hóa vô cơ 11

TÀI LIỆU HÓA 11 NGƯỜI SOẠN : ĐẶNG LAM THIÊN 0982236793 CHƯƠNG I : SỰ ĐIỆN LI SỰ ĐIỆN LI - Là q trình chất hịa tan nước (hoặc trạng thái nóng chảy), phân li thành ion (ion dương âm) Các ion có khả dẫn điện Khái niệm - Quá trình điện li khơng phải q trình oxi hóa - khử khơng có cho - nhận e, mà trình tách ion từ mạng tinh thể ion thành ion dương (cation) ion âm (anion), tác dụng phần tử dung môi phân cực (H2O) - Chất điện li : chất tan nước phân li thành ion a/ Chất điện li mạnh : chất tan nước, phân tử hòa tan phân li ion Bao gồm : axit mạnh HCl, H2SO4, HNO3, HClO3, HClO4, HI, HBr,… Các bazơ mạnh KOH, NaOH, Ba(OH)2,… hầu hết muối Phân loại b/ Chất điện li yếu : chất tan nước có phần số phân tử hòa tan phân li ion, phần lại tồn dạng phân tử dung dịch Bao gồm : axit yếu HF, H2SO3, H2S, HClO, HNO2, H3PO4, CH3COOH, HCOOH,… Các bazơ yếu Bi(OH)3, Mg(OH)2, NH3, amin,… Một số muối thủy ngân HgCl2, Hg(CN)2,… c/ Chất không điện li : chất tan vào nước hồn tồn khơng phân li thành ion Ví dụ : saccarozơ C12H22O11 , ancol etylic C2H5OH , glixerol C3H5(OH)3 ,… - Trong phương trình chất điện li mạnh, dùng mũi tên chiều : Cách biểu diễn KOH → K+ + OH- Na2SO4 → 2Na+ + SO42- … - Trong phương trình điện li yếu, dùng mũi tên chiều : CH3COOH € Axit ; CH3COO- + H+ ; H 2S € HS- + H+ … Định nghĩa : Theo thuyết Arenius, axit chất tan nước, phân li cation H+ Thí dụ : HCl → H+ + Cl- ; HCOOH € HCOO- + H+ Các dung dịch axit có số tính chất chung, tính chất cation H + dung dịch Từ hai thí dụ ta thấy, phân tử HCl phân tử HCOOH dung dịch nước phân li nấc ion H+ Đó axit nấc Axit nhiều nấc : Những axit tan nước mà phân tử phân li nhiều nấc ion H + axit nhiều nấc (đa axit) H3PO4 € H+ + H2PO4- TÀI LIỆU HÓA 11 NGƯỜI SOẠN : ĐẶNG LAM THIÊN 0982236793 H2PO4- € H+ + HPO42- HPO42- € H+ + PO43- Phân tử H3PO4 phân li ba nấc ion H+ , H3PO4 axit ba nấc Theo thuyết Arenius, bazơ chất tan nước phân li ion OH- Ví dụ : NaOH → Na+ + OH- ; Ba(OH)2 → Ba2+ + 2OH- * Hiđroxit lưỡng tính : hiđroxit tan nước vừa phân li axit, vừa phân li bazơ Các hiđroxit lưỡng tính thường gặp : Be(OH)2, Zn(OH)2, Pb(OH)2, Sn(OH)2, Al(OH)3, Cr(OH)3 Chúng tan nước, lực axit (khả phân li ion) lực bazơ yếu Bazơ Ví dụ 1: phương trình điện li Zn(OH)2 ↔ H2ZnO2 + Phân li kiểu bazơ : Zn(OH)2 € + Phân li kiểu axit : H2ZnO2 € Zn2+ + 2OHZnO22- + 2H+ Ví dụ : phương trình điện li Al(OH)3 ↔ HAlO2.H2O + Phân li kiểu bazơ : Al(OH)3 € Al3+ + 3OH- + Phân li kiểu axit : HAlO2.H2O € H+ + AlO2- + H2O Là hợp chất tan nước, phân li cation kim loại (hoặc cation NH 4+) anion gốc axit a/ Muối trung hòa : muối mà anion gốc axit khơng cịn hiđro có khả phân li ion H+ : NaCl, NH4NO3, K2CO3,… anion gốc axit cịn hiđro khơng có khả phân li ion H+ : Na2HPO3 , NaH2PO3 Muối b/ Muối axit : muối mà anion gốc axit cịn hiđro có khả phân li ion H + : NaHCO3 , KHSO4, Na2HPO4,… c/ Muối hỗn tạp : muối thành phần phân tử gồm cation kim loại với nhiều anion khác Ví dụ : clorua vơi CaOCl2 có gốc axit Cl – Ca – OCl d/ Muối kép : muối thành phần phân tử gồm nhiều cation kim loại, loại ion âm Ví dụ : kali nhơm sunfat KAl(SO4)2 (phèn chua) … Tích số ion nước Các giá trị [H+] pH đặc trưng Khái niệm pH ý nghĩa K H O = [H+ ].[OH − ] = 1,0.10−14 (ở 250C) Một cách gần đúng, coi giá trị tích số số dd loãng chất khác - Mơi trường trung tính : [H+] = [OH-] = 10-7M pH = - Môi trường axit : [H+] > [OH-] hay [H+] > 10-7M pH < - Môi trường bazơ : [H+] < [OH-] hay [H+] < 10-7M pH > - Có thể đánh giá độ axit độ kiềm dung dịch nồng độ H+ Nhưng dd thường có nồng độ H+ nhỏ Để tránh ghi nồng độ H+ với số mũ âm, người ta dùng giá trị pH với TÀI LIỆU HÓA 11 NGƯỜI SOẠN : ĐẶNG LAM THIÊN 0982236793 quy ước sau : thực tiễn Chất thị axit – bazơ pH = -log[H+] Nếu [H+] = 1,0.10-a pH = a - Giá trị pH có ý nghĩa thực tế to lớn Chẳng hạn, pH máu người động vật có giá trị gần khơng đổi Thực vật sinh trưởng bình thường giá trị pH dd đất khoảng xác định đặc trưng cho loại Tốc độ ăn mòn kim loại nước tự nhiên phụ thuộc nhiều vào giá trị pH nước mà kim loại tiếp xúc Là chất có màu biến đổi phụ thuộc vào giá trị pH dung dịch + Quỳ tím : đỏ (pH ≤ 6) , tím (pH = 7) , xanh (pH ≥ 8) + Phenolphtalein : không màu (pH < 8,3), hồng (pH ≥ 8,3) (trong xút đặc, màu hồng bị mất) PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI ION TRONG DUNG DỊCH - Phản ứng xảy dung dịch chất điện li phản ứng ion - Điều kiện : + Các chất tham gia phản ứng trao đổi ion phải chất tan (dung dịch) , trừ số trường hợp muối không tan tác dụng với axit mạnh (FeS + HCl ; CaCO3 + HNO3 ,…) + Phản ứng xảy ion kết hợp với tạo thành chất sau : chất kết tủa, chất khí, chất điện li yếu - Phương trình ion thu gọn cho biết chất phản ứng dịch chất điện li - Trong phương trình ion thu gọn, người ta loại bỏ ion khơng tham gia phản ứng, cịn chất kết tủa, điện li yếu, chất khí giữ nguyên dạng phân tử Ví dụ : Na2SO4 + BaCl2 → BaSO4 ↓ + 2NaCl - Bước : viết phương trình ion đầy đủ: ta chuyển tất chất vừa dễ tan, vừa điện li mạnh thành ion, chất khí, kết tủa, điện li yếu để nguyên dạng phân tử 2Na+ + SO42- + Ba2+ + 2Cl- → BaSO4 ↓ + 2Na+ + 2Cl- Bước : lược bỏ ion không tham gia phản ứng: Phản ứng tạo thành chất kết tủa 2Na+ + SO42- + Ba2+ + 2Cl- → BaSO4 ↓ + 2Na+ + 2Cl- Bước : ta phương trình ion thu gọn : Ba2+ + SO42- → BaSO4 ↓ Ví dụ : AgNO3 + HCl → AgCl ↓ + HNO3 - Bước : Ag+ + NO3- + H+ + Cl- → AgCl ↓ + H+ + NO3- Bước : Ag+ + NO3- + H+ + Cl- → AgCl ↓ + H+ + NO32 Phản ứng tạo thành chất khí - Bước : Ag+ + Cl- → AgCl ↓ Ví dụ : 2HCl + K2CO3 → 2KCl + CO2 ↑ + H2O - Bước : 2H+ + 2Cl- + 2K+ + CO32- → 2K+ + 2Cl- + CO2 ↑ + H2O - Bước : 2H+ + 2Cl- + 2K+ + CO32- → 2K+ + 2Cl- + CO2 ↑ + H2O - Bước : 2H+ + CO32- → CO2 ↑ + H2O TÀI LIỆU HĨA 11 Ví dụ : NGƯỜI SOẠN : ĐẶNG LAM THIÊN 0982236793 FeS (r) + H2SO4 → FeSO4 + H2S ↑ - Bước : FeS + 2H+ + SO42- → Fe2+ + SO42- + H2S ↑ - Bước : FeS + 2H+ + SO42- → Fe2+ + SO42- + H2S ↑ - Bước : FeS + 2H+ → Fe2+ + H2S ↑ Ví dụ : HNO3 + KOH → KNO3 + H2O - Bước : H+ + NO3- + K+ + OH- → K+ + NO3- + H2O - Bước : H+ + NO3- + K+ + OH- → K+ + NO3- + H2O Tạo thành chất điện li yếu - Bước : H+ + OH- → H2O Ví dụ : CH3COONa + HCl → CH3COOH + NaCl - Bước : CH3COO- + Na+ + H+ + Cl- → CH3COOH + Na+ + Cl- Bước : CH3COO- + Na+ + H+ + Cl- → CH3COOH + Na+ + Cl- Bước : CH3COO- + H+ → CH3COOH CHƯƠNG II : NITƠ - PHOTPHO NITƠ (N) TÀI LIỆU HĨA 11 I Vị trí, cấu hình e ngun tử II Tính chất vật lí trạng thái tự nhiên III Tính chất hóa học NGƯỜI SOẠN : ĐẶNG LAM THIÊN 0982236793 - Nitơ số 7, nhóm VA, chu kì - Cấu hình e : 1s22s22p3 - Ba e phân lớp 2p tạo ba liên kết cộng hóa trị với nguyên tử khác - Phân tử nitơ gồm hai nguyên tử, chúng hình thành liên kết ba - CTCT phân tử N2 : N≡N - Điều kiện thường, chất khí khơng màu, khơng vị, khơng mùi, nhẹ khơng khí, hóa lỏng -1960C, tan nước (ở điều kiện thường, lít nước hịa tan 0,015 lít khí nitơ) Nitơ khơng trì cháy hơ hấp - Trong tự nhiên, nitơ tồn dạng tự dạng hợp chất + Ở dạng tự do, khí nitơ chiếm 78,16% thể tích khơng khí (≈ 4/5 thể tích khơng khí) Nitơ 14 15 N N thiên nhiên hỗn hợp đồng vị : (99,63%) (0,37%) + Ở dạng hợp chất, nitơ có nhiều khoáng chất natri nitrat NaNO3 (diêm tiêu natri) - Ở nhiệt độ thường, nitơ trơ mặt hóa học (do liên kết ba phân tử nitơ bền, 30000C chưa bị phân hủy rõ rệt thành nguyên tử) Ở nhiệt độ cao, nitơ trở nên hoạt động tác dụng với nhiều chất - N có số oxi hóa : -3 , từ +1 đến +5 Khi tham gia phản ứng oxi hóa – khử, số oxi hóa N tăng giảm, thể tính khử tính oxi hóa Tuy nhiên, tính oxi hóa tính chất chủ yếu Tính oxi hóa : Trong hợp chất cộng hóa trị nitơ với nguyên tố có độ âm điện nhỏ (như hiđro, kim loại,…), nguyên tố nitơ có số oxi hóa -3 a/ Tác dụng với kim loại : - Ở nhiệt độ thường, nitơ tác dụng với kim loại liti, tạo thành liti nitrua: 6Li + N2 → 2Li3N - Ở nhiệt độ cao, nitơ tác dụng với số kim loại hoạt động Mg, Ca, Al,… tạo thành nitrua kim loại t → Ca3N2 (canxi nitrua) 2Ca + N  t → 2AlN (nhôm nitrua) 2Al + N  t cao, p cao → ¬  xt b/ Tác dụng với hiđro : N2 + 3H2 2NH3 Tính khử : Trong hợp chất cộng hóa trị nitơ với nguyên tố có độ âm điện lớn (như oxi,flo), nguyên tố nitơ có số oxi hóa dương, từ +1 đến +5 ≈ 3000 C  → ¬   t lòhồquang điệ n N + O2 2NO Trong thiên nhiên, khí NO tạo thành có sấm sét Ở điều kiện thường, khí NO khơng màu kết hợp với khí oxi khơng khí tạo nitơ đioxit NO2 màu nâu đỏ : 2NO + O2 → 2NO2 Ngoài oxit trên, oxit khác nitơ N 2O, N2O3, N2O5, chúng không điều chế trực tiếp phản ứng nitơ oxi TÀI LIỆU HÓA 11 IV Ứng dụng V Điều chế NGƯỜI SOẠN : ĐẶNG LAM THIÊN 0982236793 - Nguyên tố nitơ thành phần dinh dưỡng thực vật - Trong cơng nghiệp, phần lớn lượng khí nitơ sản xuất dùng để tổng hợp khí amoniac, từ sản xuất axit nitric, phân đạm,… - Nhiều ngành công nghiệp luyện kim, thực phẩm, điện tử,… sử dụng nitơ làm môi trường trơ Nitơ lỏng dùng để bảo quản máu mẫu vật khác Trong công nghiệp : phương pháp chưng cất phân đoạn khơng khí lỏng Trong phịng thí nghiệm : - Một lượng nhỏ nitơ tinh khiết điều chế cách đun nóng nhẹ dung dịch bão hào t0 → N2 + 2H2O muối amoni nitrit : NH4NO2  - Muối bền, thay dung dịch bão hòa amoni clorua natri nitrit : t → N2 + NaCl + 2H2O NH4Cl + NaNO2  AMONIAC (NH3) I Cấu tạo phân tử II Tính chất vật lí III Tính chất hóa học Trong phân tử amoniac, nguyên tử N liên kết với nguyên tử H liên kết cộng hóa trị có cực Những đơi e dùng chung lệch phía ngun tử N có độ âm điện lớn Phân tử NH3 có cấu tạo hình chóp với nguyên tử N đỉnh, đáy tam giác mà đỉnh nguyên tử H Trong phân tử NH3, ngun tử NH3 cịn cặp e hóa trị tham gia liên kết với nguyên tử khác Là chất khí khơng màu, mùi khai xốc, nhẹ khơng khí, tan nhiều nước (ở điều kiện thường, lít nước hịa tan khoảng 800 lít khí amoniac) Tính bazơ yếu : a Tác dụng với nước : Khi tan nước, NH3 kết hợp với ion H+ nước, tạo thành ion NH4+ OH- , làm cho dd có tính bazơ dẫn điện : NH3 + H2O € NH4+ + OHTrong dd, amoniac bazơ yếu, hóa xanh quỳ tím, hóa hồng phenolphtalein b Tác dụng với dd muối : - Dung dịch amoniac tác dụng với dd muối nhiều kim loại, tạo thành kết tủa hiđroxit kim loại FeSO4 + 2NH3 + 2H2O → (NH4)2SO4 + Fe(OH)2 ↓ - Với dd muối Cu2+ , Zn2+ , Ag+ tạo phức chất tan [Cu(NH3)4]2+ , [Zn(NH3)4]2+ , [Ag(NH3)2]+ CuCl2 + 2NH3 + 2H2O → 2NH4Cl + Cu(OH)2 ↓ 4NH3 + Cu(OH)2 → [Cu(NH3)4](OH)2 (phức xanh thẫm) c Tác dụng với axit : Khí amoniac, dd amoniac, tác dụng với dd axit tạo muối amoni NH3 + HCl → NH4Cl ; 2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 Tính khử mạnh : Trong phân tử amoniac, N có số oxi hóa -3 (số oxi hóa thấp nhất), amoniac có tính TÀI LIỆU HÓA 11 NGƯỜI SOẠN : ĐẶNG LAM THIÊN 0982236793 khử Tính chất thể amoniac tác dụng với chất oxi hóa a Với oxi : t → 2N2 + 6H2O (phản ứng cháy với lửa màu vàng) 4NH3 + 3O2  850 - 900 C → Pt 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O b Với clo : clo oxi hóa mạnh amoniac tạo nitơ hiđro clorua 2NH3 + 3Cl2 → N2 + 6HCl Đồng thời NH3 kết hợp với HCl tạo thành “khói” trắng NH4Cl NH3 + HCl → NH4Cl Tổng hợp : 8NH3 + 3Cl2 → N2 + 6NH4Cl t0 → 3Cu + N2 + 3H2O c Với CuO : 2NH3 + 3CuO  Điều chế : a Trong phịng thí nghiệm : đun nóng muối amoni với dd kiềm t0 → CaCl2 + 2NH3 ↑ + 2H2O 2NH4Cl + Ca(OH)2  Để làm khơ khí, người ta cho khí amoniac vừa tạo thành có lẫn nước qua bình đựng vơi sống (CaO) Khi muốn điều chế nhanh lượng nhỏ khí amoniac, người ta thường đun nóng dd amoniac đậm đặc b Trong công nghiệp : tổng hợp tử nitơ hiđro t , p, xt   → 2NH (k) N2(k) + 3H2(k) ¬   IV Điều chế ứng dụng ∆H chuyển thành hơi, làm lạnh 40 C, nên bảo quản cách ngâm ngưng tụ lạnh thành P trắng nước - Phát quang màu lục nhạt bóng tối nhiệt độ thường 250 C  → khô ng cókhô ng khí P trắng P đỏ P phi kim tương đối hoạt động P trắng hoạt động hóa học mạnh P đỏ Trong hợp chất, P có số oxi hóa -3, +3, +5 Do đó, tham gia phản ứng hóa học P thể tính oxi hóa tính khử Tính oxi hóa : P thể tính oxi hóa tác dụng với số kim loại hoạt động tạo photphua kim loại t → Mg3P2 2P + 3Mg  (magie photphua) III Tính chất hóa học ; t → Zn3P2 2P + 3Zn  (kẽm photphua – thuốc chuột) Tính khử : P thể tính khử tác dụng với phi kim hoạt động oxi, halogen, lưu huỳnh,… hợp chất có tính oxi hóa mạnh khác t → 2P2O3 (điphotpho trioxit) 4P + O2 (thiếu)  4P + O2 (dư) t  → 2P2O5 (điphotpho pentaoxit) t → 2PCl3 (photpho triclorua) 2P + 3Cl2 (thiếu)  t0 → 2PCl5 (photpho pentaclorua) 2P + 5Cl2 (dư)  3P + 5HNO3 + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO 6P + 5K2Cr2O7 → 5K2O + 5Cr2O3 + 3P2O3 t0 IV Trạng thái tự nhiên - → 3P2O5 + 5KCl (phản ứng xảy trình đốt diêm) 6P (đỏ) + 5KClO3  Trạng thái tự nhiên : Trong tự nhiên khơng gặp P trạng thái hoạt động mặt hóa học Hai khống vật P photphorit Ca3(PO4)2 apatit 3Ca3(PO4)2.CaF2 TÀI LIỆU HÓA 11 ứng dụng – sản xuất NGƯỜI SOẠN : ĐẶNG LAM THIÊN 0982236793 Ứng dụng : - Phần lớn Photpho sản xuất sử dụng dùng để sản xuất axit photphoric, phần lại chủ yếu dùng sản xuất diêm - Ngoài ra, Photpho cịn dùng vào mục đích qn : sản xuất bom, đạn cháy, đạn khói,… 12000 C Sản xuất : Ca3(PO4)2 + 3SiO2 + 5C → 3CaSiO3 + 5CO + 2P (hơi P thoát ngưng tụ làm lạnh, thu P trắng dạng rắn) Muối amoni chất tinh thể ion, gồm cation amoni NH4+ anion gốc axit I Tính chất vật lí : Tất muối amoni tan nhiều nước, tan điện li hoàn toàn thành ion Ion NH4+ khơng màu II Tính chất hóa học : Tác dụng với dd kiềm : Dung dịch đậm đặc muối amoni phản ứng với dd kiềm đun nóng cho khí amoniac bay t0 Muối amoni → K2CO3 + 2NH3 ↑ + 2H2O (NH4)2CO3 + KOH  + Phương trình ion thu gọn : NH4 + OH- → NH3 ↑ + H2O (Phản ứng dùng để nhận biết ion amoni điều chế amoniac phịng thí nghiệm) Phản ứng nhiệt phân : muối amoni dễ bị phân hủy nhiệt a/ Muối amoni chứa gốc axit khơng có tính oxi hóa (Cl- , HSO4- , SO42- , HCO3-, CO32-, …) đun nóng bị phân hủy thành amoniac t → NH3 + HCl NH4Cl  t → NH3 + NH4HCO3 (NH4)2CO3  t → NH3 + NH4HSO4 (NH4)2SO4  t → NH3 + N2 + 3SO2 + 6H2O NH4HSO4  t0 → NH3 + CO2 + H2O (NH4HCO3 dùng làm bột nở) NH4HCO3  b/ Muối amoni chứa gốc axit có tính oxi hóa axit nitrơ, axit nitric bị nhiệt phân cho N2 , N2O (đinitơ oxit) t0 Muối nitrat t0 → N2 + 2H2O → N2O + 2H2O NH4NO2  ; NH4NO3  (các phản ứng dùng để điều chế N2 N2O phịng thí nghiệm) Muối axit nitric gọi muối nitrat I Tính chất vật lí : Tất muối nitrat dễ tan nước chất điện li mạnh Trong dd lỗng, chúng phân li hồn tồn thành ion Ion NO3- khơng màu II Tính chất hóa học : Phản ứng nhiệt phân : - Các muối nitrat kim loại hoạt động mạnh (Na, K,…) bị phân hủy tạo muối nitrit O t0 → NaNO2 + O2 NaNO3  - Muối nitrat Mg, Zn, Fe, Pb, Cu,… bị phân hủy tạo oxit kim loại tương ứng, NO TÀI LIỆU HÓA 11 NGƯỜI SOẠN : ĐẶNG LAM THIÊN 0982236793 O2 t → 2CuO + 4NO2 + O2 2Cu(NO3)2  t → 2Al2O3 + 12NO2 + 3O2 4Al(NO3)3  t → 2Fe2O3 + 8NO2 + O2 4Fe(NO3)2  t0 → 2Fe2O3 + 12NO2 + 3O2 4Fe(NO3)3  - Muối nitrat Ag, Au, Hg,… bị phân hủy tạo thành kim loại tương ứng, NO2 O2 t → 2Ag + 2NO2 + O2 2AgNO3  t → Hg + 2NO2 + O2 Hg(NO3)2  Phản ứng oxi hóa – khử : t0 Muối photphat → 3Cu2+ + 2NO ↑ + 4H2O 3Cu + 8H+ + 2NO3-  2NO + O2 (khơng khí) → 2NO2 (màu nâu đỏ) (phản ứng để nhận biết ion NO3- dung dịch) III Ứng dụng : - Các muối nitrat chủ yếu sử dụng làm phân bón (phân đạm) Ví dụ : NH4NO3 (đạm lá), NaNO3, KNO3,… - Kali nitrat dùng chế tạo thuốc nổ đen (thuốc nổ có khói) Thuốc nổ đen chứa 75% KNO3 , 10% S 15% C Muối photphat muối axit photphoric Gồm loại muối : - Muối photphat trung hòa : Na3PO4, (NH4)3PO4 , Ca3(PO4)2 ,… - Muối đihiđrophotphat : KH2PO4, NH4H2PO4 , Ca(H2PO4)2 ,… - Muối hiđrophotphat : Na2HPO4 , (NH4)2HPO4 , CaHPO4 ,… Tính tan : tất muối đihiđrophotphat tan Trong muối hiđrophotphat photphat trung hịa có muối kim loại Na, K amoni dễ tan cịn muối kim loại khác khơng tan tan Nhận biết ion photphat : 3Ag+ + PO43- → Ag3PO4 ↓ (màu vàng) (kết tủa không tan nước, tan dd axit nitric loãng) AXIT NITRIC (HNO3) I Cấu tạo phân tử II Tính chất vật lí Mũi tên CTCT cho biết cặp e liên kết nguyên tử N cung cấp Trong hợp chất HNO3, N có số oxi hóa cao +5 hóa trị IV - Là chất lỏng khơng màu, bốc khói mạnh khơng khí ẩm - Kém bền, phân hủy nhiệt độ thường có ánh sáng AXIT PHOTPHORIC (H3PO4) Trong hợp chất H3PO4 , P có số oxi hóa cao +5 hóa trị V Là chất tinh thể suốt, nóng chảy 42,50C, háo nước nên dễ chảy rữa, tan nước theo tỉ lệ Axit photphoric thường dùng dd đặc, sánh, khơng màu, nồng độ 85% 10 TÀI LIỆU HĨA 11 NGƯỜI SOẠN : ĐẶNG LAM THIÊN 0982236793 → 4NO2 + O2 + 2H2O 4HNO3  Khí NO2 (nitơ đioxit) tan dd axit, làm cho dd có màu vàng - Tan nước theo tỉ lệ Tính axit : Là axit mạnh nhất, dd lỗng phân li hồn tồn thành ion H+ NO3- Làm quỳ tím hóa đỏ, tác dụng bazơ, oxit bazơ muối axit yếu tạo thành muối nitrat MgO + 2HNO3 → Mg(NO3)2 + H2O Ca(OH)2 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + 2H2O BaCO3 + 2HNO3 → Ba(NO3)2 + CO2 + H2O Tính oxi hóa mạnh : Axit nitric axit có tính oxi hóa mạnh Tùy thuộc vào nồng độ axit độ mạnh yếu chất khử, mà HNO3 bị khử đến sản phẩm khác nitơ a Tác dụng với kim loại : + HNO3 phản ứng với hầu hết kim loại trừ Au Pt → muối nitrat + H2O sản phẩm khử N+5 (NO2, NO, N2O, N2 NH4NO3) + Thơng thường : HNO3 lỗng → NO , HNO3 đặc → NO2 + Với kim loại có tính khử mạnh : Mg, Al, Zn,… HNO3 lỗng bị khử đến N2O, N2, NH4NO3 Cu + 4HNO3 (đặc)→ Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O Fe + 4HNO3 loãng → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O 4Zn + 10HNO3 → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O * Chú ý : Fe, Al, Cr bị thụ động dd HNO3 đặc, nguội tạo màng oxit bền, bảo vệ kim loại khỏi tác dụng axit → dùng bình Al Fe để đựng HNO3 đặc nguội * Au, Pt tan nước cường toan (cường thủy 3HCl : 1HNO3), khơng hịa tan Ag tạo kết tủa AgCl Au + 3HCl + HNO3 → AuCl3 + NO + 2H2O b Tác dụng với phi kim : as III Tính chất hóa học - Có tính chất axit (làm quỳ tím hóa đỏ, kim loại trước H dãy hoạt động hóa học, tác dụng bazơ, oxit bazơ số muối) 2H3PO4 + 3Na2O → 2Na3PO4 + 3H2O 2H3PO4 + 3Mg → Mg3(PO4)2 + 3H2 H3PO4 + 3AgNO3 → 3HNO3 + Ag3PO4 - Có độ mạnh trung bình, axit nấc Trong dd nước, phân li theo nấc : € H+ + H2PO4- (chủ yếu) Nấc : H2PO4- € H+ + HPO42- (kém hơn) Nấc : H3PO4 Nấc : HPO42- € H+ + PO43- (rất yếu) → dd axit photphoric chứa ion H+ , H2PO4- , HPO42- , PO43- phân tử H3PO4 không phân li (không kể ion H+ OH- nước phân li) - Khi tác dụng với dd kiềm, tùy theo lượng chất tác dụng mà axit photphoric tạo muối axit, muối trung hòa hỗn hợp muối KOH + H3PO4 → KH2PO4 + H2O 2KOH + H3PO4 → K2HPO4 + 2H2O 3KOH + H3PO4 → K3PO4 + 3H2O - Khác với axit nitric, axit photphoric khơng có tính oxi hóa S + 6HNO3 t  → H2SO4 + 6NO2 + 2H2O C + 4HNO3 t  → CO2 + 4NO2 + 2H2O t0 → H3PO4 + 5NO2 + H2O 5HNO3 + P  5HNO3 + 3P + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO c Tác dụng với hợp chất : HNO3 đặc cịn oxi hóa hợp chất vơ hữu 11 TÀI LIỆU HÓA 11 NGƯỜI SOẠN : ĐẶNG LAM THIÊN 0982236793 Vải, giấy, mùn cưa, dầu thông,… bị phá hủy bốc cháy tiếp xúc với HNO3 đặc 4HNO3 + FeO → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O 4HNO3 + FeCO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O + CO2 IV Ứng dụng Fe3O4 + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO2 + 5H2O Phần lớn axit nitric sản xuất dùng để điều chế phân đạm NH4NO3, Ca(NO3)2,… Ngồi ra, axit nitric cịn dùng để điều chế thuốc nổ (TNT,…), thuốc nhuộm, dược phẩm,… Trong phòng thí nghiệm : Đun nóng hỗn hợp natri nitrat rắn kali nitrat rắn với axit sunfuric đặc t0 V Điều chế → HNO3 + NaHSO4 NaNO3 + H2SO4  Hơi HNO3 dẫn vào bình làm lạnh ngưng tụ Trong cơng nghiệp : Đi từ amoniac qua giai đoạn : 4NH3 + 5O2 850 - 900 C  → Pt 4NO + 6H2O (∆H < 0) 2NO + O2 → NO2 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3 dd HNO3 thu thường có nồng độ 52 – 68% Để có axit nitric với nồng độ cao 68%, người ta chưng cất axit với H2SO4 đậm đặc Một lượng lớn axit H3PO4 loại kĩ thuật dùng để điều chế muối photphat để sản xuất phân lân, hợp chất photpho (làm thuốc trừ sâu),… H3PO4 tinh khiết dùng cơng nghiệp dược phẩm Trong phịng thí nghiệm : t0 → H3PO4 + 5NO2 + H2O P + 5HNO3 (đặc)  Trong công nghiệp : t0 → 3CaSO4 + Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 đặc  2H3PO4 Để điều chế H3PO4 với độ tinh khiết cao ta dùng sơ đồ: P → P2O5 → H3PO4 4P + 5O2 → 2P2O5 P2O5 + 3H2O → 2H3PO4 12 TÀI LIỆU HÓA 11 NGƯỜI SOẠN : ĐẶNG LAM THIÊN 0982236793 CHƯƠNG : CACBON – SILIC CACBON (C) I Vị trí cấu hình e II Tính chất vật lí III Tính chất hóa học - Ở số 6, chu kì 2, nhóm IVA - Cấu hình e : 1s22s22p2 LNC có e nên hợp chất, nguyên tử C tạo tối đa liên kết cộng hóa trị với nguyên tử khác Ngun tố C có dạng thù hình : Kim cương : - Là tinh thể suốt, không màu, khơng dẫn điện, dẫn nhiệt - Có cấu trúc tinh thể nguyên tử cứng tất chất Than chì : Than chì tinh thể màu xám đen, có ánh kim, dẫn điện tốt kim loại Tinh thể than chì có cấu trúc lớp Do cấu trúc mà than chì mềm, vạch giấy để lại vạch đen gồm nhiều lớp tinh thể Fuleren Cacbon vô định hình : Các loại than điều chế nhân tạo than gỗ, than xương, than muội,… gọi chung cacbon vơ định hình Than gỗ, than xương có cấu tạo xốp, nên chúng có khả hấp phụ mạnh chất khí chất tan dd - Ở nhiệt độ thường, cacbon trơ, đun nóng phản ứng với nhiều chất Cacbon vơ định hình hoạt động mặt hóa học - Các oxi hóa thường gặp là: -4; 0; +2; +4 Trong phản ứng oxi hóa – khử, đơn chất cacbon tăng giảm số oxi hóa, nên thể tính khử tính oxi hóa Nhưng tính khử tính chất chủ yếu Tính khử : a Tác dụng với phi kim : C + O2 t  → CO2 t0 → 2CO C + CO2  b Tác dụng với oxit kim loại : - Cacbon khử oxit kim loại đứng sau Al dãy hoạt động hóa học kim loại: SILIC (SI) - Ở số 14, chu kì 3, nhóm IVA - Cấu hình e : 1s22s22p63s23p2 Silic có dạng thù hình silic vơ định hình silic tinh thể - Silic vơ định hình : chất bột màu nâu, khơng tan nước tan kim loại nóng chảy - Silic tinh thể : có màu xám, dịn, có ánh kim, có cấu trúc giống kim cương, có tính bán dẫn, nóng chảy 14200C, hoạt tính thấp - Các mức oxi hóa có Si: -4; 0; +2; +4 (số oxi hóa +2 đặc trưng) nên Si có tính khử tính oxi hố - Silic vơ định hình có khả phản ứng cao silic tinh thể Tính khử : a Tác dụng với phi kim : Si + 2F2 → SiF4 (phản ứng xảy nhiệt độ thường) 400 - 6000C Si + 2O2 → SiO2 b Tác dụng với hợp chất : - Si tan dễ dàng dung dịch kiềm → H2 13 TÀI LIỆU HÓA 11 NGƯỜI SOẠN : ĐẶNG LAM THIÊN 0982236793 t  → Cu + CO CuO + C t0 → 2Fe + 3CO Fe2O3 + 3C  - Với CaO Al2O3: → CaC2 + CO CaO + 3C  lòđiệ n 20000 C 2Al2O3 + 9C → Al4C3 + 6CO c Tác dụng với chất oxi hóa mạnh : thường gặp H2SO4 đặc, HNO3, KNO3, KClO3, K2Cr2O7 phản ứng này, C bị oxi hóa đến mức +4 (CO2) Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2 - Si tác dụng với axit : 4HNO3 + 18HF + 3Si → 3H2SiF6 + 4NO + 8H2O * Trong hồ quang điện, Silic tác dụng với H2 tạo thành hỗn hợp silan: Si + H2 → SiH4 + Si2H6 + Si3H6 + Tính oxi hóa : Si tác dụng với nhiều kim loại nhiệt độ cao → silixua kim loại 2Mg + Si → Mg2Si (magie silixua) C + 2H2SO4 (đặc) t  → CO2 + 2SO2 + 2H2O C + 4HNO3 (đặc) t  → CO2 + 4NO2 + 2H2O t0 → 2K2O + CO2 + 4NO2 C + 4KNO3  - Khi nhiệt độ cao, C tác dụng với nước: C + H2O 1000 C  → CO + H2 t0 → CO2 + 2H2 C + 2H2O  Tính oxi hóa : a Tác dụng với H2 : 500 C  → Ni C + 2H2 CH4 b Tác dụng với kim loại → muối cacbua: t0 IV Ứng dụng, trạng thái tự nhiên, điều chế → Al4C3 4Al + 3C  Ứng dụng : - Kim cương dùng làm đồ trang sức Trong kĩ thuật, kim cương dùng làm mũi khoan, dao cắt thuỷ tinh, bột mài - Than chì dùng làm điện cực; làm nồi, chén để nấu chảy hợp kim chịu nhiệt; chế tạo chất bơi trơn; làm bút chì đen - Than cốc dùng làm chất khử luyện kim để luyện kim loại từ quặng - Than gỗ dùng để chế thuốc nổ đen, thuốc pháo, chất hấp phụ - Than muội dùng làm chất độn lưu hoá cao su, để sản xuất mực in, xi đánh giày Trạng thái tự nhiên : - Kim cương than chì cacbon dạng tự gần tinh khiết - Cacbon cịn có khống vật canxit (đá vôi, đá hoa, đá phấn chứa CaCO3), magiezit (MgCO3), đolomit (CaCO3.MgCO3) Ứng dụng : - Silic siêu tinh khiết chất bán dẫn, dùng kĩ thuật vô tuyến điện tử, để chế tạo tế bào quang điện, khuếch đại, chỉnh lưu, pin mặt trời,… - Trong luyện kim, silic dùng để tách oxi khỏi kim loại nóng chảy Ferosilic hợp kim để chế tạo thép chịu axit Trạng thái tự nhiên : - Là nguyên tố phổ biến thứ sau oxi, chiếm gần 29,5% khối lượng vỏ Trái Đất - Trong tự nhiên, không gặp Si trạng thái tự do, mà gặp trạng thái hợp chất : chủ yếu silic đioxit ; khoáng vật silicat aluminosilicat cao lanh, mica, fenspat, đá xà vân, thạch anh, … Điều chế : Dùng chất khử mạnh Mg, Al, C khử silic đioxit nhiệt độ cao 14 TÀI LIỆU HĨA 11 Dầu mỏ, khí thiên nhiên hỗn hợp chất khác chứa cacbon Cơ thể động thực vật chứa nhiều hợp chất cacbon CÁC HỢP CHẤT CỦA CACBON NGƯỜI SOẠN : ĐẶNG LAM THIÊN 0982236793 SiO2 + C 1800 C → 2CO + Si SiO2 + 2Mg t  → 2MgO + Si CÁC HỢP CHẤT CỦA SILIC 15 TÀI LIỆU HÓA 11 NGƯỜI SOẠN : ĐẶNG LAM THIÊN 0982236793 I Cacbon monooxit : CO Tính chất vật lí : - CO chất khí, khơng màu, khơng mùi, khơng vị, tan nước bền với nhiệt, nhẹ khơng khí, hóa lỏng - 191,50C, hóa rắn - 205,20C - CO khí độc kết hợp với hemoglobin máu tạo thành hợp chất bền làm cho hemoglobin tác dụng vận chuyển khí O2 Tính chất hóa học : a/ CO oxit trung tính (oxit không tạo muối) → không tác dụng với nước, dd bazơ dd axit điều kiện thường b/ CO chất khử mạnh : - Tác dụng với phi kim : 7000 C 2CO + O2 → 2CO2 (lửa màu lam nhạt, tỏa nhiều nhiệt Vì vậy, CO dùng làm nhiên liệu) - CO khử oxit kim loại đứng sau Al dãy hoạt động hóa học kim loại (phản ứng xảy nhiệt độ cao) t → 3CO2 + 2Fe 3CO + Fe2O3  t0 → CO2 + Cu CO + CuO  (Tính chất dùng luyện kim) Điều chế : a/ Trong phịng thí nghiệm : H2SO4 đặ c, t0 → CO + H2O HCOOH  b/ Trong công nghiệp : - Cho nước qua than nóng đỏ : : 1050 C  → ¬   C + H 2O CO + H2 hỗn hợp khí tạo thành khí than ướt (44% CO, lại CO2, H2, N2,…) - Hỗn hợp khí than khơ (khí lị gas) : thổi khơng khí qua than nóng đỏ t → CO2 C + O2  I Silic đioxit : SiO2 Tính chất vật lí trạng thái tự nhiên : - Là chất dạng tinh thể nguyên tử, không tan nước - Trong tự nhiên chủ yếu tồn dạng cát thạch anh Tính chất hố học : - SiO2 có tính chất oxit axit, tan chậm dung dịch kiềm tan dễ kiềm nóng chảy cacbonat kim loại kiềm nóng chảy → silicat: SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O SiO2 + Na2CO3 → Na2SiO3 + CO2 - SiO2 tan dễ axit HF: SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O Phản ứng dùng để khắc chữ thủy tinh → khơng dùng bình thủy tinh để đựng axit HF II Axit silixic : H2SiO3 Dạng keo, không tan nước, đun nóng dễ bị nước: t0 → H2O + SiO2 H2SiO3  - Khi sấy khô, H2SiO3 phần nước tạo thành vật liệu xốp silicagen dùng làm chất hút ẩm hấp phụ nhiều chất - H2SiO3 tác dụng với dung dịch kiềm mạnh H2SiO3 + 2NaOH → Na2SiO3 + 2H2O - Là axit yếu, yếu axit cacbonic nên điều chế cách dùng axit mạnh đẩy khỏi muối thủy phân số hợp chất Si Na2SiO3 + 2HCl → 2NaCl + H2SiO3 Na2SiO3 + CO2 + H2O → H2SiO3 + Na2CO3 III Muối silicat : Là muối axit silixic, thường khơng màu, khó tan (trừ muối kim loại kiềm tan được) Dung dịch đậm đặc Na2SiO3 gọi thủy tinh lỏng dùng để chế tạo keo dán thủy tinh sứ, bảo quản vải gỗ khỏi bị cháy Trong dung dịch, silicat kim loại kiềm bị thủy phân mạnh tạo môi trường bazơ : Na2SiO3 + 2H2O → 2Na+ + 2OH- + H2SiO3 t0 → 2CO C + CO2  (hỗn hợp chứa 25% CO, N2, CO2 lượng nhỏ khí khác) Khí than ướt, khí lị gas dùng làm 16 TÀI LIỆU HÓA 11 NGƯỜI SOẠN : ĐẶNG LAM THIÊN 0982236793 nhiên liệu khí II Cacbon đioxit : CO2 Tính chất vật lí : Là khí khơng màu, vị chua Tan nước CO2 bị làm lạnh đột ngột thành phần nước đá khơ Nước đá khơ khơng nóng chảy mà thăng hoa nên dùng để làm môi trường lạnh khô, tiện lợi để bảo quản thực phẩm Tính chất hóa học : - Khí CO2 khơng cháy khơng trì cháy nhiều chất, nên dùng để dập tắt đám cháy Nhưng dập tắt đám cháy kim loại mạnh (Mg, Al, Na,…) t0 → 2MgO + C CO2 + 2Mg  a CO2 oxit axit : - CO2 tan nước tạo thành axit cacbonic (là điaxit yếu): CO2 + H2O € H2CO3 - CO2 tác dụng với oxit bazơ → muối: CaO + CO2 → CaCO3 - CO2 tác dụng với dung dịch bazơ : NaOH + CO2 → NaHCO3 2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O b CO2 bền, nhiệt độ cao bị nhiệt phân phần tác dụng với chất khử mạnh : t → 2CO + O2 2CO2  t0 → 2CO CO2 + C  c CO2 dùng để sản xuất urê : 180 - 200 C → 200 atm CO2 + 2NH3 H2O + (NH2)2CO Điều chế : - Quá trình hơ hấp người động vật : C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O - Quá trình lên men bia rượu : C6H12O6 → 2CO2 + 2C2H5OH - Quá trình đốt cháy nhiên liệu :  y y x+ ÷ t 4 → xCO2 + H2O CxHy +  O2  - Trong công nghiệp : t → CO2 C + O2  17 TÀI LIỆU HÓA 11 NGƯỜI SOẠN : ĐẶNG LAM THIÊN 0982236793 (đốt cháy hồn tồn than cốc khơng khí) 10000 C CaCO3 → CaO + CO2 - Trong phịng thí nghiệm: CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O Nhận biết : Tạo kết tủa trắng với dung dịch nước vôi dư CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O III Axit cacbonic : H2CO3 - Rất bền, tồn dd loãng, dễ bị phân hủy thành CO2 H2O Trong dd, axit phân li nấc : € H+ + HCO3- (chủ yếu) € H+ + CO32- (rất ít) HCO3- H2CO3 Axit cacbonic tạo loại muối : muối cacbonat chứa ion CO32- (Na2CO3, CaCO3,…) ; muối hiđrocacbonat chứa ion HCO3- (NaHCO3, Ca(HCO3)2,…) IV Muối cacbonat : Là muối axit cacbonic (gồm muối CO32- HCO3-) Tính tan : Các muối cacbonat trung hoà kim loại kiềm (trừ Li2CO3), amoniac muối hidrocacbonat dễ tan nước (trừ NaHCO3 tan) Các muối cacbonat trung hồ kim loại khác khơng tan tan nước Tính chất hóa học : a Phản ứng nhiệt phân : - Muối cacbonat tan không bị nhiệt phân (trừ muối amoni), muối cacbonat không tan bị nhiệt phân : t0 → MgO + CO2 MgCO3  - Tất muối hiđrocacbonat bị nhiệt phân: 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2 b Tính chất hóa học chung muối : - Tác dụng với axit : NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2 - Tác dụng với dung dịch bazơ : NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O - Tác dụng với muối : Na2CO3 + CaCl2 → CaCO3 + 2NaCl * Ứng dụng : - CaCO3 tinh khiết chất bột màu trắng, nhẹ, dùng làm chất độn số ngành công công nghiệp - Sođa khan Na2CO3 dùng công nghiệp thủy tinh, đồ gốm, bột giặt,… 18 TÀI LIỆU HÓA 11 NGƯỜI SOẠN : ĐẶNG LAM THIÊN 0982236793 - NaHCO3 dùng công nghiệp thực phẩm (bột nở), dược phẩm (thuốc chữa đau dày),… 19 ... Khi tham gia phản ứng oxi hóa – khử, số oxi hóa N tăng giảm, thể tính khử tính oxi hóa Tuy nhiên, tính oxi hóa tính chất chủ yếu Tính oxi hóa : Trong hợp chất cộng hóa trị nitơ với nguyên tố... động P trắng hoạt động hóa học mạnh P đỏ Trong hợp chất, P có số oxi hóa -3, +3, +5 Do đó, tham gia phản ứng hóa học P thể tính oxi hóa tính khử Tính oxi hóa : P thể tính oxi hóa tác dụng với số... định hình hoạt động mặt hóa học - Các oxi hóa thường gặp là: -4; 0; +2; +4 Trong phản ứng oxi hóa – khử, đơn chất cacbon tăng giảm số oxi hóa, nên thể tính khử tính oxi hóa Nhưng tính khử tính