đến Mn+7 bán kính giảm dần dẫn đến mật độ điện tích dương tăng Bởi độ bền liên kết Mn-O tăng theo số oxi hóa tăng làm cho liên kết Mn-O-H khó phân li theo kiểu bazơ dễ phân li theo kiểu axit b MnO + CO32- → MnO22- + CO2 MnO22- + 2NO3- → MnO42- + 2NO2CO32- đóng vai trị phản ứng trao đổi làm xốp khối nung chảy để hợp chất mangan tiếp xúc dễ dàng với chất oxi hóa Bài 19 (HSGQG 2015): Một loại quặng chứa MnO2 tạp chất trơ Cân xác 0,5000 gam quặng cho vào bình cầu có nhánh Thêm từ từ vào bình khoảng 50 ml dung dịch HCl đặc Đun nóng đến mẫu quặng tan hất, cịn lại tạp chất trơ Hấp tụ hồn tồn khí Cl2 thoát lượng dư KI, thu dung dịch X Chuyển tồn X vào bình định mức 250ml, thêm nước cất đến vạch mức, lắc Chuẩn độ 25,00ml dung dịch dung dịch chuẩn Na2S2O3 0,05M (chỉ thị hồ tinh bột) hết 22,50 ml a Viết phương trình hóa học xảy b Tính hàm lượng % theo khối lượng MnO2 quặng Hướng dẫn a Khử MnO2 lượng dư dung dịch HCl nóng: MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O Tồn lượng CL2 hấp thự vào dung dịch KI dư: Cl2 + 3KI → KI3 + 2KCl Chuẩn độ lượng KI3 dung dịch chuẩn Na2S2O3: KI3 + 2Na2S2O3 - Na2S4O6 + 2NaI + KI b Hàm lượng phần trăm khối lượng MnO2 quặng Ta có nMnO2 = nCl2 = nI2 =½ nNa2S2O3 nNa2S2O3 = 22,5 0,05/1000 = 1,115.10-3 (mol) Số mol I2 (dạng I3-) có 250,0 ml dung dịch X nI2 = 1,125.10-3.10/2 = 5,625.10-3 (mol) Số mol MnO2 = số mol I2 (theo phương trình phản ứng) = 5,625.10-3 (mol) % khối lượng MnO2: % MnO2 = 5,625.10-3 (55+16.2)/0,5000 = 97,88% Bài 20: a Ion pemanganat bền mơi trường nào? b Giải thích khả oxi hóa ion MnO4- lại phụ thuộc vào mơi trường? c Giải thích nguyên nhân gây màu sắc ion pemanganat d Trong mơi trường axit H2SO4 lỗng, KMnO4 oxi hóa muối Fe(II) thành Fe(III), H2SO3 thành H2SO4, SO3- thành SO42-, NH3 thành N2, NO2- thành NO3-, HX thành X2, S2O32- thành SO42-, H sinh thành H2, axit oxalic thành CO2 600C,… Viết phương trình phản ứng Hướng dẫn: Trong dung dịch nước có cân 3MnO42- + 8H2O → 2MnO4- + MnO2 + 4OHNên ion MnO4- bền môi trường kiềm 10FeSO4 + 8H2SO4 + 2KMnO4 → 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 +2MnSO4 + 8H2O 5SO2 + 2H2O + 2KMnO4 → K2SO4 +2MnSO4 + 2H2SO4 5K2SO3 + 3H2SO4 + 2KMnO4 → 6K2SO4 +2MnSO4 + 3H2O 10NH3 + 9H2SO4 + 6KMnO4 → 3K2SO4 +6MnSO4 + 5N2 + 24H2O 5NO2- + 2MnO4- + 6H+ → 5NO3- + 2Mn2+ + 3H2O HX + MnO4- → Mn2+ + X2 + H2O S2O32- + MnO4- + H+ → Mn2+ + SO42- + H2O H + MnO4- + H+ → Mn2+ + H2O H2C2O4 + H2SO4 + KMnO4 → K2SO4 + MnSO4 + CO2 + H2O Bài 21: Do crom có khả chống ăn mịn tốt nên vật liệu quan trọng để sản xuất thép Để phân tích hàm lượng Mn Cr có mẫu thép, người ta oxi hóa gam mẫu thép thành MnO42- Cr2O72- để thu 100 ml dung dịch Sau 50,0 ml dung dịch thêm vào dung dịch BaCl2 giá trị pH thích hợp để kết tủa hoàn toàn crom thu 5,82 gam BaCrO4 50,0 ml dung dịch lại chuẩn độ dung dịch Fe2+ môi trường axit thấy tốn hết 43,5 ml dung dịch Fe2+ 1,60M Các phương trình khơng cân cho phản ứng chuẩn độ đưa đây: MnO4-(aq) + Fe2+ (aq) + H+(aq) → Mn2+(aq) + Fe3+ (aq) Cr2O72- (aq) + Fe2+ (aq) + H+(aq) → Cr3+(aq) + Fe3+ (aq) Hãy cân phương trình Tính % Mn %Cr mẫu thép Hướng dẫn: MnO4-(aq) +5 Fe2+ (aq) + 8H+(aq) → Mn2+(aq) + 5Fe3+ (aq) + 4H2O (l) Cr2O72- (aq) + 6Fe2+ (aq) + 14H+(aq) → 2Cr3+(aq) + Fe3+ (aq) + 7H2O (l) Số mol BaCrO4 = 2,3.10-2 mol Số mol Cr2O72- = 1,15.10-2 nCr 100ml dung dịch = 4,6.10-2 mol mCr Trong mẫu thép:4,6.10-2 52 = 2,39 gam Số mol Fe2+ chuẩn độ 43,5.10-3.1,6 = 6,96.10-2 mol Số mol Fe2+ phản ứng với Cr2O72- = 1,15.10-2 = 6,9.10-2 mol Số mol Fe2+ phản ứng với MnO4- = 6.10-4 mol nMn 100ml dung dịch = 2,4.10-4 mMn = 2,4.10-4 54,9 = 0,013 gam % Mn mẫu thép = 0,013.100%/5 = 0,26% % Cr = 2,39.100%/5 = 48% Bài 22: Khi phân tích nguyên tố tinh thể ngậm nước muối tan A kim loại X, người ta thu số liệu sau: Nguyên tố Cacbon Oxi Lưu huỳnh Nitơ Hiđro % khối lượng 0,00 57,38 14,38 0,00 3,62 muối Theo dõi thay đổi khối lượng A nung nóng dần lên nhiệt độ cao, người ta thấy rằng, trước bị phân hủy hoàn toàn, A 32% khối lượng Trong dung dịch nước, A phản ứng với hỗn hợp gồm PbO2 HNO3 (nóng), với dung dịch BaCl2 tạo thành kết tủa trắng không tan HCl Hãy xác định kim loại X, muối A viết phương trình phản ứng xảy Biết X khơng thuộc họ Lantan khơng phóng xạ Hướng dẫn nH: nO: nS = (3,62:1,008): (57,38:16): (14,38:32,06) = 3,59: 3,59 : 0,448 = 8:8:1 công thức đơn giản cho biết tương quan số nguyên tử nguyên tố H, O, S A (H8O8S)n % khối lượng X A 100% - (3,62+57,38+14,38)% = 24,62% Với n = 1, MX = 24,62:0,448 = 54,95 (g/mol), X Mn Với n = 2, MX = 109,9, khơn có kim loại có nguyên tử khối Với n ≥ 3, MX ≥ 164,9 (g/mol), X thuộc họ Lantan phóng xạ (loại) Vậy cơng thức đơn giản A MnH8O8S Mặt khác, X phản ứng với BaCl2 tạo thành kết tủa không tan HCl, mà A có nguyên tử S, A muối sunfat muối hiđro sunfat: MnH8O4SO4 Khi đun nóng (A chưa bị phân hủy), 32% khối lượng A đi, MA = 223,074 (g/mol), → 32% MA= 32%.223,074 = 71,38 ≈ 72, tương đương với mol Vậy A muối MnSO4 ngậm phân tử nước: (MnSO4.4H2O) Phương trình phản ứng: MnSO4 + BaCl2 → BaSO4 + MnCl2 2MnSO4 + 5PbO2 + 6HNO3 → 2HMnO4 + 3Pb(NO3)2 + 2PbSO4 + 2H2O Bài 23: Hồn thành phương trình phản ứng theo sơ đồ sau: 1/ Mn(OH)2 + HClloãng → 2/ Mn(OH)2 + NaOH rắn → 3/ Mn(OH)2 + NH3 + H2O → 4/ Mn(OH)2 + NH4Cl đặc nóng → 5/ Mn(OH)2 + H2O2 đặc → 6/ Mn(OH)2 + Ca(ClO)2 → 7/ Mn(OH)2 + dung dịch Br2 → 8/ Nhiệt phân MnSO4 → 9/ MnSO4 + NH3 + H2O → 10/ KMnO4 + MnSO4 + H2SO4 → 11/ MnSO4 + HNO3 + PbO2 → 12/ MnSO4 +NaOH loãng + NaClO → Hướng dẫn 1/ Mn(OH)2 + 2HClloãng → MnCl2+ 2H2O 130 C 2/ Mn(OH)2 + 2NaOH rắn → Na2[Mn(OH)4] 3/ Mn(OH)2 + 6NH3 đặc+ 6H2O → [Mn(NH3)6](OH)2 + 6H2O 4/ Mn(OH)2 +2 NH4Cl đặc nóng → MnCl2 + 2NH3 + 2H2O 5/ Mn(OH)2 + H2O2 đặc → MnO2 + 2H2O 6/ 2Mn(OH)2 + Ca(ClO)2 → 2MnO2 + CaCl2+ 2H2O 7/ Mn(OH)2 + dung dịch Br2 → MnO2 + 2HBr t 8/ 3MnSO4 → Mn3O4 + 3SO2 + O2 9/ MnSO4 + 2NH3 đặc + 2H2O → Mn(OH)2 + (NH4)2SO4 10/ 2KMnO4 +3 MnSO4 + 8H2SO4 → 5Mn(SO4)2 + K2SO4 + 8H2O 11/ 2MnSO4 + 8HNO3 + 5PbO2 → 2HMnO4 + 4Pb(NO3)2 + Pb(HSO4)2 + 2H2O 12/ MnSO4 + 2NaOH loãng + NaClO → NaCl + Na2SO4 + MnO2 + H2O Bài 24: Hồn thành phương trình phản ứng sau cho biết phản ứng đây, hợp chất mangan thể tính oxi hóa hay tính khử? 1/ KMnO4 + NH3 + H2O → 2/ KMnO4 + H2O2 + H2SO4 loãng → 3/ KMnO4 + KNO2 + H2SO4 loãng → 4/ KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 loãng → 5/ KMnO4 + H2S → 6/ KMnO4 + KI + H2SO4 loãng → 7/ KMnO4 + C2H5OH → 8/ MnCl2 + O3 + H2O → 9/ MnCl2 + CH3COONa + H2S → 10/ MnCl2 + KCN đặc → 11/MnS + HNO3 đặc, nóng → 12/ MnS + H2SO4 đặc, nóng → 13/ MnS + O2 khơng khí → Hướng dẫn 1/ KMnO4 + 2NH3 + 2H2O →2MnO2 + N2 + 4H2O 2/ 3/ 4/ 5/ 6/ 2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 loãng → 2MnSO4 + 5O2 + K2SO4 + 8H2O 2KMnO4 + 5KNO2 + 3H2SO4 loãng → 2MnSO4 + 5KNO3 + K2SO4 + 8H2O KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 loãng → 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O 2KMnO4 + 3H2S →2MnO2 + 3S + 2KOH + 2H2O 2KMnO4 + 10KI + 8H2SO4 loãng →2MnSO4 + 5I2 + 6K2SO4 + 8H2O 30 C → 2MnO2 + 3CH3CHO + 2KOH + 2H2O 2KMnO4 + 3C2H5OH  7/ 8/ MnCl2 + O3 + H2O → MnO2 + 2HCl + O2 9/ MnCl2 + CH3COONa + H2S → MnS + 2NaCl + 2CH3COOH 10/ MnCl2 + 6KCN đặc → K4[Mn(CN)6] tím + 2KCl 11/ MnS + 8HNO3 đặc, nóng →MnSO4 + 8NO2 + 4H2O 12/ MnS + H2SO4 đặc, nóng →MnSO4 + 4SO2 + 4H2O 13/ 2MnS + 4O2 khơng khí →MnO2 + 2SO2 Bài 25: Hồn thành phương trình phản ứng sau cho biết phản ứng đây, hợp chất mangan thể tính oxi hóa hay tính khử? 1/ Mn2(SO4)3 + HCl đặc → 2/ Na3MnO4 huyền phù+ CO2 → 3/ Na3MnO4 huyền phù+ Cl2 → 4/ Nhiệt phân K2MnO4 → 5/ Na3MnO4 + HCl đặc → 6/ K2MnO4 + HCl đặc → 7/ K2MnO4 + CO2 → 8/ K2MnO4 + C2H5OH → 9/ Điện phân dung dịch K2MnO4 → 10/ HMnO4 + HCl đặc → 11/ Nhiệt phân KMnO4 → 12/ KMnO4 + KOH → 13/ KMnO4 + Ba(OH)2 rắn → Bài 26 a) Tính chất hóa học Mangan? b) Sự biến đổi tính chất hóa học từ Mn đến Re? c) Viết phương trình phản ứng cho Mangan, Tecnexi Reni tác dụng với chất sau: 1) HCl loãng đặc 2) H2SO4 loãng 3) H2SO4 đặc 4) HNO3 đặc Hướng dẫn: b) Hoạt tính hóa học giảm từ Mn đến Re c) Mn tan HCl H2SO4 loãng Các kim loại Re Tc phản ứng với axit HNO3 H2SO4 đặc Ví dụ: 3Tc + 7HNO3 → 3HTcO4 + 7NO + 2H2O 2Re + 7H2SO4 → 2HReO4 + 7SO2 + 6H2O Bài 27 Viết phương trình phản ứng sau: 1) MnSO4 + KClO3 + KOH (nóng chảy) → 2) MnSO4 + PbO2 + HNO3 → 3) MnSO4 + Br2 + NaOH → 4) MnBr2 + H2O2 + KOH → 5) MnSO4 + CaOCl2 + NaOH → Hướng dẫn: 1) 3MnSO4 + 2KClO3 + 12KOH → 3K2MnO4 + 2KCl + 6H2O + 3K2SO4 2) 2MnSO4 + 5PbO2 + 6HNO3 → 2HMnO4 + 3Pb(NO3)2 + 2PbSO4 + 2H2O 3) MnSO4 + 2H2O2 + 4KOH → K2MnO4 + 4H2O + K2SO4 4) MnSO4 + 2Br2 + 8NaOH → Na2MnO4 + 4H2O + 4NaBr + Mn2SO4 5) MnSO4 + CaOCl2 + 2NaOH → MnO2 + Na2SO4 + CaCl2 + H2O Bài 28 a) Từ MnO2 phản ứng thu được: MnCl2, KMnO4, Mn2O7? b) Từ MnO2 điều chế Ba(MnO4)2 Viết phương trình phản ứng Hướng dẫn: a) Có thể cho MnO2 tác dụng với HCl đặc thu MnCl2: MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O - Nung hỗn hợp MnO2 + KClO3 + KOH rắn phản ứng tạo K2MnO4, hòa tan, lọc dung dịch nước lọc có K2MnO4 Axit hóa dung dịch K2MnO4 thu KMnO4 Đun nóng dung dịch 800C, sau làm nguội, tinh thể KMnO4 xuất Muốn thu Mn2O7, cho H2SO4 đặc tác dụng với tinh thể KMnO4: 2KMnO4 + H2SO4 → 2HMnO4 + K2SO4 2HMnO4 → Mn2O7 + H2O b) Nung hỗn hợp Ba(OH)2 MnO2 khơng khí: 2Ba(OH)2 + 2MnO2 + O2 → 2BaMnO4 + 2H2O 3BaMnO4 + 2H2O → Ba(MnO4)2 + MnO2 + 2Ba(OH)2 Ba(OH)2 + CO2 → BaCO3 + H2O lọc rửa sản phẩm, Ba(MnO4)2 lại dung dịch Bài 29 a) Viết phương trình phản ứng mơ tả tính oxi hóa tính khử K2MnO4 b) Có thể thu H2MnO4 phương pháp cho H2SO4 đặc tác dụng với muối K2MnO4 không? Hướng dẫn: a) Có thể phản ứng: K2MnO4 + 2H2S + 2H2SO4 → 2S + MnSO4 + K2SO4 + 4H2O 2K2MnO4 + Cl2 →2KMnO4 + 2KCl 4K2MnO4 + O2 + 2H2O → 4KMnO4 + 4KOH b) H2MnO4 khơng bền nhanh chóng bị phân hủy: K2MnO4 + H2SO4 → H2MnO4 + K2SO4 2H2MnO4 → 2HMnO4 + MnO2 + 2H2O Bài 30 Viết phương trình phản ứng sau: 1) KMnO4 + MnCl2 → 2) K2MnO4 + Cl2 → 3) KMnO4 + KI + H2SO4 → 4) KMnO4 + KI + H2O → 5) KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 → Hướng dẫn: 1) 2KMnO4 + 3MnCl2 + 2H2O → 5MnO2 + 2KCl + 4HCl 3) 2KMnO4 + 10KI + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 6K2SO4 + 5I2 + 8H2O 4) 2KMnO4 + 6KI + 4H2O → 2MnO2 + 3I2 + 8KOH Bài 31 Viết phương trình phản ứng sau dạng phân tử: 1) Mn2+ + ClO- + OH- → 2) MnO4- + NO2- + H+ → 3) MnO4- + Fe + H+ → 4) Mn2 + BrO3- + H2O → 5) MnO4- + H2O2 + OH- → Hướng dẫn: 1) 2MnCl2 + 4KClO + 8KOH → 2K2MnO4 + 8KCl + 4H2O với phương trình dạng ion: 2Mn2+ + 4ClO- +8OH- → 2MnO42- + 4Cl- + 4H2O theo ví dụ trên, viết phương trình phân tử dựa vào phương trình ion sau: 2) 2MnO4- + 5NO2- + 6H+ → 2Mn2+ + 5NO3- + 3H2O 3) 3MnO4- + 5Fe + 24H+ → 3Mn2+ + 5Fe3+ + 12H2O 4) 5Mn2+ + 2BrO3- + 4H2O → 5MnO2 + Br2 + 8H5) 2MnO4- + H2O2 + 2OH- → 2MnO42- + O2 + 2H2O Bài 32 Hồ tan sản phẩm rắn q trình nấu chảy hỗn hợp gồm bột khoáng vật màu đen, kali hiđroxit kali clorat, thu dung dịch có màu lục đậm Khi để khơng khí, màu lục dung dịch chuyển dần thành màu tím Q trình chuyển cịn xảy nhanh sục khí clo vào dung dịch hay điện phân dung dịch a Hãy cho biết khoáng vật màu đen chất b Viết phương trình tất phản ứng xảy q trình thí nghiệm Hướng dẫn: Khoáng vật màu đen MnO2 Dung dịch màu lục đậm chuyển dần thành màu tím để khơng khí dung dịch MnO42- phản ứng xảy nấu chảy hỗn hợp 3MnO2 + 6KOH + 6KlO3 → 3K2MnO4 + 3H2O + KCl (1) 3K2MnO4 + 2H2O → 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH 2KOH + CO2→K2CO3 (3) Phản ứng làm cân (2) chuyển dịch dần sang phải 2K2MnO4 + Cl2 → 2KMnO4 + 2KCl (2) to 2K2MnO4 + 2H2O → 2KMnO4 + 2KOH + H2 Bài 33 : Năm 1986, Carl O.Chiste tìm phương pháp để điều chế F2 cách đun hỗn hợp K2MnF6 rắn SbF5 lỏng tới 1500C Hãy thay X công thức hố học thích hợp hồn thành phương trình: K2MnF6 (r) + SbF5( l) 150 C KSbF6 (r) + F2 (k) + X (r) b) Từ hỗn hợp gồm 200,07 gam K2MnF6 672,70 gam SbF5 thu lít F2 27,30C 1,0 atm ? Biết hiệu suất thu F2 36% Hướng dẫn : a) Phương trình phản ứng K2MnF6 (r) + SbF5( l) 150 C KSbF6 (r) + F2 (k) + MnF2 (r) (1) b) Dễ dàng tính số mol K2MnF6 0,81mol SbF5 3,1 mol ⇒ Theo (1) hiệu suất tạo F2 100% số mol F2 thu 0.81 mol VF2 = nRT 0,81× 0, 082 × 300,3 = = 19,9584(l ) P Vì h=36% ⇒ Thực tế V F2 = 7,185 (l) Bài 34: Từ nguyên tố mangan tạo nhiều oxit Một oxit mangan nung nóng chuyển hố thành dạng khác, dạng bị 12,27% khối lượng Hãy viết cơng thức ngun oxit nói viết phản ứng xảy ra? Hướng dẫn: Gọi công thức oxit Mangan MnxOy Ta có sơ đồ: MnxOy MnxOy–n + O2 → Khối lượng mol oxit: x.54,93 + y.16,00 Phần trăm khối lượng oxit: 100% Do ta có: → → n 54,93 + (y–n).16,00 100% – 12,27% x.54,93 + ( y − n).16,00 = − 0,1227 x.54,93 + y.16,00 ⇒ ( x.54,93 + y.16,00).0,1227 x.54,93 + y.16,00 n.16,00 − = − 0,1227 = n x.54,93 + y.16,00 x.54,93 + y.16,00 16,00 Thử hệ thống giá trị x, y ta tìm giá trị hơp lí x =2, y =6 n =2 Tức oxit Mangan Mn2O6 hay 3MnO2 Vậy oxit là: 3MnO2 Mn3O4 + Phương trình phản ứng: 3MnO2 → O2 Bài 35: Ion [Mn(CN)6]3- có electron độc thân, ion [MnBr4]2- có electron độc thân, ion [Ni(CN)4]2- khơng có electron độc thân Dựa vào thuyết liên kết hố trị (thuyết VB), viết cấu hình electron (dưới dạng ô lượng tử) ion phức trên, cho biết kiểu lai hố cấu trúc hình học chúng Hướng dẫn: [Mn(CN)6]3-: d2sp3, bát diện d2sp3 [Mn(CN)6]36CN- [MnBr4]2-: sp3, tứ diện [Ni(CN)4]2-: dsp2, vuông phẳng dsp2 [Ni(CN)4]24CN- Bài 36 Một phương pháp khác để định lượng sắt (II) phương pháp chuẩn độ kali pemanganat Để tránh tạo thành clo người ta thêm vào dung dịch sắt (II) 10,0 ml dung dịch bảo vệ Dung dịch chứa MnSO4, axit sunfuric axit photphoric đặc a) Hãy tính giá trị pH tối thiểu ion clorua bị oxi hóa thành clo pemanganat Biết nồng độ tất ion khác M b) Hãy cho biết khử cặp MnO4 –, H+/ Mn2+ thay đổi thêm MnSO4 vào dung dịch? c) Hãy cho biết vai trò axit photphoric dung dịch bảo vệ? Hướng dẫn: 1,36 = 1,51+ 0,0592 × [ H + ]8 log ; a) pH = 1,58; b) giảm c) tạo phức với Fe3+; Fe(PO4)23 –) Bài 37 Viết ptpư thí nghiệm sau: a) Cho dung dịch MnSO4 tác dụng với dung dịch Na2CO3, dung dịch NaHCO3 Sử dụng phương pháp để thu MnCO3 tinh khiết hơn? b) Sục khí ozon dung dịch muối MnSO4 c) Đun nóng MnSO4 với bột PbO2 mơi trường axit HNO3 d) Đun nóng dung dịch MnSO4 với tinh thể (NH4)2S2O8 e) Nung nóng chảy hỗn hợp gồm MnSO4 với KClO3 (hay KNO3) với KOH Bài 38: Trong học, thầy giáo dạy Hóa cho học sinh xem số cốc chứa dung dịch lọ chứa chất bột màu nâu đên (gần màu đen) “Tất chúng chứa hợp chất kim loại M hơm nghiên cứu tính chất hóa học chúng Tất phản ứng miêu tả dạng sơ đồ Hãy bắt đầu với bột oxide màu nâu đen A, hàm lượng kim loại 63.2 % Trong tự nhiên, A tồn dạng khoáng chất X, nguồn để sản xuất kim loại M hợp chất Khi tơi đun nóng A với KNO3 KOH xảy phản ứng 1, tạo thành chất B màu xanh lục Đây chất bền để lưu trữ, tham gia vào phản ứng thú vị, số oxi hóa kim loại đồng thời tăng giảm Phản ứng xảy đặc biệt nhanh dung dịch sục khí CO2 (phản ứng 2) đơn giản thêm dung dịch axit vào (phản ứng 3).” Dứt lời, thầy giáo liền đổ dung dịch B vào ống nghiệm thêm vào vài giọt axit H2SO4 loãng - dung dịch đổi sang màu tím, giống dung dịch chất C “Trong chất C, số oxi hóa kim loại M đạt cực đại, cơng nghiệp thường điều chế chất cách sục clo vào dung dịch hợp chất B (phản ứng 4) Cũng B, chất C có tính oxi hóa mạnh (đặc biệt mơi trường axit) nhà hóa học gọi “tắc kè hoa” Thầy giáo lại tiếp tục thí nghiệm cách thêm vài giọt dung dịch H2SO4 lượng nhỏ K2S vào dung dịch B, kết dung dịch màu (phản ứng 5) “Chúng ta thu dung dịch chất G Nếu K2S dư thu kết tủa D màu hồng nhạt (phản ứng 6) Điều thú vị cho kim loại M phản ứng với lưu huỳnh thu D, với màu xanh (phản ứng 7) Xác định kim loại M chất A, B, C, D, G Viết phương trình phản ứng - Xác định tên gọi khống chất M, có thành phần oxit A Các phản ứng thuộc loại phản ứng oxi hóa-khử gì? Thầy giáo quên nói phản ứng A → M Hãy đưa phương trình phản ứng Phương pháp dùng để thu kim loại tinh khiết, gọi tên gì? Tại C lại gọi “tắc kè hoa”? Viết phương trình phản ứng C với K2SO3 mơi trường axit (H2SO4), trung tính kiềm (KOH) (3 phương trình) mơ tả biến đổi quan sát Thầy giáo cho biết B chất oxi hóa mạnh Viết phương trình phản ứng B với K2SO3 môi trường H2SO4 Hướng dẫn Trước tiên, xác định kim loại dựa hàm lượng oxi có tronng M2Ox: %O = 100% - 63,2% = 36,8% = 16x / (2Ar + 16x) Ar = 0,5(16x/0,368 – 16x) = 13,74x (Ar nguyên tử khối M) Nghiệm phù hợp là: M: Mn, A: MnO2, B: K2MnO4, C: KmnO4, G: MnSO4, D: MnS MnO2 + KNO3 + KOH→ K2MnO4 + KNO2 + H2O Hoặc: MnO2 + KNO3 + KOH→ K2MnO4 + N2 + H2O 2 K2MnO4 + CO2 + H2O → KMnO4 + MnO2 + KHCO3 Hoặc: K2MnO4 + CO2 + H2O → KMnO4 + MnO2 + K2CO3 3 K2MnO4 + H2SO4 → KMnO4 + MnO2 + K2SO4 + H2O K2MnO4 + Cl2 → KMnO4 + KCl KMnO4 + K2S + 12 H2SO4 → K2SO4 + MnSO4 + 12 H2O Mn SO4 + K2S → MnS + K2SO4 Mn + S → MnS Khoáng chất pirit Phản ứng tự oxi hóa khử Nhiệt nhơm: MnO2 + Al → Mn + Al2O3 Gọi “tắc kè hoa” KMnO4 biến đổi màu sắc môi trường khác KMnO4 + K2SO3 + H2SO4 → K2SO4 + MnSO4 + H2O (dd không màu) KMnO4 + K2SO3 + H2O → K2SO4 + MnO2 + KOH (kết tủa nâu) KMnO4 + K2SO3 + KOH → K2SO4 + K2MnO4 + H2O (dd xanh lục) K2MnO4 + K2SO3 + H2SO4 → K2SO4 + MnSO4 + H2O Bài 39: Khi phân tích nguyên tố tinh thể ngậm nước muối tan A kim loại X, người ta thu số liệu sau: Nguyên tố cacbon oxi lưu nitơ hiđro huỳnh % khối lượng muối 0,00 57,38 14,38 0,00 3,62 Theo dõi thay đổi khối lượng A nung nóng dần lên nhiệt độ cao, người ta thấy rằng, trước bị phân hủy hoàn toàn, A 32% khối lượng Trong dung dịch nước, A phản ứng với hỗn hợp gồm PbO2 HNO3 (nóng), với dung dịch BaCl2 tạo thành kết tủa trắng không tan HCl Hãy xác định kim loại X, muối A viết phương trình phản ứng xảy Biết X khơng thuộc họ Lantan khơng phóng xạ Hướng dẫn n H : n O : nS = 3,62 57,38 14,38 : : = 3,59 : 3,59 : 0,448 → n H : n O : n S = : : 1,008 16 32,06 Vậy công thức đơn giản cho biết tương quan số nguyên tử nguyên tố H, O, S A (H8O8S)n % khối lượng X A 100% - (3,62 + 57,38 + 14,38)% = 24,62% 24, 62 Với n = → MX = 0, 448 = 54,95 (g/mol) → X mangan (Mn) Với n = → MX = 109,9 (g/mol) → Khơng có kim loại có nguyên tử khối Với n ≥ → MX ≥ 164,9 (g/mol) → X thuộc họ Lantan phóng xạ (loại) Vậy cơng thức đơn giản A MnH8O8S Mặt khác sơ đồ, X phản ứng với BaCl2 tạo thành kết tủa không tan HCl, mà A có nguyên tử S, A muối sunfat: MnH8O4SO4 Khi đun nóng (A chưa bị phân hủy), 32% khối lượng A đi, MA = 223,074 (g/mol) → 32%.MA = 32% 223,074 = 71,38 (g) ≈ 72 (g), tương đương với mol H2O Vậy A muối mangan(II) sunfat ngậm phân tử nước: MnSO4.4H2O Phương trình phản ứng: 1/ MnSO4 + BaCl2 → BaSO4↓ + MnCl2 2/ 2MnSO4 + 5PbO2 + 6HNO3 → 2HMnO4 + 3Pb(NO3)2 + 2PbSO4↓ + 2H2O KẾT LUẬN Kết đạt Từ việc nhiệm vụ mục đích nghiên cứu, tơi giải vấn đề sau - Hệ thống số vấn đề lý thuyết liên quan đến nhóm VIIB - Đưa số dạng tập lý thuyết nhóm VIIB tổng hợp tập nhóm VIIB đề thi khu vực Duyên Hải Đồng Bắc Bộ, trại hè Hùng Vương, kì thi quốc gia Đề tài sử dụng trình giảng dạy cho học sinh khối chuyên Hóa học sinh đội tuyển quốc gia Thông qua đề tài này, học sinh tiếp cận đa chiều kim loại nhómVIIB thực bổ sung nhiều kiến thức cho học sinh ... thức lý thuyết kim loại nhóm VIIB vận dụng giải tập kim loại nhóm VIIB đề thi học sinh giỏi cấp II Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết kim loại nhóm VIIB hợp chất tập nhóm VIIB đề thi học sinh. .. học sinh giỏi cấp để từ hồn thành chun đề ? ?Lý thuyết tập kim loại nhóm VIIB bồi dưỡng học sinh giỏi? ?? để làm tài liệu phục vụ cho giáo viên học sinh giảng dạy học tập mơn hóa phần kim loại chuyển... Olympic hố học thường có tập liên quan đến kim loại chuyển tiếp nhóm VIIB Tuy nhiên tài liệu tham khảo lý thuyết tập vận dụng kim loại nhóm VIIB chưa nhiều Do tơi lựa chọn đề tài nhằm giúp học sinh