BÀI TẬP CHỌN LỌCHÓA HỌC 10(Chương trình chuẩn và nâng cao

PGS.TS NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG - TS.TRẦN TRUNG NINH BÀI TẬP CHỌN LỌC HĨA HỌC 10 (Chương trình chuẩn nâng cao) NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2006 LỜI NĨI ĐẦU Hóa học khoa học lý thuyết thực nghiệm Hóa học địi hỏi xác tốn học đồng thời với linh hoạt tư óc tưởng tượng phong phú, sinh động khéo léo thao tác thí nghiệm Chúng tơi giới thiệu bạn đọc “Bài tập chọn lọc Hóa học 10” chương trình chuẩn nâng cao Sách gồm tập Hóa học chọn lọc chương trình Hóa học 10 có mở rộng nâng cao, sử dụng để phát triển lực tư Hóa học cho học sinh lớp 10 phục vụ ôn tập kì thi tú tài, thi tuyển sinh đại học, cao đẳng thi học sinh giỏi Quyển sách biên soạn theo chương trình Bộ Giáo dục đào tạo Sách chia thành chương, tương ứng với chương sách giáo khoa Hóa học 10 Mỗi chương bao gồm nội dung sau: A- Tóm tắt lí thuyết B- Bài tập có hướng dẫn C- Hướng dẫn giải D- Bài tập tự luyện E- Bài tập trắc nghiệm F- Thông tin bổ sung, Sách sử dụng làm tài liệu tham khảo cho thầy, cô giáo, cho em học sinh mong có tảng vững kiến thức, tư kĩ môn Hóa học lớp 10 Mặc dù chúng tơi có nhiều cố gắng, trình độ thời gian biên soạn cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi sai sót Chúng tơi xin chân thành cảm ơn ý kiến đóng góp bạn đọc, thầy, cô giáo em học sinh để sách hoàn chỉnh lần tái sau Các tác giả Chương NGUYÊN TỬ A TĨM TẮT LÍ THUYẾT I Thành phần ngun tử Ngun tử Lớp vỏ Gồm electron mang điện âm Hạt nhân Proton mang điện dương Nơtron không mang điện Lớp vỏ: Bao gồm electron mang điện tích âm - Điện tích: qe = -1,602.10-19C = 1- Khối lượng: me = 9,1095.10-31 kg Hạt nhân: Bao gồm proton nơtron a Proton - Điện tích: qp = +1,602.10-19C = 1+ - Khối lượng: mp = 1,6726.10-27 kg ≈ 1u (đvC) b Nơtron - Điện tích: qn = - Khối lượng: mn = 1,6748.10-27 kg ≈ 1u Kết luận: - Hạt nhân mang điện dương, lớp vỏ mang điện âm - Tổng số proton = tổng số electron nguyên tử - Khối lượng electron nhỏ so với proton nơtron II Điện tích số khối hạt nhân Điện tích hạt nhân Ngun tử trung hịa điện, ngồi electron mang điện âm, ngun tử cịn có hạt nhân mang điện dương Điện tích hạt nhân Z+, số đơn vị điện tích hạt nhân Z Số đơn vị điện tích hạt nhân (Z) = số proton = số electron Thí dụ: Ngun tử có 17 electron điện tích hạt nhân 17+ Số khối hạt nhân A=Z+N Thí dụ: Ngun tử có natri có 11 electron 12 nơtron số khối là: A = 11 + 12 = 23 (Số khối khơng có đơn vị) Nguyên tố hóa học - Là tập hợp ngun tử có số điện tích hạt nhân - Số hiệu nguyên tử (Z): Z=P=e - Kí hiệu nguyên tử: A Z X Trong A số khối nguyên tử, Z số hiệu nguyên tử III Đồng vị, nguyên tử khối trung bình Đồng vị - Là tập hợp nguyên tử có số proton khác số nơtron (khác số khối A) - Thí dụ: Ngun tố cacbon có đồng vị: Nguyên tử khối trung bình 12 C , 136 C , 146 C Gọi A nguyên tử khối trung bình nguyên tố A 1, A2 nguyên tử khối đồng vị có % số nguyên tử a%, b% Ta có: A= a.A + b.A + 100 IV Sự chuyển động electron nguyên tử Obitan nguyên tử - Trong nguyên tử, electron chuyển động nhanh xung quanh hạt nhân không theo quỹ đạo - Khu vực xung quanh hạt nhân mà xác suất có mặt electron lớn gọi obitan nguyên tử - Obitan s có dạng hình cầu, obitan p có dạng hình số nổi, obitan d, f có hình phức tạp z z z x x y y Obitan s z x x y Obitan px y Obitan py Obitan pz V Lớp phân lớp Lớp - Các electron nguyên tử xếp thành lớp phân lớp - Các electron lớp có mức lượng gần - Thứ tự kí hiệu lớp: n Tên lớp K L M N O P Q Phân lớp - Được kí hiệu là: s, p, d, f - Số phân lớp lớp số thứ tự lớp - Số obitan có phân lớp s, p, d, f 1, 3, - Mỗi obitan chứa tối đa electron VI Cấu hình electron nguyên tử Mức lượng - Trật tự mức lượng: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s - Sự phân bố electron nguyên tử tuân theo nguyên lí quy tắc: Nguyên lí Pau-li, nguyên lí vững bền, quy tắc Hun Cấu hình electron Sự phân bố electron vào obitan nguyên tử tuân theo quy tắc nguyên lí: - Ngun lí Pauli: Trên obitan có nhiều hai electron hai electron chuyển động tự quay khác chiều xung quanh trục riêng obitan - Nguyên lí vững bền: trạng thái bản, nguyên tử electron chiếm obitan có mức lượng từ thấp đến cao - Quy tắc Hun: Trong phân lớp, electron phân bố obitan cho số electron độc thân tối đa electron phải có chiều tự quay giống Cách viết cấu hình electron nguyên tử: + Xác định số electron + Sắp xếp electron vào phân lớp theo thứ tự tăng dần mức lượng + Viết electron theo thứ tự lớp phân lớp Thí dụ: Viết cấu hình electron Fe (Z = 26) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s23d6 Sắp xếp theo mức lượng  1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 Cấu hình electron B BÀI TẬP CĨ LỜI GIẢI 1.1 Vì từ ý tưởng nguyên tử, cách 2500 năm Democrit, đến cuối kỉ XIX người ta chúng minh nguyên tử có thật có cấu tạo phức tạp ? Mơ tả thí nghiệm tìm electron 1.2 Ngun tử khối neon 20,179 Hãy tính khối lượng nguyên tử neon theo kg 1.3 Kết phân tích cho thấy phân tử khí CO có 27,3% C 72,7% O theo khối lượng Biết nguyên tử khối C 12,011 Hãy xác định nguyên tử khối oxi 1.4 Biết khối lượng nguyên tử oxi nặng gấp 15,842 lần khối lượng nguyên tử cacbon nặng gấp 11,9059 lần khối lượng nguyên tử hiđro Hỏi chọn khối lượng nguyên tử cacbon làm đơn vị H, O có ngun tử khối 12 ? 1.5 Mục đích thí nghiệm Rơ-dơ-pho gì? Trình bày thí nghiệm tìm hạt nhân nguyên tử Rơ-dơ-pho cộng ông 1.6 Hãy cho biết số đơn vị điện tích hạt nhân, số proton, số nơtron số electron ngun tử có kí hiệu sau : 39 40 234 a) 73Li, 23 11Na, 19K, 19Ca, 90Th 56 b) 21H, 24He, 126C, 168O, 32 15 P, 26 Fe 1.7 Cách tính số khối hạt nhân ? Nói số khối nguyên tử khối có khơng ? ? 1.8 Nguyên tử khối trung bình bạc 107,02 lần nguyên tử khối hiđro Nguyên tử khối hiđro 1,0079 Tính nguyên tử khối bạc 1.9 Cho hai đồng vị hiđro với tỉ lệ % số nguyên tử : 11H (99,984%), 21H (0,016%) hai đồng vị clo : 35 17Cl (75,53%), 37 17Cl (24,47%) a) Tính ngun tử khối trung bình ngun tố b) Có thể có loại phân tử HCl khác tạo nên từ hai loại đồng vị hai ngun tố c) Tính phân tử khối gần loại phân tử nói 1.10 Nguyên tử khối trung bình đồng 63,546 Đồng tồn tự nhiên hai dạng đồng vị 63 29 Cu 65 29 Cu Tính tỉ lệ % số nguyên tử đồng 63 29 Cu tồn tự nhiên 1.11 Cho hai đồng vị 11H (kí hiệu H), 21H (kí hiệu D) a) Viết cơng thức phân tử hiđro có b) Tính phân tử khối loại phân tử c) Một lit khí hiđro giàu đơteri ( 21H ) điều kiện tiêu chuẩn nặng 0,10g Tính thành phần % khối lượng đồng vị hiđro 1.12 Có thể mơ tả chuyển động electron nguyên tử quỹ đạo chuyển động khơng ? ? 1.13 Theo lí thuyết đại, trạng thái chuyển động electron nguyên tử mơ tả hình ảnh ? 1.14 Trình bày hình dạng obitan nguyên tử s p nêu rõ định hướng khác chúng không gian 1.15 Biết nguyên tố agon có ba đồng vị khác nhau, ứng với số khối 36, 38 A Phần trăm đồng vị tương ứng : 0,34% ; 0,06% 99,6% Tính số khối đồng vị A nguyên tố agon, biết nguyên tử khối trung bình agon 39,98 1.16 Nguyên tử Mg có ba đồng vị ứng với thành phần phần trăm sau : Đồng vị % 24 Mg 78,6 25 Mg 10,1 26 Mg 11,3 a) Tính ngun tử khối trung bình Mg b) Giả sử hỗn hợp nói có 50 nguyên tử tương ứng hai đồng vị lại ? 10 25 Mg , số nguyên tử 1.17 Hãy cho biết tên lớp electron ứng với giá trị n = 1, 2, 3, cho biết lớp có phân lớp electron ? 1.18 Hãy cho biết số phân lớp, số obitan có lớp N M 1.19 Vẽ hình dạng obitan 1s, 2s obitan 2p x, 2py, 2pz 1.20 Sự phân bố electron phân tử tuân theo nguyên lí quy tắc ? Hãy phát biểu ngun lí quy tắc Lấy thí dụ minh họa 1.21 Tại sơ đồ phân bố electron nguyên tử cacbon (C : 1s 22s22p2) phân lớp 2p lại biểu diễn sau : ↑ ↑ 1.22 Hãy viết cấu hình electron ngun tố có Z = 20, Z = 21, Z = 22, Z = 24, Z = 29 cho nhận xét cấu hình electron ngun tố khác ? 1.23 Hãy cho biết số electron lớp nguyên tử H, Li, Na, K, Ca, Mg, C, Si, O 1.24 Cấu hình electron obitan nguyên tử nguyên tố K (Z = 19) Ca (Z = 20) có đặc điểm ? 1.25 Viết cấu hình electron F (Z = 9) Cl (Z = 17) cho biết nguyên tử chúng nhận thêm electron, lớp electron ngồi có đặc điểm ? 1.26 Khi số hiệu nguyên tử Z tăng, trật tự lượng AO tăng dần theo chiều từ trái qua phải trật tự dãy sau không ? 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s 5d 6p 7s 5f 6d Nếu sai, sửa lại cho 1.27 Viết câú hình electron nguyên tử nguyên tố có Z = 15, Z = 17, Z = 20, Z = 21, Z = 31 1.28 Nguyên tử Fe có Z = 26 Hãy viết cấu hình elctron Fe Nếu nguyên tử Fe bị hai electron, ba electron cấu hình electron tương ứng ? 11 7.72 A 7.73 B 7.74 B 7.75 D 7.76 B 7.1 Để nâng cao hiệu suất cung cấp lượng cần đốt nhiên liệu với biện pháp kĩ thuật sau: - Dùng dư khơng khí để cung cấp oxi cho phản ứng cháy hoàn toàn - Đập nhỏ than đá đến kích thức thích hợp để tăng diện tích tiếp xúc than khí oxi - Sử dụng động đieden động đốt để nâng cao hiệu suất sử dụng dầu mỏ khí thiên nhiên 7.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng trường hợp cho là: a Tăng diện tích bề mặt chất rắn tham gia phản ứng (than đá) làm tăng tốc độ phản ứng b Giảm nồng độ chất tham gia phản ứng (khí oxi) làm giảm tốc độ phản ứng c V2O5 chất xúc tác, làm tăng tốc độ phản ứng d Giảm kích thước hạt để tăng tốc độ phản ứng e Thức ăn nhanh chín nấu nồi áp suất, người ta sử dụng yếu tố nhiệt độ áp suất cao để tăng tốc độ phản ứng hóa học 7.3 a Từ 250C lên 750C, nhiệt độ phản ứng hóa học tăng thêm là: 75 0C - 250C = 500C Do đó, tốc độ phản ứng tăng thêm = = (lần) b Từ 1700C xuống 950C, nhiệt độ phản ứng hóa học giảm là: 1700C - 950C = 750C Do đó, tốc độ phản ứng giảm = 33 = 27 (lần) 7.4 a VH2 (ml) 229 Thời gian t (s) Từ đến 20 giây đoạn đồ thị dốc nhất, khoảng thời gian có tốc độ phản ứng cao Đoạn đồ thị nằm ngang, thể tích hiđro đạt cực đại (40ml) phản ứng hóa học kết thúc, axit clohiđric phản ứng hết b CM HCl thời gian t (s) Dạng đồ thị biểu diễn phụ thuộc nồng độ axit HCl theo thời gian 7.5 Tốc độ phản ứng trung bình: v = C1 - C2 0, 024 − 0, 020 = = 0,0002 (mol/L.s) t 20 7.6 Giải: v = k [3H2] [3I2] = 9.k [H2] [I2] Như tốc độ phản ứng tăng lần 7.7 a Men rượu loại xúc tác sinh học Chất xúc tác sử dụng để tăng tốc độ phản ứng hóa học b Bễ lị rèn có mục đích tăng nồng độ oxi khơng khí, làm tăng tốc độ phản ứng cháy than đá 230 c Nén hỗn hợp khí nitơ hiđro áp suất cao để tăng nồng độ hai chất khí, làm tăng tốc độ phản ứng hóa học d Dùng biện pháp tăng nhiệt độ để tăng tốc độ phản ứng hóa học e Dùng phương pháp ngược dòng, anhiđrit sunfuric từ lên, axit sunfuric 98% từ đỉnh tháp hấp thụ xuống để tăng diện tích tiếp xúc chất, đó, làm tăng tốc độ phản ứng hóa học 7.8 a Ở nhiệt độ, cặp chất Fe + ddHCl 0,1M có tốc độ phản ứng xảy chậm so với cặp chất Fe + ddHCl 2M, nồng độ HCl nhỏ b Hai cặp chất Al + ddNaOH 2M 25 0C Al + ddNaOH 2M 50 0C khác nhiệt độ Cặp chất thứ hai có nhiệt độ cao nên có tốc độ phản ứng cao c Hai cặp chất Zn (hạt) + ddHCl 1M 25 0C Zn (bột) + HCl1M 25 0C khác kích thước hạt Cặp chất thứ hai có kích thước hạt nhỏ hơn, có tốc độ phản ứng cao d Nhiệt phân KClO3 nhiệt phân hỗn hợp KClO3 với MnO2 Trường hợp thứ hai có xúc tác nên có tốc độ phản ứng cao 7.9 Khi tăng áp suất chung hệ lên 10 lần nồng độ chất tăng 10 lần, v2 = k[10A2][10B]2 ⇒ V2 = 10 x 102 = 1000 (lần) V b Tăng nồng độ B lên lần, tương tự ta có V2 = 32 = (lần) V c Giảm nồng độ A2 xuống lần, tương tự ta có V3 = tốc độ phản ứng V giảm lần 7.10 Xét phương trình hóa học: N2 (k) + O2(k)  → 2NO (k); ¬   ∆H > 231 Đặc điểm phản ứng hóa học thuận nghịch, phản ứng thuận thu nhiệt tất chất tham gia tạo thành chất khí Tuy nhiên, tổng số mol khí trước sau phản ứng khơng thay đổi, áp suất khơng ảnh hưởng đến chuyển dịch cân Khi tăng nhiệt độ phản ứng cho chuyển sang chiều nghịch 7.11 Đáp án C Phản ứng hóa học khử sắt oxit cacbon monoxit khơng hồn tồn Do đó, dù có tăng chiều cao lị đến gây lãng phí, thành phần khí lị cao có khí CO 7.12 Xét phương trình hóa học  → 2SO (k)   2SO2 (k) + O2(k) ¬ ∆H = -192kJ a Khi tăng nhiệt độ bình phản ứng cân hóa học phản ứng chuyển dịch phía nghịch, phản ứng thuận tỏa nhiệt b Khi tăng áp suất chung hỗn hợp cân hóa học phản ứng chuyển dịch chiều thuận sau phản ứng có giảm thể tích c Khi tăng nồng độ khí oxi cân hóa học phản ứng chuyển dịch phía thuận d Khi giảm nồng độ khí sunfurơ cân hóa học phản ứng chuyển dịch chiều nghịch 7.13 Để thu nhiều amoniac, hiệu kinh tế cao dùng biện pháp kĩ thuật sau đây: - Tăng nồng độ N2 H2 - Tăng áp suất chung hệ lên khoảng 100 atm, phản ứng thuận có giảm thể tích khí - Dùng nhiệt độ phản ứng thích hợp khoảng 400 -450 0C chất xúc tác để tăng tốc độ phản ứng tạo thành NH3 Chú ý chất xúc tác không làm chuyển dịch cân - 232 Tận dụng nhiệt phản ứng sinh đề sấy nóng hỗn hợp N H2 - Tách NH3 khỏi hỗn hợp cân sử dụng lại N2 H2 dư 7.14 a Khi tăng nhiệt độ cân hóa học phản ứng chuyển sang chiều nghịch Bởi phản ứng thuận tỏa nhiệt b Khi tăng áp suất chung cân hóa học phản ứng chuyển sang chiều thuận Bởi sau phản ứng thuận có giảm thể tích khí c Khi thêm khí trơ agon giữ áp st khơng đổi nồng độ hai khí giảm, nhiên tốc độ phản ứng thuận giảm nhanh cân hóa học phản ứng chuyển sang chiều nghịch d Khi thêm chất xúc tác không làm chuyển dịch cân hóa học 7.15 Để đánh giá tác động áp suất cần so sánh biến đổi thể tích khí trước sau phản ứng Nếu sau phản ứng có giảm thể tích áp suất tăng làm cân chuyển dịch theo chiều thuận ngược lại, áp suất khơng có ảnh hương tới cân phản ứng không thay đổi thể tích khí a) 3O2(k) O3(k) Phản ứng (a) có giảm thể tích, cân chuyển theo chiều thuận áp suất tăng b) H2(k) + Br2(k) 2HBr(k) Phản ứng (b) khơng có thay đổi thể tích, cân không phụ thuộc vào áp suất c) N2O4(k) 2NO2(k) Phản ứng (c) có tăng thể tích, cân chuyển theo chiều nghịch áp suất tăng 7.16 Các hoạt động người làm tăng hàm lượng CO khí Nhờ cân tự nhiên điều tiết, chuyển sang chiều thuận làm chậm q trình nóng lên tồn cầu 7.17 Đáp án B Tăng nhiệt độ hệ làm cân chuyển sang chiều thuận 7.18 Nước clo bị màu theo thời gian, không bảo quản lâu trình phân hủy HClO  → HOCl + HCl   Cl2(k) + H2O(l) ¬ (1) 233  → 2HCl + O ↑   2HClO ¬ (2) Phản ứng (2) làm cho [HClO] giảm, cân hóa học phản ứng (1) chuyển dịch theo chiều thuận, clo phản ứng với nước hết, nước clo khơng bền 7.19 Sản xuất vôi công nghiệp thủ công dựa phản ứng hóa học:  → CaO(r) + CO (k), ∆H = 178kJ   CaCO3(r) ¬ a Các đặc điểm phản ứng hóa học nung vơi: - Phản ứng thuận nghịch - Phản ứng thuận thu nhiệt - Phản ứng thuận chất rắn có tạo chất khí b Những biện pháp kĩ thuật để nâng cao hiệu suất nung vôi: - Chọn nhiệt độ thích hợp - Tăng diện tích tiếp xúc chất rắn (CaCO 3) cách đập nhỏ đá vôi đến kích thước thích hợp - Thổi khơng khí nén (trong cơng nghiệp) hay chọn hướng gió thích hợp để tăng nồng độ khí oxi cung cấp cho phản ứng đốt cháy than, đồng thời làm giảm nồng độ khí cacbon đioxit 7.20 A(x) + B(x) - 2C(x) ∆H > Phản ứng khơng có thay đổi số mol khí trước sau phản ứng, áp suất khơng có ảnh hưởng đến chuyển dịch cân - Phản ứng thuận thu nhiệt, tăng nhiệt độ làm cân chuyển sang chiều thuận - Tăng nồng độ chất A B hay giảm nồng độ C làm chuyển dịch cân sang chiều thuận 7.21 a So sánh đặc điểm hai phản ứng hóa học: 234 Phương trình hóa học Giống Khác C(r)+H2O (k) CO(k)+ H2(k); Phản ứng thuận - Phản ứng thuận thu ∆H = 131kJ (1) nghịch nhiệt - Sau phản ứng thuận tăng thể tích khí 2SO2(k)+O2(k) V2 O5 2SO3(k); ∆H = -192kJ(2) Phản ứng thuận - Phản ứng thuận tỏa nghịch nhiệt - Sau phản ứng thuận giảm thể tích - Cần chất xúc tác b Các biện pháp kĩ thuật để làm tăng hiệu suất sản xuất - Đối với phản ứng (1) : Tăng nhiệt độ, tăng nồng độ nước - Đối với phản ứng(2) : Nếu giảm nhiệt độ cân chuyển sang chiều thuận, nhiên nhiệt độ thấp tốc độ phản ứng thấp làm cho q trình sản xuất khơng kinh tế Người ta chọn nhiệt độ thích hợp, dùng chất xúc tác V2O5 tăng áp suất chung phản ứng 22 Đặt x số lần tăng áp suất Theo ta có v2 = 64 = x3 ⇒ x = v1 7.23 Chọn đáp án C 7.24 Đồ thị a biểu diễn biển đổi tốc độ phản ứng thuận theo thời gian Đồ thị b biểu diễn biển đổi tốc độ phản ứng nghịch theo thời gian v v a b t(thời gian) t(thời gian) Đồ thị c biểu diễn trạng thái cân hóa học 235 v c, t(thời gian) 7.25 Để loại bỏ Fe2+, phương pháp đơn giản, rẻ tiền, nguời ta dùng oxi khơng khí oxi hóa Fe2+ thành hợp chất Fe3+ (có độ tan nước nhỏ) lọc để thu nước Để tăng tốc độ phản ứng oxi hóa Fe 2+ người ta sử dụng giàn mưa Nước ngầm sau hút lên bể chứa qua giàn mưa với mục đích tăng diện tích tiếp xúc nước với oxi khơng khí 7.26 Nam cực nơi lạnh Trái đất Nhiệt độ vùng xuống hàng chục độ khơng Ở nhiệt độ đó, phản ứng hóa học phân hủy thức ăn không xảy Điều giải thích qua hàng trăm năm, thức ăn đồ hộp tình trạng tốt, ăn Để giảm tốc độ phản ứng phân hủy thức ăn, người ta bảo quản thực phẩm cách ướp đá hay dùng tủ lạnh 7.27 Trong phịng thí nghiệm, để tăng tốc độ số phản ứng hóa học, ngồi biện pháp tăng nồng độ, nhiệt độ, sử dụng chất xúc tác , người ta dùng máy khuấy Máy khuấy thiết bị cho phép tăng tốc độ khuếch tán chất tham gia phản ứng, tăng khả tiếp xúc chất tăng tốc độ phản ứng hóa học Người ta thường dùng máy khuấy trường hợp chất phản ứng cần trộn chất lỏng khác nhau, hay chất lỏng chất rắn 7.28 Dây thép quấn thành hình lị xo để tăng bề mặt tiếp xúc dây thép với oxi Mẫu than nóng đỏ có tác dụng khơi mào phản ứng Than cháy cung cấp nhiệt, nâng nhiệt độ dây thép đến nhiệt độ cháy Dây thép cháy oxi kèm theo tượng tỏa nhiệt mạnh, hạt sắt từ oxit (Fe 3O4) nóng đỏ bắn tung tóe 236 Do đó, đáy bình cần có lớp nước mỏng nhằm bảo vệ bình thủy tinh tránh bị nứt, vỡ 7.29 Để điều khiển phản ứng hóa học theo hướng có lợi cho người, trước hết cần biết rõ đặc điểm phản ứng hóa học:  Phản ứng chiều hay thuận nghịch?  Phản ứng thu hay tỏa nhiệt?  Phản ứng có tăng hay giảm thể tích khí?  Phản ứng cần chất xúc tác?  Phản ứng đồng thể (cùng trạng thái rắn, lỏng, khí) hay dị thể? Căn vào đặc điểm phản ứng để tác động theo hướng tăng tốc độ phản ứng, chuyển dịch cân theo chiều có lợi 7.30 Giải Gọi V200 tốc độ phản ứng 2000C Vậy V210 = 2V200 V220 = 2V210 = 2.2V200 = 22.V200 V230 = 2V220 = 2.2V210 = x x 2V200 = 23.V200 V240 = 2V230 = 2.2V220 = x x2 V210 = 2.2.2.2V200 = 24.V200 Vậy tốc độ phản ứng tăng = 16 lần F THÔNG TIN BỔ SUNG Liệu lượng oxi trái đất có hết khơng? Hàng ngày, người, vật, cỏ hút vào lượng oxi thải CO2 Hãy lấy người trưởng thành làm thí dụ, ngày thở 400 lít CO2 Liệu lâu dài, có lúc lượng oxi khơng khí dùng hết giới cịn lại CO2 hay khơng? Vào năm 1898, nhà vật lý học người Anh Kenvin tỏ lo lắng: "Do phát triển công nghiệp dân số gia tăng, 500 năm sau, lượng oxi mặt đất bị sử dụng hết loài người diệt vong?" Lúc đó, Kenvin xem xét vấn đề từ 237 phía: tiêu hao oxi sản sinh CO 2, cịn phía khác tiêu hao CO sinh O2 Nhà khoa học Thụy Sỹ Cheniba làm thí nghiệm sau: Cho xanh vào nước để ánh mặt trời Không lâu sau, từ nhiều bóng khí nhỏ Khi Cheniba dùng ống nghiệm nhỏ thu khí thoát cho que diêm tắt vào, que diêm bùng cháy mãnh liệt Căn vào ơng cho oxi có oxi trì cháy Sau Cheniba liền thổi khí CO2 vào nước Ơng nhận thấy, lượng CO2 thổi qua nhiều bóng khí từ xanh mạnh Từ đó, Cheniba kết luận: "Dưới tác dụng ánh sáng mặt trời, xanh hấp thụ CO thải khí oxi" Như vậy, đồng cỏ, rừng biển mênh mơng có ẩn dấu bí mật sau đây: "Dưới tác dụng ánh sáng mặt trời, chất diệp lục cỏ hấp thụ CO không khi, CO2 với nước rễ hút lên hóa hợp thành tinh bột, đường, đồng thời để thoát O2, người ta gọi trình quang hợp" Theo tính tốn, lớn ngày hấp thụ vừa hết khí CO người lớn thở Mỗi năm, loại xanh toàn giới hấp thụ đến hàng vạn CO Còn có tác nhân khác khó thấy hơn, đất đá Chú ý đến cân hóa học: CaCO3 + H2O + CO2 Ca(HCO3)2 Các loại đất đá bị gió mưa mài mịn, lâu ngày bị phong hóa người ta thường nói: Nước chảy đá mịn Như CaCO đá vôi tác dụng CO nước hịa tan CaCO3, sau nước mưa vào sông biển Dưới tác dụng nhiệt lại tạo thành CaCO lắng xuống đáy biển tạo thành lớp nham thạch Hàng năm phong hóa tiêu tốn từ 40 đến 70 triệu CO2 Người ta tính toán thấy khả điều chỉnh lượng CO khí biển đại dương lớn, lên đến hàng trăm triệu CO2 năm 238 Như vậy, giới định không biến thành giới đầy CO Theo kết đo đạc trăm năm trở lại đây, hàm lượng CO bầu khí có tăng lên, tăng chậm Việc tăng hàm lượng CO nguy làm cho Trái đất nóng lên, gây biến đổi bất thường khí hậu Các kết quan sát cho biết 100 năm vừa qua, nhiệt độ trung bình Trái Đất tăng 0,60C Sắp tới lúc cư dân Bắc Cực phải sử dụng tủ lạnh điều hịa nhiệt độ, tình hình khơng cải thiện Vì ta khơng ý coi trọng việc bảo vệ môi trường, hàm lượng CO2 khí cao vượt giới hạn định, điều tổn hại lớn cho người Những trận bão lớn gần Katrina Mỹ, bão Sao Mai Trung Quôc cảnh báo nghiêm khắc thiên nhiên phá hủy môi trường người Công ước Kyoto quy định trì mức thải CO2 ngang với năm 1997 Tuy nhiên để thực điều khơng phải dễ dàng, nguời ta ước tính chi phí cho nước Mỹ trì lượng CO2 thải khí 1997 khoảng 2% GDP năm, tức 200 tỷ USD, điều đồng nghĩa với việc phải đóng cửa nhiều nhà máy gây ô nhiễm, hàng loạt công nhân thất nghiệp, lợi nhuận nhà đầu tư sụt giảm Đó lí lớn mà nước Mỹ, thời điểm (2006) chưa phê chuẩn công ước Kyoto Chất xúc tác ? Xúc tác Chất xúc tác chất làm tăng tốc độ phản ứng hóa học, khơng bị tiêu hao sau phản ứng Có nhiều cách phân loại xúc tác, dựa tiêu chí khác Nếu dựa vào chức xúc tác, chia xúc tác thành loại sau: - Xúc tác axit - bazơ - Xúc tác oxi hóa - khử - Xúc tác lưỡng chức Còn dựa vào trạng thái phân tán xúc tác, chia xúc tác thành - Xúc tác đồng thể (chất phản ứng chất xúc tác pha) 239 - Xúc tác dị thể (chất phản ứng chất xúc tác khác pha) Các chất xúc tác giới có giá trị thương mại khoảng tỷ USD/năm (1997), tạo lượng hàng hóa khoảng 5000 tỷ USD, tức khoảng 1/2 tổng thu nhập quốc dân nước giàu giới Hoa Kỳ Xúc tác - cơng nghiệp hóa học vơ Trong cơng nghiệp Hóa học vơ có ba quy trình xúc tác áp dụng quy mơ lớn, là: - Tổng hợp amoniac (NH3) - Oxi hóa amoniac thành oxit nitơ để sản xuất axit nitric (HNO3) - Oxi hóa khí sunfurơ thành anhiđric sunfuric để sản xuất axit sunfuric (H2SO4) a Tổng hợp amoniac (NH3) N2 + 3H2 2NH3; ∆H = - 92kJ Người ta tìm kiếm chất xúc tác hoạt động tốt ổn định để chuyển hệ đến trạng thái cân nhiệt độ thấp Trong khoảng năm 1905 - 1910, nhà hóa học Haber, Bosch Miltasch phịng thí nghiệm BASF có cố gắng bền bỉ để tìm chất xúc tác thích hợp Các kết nghiên cứu cho thấy số kim loại có hoạt tính xúc tác wonfam, urani, sắt, ruteni osimi Tuy nhiên độ bền chất xúc tác kể không cao Sau nhiều năm nghiên cứu với quặng sắt, người ta đạt tiến vượt bậc với loại quặng sắt đến từ vùng Gallivare Thụy Điển Phân tích thành phần loại xúc tác này, thấy có oxit nhơm oxit kali Từ người ta cho Al2O3 K2O chất trợ xúc tác cho sắt Bắt đầu từ năm 1914, loại xúc tác Fe/ Al 2O3 K2O sử dụng quy mô lớn nước Đức Loại xúc tác sử dụng b Oxi hóa amoniac 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O 240 Bằng phát minh xúc tác cho phản ứng oxi hóa NH Kuhlman năm 1938 Chất xúc tác sử dụng muội bạch kim (Pt) ứng dụng công nghiệp xúc tác phải chờ đến người ta sản xuất amoniac có độ cao Để bảo vệ xúc tác nhiệt độ cao, người ta sử dụng hợp kim Pt với 10% Rh, vật liệu tốt nhiều so với Pt nguyên chất Người ta dệt xúc tác thành lưới, đường kính sợi 0,06mm, với 1050 lỗ /cm c Xúc tác oxi hóa lưu huỳnh đioxit 2SO2 + O2 → 2SO3 Phản ứng oxi hóa SO2 cơng đoạn q trình sản xuất axit H 2SO4 Trước người ta dùng xúc tác Pt chất mang Tuy nhiên loại xúc tác dễ bị ngộ độc hợp chất asen Ngày nay, xúc tác cho phản ứng oxi hóa SO2 điều chế cách làm nóng chảy V 2O5 oxit kim loại kiềm 241 Mục lục LỜI NÓI ĐẦU .3 Chương NGUYÊN TỬ A TĨM TẮT LÍ THUYẾT .5 B BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI C BÀI TẬP TỰ LUYỆN 13 D BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 15 E ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP 18 F MỘT SỐ THÔNG TIN BỔ SUNG .27 Chương 30 BẢNG TUẦN HỒN CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC .30 VÀ ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN .30 A TĨM TẮT LÍ THUYẾT .30 B BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI 34 C BÀI TẬP TỰ LUYỆN 40 D BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 42 E ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP 45 F THÔNG TIN BỔ SUNG .66 Chương 69 LIÊN KẾT HÓA HỌC .69 A TÓM TẮT LÍ THUYẾT .69 B BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI 73 C BÀI TẬP TỰ LUYỆN 77 D BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 78 E ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP 83 F THÔNG TIN BỔ SUNG 101 Chương .103 A TĨM TẮT LÍ THUYẾT 103 B BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI 115 C BÀI TẬP TỰ LUYỆN 117 D BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 126 E ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP 129 F THÔNG TIN BỔ SUNG 139 Chương 143 NHÓM HALOGEN 143 242 A TĨM TẮT LÍ THUYẾT 143 B BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI 145 C BÀI TẬP TỰ LUYỆN 149 D BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 153 E ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP 156 F THÔNG TIN BỔ SUNG 174 Chương 177 NHÓM OXI - LƯU HUỲNH 177 A TÓM TẮT LÍ THUYẾT 177 B BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI 179 C BÀI TẬP TỰ LUYỆN 182 D BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 185 E ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP 187 F THÔNG TIN BỔ SUNG 204 Chương 206 TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG VÀ CÂN BẰNG HÓA HỌC 206 A TÓM TẮT LÍ THUYẾT 206 B BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI 210 D BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 221 E ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP 228 F THÔNG TIN BỔ SUNG 237 Mục lục .242 243