Tài liệu So tay Hoa Hoc THPT

SỔ TAY HOÁ HỌC THPT Nguyên tử Nguyên t ử là hạt nhỏ nhất không thể phân chia về mặt hoá học, tham gia tạo thành phân tử. Nguyên tử là một hệ trung hoà điện gồm:  Hạt nhân tích điện dương ở tâm nguyên tử.  Các electron mang điện tích dương âm chuyển động xung quanh hạt nhân. Nguyên t hoá h cố ọ Nguyên t hoá h c ố ọ là tập hợp các nguyên tử có điện tích hạt nhân bằng nhau. Các dạng nguyên tử của một nguyên tố có khối lượng khác nhau gọi là các đ ng vồ ị c a nguyên tủ ố đó. Ví dụ: Nguyên tố cacbon có 2 đồng vị là và (chỉ số trên là khối lượng nguyên tử, chỉ số dưới là điện tích hạt nhân). Đ n chơ tấ n chĐơ tấ là chất tạo thành từ một nguyên tố hoá học. Ví dụ: O2, H2, Cl2, . Một nguyên tố hoá học có thể tạo thành một số dạng đơn chất khác nhau gọi là các d ngạ thù hình của nguyên tố đó. Ví dụ: - Cacbon tồn tại ở 3 dạng thù hình là cacbon vô định hình, than chì và kim cương. - Oxi tồn tại ở 2 dạng thù hình là oxi (O2) và ozon (O3). H p ch tợ ấ H p ch t ợ ấ là chất cấu tạo từ hai hay nhiều nguyên tử hoá học. Ví dụ: H2O, NaOH, H2SO4, . Nguyên t kh iử ố Nguyên t kh i ử ố (NTK) là khối lượng của một nguyên tử biểu diễn bằng đơn vị cacbon (đ.v.C). Chú ý: Khác với nguyên tử khối, khối lượng nguyên tử (KLNT) cũng là khối lượng của một nguyên tử nhưng biểu diễn bằng kg. Ví d : KLNT cụ ủa hiđro b ng 1.67.10ằ -27 kg, c a cacbon b ng ủ ằ 1,99.10 -26 . Phân t kh iử ố Phân t kh i ử ố (PTK) là khối lượng của một phân tử biểu diễn bằng đơn vị cacbon (đ.v.C). Ví dụ: PTK của H2O = 2 + 16 = 18 đ.v.C, của NaOH = 23 + 16 + 1 = 40 đ.v.C. Chú ý: Giống như khối lư ng nguyên t , khợ ử ối lư ng phân t cợ ử ũng đư c bi u di n ợ ể ễ b ng kg và b ng t ng khằ ằ ổ ối lư ng các nguyên t t o thành phân t .ợ ử ạ ử Mol là lượng chất chứa 6,02.1023 hạt đơn vị (nguyên tử, phân tử, ion, electron, .) - Số 6,02.1023 được gọi là số Avôgađrô và ký hiệu là N (N = 6,02.1023). Như vậy: 1 mol nguyên tử Na chứa N nguyên tử Na. 1 mol phân tử H2SO4 chứa N phân tử H2SO4 1 mol ion OH - chứa N ion OH - . - Khối lư ng c a 1 mol chợ ủ ất tính ra gam đư c g i là khợ ọ ối lư ng mol c a ợ ủ chất đó và ký hi u là M.ệ Khi nói về mol và khối lượng mol cần chỉ rõ của loại hạt nào, nguyên tử, phân tử, ion, electron . Ví dụ: - Khối lượng mol nguyên tử oxi (O) bằng 16g, nhưng khối lượng mol phân tử oxi (O2) bằ ng 32g. - Khối lượng mol phân tử H2SO4 bằng 98g, nhưng khối lượng mol ion bằng 96g. Như vậy khái niệm nguyên tử gam, phân tử gam chỉ là những trường hợp cụ thể của khái ni ệm khối lượng mol. - Cách tính s mol ch t.ố ấ Số mol n của chất liên hệ với khối lượng a (tính ra gam) và khối lượng mol M của chất đó b ằng công thức: + Đối với hỗn hợp các chất, lúc đó n là tổng số mol các chất, a là tổng khối lượng hỗn hợ p và M trở thành khối lượng mol trung bình M, (viết tắt là khối lượng mol trung bình). + Đối với chất khí, n được tính bằng công thức: Trong đó, V0 là thể tích của chất khí hay hỗn hợp khí đo ở đktc (0 0 C, 1 atm). Ph n ng hoá h c:ả ứ ọ Quá trình biến đổi các chất này thành các chất khác được gọi là ph nả ng hoá h cứ ọ . Trong phản ứng hoá học t ng khổ ối lư ng các ch t tham gia ph nợ ấ ả ng b ng t ng khứ ằ ổ ối lư ng cácợ ch t t o thành sau ph n ng.ấ ạ ả ứ Các dạng phản ứng hoá học cơ bản: a) Ph nả ng phân tíchứ là phản ứng trong đó một chất bị phân tích thành nhiều chất mới. Ví dụ: CaCO3 = CaO + CO2 ↑ b) Ph nả ng k t h pứ ế ợ là phản ứng trong đó hai hay nhiều chất kết hợp với nhau tạo thành m ột chất mới. Ví dụ. BaO + H2O = Ba(OH)2. c) Ph nả ng thứ ế là phản ứng trong đó nguyên tử của ngyên tố này ở dạng đơn chất thay thế nguyên tử của nguyên tố khác trong hợp chất. Ví dụ. Zn + H2SO4 loãng = ZnSO4 + H2 ↑ d) Ph nả ng traoứ đ iổ là phản ứng trong đó các hợp chất trao đổi nguyên tử hay nhóm nguyên tử với nhau. Ví dụ. BaCl2 + NaSO4 = BaSO4 + 2NaCl. e) Ph nả ng oxi hoá - khứ ử Hi u ng nhi t c a ph n ng.ệ ứ ệ ủ ả ứ a) N ng lă ư ng liên k tợ ế . N ng lă ư ng liên kợ ết là n ng lă ượng đư c gi i ợ ả phóng khi hình thành liên k t hoá h c t các nguyên t cô l p.ế ọ ừ ố ậ Năng lượng liên kết được tính bằng kJ/mol và ký hiệu là E1k. Ví dụ năng lượng liên kết củ a một số mối liên kết như sau. H - H Cl - Cl H - Cl E1k = 436 242 432 b) Hi uệ ng nhi t c a ph nứ ệ ủ ả ngứ là nhi t toệ ả ra hay h p thấ ụ trong m t ộ ph nả ng hoá hứ cọ . Hiệu ứng nhiệt được tính bằng kJ/mol và ký hiệu là Q. Khi Q >0: phản ứng toả nhiệt. Khi Q<0: phản ứng thu nhiệt. Ví dụ: CaCO3 = CaO + CO2 ↑ - 186,19kJ/mol. Phản ứng đốt cháy, phản ứng trung hoà thuộc loại phản ứng toả nhiệt. Phản ứng nhiệt phân thường là phản ứng thu nhiệt. - Muốn tính hiệu ứng nhiệt của các phản ứng tạo thành các hợp chất từ đơn chất hoặc phân huỷ một hợp chất thành các đơn chất ta dựa vào năng lượng liên kết. Ví dụ: Tính năng lượng toả ra trong phản ứng. H2 + Cl2 = 2HCl. Dựa vào năng lượng liên kết (cho ở trên) ta tính được. Q = 2E1k (HCl) - [E1k(H2) + E1k(Cl2)] = 2 . 432 - (436 + 242) = 186kJ/mol. - Đối với phản ứng phức tạp, muốn tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng ta dựa vào nhiệt tạo thành của các chất (từ đơn chất), do đó đ n chơ t trong ph nấ ả ng không tínhứ đ nế (ở phản ứ ng trên, nhiệt tạo thành HCl là 186/2 = 93 kJ/mol Ví dụ: Tính khối lượng hỗn hợp gồm Al và Fe3O4 cần phải lấy để khi phản ứng theo p hương trình. toả ra 665,25kJ, biết nhiệt tạo thành của Fe3O4 là 1117 kJ/mol, của Al2O3 là 1670 kJ/mol. Giải: Tính Q của phản ứng: 3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe (1) Theo (1), khối lượng hỗn hợp hai chất phản ứng với nhiệt lượng Q là : 3 . 232 + 8 . 27 = 912g Để tỏa ra lượng nhiệt 665,25 kJ thì khối lượng hỗn hợp cần lấy : Tốc đ ph n ng và cân b ng hoá h c.ộ ả ứ ằ ọ a) Đ nh ngh a: T cị ĩ ố độ ph nả ứng là đại lư ng bi u thợ ể ị m cứ độ nhanh ch m ậ c a ph nủ ả ứ ng. Ký hi u là Vệ p.ư. Trong đó : C1 là nồng độ đầu của chất tham gia phản ứng (mol/l). C2 là nồng độ của chất đó sau t giây phản ứng (mol/l). b) Các y u t ế ố ảnh hư ngở đ n t cế ố độ ph nả ng:ứ − Phụ thuộc bản chất của các chất phản ứng. − Tốc độ phản ứng tỷ lệ thuận với nồng độ các chất tham gia phản ứng. Ví dụ, có phản ứng. A + B = AB. Vp.ư = k . CA . CB. Trong đó, k là hằng số tốc độ đặc trưng cho mỗi phản ứng. − Nhiệt độ càng cao thì tốc độ phản ứng càng lớn. − Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng nhưng bản thân nó không bị thay đổi về số lượ ng và bản chất hoá học sau phản ứng. c) Ph nả ng thu n ngh ch và tr ng thái cân b ng hoá h cứ ậ ị ạ ằ ọ . − Phản ứng một chiều (không thuận nghịch) là phản ứng chỉ xảy ra một chiều và có thể xảy ra đến mức hoàn toàn. Ví dụ: − Ph n ng thu n ngh ch ả ứ ậ ị là phản ứng đồng thời xảy ra theo hai chiều ngược nhau. Ví dụ: CH3COOH + CH3OH CH3COOCH3 + H2O − Trong hệ thuận nghịch, khi tốc độ phản ứng thuận (vt) bằng tốc độ phản ứng nghịch (vn) thì hệ đ t t i tr ng thái cân b ngạ ớ ạ ằ . Nghĩa là trong hệ, phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn xảy ra nhưng nồng độ các chất trong hệ thống không thay đổi. Ta nói h ệ ở tr ng thái cân bạ ằng đ ngộ . − Trạng thái cân bằng hoá học này sẽ bị phá vỡ khi thay đổi các điều kiện bên ngoài như nồ ng đ , nhiộ ệt đ , áp su t ộ ấ (đối với phản ứng của chất khí). Hi u su t ph n ngệ ấ ả ứ . Có phản ứng: A + B = C + D Tính hiệu suất phản ứng theo sản phẩm C hoặc D: Trong đó: qt là lượng thực tế tạo thành C hoặc D. qlt là lượng tính theo lý thuyết, nghĩa là lượng C hoặc D tính được với giả thiết hiệu suất 100%. Chú ý: − Khi tính hiệu suất phản ứng phải tính theo chất sản phẩm nào tạo thành từ chất đầu thiếu, vì khi kết thúc phản ứng chất đầu đó phản ứng hết. − Có thể tính hiệu suất phản ứng theo chất phản ứng A hoặc B tuỳ thuộc vào chất nào thiếu. − Cần phân biệt giữa % chất đã tham gia phản ứng và hiệu suất phản ứng. Ví dụ: Cho 0,5 mol H2 tác dụng với 0,45 mol Cl2, sau phản ứng thu được 0.6 mol HCl. Tính hiệu suất phản ứng và % các chất đã tham gia phản ứng. Giải: Phương trình phản ứng: H2 + Cl2 = 2HCl Theo phương trình phản ứng và theo đầu bài, Cl2 là chất thiếu, nên tính hiệu suất phản ứ ng theo Cl2: Còn % Cl2 đã tham gia phản ứng = % H2 đã tham gia phản ứng = Như vậy % ch t thi uấ ế đã tham gia ph nả ng b ng hi u su t ph nứ ằ ệ ấ ả ng.ứ − Đối với trường hợp có nhiều phản ứng xảy ra song song, ví dụ phản ứng crackinh butan: C n chú ý phân bi t:ầ ệ + Nếu nói "hiệu suất phản ứng crackinh", tức chỉ nói phản ứng (1) và (2) vì phản ứng (3) không phải phản ứng crackinh. + Nếu nói "% butan đã tham gia phản ứng", tức là nói đến cả 3 phản ứng. + Nếu nói "% butan bị crackinh thành etilen" tức là chỉ nói phản ứng (2). C u t o nguyên t .ấ ạ ử Nguyên tử gồm hạt nhân tích điện dương (Z+) ở tâm và có Z electron chuyển động xung quanh hạt nhân. 1. H t nhân: ạ Hạt nhân gồm: − Proton: Điện tích 1+, khối lượng bằng 1 đ.v.C, ký hiệu (chỉ số ghi trên là khối lượng, chỉ số ghi dưới là điện tích). − N tronơ : Không mang điện tích, khối lượng bằng 1 đ.v.C ký hiệu Như vậy, đi n tích Z c a h t nhân b ng t ng sệ ủ ạ ằ ổ ố proton. * Khối lư ng c a hợ ủ ạt nhân coi như b ng khằ ối lư ng c a nguyên tợ ủ ử (vì khối lượng của electron nhỏ không đáng kể) bằng tổng số proton (ký hiệu là Z) và số nơtron (ký hiệu là N): Z + N ≈ A. A được gọi là số kh iố . * Các d ngạ đ ng vồ ị khác nhau của một nguyên tố là những dạng nguyên tử khác nhau có cùng s proton ố nhưng khác s ố n tron trong hơ t nhânạ , do đó có cùng đi nệ tích h t nhân ạ nhưng khác nhau về khối lượng nguyên tử, tức là số kh i A khácố nhau. 2. Ph n ng h t nhân: ả ứ ạ Phản ứng hạt nhân là quá trình làm biến đổi những hạt nhân của nguyên tố này thành hạt nhân của những nguyên tố khác. Trong phản ứng hạt nhân, t ng sổ ố proton và t ng sổ ố khối luôn đư c b oợ ả toàn. Ví dụ: Vậy X là C. Phương trình phản ứng hạt nhân. 3. C u t o v electron c a nguyên t .ấ ạ ỏ ủ ử Nguyên tử là hệ trung hoà điện, nên số electron chuy nể đ ng xung quanh h t ộ ạ nhân bằ ng số điện tích d ng Z cươ a h t nhânủ ạ . Các electron trong nguyên tử được chia thành các lớp, phân lớp, obitan. a) Các l p electronớ . Kể từ phía hạt nhân trở ra được ký hiệu: Bằng số thứ tự n = 1 2 3 4 5 6 7 … Bằng chữ tương ứng: K L M N O P Q … Những electron thuộc cùng một lớp có năng lượng gần bằng nhau. Lớp electron càng gần hạt nhân có mức năng lượng càng thấp, vì vậy lớp K có năng lượng thấp nhất. Số electron tối đa có trong lớp thứ n bằng 2n 2 . Cụ thể số electron tối đa trong các lớp như sau: Lớp : K L M N … Số electron tối đa: 2 8 18 32 … b) Các phân l p electronớ . Các electron trong cùng một lớp lại được chia thành các phân l ớp. Lớp thứ n có n phân lớp, các phân lớp được ký hiệu bằng chữ : s, p, d, f, … kể từ hạt nhân trở ra. Các electron trong cùng phân lớp có năng lượng bằng nhau. Lớp K (n = 1) có 1 phân lớp : 1s. Lớp L (n = 2) có 2 phân lớp : 2s, 2p. Lớp M (n = 3) có 3 phân lớp :3s, 3p, 3d. Lớp N (n = 4) có 4 phân lớp : 4s, 4p, 4d, 4f. Thứ tự mức năng lượng của các phân lớp xếp theo chiều tăng dần như sau : 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s… Số electron tối đa của các phân lớp như sau: Phân lớp : s p d f. Số electron tối đa: 2 6 10 14. c) Obitan nguyên t : là khu v c không gian xung quanh h t nhân màử ự ạ ở đó khả n ng cóă m t electron là l n nh t ặ ớ ấ (khu vực có mật độ đám mây electron lớn nhất). Số và dạng obitan phụ thuộc đặc điểm mỗi phân lớp electron. Phân lớp s có 1 obitan dạng hình cầu. Phân lớp p có 3 obitan dạng hình số 8 nổi. Phân lớp d có 5 obitan, phân lớp f có 7 obitan. Obitan d và f có dạng phức tạp hơn. M i obitan ch ch a tỗ ỉ ứ ối đa 2 electron có spin ngư c nhauợ . Mỗi obitan được ký hiệu b ằng 1 ô vuông (còn gọi là ô lượng tử), trong đó nếu chỉ có 1 electron ta gọi đó là electron độc thân, nếu đủ 2 electron ta gọi các electron đã ghép đôi. Obitan không có electron gọi là obitan trống. 4. C u hình electron và s phân b electron theo obitan. ấ ự ố a) Nguyên lý v ng b n: trong nguyên t , các electron lữ ề ử ần lư t chi mợ ế các mức n ng lă ư ng t thợ ừ ấp đ n caoế . Ví dụ: Viết cấu hình electron của Fe (Z = 26). 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 Nếu viết theo thứ tự các mức n ng lă ư ngợ thì cấu hình trên có dạng. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 Trên cơ sở cấu hình electron của nguyên tố, ta dễ dàng viết cấu hình electron của cation hoặc anion tạo ra từ nguyên tử của nguyên tố đó. Ví dụ: Cấu hình electron của Fe 2+ : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 Fe 3+ : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 . Đối với anion thì thêm vào lớp ngoài cùng số electron mà nguyên tố đã nhận. [...]... là Khi n = 1 mol → Vo = 22,4 Khối lượng mol: M = 22,4.D D là khối lượng riêng của chất khí đo ở đktc, tính bằng g/l b) Tỷ khối của khí này so với khí khác: Tỷ khối của khí này (hay hơi) A so v ới khí B (ký hiệu là d A/B) là tỷ số khối lượng của 1 thể tích khí A so với khối lượng của một thể tích tương đương khí B, khi đo ở cùng T và P mA, mB là khối lượng của cùng thể tích khí A và khí B Với n mol... với H2O: hoặc trong một phân tử (liên kết hiđro nội phân tử) Ví dụ : Do có liên kết hiđro toạ thành trong dung dịch nên: + Tính axit của HF giảm đi nhiều (so với HBr, HCl) + Nhiệt độ sôi và độ tan trong nước của rượu và axit hữu cơ tăng lên rõ rệt so với các hợp chất có KLPT tương đương Định luật Avôgađrô 1 Nội dung: ở cùng một điều kiện (nhiệt độ và áp suất) những thể tích bằng nhau của mọi chất khí . H 2SO4 loãng = ZnSO4 + H2 ↑ d) Ph nả ng traoứ đ iổ là phản ứng trong đó các hợp chất trao đổi nguyên tử hay nhóm nguyên tử với nhau. Ví dụ. BaCl2 + NaSO4. khí này so v i khí khácố ủ ớ : T kh i cỷ ố ủa khí này (hay h i) A so vơ i khí B (ký hi u là dớ ệ A/B) là t s khỷ ố ối lư ng c a 1 th tích khí A so v i khợ