* Phản ứng giữa một số muối tan trong dung dịch có thể là phản ứng oxi hóa - khử. Định nghĩa : Phản ứng oxi hóa - khử là phản ứng hóa học trong đó nguyên tử hoặc ion này nhường electron [r]
(1)A - HÓA ĐẠI CƯƠNG I/- Các khái niệm bản
1 Nguyên tử hạt vi mơ đại diện cho ngun tố hóa học khơng bị chia nhỏ phản ứng hóa học
2 Phân tử hạt vi mô đại diện cho chất mang đầy đủ tính chất hóa học chất
3 Nguyên tố hóa học tập hợp ngun tử có điện tích hạt nhân
4 Đơn chất là chất cho ngun tố hóa học cấu tạo nên, ví dụ O2, H2, Cl2, Al,
Fe, S, P,
5 Hợp chất chất cấu tạo từ nguyên tố hóa học trở lên
6 Nguyên chất chất gồm nguyên tử hay phân tử loại
7 Hỗn hợp là tập hợp nhiều chất đồng thể khơng có tương tác hóa học hóa học với
8. Ion nguyên tử hay nhóm ngun tử mang điện tích:
ion dương : cation,
ion âm : anion
9 Mol là lượng chất hay lượng nguyên tố có chứa N hạt vi mô nguyên tử, phân tử, ion: N = 6,02.1023.
10 Khối lượng nguyên tử, phân tử là khối lượng tương đối nguyên tử, phân tử tính đvc (đơn vị cacbon)
11 Đơn vị cacbon đơn vị đo khối lượng nguyên tử, phân tử hạt bản: đvc =
12khối lượng nguyên tử cacbon = 1,67 10
-24 kg (=
12 1,9926 10 -23).
12 Khối lượng mol nguyên tử (phân tử) khối lượng tính gam N hạt vi mơ ngun tử, phân tử, ion có trị số nguyên tử khối (phân tử khối)
13 Định luật Avogađrô: Ở điều kiện nhiệt độ, áp suất thể tích chất khí khác chứa số phân tử
14 Định luật bảo toàn khối lượng: Khối lượng chất tham gia phản ứng khối lượng chất thu sau phản ứng
15. Thù hình: dạng đơn chất khác nguyên tố gọi dạng thù hình ngun tố Ví dụ: oxi - ozon, than - kim cương, phốt đỏ - phốt trắng
16. Hỗn hống trạng thái hòa tan phần kim loại thủy ngân Ví dụ: (Al, Hg); (Cu, Hg)
17 Hợp kim vật liệu thu đun nóng chảy nhiều kim loại kim loại với phi kim để nguội Ví dụ: thép, gang (Fe-C), đuyra (Al-Mg)
18. Axit chất có khả phân ly cho proton H+ (trong dung dịch) dung dịch axit dung
dịch có chứa proton H+
19 Bazơ chất có khả kết hợp với proton H+ cịn dung dịch bazơ dung dịch có chứa ion
OH.
20 Muối hợp chất mà phân tử gồm cation kim loại (hoặc amoni) với anion gốc axit
21 Chất trung tính chất khơng thể tính axit tính bazơ
22 Chất lưỡng tính chất vừa thể tính axit vừa thể tính bazơ
23 Hóa trị số liên kết nguyên tử phân tử (hóa trị số ngun, khơng dấu)
24. Số oxi hóa số đại số để điện tích nguyên tử phân tử
Nếu giả thiết phân tử gồm ion Ví dụ với CaC2:
Nếu giả thiết cặp electron dùng chung chuyển hẳn nguyên tử có độ âm điện lớn Ví dụ: với HNO3:
Ca C
C
Ca có số oxi hóa +2, hóa trị C có số oxi hóa -1, hóa trị
N có số oxi hóa +5 N có hóa trị
N O
O O
(2)25. Độ điện ly () chất điện ly nồng độ định tỷ số số phân tử điện ly (n')
với số phân tử ban đầu tan dung dịch (no): = o n ' n
26. Độ tan số gam chất tan có 100 gam nước nhiệt độ xác định để tạo thành dung dịch bão hòa
27. Độ rượu số ml rượu ngun chất có 100ml dung dịch rượu Ví dụ rượu 45o có
45ml rượu 55ml nước: độ rượu = r ỵu ng / c
dd r ỵu
V 100
V
II/- Cấu tạo nguyên tử
e điện tích khối lượng 1/1840 đvc
p điện tích + khối lượng đvc
n điện tích khối lượng đvc
1 = 1,6 10-19 C (culông)
1 + = +1,6 10-19 C (culơng) 2 Điện tích hạt nhân
Điện tích hạt nhân = số electron (e) = số proton (p) = Z = số thứ tự = số hiệu nguyên tử
3 Số khối (A) tổng số proton (Z) tổng số nơtron (N): A = Z + N , N
Z 1,3 4 Khối lượng nguyên tử bằng tổng số khối lượng proton, nơtron electron (xấp xỉ số khối, khối lượng electron khơng đáng kể)
5 Ký hiệu nguyên tử:
6 Đồng vị ngun tử có số điện tích hạt nhân (cùng số proton) khác số khối Ví dụ: 37
17Cl 35 17Cl;
16 8O
17 8O
18 8O
Đồng khối dạng nguyên tử có số khối khác số proton Ví dụ: 14 6C
14 7C 7 Lớp điện tử (e) đánh số từ theo thứ tự mức lượng tăng dần:
STT
Tên K L M N O P Q
- Số electron tối đa lớp 2n2 (n - số thứ tự lớp).
- Lớp thứ tự từ lớp đến lớp chứa tối đa 8e
8 Phân lớp electron: Các lớp electron lại chia thành phân lớp:
K (n = 1) phân lớp s 2e = 2e
L (n = 2) phân lớp sp (2 + 6)e = 8e
M (n = 3) phân lớp spd (2 + + 10)e = 18e
N (n = 4) phân lớp spdf (2 + + 10 + 14) = 32e
9 Obitan vùng không gian chung quanh hạt nhân, khả có mặt electron lớn - Mỗi obitan chứa tối đa 2e:
s có obitan s hình cầu d có obitan d phức tạp
p p hình số f f phức tạp
1 Nguyên tử
lớp vỏ (e mang điện tích âm)
hạt nhân proton (+)
nơtron ()
(3)10. Nguyên lý vững bền: Trong nguyên tử, electron chiếm mức lượng từ thấp đến cao: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4f
11 Đặc điểm lớp electron cùng: Khí có electron ngồi Kim loại có 1, 2, electron ngồi Phi kim có 5, 6, electron ngồi
4 electron: phi kim (C, Si) kim loại (Sn, Pb)
12 Electron hóa trị electron lớp nguyên tử (hoặc phần electron lớp sát ngồi cùng) có khả tham gia tạo thành liên kết hóa học
13. Độ âm điện nguyên tố đặc trưng cho khả nguyên tử nguyên tố phân tử hút electron phía
Phi kim có độ âm điện lớn, cịn kim loại có độ âm điện nhỏ
III/- Định luật tuần hoàn nguyên tố hóa học
1 Nội dung định luật: Tính chất nguyên tố thành phần tính chất đơn chất hợp chất tạo nên từ ngun tố biến thiên tuần hồn theo chiều tăng điện tích hạt nhân nguyên tử
2 Chu kỳ là dãy nguyên tố xếp theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần Đầu chu kỳ kim loại kiềm, cuối chu kỳ khí Các nguyên tố chu kỳ có số lớp electron
3 Nhóm dãy nguyên tố nằm cột có số e ngồi nhau, tức có hóa trị cao oxi
4 Sự biến thiên tính chất
- Trong chu kỳ: từ trái sang phải, bán kính nguyên tử giảm, tính kim loại giảm, tính phi kim tăng, độ âm điện tăng
- Trong phân nhóm chính: từ xuống, bán kính ngun tử tăng, tính kim loại tăng, tính phi kim giảm, độ âm điện giảm
- STT số p số e
STT chu kỳ số lớp e
STT phân nhóm số e lớp ngồi IV/- Liên kết hóa học
1 Liên kết ion loại liên kết hóa học hình thành lực hút tĩnh điện ion mang điện tích trái dấu
- Kim loại điển hình + phi kim điển hình
- Hiệu độ âm điện nguyên tố phân tử (): > 1,7 : liên kết ion
= 1,7 : 50% liên kết ion 50% liên kết cộng hóa trị < 1,7 : liên kết cộng hóa trị có cực
= : liên kết cộng hóa trị khơng có cực
Hiệu số độ âm điện lớn phân cực nhiều
2 Liên kết cộng hóa trị liên kết hình thành cặp e dùng chung + Khơng cực : nguyên tử nguyên tố phi kim
+ Có cực : nguyên tử nguyên tố khác
3 Liên kết cho nhận liên kết hình thành cặp e dùng chung nguyên tử cung cấp
Ví dụ: SO2 : O = S O NH4+ :
H |
H N H
| H
(4)4 Liên kết kim loại loại liên kết hóa học hình thành lực hút tĩnh điện ion dương có mạng tinh thể kim loại với electron tự
5 Liên kết hiđro loại liên kết hóa học phân tử, liên kết nguyên tử H phân tử với nguyên tử có độ âm điện lớn F, O, N phân tử khác Ví dụ:
HF : F H F H F H
B - HĨA VƠ CƠ I/- Thuyết điện ly
1 Sự điện ly trình phân ly thành ion trái dấu phân tử chất điện ly tan nước hay trạng thái nóng chảy
2 Chất điện ly chất dẫn điện tan nước (hay trạng thái nóng chảy)
3 Độ điện ly: = o n
n đó: n số phân tử điện ly no tổng phân tử đầu
Chất điện ly mạnh : 0,3 (phân ly gần hồn tồn)
Chất điện ly trung bình : 0,03 < < 0,3
Chất điện ly yếu : 0,03 (phân ly phần)
4 Hằng số điện ly số cân điện ly
Xét phản ứng điện ly: XY X+ + Y
Ka =
X Y XY
và pK
a = -lgKa
5 Phản ứng axit - bazơ phản ứng hóa học có cho nhận H+ (proton):
dd axit + dd bazơ dd axit + oxit bazơ
dd axit + bazơ không tan oxit axit + dd kiềm v.v
6 H3PO4 axit đa chức
So sánh tỉ lệ:
3
NaOH H PO
n a
n b
3
NaOH
H PO
n a
n b
1
NaH2PO4 Na2HPO4 Na3PO4
NaH2PO4
H+ dư
NaH2PO4
Na2HPO4
Na2HPO4
Na3PO4
Na3PO4
OH dư
II/- Muối
1 Muối hợp chất mà phân tử gồm cation kim loại (hoặc amoni) liên kết với anion gốc axit Ngoại lệ: Ag C C Ag CH3 CH2 O Na muối
2 Dung dịch muối: Khi tan nước, muối phân ly thành ion Dung dịch muối có chứa cation kim loại (amoni) anion gốc axit
3 Màu dung dịch muối:
CuSO4 khan : màu trắng
dd CuSO4 : xanh lam (CuSO4.5H2O)
dd FeSO4 : xanh lục nhạt(FeSO4.7H2O)
dd KMnO4 : tím màu MnO4
2
C H OH : H O H O H O
| | |
C2H5 C2H5 C2H5
O H O CH
3 C C CH3
O H O
(5)dd K2MnO4 : xanh lục màu MnO42 4 Phân loại muối:
a) Muối trung hịa: Trong gốc axit khơng chứa hiđro - Muối thường: gồm loại cation anion
- Muối kép: gồm nhiều loại cation khác kết hợp với loại anion Ví dụ: KAl(SO4)2 - phèn
- Muối hỗn tạp: loại cation kết hợp với nhiều loại anion khác
Ví dụ: Ca O Cl
Cl
hay CaOCl2 : clorua vôi
b) Muối axit: Trong gốc axit hiđro Ngoại lệ
H O
P O H O |
H
hay Na2HPO3 muối trung
hịa
5 Tính axit - bazơ dung dịch muối
Sự tương tác ion muối với nước gọi sự thủy phân muối thường
trình thuận nghịch
Muối Dung dịch pH
am + bm trung tính
am + by axit <
ay + bm bazơ >
ay + by tùy trình cho hay nhận H+ mạnh tùy Muối axit mạnh bazơ mạnh không bị thủy phân
Ví dụ: NaCl hịa tan nước, NaCl khơng thủy phân, pH =
Muối axit yếu bazơ mạnh bị thủy phân tạo dung dịch có tính bazơ
Ví dụ: Thủy phân Na2CO3:
Cách 1: Na2CO3 + H2O NaHCO3 + NaOH
NaHCO3 + H2O H2CO3 + NaOH
Na2CO3 + H2O CO2 + 2NaOH
CO32 + H2O CO2 + 2OH
Cách 2: Na2CO3 = 2Na+ + CO32
CO32 + H2O HCO3 + OH
HCO3 + H2O = H2CO3 + OH
dung dịch có OH pH >
Muối axit mạnh bazơ yếu bị thủy phân tạo dung dịch có tính axit
Ví dụ: Thủy phân NH4Cl: NH4Cl + H2O NH4OH + HCl
Phương trình ion: NH4+ + H2O NH3 + H3O+
dung dịch có H3O+ pH <
Muối axit yếu bazơ yếu bị thủy phân tạo dung dịch trung tính nên muối
thực không tồn dung dịch
Ví dụ: Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S
Fe2(CO3)2 + 3H2O = 2Fe(OH)3 + 3CO2
Al2(CO3)3 + 3H2O = 2Al(OH)3 + 3CO2
Một số trường hợp đặc biệt: Một số muối lại có khả thủy phân hoàn toàn dung dịch
(6)a) Cho dung dịch Na2CO3 tác dụng với dung dịch FeCl3 AlCl3 có CO2 kết tủa tạo thành
Vì: CO32 + H2O HCO3 + OH
HCO3 CO2 + OH
Fe3+ + OH = Fe(OH)
3
3 Na2CO3 + FeCl3 + H2O = Fe(OH)3 + CO2 + NaCl
b) Cho dung dịch NH4Cl tác dụng với dung dịch NaAlO2 tạo kết tủa có khí bày
NH4Cl NH4+ + Cl
NH4+ + H2O NH3 + H3O+
NaAlO2 = Na+ + AlO2
AlO2 + H3O = Al(OH)3
NH4Cl + NaAlO2 + H2O = Al(OH)3 + NH3 + NaCl III/- Axit - bazơ
1 Axit có dạng sau
- Phân tử trung hòa: HCl , HNO3 , H2SO4 ,
- Ion dương: NH4+ , Fe3+ , Al3+ ,
- Ion âm: có HSO4
HCl + H2O H3O+ + Cl
HSO4 + H2O = H3O+ + SO42
NH4+ + H2O NH3 + H3O+ Fe3+ + H2O = Fe(OH)3 + H+
Tạo mơi trường axit, làm q tím ngả hồng, có khả cho proton 2 Bazơ có dạng
- Phân tử trung hòa: NaOH , NH3 ,
- Ion gốc axit yếu: S2 , SO
32 , CO32- ,
Tạo môi trường OH q tím ngả xanh, có khả nhận proton
NH3 + H2O NH4 + OH
S2 + H
2O HS + OH
CO32 + H2O HCO3 + OH 3 Những ion trung tính
- Ion kim loại mạnh: K+ , Na+ , Ca2+ , Ba2+ ,
- Ion gốc axit mạnh: Cl , SO
42 , NO3 , Br 4 Những chất lưỡng tính (vừa cho H+ vừa nhận H+)
- Al(OH)3 , Zn(OH)2 , Be(OH)2 , Cr(OH)3
- Muối axit axit yếu: NaHCO3
HCO3 CO32 + H+
HCO3 + H+ H2CO3
- H2O chất lưỡng tính:
H2O H+ + OH
H2O + H+ H3Ợ 5 pH
Nếu biểu diễn nồng độ mol H+ hệ thức [H+] = 10-a mol/lít
thì số trị a xem pH dung dịch, nên pH = a = -lg[H+].
Tương tự [OH] = 10-b mol/lit Suy ra: pOH = -lg[OH]
Với mơi trường trung hịa : pH =
Với môi trường axit : pH <
Với mơi trường bazơ : pH >
Từ tích số ion [H+]
[OH] = 10-14 pH + pOH = 14.
(7)1 Định nghĩa : Phản ứng trao đổi phản ứng xảy với đổi chỗ ion
2 Điều kiện để phản ứng trao đổi thực hồn tồn:
- Sau phản ứng có chất kết tủa khí bay lên, chất điện ly yếu - Chất tham gia phản ứng phải chất tan
3 Trường hợp đặc biệt
Một chất tan kết tinh dung dịch bão hịa chất khác dễ tan
Ví dụ:
* Thêm NaCl vào dung dịch NaCl bão hịa phần NaCl thêm khơng thể tan
* Để tách NaCl khỏi dung dịch chứa hỗn hợp NaCl NaOH người ta dùng phương pháp kết tinh phân đoạn Chất có độ tan nhỏ kết tinh nhanh cô cạn dung dịch
Do độ tan NaCl nhỏ NaOH nên cô cạn dung dịch NaCl kết tinh trước Lập lại nhiều lần tách hết NaCl thu dung dịch NaOH riêng
* Phản ứng số muối tan dung dịch phản ứng oxi hóa - khử FeCl3 + KI = FeCl2 + I2 + KCl
2 FeCl3 + H2S = FeCl2 + S + HCl
* Một số kết tủa có khả tạo phức tan như: Cu(OH)2 , Zn(OH)2 , AgCl
Cu(OH)2 + NH3 = [Cu(NH4)3](OH)2
AgCl + NH3 = [Ag(NH3)2]Cl V/- Phản ứng oxi hóa - khử
1 Định nghĩa: Phản ứng oxi hóa - khử phản ứng hóa học nguyên tử ion nhường electron cho nguyên tử ion khác
Chất khử chất cho điện tử Quá trình oxi hóa q trình cho electron Chất oxi hóa chất nhận điện tử Quá trình khử trình nhận electron 2 Bản chất phản ứng oxi hóa - khử: Có thay đổi số oxi hóa
3. Chiều phản ứng: Chất oxi hóa mạnh + chất khử mạnh chất oxi hóa yếu + chất khử yếu 4. Phương pháp cân phản ứng oxi hóa - khử:
- Phương pháp electron - Phương pháp ion - electron - Phương pháp đại số
* Phương pháp ion - electron:
- Chất oxi chất khử viết dạng ion - Vế thiếu oxi thêm nước
- Vế thiếu hiđro thêm H+.
- Cân xong số nguyên tử hai vế cân điện tích hai vế Ví dụ:
FeS2 + HNO3 Fe3+ + NO + SO42 +
3
2
3
FeS 8H O 15e Fe SO 16 H
1
5 NO 4 H 3e NO 2 H O
Phương trình ion: FeS2 + H+ + NO3 = Fe3+ + SO42 + NO + H2O
Phương trình phân tử: FeS2 + HNO3 = Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO + H2O
hoặc: FeS2 + 10 HNO3 = Fe2(SO4)3 + H2SO4 + 10 NO + H2O VI/- Ăn mòn kim loại chống ăn mòn kim loại
(8)a) Định nghĩa: Sự phá hủy kim loại hợp kim tác dụng hóa học môi trường xung quanh gọi ăn mịn kim loại
Ăn mịn hóa học phá hủy kim loại kim loại phản ứng hóa học với chất khí
nước nhiệt độ cao
- Đặc điểm ăn mòn hóa học khơng phát sinh dịng điện Nhiệt độ cao tốc độ ăn mịn nhanh
- Bản chất ăn mịn hóa học q trình oxi hóa - khử, kim loại nhường electron cho mơi trường
Ăn mịn điện hóa phá hủy kim loại kim loại tiếp xúc trực tiếp với dung dịch chất điện ly
tạo nên dòng điện
* Các điều kiện ăn mịn điện hóa:
- Các điện cực phải khác chất nhau, kim loại có tính khử mạnh cực âm dễ bị ăn mòn
- Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp gián tiếp - Các điện cực tiếp xúc với dung dịch điện ly
* Cơ chế ăn mịn điện hóa: <Xem SGK 12 - trang 97>
2 Cách chống ăn mòn kim loại
- Cách ly kim loại với môi trường
- Dùng hợp kim chống gỉ (hợp kim inok)
- Dùng chất chống ăn mịn (chất kìm hãm) - urotropin - Dùng phương pháp điện hóa
VII/- Điều chế kim loại
1 Nguyên tắc điều chế kim loại: Khử ion dương kim loại thành kim loại tự do: Mn+ + ne = Mo. 2 Các phương pháp điều chế kim loại: có phương pháp sau:
a) Phương pháp thủy luyện: Dùng kim loại tự có tính khử mạnh để khử ion kim loại khác dung dịch muối
Phương pháp dùng để điều chế kim loại trung bình kim loại yếu (từ Zn Ag)
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu
b) Phương pháp nhiệt luyện: Dùng chất khử CO , H2 , C , Al để khử ion kim loại oxit
nhiệt độ cao
Phương pháp để điều chế kim loại từ Zn Cu
CuO + H2
o
t
Cu + H2O
c) Phương pháp điện phân: Dùng dòng điện chiều catot (cực âm) để khử ion kim loại hợp chất
Phương pháp điều chế hầu hết kim loại
* Phương pháp điện phân nóng chảy dùng để điều chế kim loại mạnh từ K Al
2 NaCl khan ®pnc Na + Cl2
2 Al2O3
3
®pnc Na AlF
Al + O2
* Phương pháp điện phân dung dịch dùng để điều chế kim loại có tính khử trung bình yếu kim loại từ Zn Ag
CuCl2 ®pdd Cu + Cl2
4 AgNO3 + H2O = Ag + HNO3 + O2
(9)- Chất điện phân chất có khả phân ly thành ion trái dấu dung dịch chất nóng chảy
- Công thức Faraday: m = AIt
nF số mol =
m It A nF
trong đó: m - khối lượng đơn chất thu điện cực (g); A - khối lượng mol nguyên tử = số khối = M; I - cường độ dòng điện (Ampe);
t - thời gian (giây);
F - số Faraday ; F = 96500; n - số e trao đổi
q = It : điện lượng (culông)
VIII/- Nước cứng
1 Định nghĩa: Nước cứng nước có chứa nhiều ion Ca2+ , Mg2+. 2 Các loại nước cứng: có loại nước cứng:
- Nước cứng tạm thời: có chứa HCO3, Ca2+ , Mg2+
- Nước cứng vĩnh cửu: có chứa Cl , SO
42 , Ca2+ , Mg2+
- Nước cứng tồn phần: có chứa đồng thời HCO3 SO42 Cl , Ca2+ Mg2+
3 Nguyên tắc làm mềm nước cứng: Làm giảm nồng độ ion Ca2+, Mg2+ nước cách
tạo thành chất kết tủa
* Phương pháp hóa học làm mềm nước cứng:
- Đối với nước cứng tạm thời: đun nóng dùng nước vôi: Ca(HCO3)2
o
t
CaCO3 + H2O + CO2
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O
- Đối với nước cứng vĩnh cửu tồn phần dùng dung dịch Na2CO3:
MgSO4 + Na2CO3 = MgCO3 + Na2SO4
Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3 + NaHCO3 IX/- Gang
1 Định nghĩa: Gang hợp kim Fe có chứa từ 2-6% C số tạp chất khác có hàm lượng nhỏ Si (1-4%), Mn (0,5-3%), P (0,1-2%), S (0,1-1%)
2 Phân loại gang: Người ta phân biệt loại gang: Gang xám, gang trắng, gang đặc biệt
a) Gang xám: sản xuất nhiệt độ cao, thành phần cacbon từ 3,4-6%, Si từ 1,5-4% Khi hóa rắn chậm, cacbon tách dạng than chì làm gang có màu xám
Gang xám cứng, giịn, khơng kéo sợi, dát mỏng nên thường dùng để chế tạo lưỡi cày, đồ phụ tùng
b) Gang trắng: chế tạo nhiệt độ cao với thành phần C từ 2-3,5%, Si ít, làm lạnh nhanh, tinh thể xêmetit Fe3C hình thành làm gang có màu trắng
Gang trắng cứng, giịn, khơng dùng để đúc, dùng để luyện thép
c) Gang đặc biệt chứa nhiều nguyên tố Mn, Cr, W, Si gọi Ferromangan, Ferrocrom, trộn với gang thường để luyện thép quí
3 Nguyên tắc sản xuất gang từ oxit sắt
Nguyên tắc chung: dùng oxit cacbon (CO) để khử oxi oxit sắt
a) O2 khơng khí sấy đến 900oC tác dụng với than cốc thành CO2 Ở nhiệt độ cao
(2000oC) CO
2 biến thành CO: C + O2 = CO2
CO2 + C = 2CO b) Khử oxi oxit sắt:
3 Fe2O3 + CO = Fe3O4 + CO2
(10)FeO + CO = Fe + CO2
c) Fe sinh kết hợp với C, Si, Mn lị nóng chảy tạo gang
4 Sản xuất gang từ quặng hêmatit (Fe2O3): Xem
5 Sản xuất gang từ quặng
Trước hết: C + O2 = CO2 (1)
CO2 + C = 2CO (2)
Sau đó: FeS2 + 11 O2 = Fe2O3 + SO2 (3)
và Fe2O3 + CO = Fe3O4 + CO2 (4)
Fe3O4 + CO = FeO + CO2 (5)
FeO + CO = Fe + CO2 (6)
- Nếu dùng quặng Hêmatit (Fe2O3) dùng phản ứng 1, 2, 4, 5,
- Nếu dùng quặng Manhetit (Fe3O4) dùng phản ứng 1, 2, 5,
Những quặng dùng để phổ biến Hêmatit Manhêtit Người ta dùng loại quặng Pirit để luyện gang hàm lượng S lại gang vượt mức cho phép, làm giảm chất lượng gang, chất lượng thép luyện từ gang
X/- Thép
1 Định nghĩa: Thép hợp kim Fe C số nguyên tố khác hàm lượng C (0,01-2%)
2 Phân loại thép ứng dụng:
a) Thép thường: chứa C, Si, Mn gang, cịn P, S Cơ tính thép thường phụ thuộc vào hàm lượng C
b) Thép mềm: dùng để chế tạo phận chi tiết máy, buloong, đinh ốc
c) Théo cứng: dùng xây dựng
d) Thép cứng: dùng sản xuất đục, bào, phay, Nếu thép có nhiều S dễ rạn, nhiều P dễ gãy, nhiều C cứng
e) Thép đặc biệt: chứa Mn, Si, Ni, Cr, W
- Nếu có Si: thép có tính đàn hồi (dùng làm nhíp xe)
- Nếu có Mn: tăng tính nhớt, chịu ma sát (dùng làm máy nghiền đá, tủ sắt) - Nếu có W: tăng tính cứng (dùng làm mũi khoan)
3 Nguyên tắc luyện thép từ gang:
Nguyên tắc chung là lấy khỏi gang phần lớn C, Si, Mn hầu hết S, P Người ta cho gang nóng chảy lấy chất cần loại
Trước hết oxi hóa Si: Si + O2 = SiO2
Phản ứng kèm theo chùm tia lửa sáng
Sau oxi hóa Mn, C: Mn + O2 = MnO
C + O2 = CO2
O2 + C = CO
Lúc nhiệt độ lị lên đến 2000oC, lị thấy có lửa màu xanh Một phần S,
và P bị oxi hóa tiếp
S + O2 = SO2
4 P + O2 = P2O5
Phản ứng cuối tỏa nhiệt đưa nhiệt độ từ 1200oC 1600oC Các khí CO
2, CO,
SO2 bay khỏi hệ SiO2, P2O5 tác dụng với MnO thành muối silicat, photphat lên kim
loại nóng chảy gọi xỉ
Sau oxi hóa tạp chất kết thúc, lúc đên Fe bị oxi hóa: Fe +
(11)Lúc miệng lò xuất đám khói nâu dày đặc Người ta ngừng oxi hóa thêm vào lị gang giàu C loại tạp chất lượng nhỏ Mn thì:
FeO + Mn = MnO + Fe
4 Luyện thép từ sắt vụn chứa Fe2O3 gang: Trong lò xảy phản ứng oxi hóa chất
trong gang Fe2O3 làm giảm lượng tạp chất đó:
Fe2O3 + C = Fe + CO
2 Fe2O3 + Si = Fe + SiO2
Fe2O3 + Mn = Fe + MnO XI/- Nhiệt phân
1 Muối amoni:
NH4Cl
o
t
NH3 + HCl (NH4)2CO3
o
t
NH3 + CO2 + H2O
NH4HCO3
o
t
NH3 + H2O + CO2
NH4NO2
o
t
N2 + H2O NH4NO3
o
t
N2O + H2O
(NH4)2S
o
t
NH3 + H2S
(NH4)2SO3 = NH3 + H2O + SO2
NH4HSO3 = NH3 + H2O + SO2 2 Muối nitrat:
+ Muối NO3 kim loại mạnh (K, Na, Ca, Ba) nhiệt phân tạo thành muối nitrit giải phóng
oxi:
2 KNO3
o
t
KNO2 + O2
Ba(NO3)2
o
t
Ba(NO2)2 + O2
+ Muối NO3 kim loại trung bình (Mg Cu) nhiệt phân tạo oxit kim loại giải
phóng hỗn hợp khí NO2, O2:
Cu(NO3)2
o
t
CuO + NO2 + O2
+ Muối NO3 kim loại yếu (Ag, Hg) nhiệt phân tạo kim loại giải phóng hỗn hợp
khí NO2, O2:
2 AgNO3
o
t
Ag + NO2 + O2 3 Muối kim loại kiềm:
3KClO to
KClO3 + KCl
4KClO3
o
t
3KClO4 + KCl
2KClO3
o
t
2KCl + O2
2NaHCO3
o
t
Na2CO3 + CO2 + H2O
2NaNO3
o
t
2NaNO2 + O2
2KMnO4
o
t
(12)CaCO3
o
1000 C
CaO + CO2
Ca(HCO3)2
o
t
CaCO3 + H2O + CO2
CaSO3
o
t
CaO + SO2
2CaOCl2
o
t
CaCl2 + O2
2 Ca(NO3)2
o
t
Ca(NO2)2 + O2
Ca(OH)2
o
t
CaO + H2O 5 Muối chất chứa Al, Fe:
2 Al (OH)3
o
t
Al2O3 + H2O
Fe(OH)2
o
t
FeO + H2O
2 Fe(OH)3
o
t
Fe2O3 + H2O
FeCO3
o
t
FeO + CO2
4 FeCO3 + O2
o
t
Fe2O3 + CO2
4 Fe(NO3)3
o
t
Fe2O3 + 12 NO2 + O2 HÓA HỮU CƠ
I/- Các khái niệm bản
1 Đồng đẳng chất hợp chất hữu có cấu tạo hóa học tương tự nhau, tính chất hóa học tương tự Thành phần cấu tạo phân tử hay nhiều nhóm metylen ( CH2)
Ví dụ: CH4 ; C2H6 ;
HCOOH ; CH3COOH ; C2H5COOH ;
2 Đồng phân chất hợp chất hữu có CTPT CTCT khác nên tính chất hóa học khác tương tự
Ví dụ: CH3 CH2 OH CH3 O CH3
Đồng phân hình học:
Đồng phân cis: Nếu nhóm nguyên tử lớn nhỏ liên kết vào nguyên tử
C liên kết đơi nằm phía với liên kết đôi
Đồng phân trans: Nếu hai nhóm nguyên tử lớn nhỏ liên kết vào nguyên
tử C liên kết đơi nằm phía liên kết đơi Ví dụ:
3.Nhóm chức nhóm ngun tử gây phản ứng hóa học đặc trưng cho hợp chất hữu
* Hợp chất đơn chức hợp chất có nhóm chức phân tử Ví dụ: C2H5OH ;
CH3COOH ;
a c C = C
b b với
a b c d
H H
C = C CH
3 CH3
cis buten -
H CH
3
C = C CH
3 H
(13)* Hợp chất tạp chức hợp chất có hai hay nhiều nhóm chức khác Ví dụ: NH3
CH2 COOH; HOCH2 (CHOH)4 CHO (glucozơ)
* Hợp chất đa chức hợp chất có hay nhiều nhóm chức giống Ví dụ: C2H4(OH)2 ; C3H5(OH)3 ;
II/- Định nghĩa số hợp chất hữu cơ
1 Parafin (ankan) hiđrocacbon mạch hở, có liêm kết đơn phân tử, có CTTQ CnH2n+2 (n 1)
2 Olefin (anken) hiđrocacbon không no, có liên kết đơi, mạch hở, có CTTQ C2H2n (n
2)
3 Điolefin (ankađien) hiđrocacbon khơng no, mạch hở, có liên kết đơi, có CTTQ CnH2n - (n 3)
4 Ankin hiđrocacbon khơng no, mạch hở, có liên kết 3, có CTTQ CnH2n -2 (n 2) 5 Phenol hợp chất hữu mà phân tử chúng có nhóm hiđroxyl liên kết trực tiếp với ngun tử cacbon vịng benzen
Ví dụ: C6H5OH
6 Amin hợp chất hữu sinh nguyên tử hiđro phân tử amoniac thay gốc hiđrocacbon Tùy theo số nguyên tử hiđro phân tử amoniac thay ta amin bậc 1, bậc 2, bậc
Ví dụ:
CH3 NH2 : metylamin (bậc 1) : trimetylamin (bậc 3)
C6H5NH2 : phenylamin hay anilin (bậc 1)
CH3 NH CH3 : đimetylamin (bậc 2)
7 Anđehit no đơn chức hợp chất hữu mà phân tử có nhóm chức anđehit
H C
O
liên kết với gốc hiđrocacbon no
8 Axit cacboxylic no đơn chức hợp chất hữu mà phân tử có nhóm cacboxyl (COOH)
liên kết với gốc hiđrocacbon no
Axit cacboxylic không no đơn chức hợp chất hữu mà phân tử có nhóm cacboxyl liên kết với gốc hiđrocacbon khơng no (có liên kết đơi liên kết ba)
Ví dụ: CH2 = CH COOH : axit acrylic
: axit metacrylic
CH3 (CH2)7 CH = CH (CH2)7 COOH : axit oleic
9 Rượu hợp chất hữu mà phân tử có hay nhiều nhóm hiđroxyl liên kết với gốc hiđrocacbon
10 Lipit (chất béo) este glixerin với axit béo Ví dụ:
2
2
CH OCOR
|
CH OCOR'
|
CH OCOR"
OH CH
3
o - crezol
OH
CH
3
(m) crezol
OH
CH
3
(p) crezol
CH3 N CH3 |
CH3
CH2 = C COOH |
(14)Axit béo: C15H31COOH : axit panmitic (no)
C17H35COOH : axit stearic (no)
C17H33COOH : axit oleic (không no)
11 Gluxit hợp chất hữu tạp chức, có chứa nhiều nhóm hiđroxyl (OH) có nhóm
cacbonyl \ C O /
phân tử Có nhiều loại gluxit:
6 12
glucoz¬ mono saccarit
C H O fructoz¬ 12 22 11
saccaroz¬ ®isaccarit
C H O mantoz¬
10 5 n
tinh bét poli saccarit
C H O xenluloz¬
12 Aminoaxit hợp chất hữu tạp chức, phân tử chúng có chứa đồng thời nhóm chức amino (NH2) nhóm chức cacboxyl ( COOH)
Tên gọi aminoaxit = axit + (, , ) amino + tên axit tương ứng
Ví dụ:
2 CH COOH | NH 3
CH CH COOH |
NH
axit aminoxetic axit - aminopropionic
13 Protit:Phân tử gồm chuỗi polipeptit hợp thành Thành phần protit gồm có C , H , O , N ; ngồi cịn có S , P , Fe , I2 ,
14 Hợp chất cao phân tử (hay polime) hợp chất hữu có khối lượng phân tử lớn (thường từ hàng ngàn tới hành triệu đvc) cấu tạo từ mắt xích liên kết với
Ví dụ: 2 2
n
CH CH
: PE
3 n CH CH | COOCH
: PVA
2 n CH CH | Cl
: PVC CH2 CHCH CH n : cao su buna 15 Chất dẻo vật liệu có khả bị biến dạng chịu tác dụng nhiệt độ, áp suất giữ biến dạng thơi tác dụng
Thành phần chất dẻo gồm polime, chất hóa dẻo, chất độn, chất phụ tạo màu, chất chống oxi hóa, chất diệt trùng,
Ví dụ: PE , PS , PVC, PP, o
3
xt , t
2
3 n
CH CH
| |
n CH C CH C
| | COOCH COOCH
(polimetylmetacrylat - thủy tinh hữu (plexiglat))
16 Tơ polime thiên nhiên tổng hợp kéo thành sợi dài mảnh - Tơ thiên nhiên có sẵn thiên nhiên tơ tằm, len, bông,
- Tơ hóa học tơ chế biến phương pháp hóa học, bao gồm tơ nhân tạo tơ tổng hợp
Tơ nhân tạo sản xuất từ polime thiên nhiên (từ xenlulozơ) điều chế tơ visco, tơ axetat,
(15)n H2N (CH2)6 NH2 + n HOOC (CH2)4 COOH
o
t
[NH (CH2)6 NH CO (CH2)4 CO ]n + 2n H2O
nilon - 6,6 - Điều chế tơ capron:
o
t , p
2 5 n
NH
n (CH ) | CO (CH ) NH
CO
caprolactam capron
- Điều chế tơ enang:
n H2N (CH2)6 COOH
o
t , p
2
xt NH (CH ) CO n
+ n H2O
- Điều chế tơ axetat:
[C6H7(OH)3]n + 2n CH3COOH H SO ®2 [C6H7O2(OH)(OCOCH3)2]n + 2n H2O
xenlulozơ điaxetat [C6H7(OH)3]n + 3n CH3COOH H SO ®2 [C6H7O2(OCOCH3)3]n + 3n H2O
xenlulozơ triaxetat
17 Cao su chất có tính đàn hồi cao, dễ biến dạng tác dụng ngoại lực, ngừng tác dụng trở lại dạng ban đầu Cao su có tính khơng thấm nước, thấm khí
Có loại cao su: - Cao su tự nhiên - Cao su tổng hợp
- Cao su tự nhiên trích từ mủ (nhựa) Hêvêa, giống sản phẩm trùng hợp isopen
Công thức: 2
3 n
CH C CH CH
| CH
- Cao su tổng hợp: cao su buna cao su isopen
n CH2 = CH CH = CH2
o
t , p
2
Na CH CH CH CH n
o
2 2
t , p xt
3 n
n CH C CH CH CH C CH CH
| |
CH CH
- Sự lưu hóa cao su: Quá trình đưa lưu huỳnh vào
mạch polime cao su nhiệt độ định Kết nguyên tử S trở thành cầu nối đisunfua S S nối
đại phân tử polime lại với tạo dạng cấu tạo mạng lưới không gian bền chặt
III/- Các phản ứng hóa học
1 Phản ứng trùng hợp: Quá trình cộng hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ (monome) tạo thành phân tử lớn (polime) gọi phản ứng trùng hợp
Điều kiện chất tham gia phản ứng trùng hợp phải có liên kết bội (liên kết đơi, ba) Ví dụ: CH2 = CH2 ; C6H5 CH = CH2 ; CH2 = CHCl ; CH2 = CH CH = CH2
Phản ứng đồng trùng hợp phản ứng kết hợp nhiều monome nhiều loại monome khác tạo polime
Ví dụ:
S S S
S
S S
n CH
2 = CH CH = CH2 + n [ CH2 CH = CH CH2 CH CH2]n
Butadien 1, Styren Cao su buna - S
CH = CH
(16)2 Phản ứng trùng ngưng: Quá trình nhiều phân tử nhỏ (monome) kết hợp với thành phân tử lớn (polime) đồng thời giải phóng phân tử H2O gọi phản ứng trùng ngưng
Ví dụ: n H2N CH2 COOH
o
t
n
HN CH C
|| O
+ n H2O
Điều kiện chất tham gia phản ứng trùng ngưng phải có từ hai nhóm chức trở lên: H2N CH2 COOH ; H2N (CH2)6 NH2
HOOC (CH2)4 COOH ; NH2 (CH2)5 COOH ;
Ví dụ: n H2N CH2 COOH
o
t , p
2
xt NH CH CO n
+ n H2O
Phản ứng đồng trùng ngưng phản ứng kết hợp nhiều monome loại monome khác tạo polime giải phóng H2O
Ví dụ: n HOOC (CH2)4 COOH + n H2N (CH2)6 NH2
CO (CH )2 CO NH (CH )2 NHn + 2n H2O
nilon 6,6
Câu hỏi: Viết phản ứng trùng ngưng chất sau:
- Etylenglycol - Axit acrylic - Axit aminopropionic
- Hecxametylenđiamin - Axit ađipic
3 Phản ứng thế phản ứng có nguyên tử (hay nhóm nguyên tử) thay nguyên tử (hay nhóm nguyên tử) khác mà cấu tạo mạch cacbon khơng thay đổi
Ví dụ: CH4 + Cl2 as CH3Cl + HCl
C6H6 + HONO2 H SO ®2 C6H5NO2 + H2O C2H5OH + Na C2H5ONa +
1 H2
4 Phản ứng hợp nước (hiđrat hóa) phản ứng cộng nước vào hợp chất có liên kết (C = C) tạo
ra sản phẩm
Ví dụ: CH2 = CH2 + H2O H SO l2 C2H5OH
5 Phản ứng este hóa phản ứng kết hợp axit hữu axit vô rượu Trong phản ứng này, axit góp nhóm OH, rượu góp H linh động để tách phân tử H2O Phản ứng este hóa
phản ứng thuận nghịch
Ví dụ: CH3COOH + H OC2H5 o4
H SO ® t
CH3COOC2H5 + H2O
Phản ứng thuận nghịch phản ứng xảy đồng thời theo hai chiều ngược điều kiện
6 Phản ứng thủy phân phản ứng dùng nước để phân tích chất thành nhiều chất khác môi trường axit bazơ Phản ứng xảy chậm phản ứng thuận nghịch
Ví dụ: CH3COOC2H5 + H2O Ho t
CH3COOH + C2H5OH
Các chất tham gia phản ứng thủy phân là: dẫn xuất halogen, este, saccarozơ, mantozơ, tinh bột, xenlulozơ, chất béo (lipit), protit
Ví dụ: C2H5Cl + H2O o
OH t
C2H5OH + HCl
CH3COOC2H5 + H2O o
H t
CH3COOH + C2H5OH
C12H22O11 + H2O o
H t
C6H12O6 + C6H12O6
(17)C12H22O11 + H2O Ho t
2C6H12O6
Mantozơ Glucozơ
(C6H10O5) + n H2O Ho t
n C6H12O6
Tinh bột xenlucozơ Glucozơ
2
2
2
CH COOR
|
CH COOR
|
CH COOR
+ H2O Ho t
2
2
CH OH
|
CH OH
|
CH OH
+
2
2
CH COOH
|
CH COOH
|
CH COOH
Lipit
[ NH (CH2)5 CO ]n + n H2O ®k n NH2 (CH2)5 COOH
Protit
7 Qui tắc vòng nhân benzen:
Khi vòng nhân benzen có sẵn nhóm ankyl OH, NH2, Cl, Br (nhóm có liên
kết đơn) phản ứng xảy dễ ưu tiên vào vị trí ortho, para
Khi vịng nhân benzen có sẵn nhóm SO3H, NO2, CHO, COOH (nhóm có liên kết
đơi) phản ứng xảy khó ưu tiên vào vị trí meta Ví dụ: * benzen o - bromonitrobenzen
* benzen m - bromonitrobenzen
8 Điều chế hợp chất hữu cơ a) Nguyên liệu:
- Than đá (C), đá vôi (CaO)
- Tinh bột, xenlulozơ, vỏ bào, mùn cưa (C6H10O5)n
- Dầu mỏ (C4H10)
- Khí thiên nhiên (CH4)
b) Các hợp chất hữu cần điều chế
- Nhựa: PE, PVC, PP, PS, PVA, phenol fomanđehit - Cao su buna, cao su isopren
+ Br
2 + HBr
Br
+ HO NO
2 + H2O
Br Br
NO
2
+ HO NO
2 + H2O
NO
2
+ Br
2 + HBr
NO
2
NO
2
(18)- Este : Polimetyl metacrylat (thủy tinh hữu plexiglat)
3
2
3 n
CH |
CH CH
|
COOCH
- Polimetyl acrylat
3 n
CH CH
|
COOCH
- Glixerin
- Axit:axit axetic, axit acrylic, axit metacrylic
- Phenol (axit phenic), anilin, axit picric, TNT, 666, (o) bromnitrobenzen, (m) bromnitrobenzen