Trong thieân nhieân : - Kim cöông vaø than chì laø cacbon töï do gaàn nhö tinh khieát, ngoaøi ra coøn coù trong khoaùng vaät : SGK.. - Than moû : Khai thaùc.[r]
(1)BẢNG TỔNG KẾT CHƯƠNG
Đơn chất
NI TƠ PHOTPHO CACBON SILIC
Vi trí&
cấu hình
e
-Nằm ô thứ , nhóm VA , chu kỳ BTH
- Cấu hình electron : 1s22s22p3 - Cơng thức electron
: N : N : - Công thức cấu tạo :
: N N : - Liên kết
nguyên tử N liên kết CHT không cực
- nằm ô 15 BTH -Chu kỳ , nhóm VA -Cấu hình electron : [Ne]3s23p3
-Có thể có cộng hố trị
12C:1s22s22p2 C thuộc chu kỳ nhóm IVA, số 12 bảng hệ thống tuần hồn
Nằm thứ 14 , nhóm IVA ,
chu kỳ BTH - Cấu hình electron : 1s22s22p63s23p2
Ly
tính Là chất khí khơng màu , không mùi , không vị ,thể nhẹ khơng khí , hóa lỏng - 196 0C, hóa rắn:-210 0C
- Tan nước , khơng trì cháy sống
Photpho có dạng thù hình Ptrắng P đỏ
* P traéng :
- Dạng tinh thể phân tử P4
- Không màu vàng nhạt giống sáp - Dễ nóng chảy bay hơi, t0
= 44,10C
- Rất độc, gây bỏng nặng rơi vào da
- Không tan nước tan dung môi hữu : C6H6 , ete
- Oxyhoá chậm phát sáng
- Kém bền tự cháy khơng khí điều kiện thường
Kim cương Cấu trúc: Tứ diện
Tính chất: Không màu, không dẫn nhiệt, điện Rất cứng Than chì Cấu trúc :lớp Tính chất : Xám đen có ánh kim Dẫn điện tốt Các lớp dễ bong Fuleren
Gồm phân tử C60, C70 có dạng ống cầu
- Có hai dạng thù hình : Tinh thể vô định hình
- Silic tinh thể có cấu trúc giống cacbon , màu xám có ánh kim, dẫn điện , t0n/c= 14200C , t0s= 26200C Có tính bán daãn
(2)* P đỏ :
- Dạng Polime - Chất bột màu đỏ - Khó nóng chảy , khó
bay , t0n/c=2500C - Khơng độc
- Không tan dung môi
- Khơng độc - Khơng Oxyhố chậm khơng phát sáng
- Bền khơng khí điều kiện thường , bền P trắng
- Khi đun nóng khơng có khơng khí P đỏ P trắng Hĩa
tính
Các mức oxi hoá nitơ -3 +1 +2 +3 +4 +5 Tính OXH Tính Khử TdvớiCK Tdvới COXH
1 Tính oxi hóa :
a Tác dụng với hiđro : Ở nhiệt độ cao (4000C) , áp suất cao có xúc tác N20 + 3H2 →
N H3
b Tác dụng với kim loại :
3Mg + N20 Li3N ( Liti Nitrua )
3Mg + N2 Mg3N2
(Magie Nitrua ) Nitơ thể tính oxi hóa
2 Tính khử :
- Ở nhiệt độ 30000C (hoặc hồ quang điện ) :
- Độ âm điện P < N
- Nhưng P hoạt động hóa học N2 liên kết N ≡
N bền vững
* P trắng hoạt động P đỏ
1 Tính oxi hóa :
Tác dụng với số kim loại mạnh ( K, Na , Ca , Mg )
2P + 3Ca to
Ca3P2
Canxiphotphua
2 – Tính khử :
- Tác dụng với phi kim hoạt động oxi ,hal , lưu huỳnh chất oxihóa mạnh khác
- Các mức oxi hoá cacbon
-4 +2 +4 Tính OXH Tk chất khử chất oxh
1 Tính oxi hố a Tác dụng với hiđro C + 2H2 to,xt
CH4
b Tác dụng với kim loại 4Al + 3C to Al4C3
nhơm cacbua 1 Tính khử
a Tác dụng với oxi
C + O2 to CO2
1Tính oxi hóa
Tác dụng với kim loại : ( Ca , Mg , Fe )ở nhiệt độ cao
2Mg + Si0 Mg2 4
Si(magi
e silixua)
Tính khử :
-4 -4
(3)N20 + O2 2NO Nitơ thể tính khử - Khí NO khơng bền : 22
N O + O2 2N4 O2
- Các oxit khác N2O , N2O3 , N2O5 không điều chế trực tiếp từ nitơ oxi
TRẠNG THÁI THIÊN
NHIÊN VÀ ĐIỀU CHẾ :
1 Trạng thái thiên nhiên : - Ở dạng tự do : chiếm khoảng 80% thể tích khơng khí , tồn đồng vị :14N (99,63%) , 15N(0,37%)
- Ở dạng hợp chất , nitơ có nhiều khống vật NaNO3 (Diêm tiêu ) : cị có thành phần protein , axit
nucleic , nhiều hợp chất hữu thiên nhiên
2 – Điều chế :
a Trong công nghiệp :
- Chưng cất phân đoạn khơng khí lỏng , thu nitơ -196 0C , vận chuyển bình
a.Tác dụng với oxi :
- Thieáu oxi :
4P + 3O2 2P2O3 Ñiphotpho trioxit
- Dö oxi :
4P0 +5O2 → 2P2O5 Ñiphotpho pentaoxit
b Tác dụng với clo :
Khi cho clo ñi qua photpho -nóng chảy
- Thiếu clo :
2P0 + 3Cl2 2PCl3 Photpho triclorua
- Dö clo :
2P0 + 5Cl2 2PCl5 Photpho pentaclorua
- P tác dụng với S đun nóng tạo thành điphotphotrisunfua
P2S3vàđiphotpho pentasunfua P2S5
TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN VAØ ĐỀU CHẾ :
1Trong tự nhiên:
- Khơng có P dạng tự do: - Thường dạng muối axít photphpric : có quặng apatit Ca5F(PO4)3 photphoric Ca3(PO4)2 - Có protien thực vật , xương , , bắp thịt , tế bào não , người động vật
2 Điều chế:
- Bằng cách nung hỗn hợp Ca3(PO4)2, SiO2 than 12000C
Ca3(PO4)2 + 3SiO2 + 5C
Nếu thiếu oxi CO2 + C to 2CO
b Tác dụng với chất oxi hoá
C + 4HNO3 đặcto CO2 + 4NO2 + 2H2O
TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN:
1 Trong thiên nhiên : - Kim cương than chì cacbon tự gần tinh khiết, ngồi cịn có khống vật : SGK
2 Điều chế :
- Kim cương nhân tạo đ/c từ than chì , cách nung 30000C áp suất 70 – 100 nghìn atm thời gian dài
- Than chì : nung than cốc 2500 – 30000C lị điện khơng có khơng khí
- Than cốc : Nung than mỡ 1000 – 12500C ,trong lò điện , khơng có khơng khí - Than gỗ : Khi đốt cháy gỗ điều kiện thiếu khơng khí
- Than muoäi :
CH4 C + 2H2 - Than mỏ : Khai thác
trực tiếp từ vỉa than
- Tác dụng với phi kim :
Ở nhiệt độ thường : Si0 + 2F2
4 SiF4 (silic tetraflorua) Khi đun nóng : Si0 + O2 4
SiO2
(silic ñioxit) Si0 + C
4
SiC
(silic cacbua)
- Tác dụng với hợp chất : Si0 + 2NaOH+ H2ONa2Si4
O3+ 2H2
TRẠNG THÁITỰ NHIÊNVAØ ĐỀU CHẾ : Trạng thái thiên nhiên : - Silic chiếm gần 29,5% khối lượng vỏ trái đất , tồn dạng hợp chất (cát , khoáng vật silicat , aluminosilicat )
Silic cịn có thể người thực
+2 +5
(4)thép , nén áp suất 150 at
b Trong phòng thí nghiệm :
- Đun dung dịch bão hòa muối amoni nitrit ( Hỗn hợp NaNO2 NH4Cl ) :
NH4NO2 t0 → N2 + 2H2O
– ỨNG DỤNG :
- Là thành phần dinh dưỡng thực vật
- Trong công nghiệp dùng để tổng hợp NH3 , từ sản xuất phân đạm , axít nitríc Nhiều nghành cơng nghiệp luyện kim , thực phẩm , điện tử Sử dụng nitơ làm môi trường
3CaSiO3 + 2P + 5CO
- Hơi P thoát ngưng tụ làm lạnh , thu đuợc
P dạng rắn
- Dùng sản xuất thuốc đầu que diêm
- Điều chế H3PO4 P P2O5 H3PO4
- Sản xuất diêm - Sản xuất H3PO4 - Dùng quân sư
- Kim cương dùng làm đồ trang sức, khoan
- Than cốc dùng để luyện kim
- Than muội làm chất độn, sản xuất mưc in
- Than gỗ để làm chất đốt, thuốc pháo
vật
Điều chế :
* Trong phòng thí nghiệm : SiO2 + 2Mg Si + 2MgO
* Trong công nghiệp : t0 SiO2 + 2C Si + 2CO
(5)Hợp chất
AMONIAC NH3
MUỐI AMONI AXIT NITRIC VÀMUỐI NITRAT VÀ MUÔI PHOTPHAT AXIT PHOTPHORIC HỢP CHẤT CỦA CACBON VÀ CÁC HỢP CHẤT CỦA SILIC Cấu
tạo phân
tử
AMONIAC NH3
I Cấu tạo phân tử
N H
H Hhoặc
H N
H
H
- Phân tử NH3 có cấu tạo hình tháp , đáy tam giác- Phân tử NH3 phân tử phân cực
- Ngun tử Nitơ cịn cặp electron tự tham gia liên kết với nguyên tử khác
AXITNITRIC HNO3
I Cấu tạo phân tử
H O N
O
O
+5AXIT PHOTPHORIC Cấu tạo phân tử
H
O
P
O
O
H
O
H
+5
Photpho có số oxi hố +5 MI PHOTPHAT - Muối photphat PO4 Muối hiđrophophat HPO4 Muối đihiđrophotphat H2PO4
-Tính chất vật lý
Amoniac chất khí, không màu, mùi khai xốc tan rất nhiều nước
Muối amoni chất điện li mạnh tan nhiều nước
- Axit nitric chất lỏng không màu, tan vô hạn nước - Là chất lỏng không màu
- Bốc khói mạnh không khí ẩm - D = 1,53g/cm3 , t0
s = 860C
- Axít nitric không bền , phân hủy phần
4HNO3 NO2 + O2 + 2H2O
- Dung dịch axit có màu vàng nâu
MUỐI NITRAT
Axit phot phoric chất rắn dạng tinh thể không màu
Nó tan vơ hạn nước
HỢP CHẤT CỦA CACBON
A CO
CO khí không màu, không mùi, không vi
Khí CO rất độc B CO2
- Là chất khí khơng màu , nặng gấp 1,5 lần khơng khí , tan nước
- Ở nhiệt độ thường , áp suất 60atm CO hóa lỏng
- Làm lạnh đột ngột – 76
thành khối rắn goïi
(6)Dễ tan nước chất điện ly mạnh dung dịch , chúng phân ly hoàn toàn thành ion
hiện tượng thăng hoa
CÁC HỢP CHẤT CỦA SILIC
Silic ñioxit (SiO
- SiO2 dạng tinh thể nguyên tử màu trắng cứng, không tan nước ,t
t0s= 2590
- Trong thiên nhiên chủ yếu dạng khống vật thạch anh , khơng màu suốt gọi pha lê thiên nhiên Tính
chất hóa học
Amoniac 1Tính bazơ ́u
a Tác dụng với nước
NH3 + H2O NH4+ + OH
-b Tác dụng với dung dịch muối
AlCl3 + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3 + 3NH4Cl Al3+ + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3 + 3NH4+
c Tác dụng với axit
NH3 + HCl → NH4Cl NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 2 Tính khử
a Tác dụng với oxi
4NH3 + 3O2 to 2N2 + 6H2O b Tác dụng với clo
2NH3 + 3Cl2 → N2 + 6HCl Muối amoni
AXITNITRIC Phân tử HNO3 có tính axit tính oxi hố 1 Tính axit
HNO3 → H+ + NO3 Làm quỳ tím hoá đỏ - Tác dụng với bazơ HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O
- Tác dụng với oxit bazơ
2HNO3 + MgO → Mg(NO3)2 + H2O - Tác dụng với muối 2HNO3 + CaCO3 → Ca(NO3)2 + H2O + CO2
2 Tính oxi hố
a Tác dụng với kim loại
1 Tính axit
H3PO4 H+ + H2PO4 -H2PO4- H+ + HPO4 2-HPO4- H+ + PO4
3 Dung dich H3PO4 có đầy đủ tính chất axit, axit có độ mạnh trung bình chất điện li yếu
- Tác dụng với thi, bazơ, oxit bazơ, muối, kim loại trước H
2 Tác dụng với dung dịch kiềm
H3PO4 + NaOH → NaH2PO4 + H2O (1)
H3PO4 + 2NaOH → Na2HPO4 + H2O (2)
H3PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H2O (3)
Đặt k =
4 3PO
H NaOH
n n
CO hoạt động ở nhiệt độ thường có tính khử
1 Cacbon monoxit là oxit không tạo muối (oxit trung tính)
2 Tính khử Tác dụng với oxi 2CO+O2
H <
Tác dụng với oxit kim loại
3CO + Fe 3CO2 + 2Fe
Cacbon đioxit khơng trì sự cháy, sống. Cacbon đioxit oxit axit
Tác dụng với nước.
-3
-3
+2 +4 +2 +4
(7)1 Tác dụng với bazơ kiềm : (NH4)2SO4+ NaOH
2NH3↑ + H2O
NH4+ + OH- NH3↑ + H2O - Phản ứng dùng để
điều chế NH3 PTN - Phản ứng dùng để
nhận biết muối amoni
2 – Phản ứng nhiệt phân :
Khi đun nóng muối amoni dễ bị nhiệt phân , tạo thành sản phẩm khác
NH4Cl to NH3 + HCl (1) (NH4)2CO3 to NH4 +
NH4HCO3 (2)
NH4HCO3 to NH3 + H2O +CO2 (3)
NH4NO2to N2 + 2H2O (4) NH4NO3 to N2O + 2H2O (5)
a Muối amoni tạo axít khơng có tính oxihóa :
Khi đun nóng bị phân hủy thành amoniac axit
Ví dụ :
NH4Cl(r ) NH3(k) + HCl(k) HCl + NH3 NH4Cl
(NH4)2CO3 NH3 +NH4HCO3 NH4HCO3 NH3 +CO2 + H2O
b Muối tạo axít có tính oxihóa :
- Như axít nitrơ , axít nitric bị nhiệt phân cho N2 N2O nước
Ví dụ :
NH4NO2 N2 + 2H2O NH4NO3 N2O + 2H2O
Thí dụ đồng tác dụng với HNO3 đặc Cu + 4HNO3 (đặc) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Phương trình ion rút gọn
Cu + 4H+ + 2NO3 -→Cu2+ + 2NO2 + 2H2O
Thí dụ 2: đồng tác dụng với dung dich HNO3 loãng
3Cu + 8HNO3 (loãng) → Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Phương trình ion rút gọn
3Cu + 8H+ + 2NO3 -→ 3Cu2+ + 2NO + 4H2O
Fe + 6HNO3 (đặc) to
Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
- HNO3 tác dụng với hầu hết kim loại (trừ Au, Pt) oxi hoá kim loại đến mức cao nhất, khơng giải phóng hiđro
- Kim loại tác dụng với HNO3 đặc nóng thì ln giải phóng NO2
- Nếu HNO3 lỗng thì tạo thành N2, NO, N2O, NH4NO3
- HNO3 đặc nguội thụ động với nhôm, sắt, crôm
Nếu k ≤ thì xảy (1) Nếu 1< k < thì xảy (1) (2)
Nếu k= thì xảy (2) Nếu 2< k < thì xảy (2) (3)
Nếu k≥ thì xảy (3) 3 Axit photphoric không thể hiện tính oxi hố mạnh như axit nitric
Mối photphat I Tính tan
- Tất muối photphat, hiđrophophat không tan trừ photphat kim loại kiềm amoni Với kim loại khác có muối đihđrophophat tan
b Phản ứng thủy phân :
Các muối photphat tan bị thủy phân dung dịch :
Ví Dụ:
Na3PO4 + H2O Na2HPO4 + NaOH
PO43- + H2O HPO42- + OH-
Dung dịch có mơi trường kiềm
II Nhận biết
AgNO3 + Na3PO4 → Ag3PO4 ↓ + 3NaNO3
Ag+ + PO43- → Ag3PO4 ↓ màu vàng
CO2(k)+ H
H2CO3(dd)
Tác dụng với kiềm.
CO2 + NaOH→
NaHCO
CO2 + 2NaOH
→Na2CO CO NaOH n n k
Nếu k ≤ thì xảy phản ứng (1)
Nếu < k < thì xảy phản ứng (1) (2)
Nếu k ≥ thì xảy phản ứng (2)
Tác dụng với oxit bazơ (kiềm)
CO2 + CaO → CaCO3
MUOÁI CACBONAT – Tính chất muối cacbonat a Tính tan
- Muối trung hòa kim loại kiềm (trừ Li2
và muối hiđrocacbonat dễ tan nước (trừ NaHCO
- Muối cacbonat trung hòa kim loại khác khơng tan tan nước
b.Tác dụng với axít
NaHCO NaCl +CO HCO3- +H
(8)b Tác dụng với phi kim
6HNO3 (đặc)+ S to
H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
5HNO3 (đặc) + P to H3PO4 + 5NO2 + H2O
c Tác dụng với hợp chất
3FeO + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O
MUỐI NITRAT 2 Phản ứng nhiệt phân
KNO3to KNO2 + O2 Mg(NO3)2 to MgO
+ 2NO2 +
2
O2 Cu(NO3)2 to CuO +
2NO2 +
2
O2 Hg(NO3)2 to Hg + 2NO2 + O2
Nhận xét quy luật phân huỷ muối nitrat
K Ca Na Mg Al Zn Fe
Tạo muối Oxit kim loại
nitrat + NO2 +
+H2O Na2CO3 2NaCl +CO CO32- +2H H2O
c Tác dụng với dung dịch kiềm
NaHCO Na2CO3
+ H2O
HCO3- + OH CO32- + H
d Phản ứng nhiệt phân :
- Muối cacbonat trung hòa kim loại kiềm bền với nhiệt
- Các muối khác muối hiđrocacbonat dễ bị phân hủy đun nóng
VD :
MgCO + CO2 2NaHCO Na2CO3
+ H2O
Ca(HCO CaCO3 + CO
+ H2O 2 –
muoái cacbonat quan troïng
- Canxicacbonat
(CaCO3
Là chất bột nhẹ màu trắng , dùng
+5
+5 +5
0 +6 +4
0 +4
+5 +2
(9)O2
Ni Sn Pb Hg Cu Hg Ag
Oxit kim loại Kim loại
+ NO2 + O2 + NO2
+ O2
Pt Au
3 Nhận biết muối nitrat
3Cu + 2KNO3 + 4H2SO4 to 3CuSO4 +
K2SO4 + 2NO + 4H2O
3Cu + 2NO3- + 8H+
to 3Cu2+ + 2NO + 4H2O
làm chất độn lưu hóa số
nghành công
nghiệp
- Natri cacbon khan
(Na2CO
bột màu trắng , tan nhiều nước (dạng tinh thể Na2CO3
được dùng công nghiệp thủy tinh , đồ gốm , bột giặt
- NaHCO
Là tinh thể màu trắng tan
nước , dùng công nghiệp thực phẩm , y học
SiO2 SiO
Si + 2MgO - Là oxit axit chậm dung dịch kiềm đặc nóng , tan nhanh kiềm nóng chảy cacbonat kim loại kiềm nóng chảy
VD :
SiO2 + 2NaOH Na2SiO3
SiO2 + Na Na2SiO3
-Tan axit flohiñric:
(10)2 – Axit silixic muối silicat a Axit silixic(H
- Là chất dạng kết tủa keo , không tan nước , đun nóng dễ nước
SiO2 + H - H2SiO
mất nước tạo silicagen : dùng để hút ẩm hấp phụ nhiều chất
- H2SiO3 yeáu : Na2SiO3 H2SiO
b Muoái silicat
- Muối kim loại kiềm tan nước,cho môi trường kiềm
- Dung dịch đặc Na2SiO3
gọi thủy tinh loûng
- Vải gỗ tẩm thủy tinh lỏng khó bị cháy ,Thủy tinh lỏng dùng để chế keo dán thủy tinh sứ
Axit photphoric
(11)Ứng dụng
Amoniac Làm phân bón nguyên liệu sản xuất HNO3 Muối amoni sản xuất axit nitric, phân đạm ; điều chế hidrazin…
AXITNITRIC Để điều chế phân
đam Sản xuất thuốc nổ, MUỐI NITRAT Các muối nitrat chủ yếu sử dụng làm phân bón ngồi cịn làm thuốc nở
vơ , nhuộm vải , sản xuất men sứ , dùng công nghiệp dược phẩm
Điều chế
Amoniac
1 Trong phòng thí nghiệm Ca(OH)2 + NH4Cl to CaCl2 + NH3 + H2O
2 Trong công nghiệp N2+ 3H2 to,xt,p NH3
AXITNITRIC
Trong phoøng thí nghiệm :
NaNO3(r ) + H2SO4(đ)
o t
HNO3 +NaHSO4
2. Trong công
nghiệp :
- Được sản xuất từ amoniac
- Ở nhiệt độ 850 – 9000C , xúc tác hợp kim Pt Ir :
4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O
∆H = - 907kJ
- Oxi hóa NO thành NO2 :
2NO + O2 2NO2
- Chuyển hóa NO2
thành HNO3 :
4NO2 +2H2O +O2 4HNO3
- Dung dịch HNO3 thu có nồng độ 60 - 62% Chưng cất với H2SO4 đậm
Axit photphoric Phịng thí nghiệm
P + 5HNO3 to H3PO4 + 5NO2 + H2O
2 Trong công nghiệp Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 (đặc) to 2H3PO4 + 3CaSO4 ↓ Hoặc
P O2 P2O5 H2O H3PO4
CO
a Trong công nghiệp :
- Cho nước qua than nóng đỏ
C +H2O CO + H
- Tạo thành khí than ướt : 44% CO , 45%H2 , 5% H 6% N2
- Được sản xuất trong lò ga
C + O C + O CO2 + C
- Khí lò ga : 25%CO, 70%N2 , 4%CO 1% khí khác Trong phòng thí nghiệm :
HCOOH CO + H CO2
Trong công nghiệp
Ở nhiệt độ 900 – 10000C :
(12)đặc thu d2
HNO3 96 – 98 % b Trong phoøng thí
nghiệm : CaCO3 CaCl2 + CO
CÁC HỢP CHẤT CỦA SILIC
+ 2Mg 2MgO