CHUYÊN đề xây DỰNG hệ THỐNG câu hỏi và bài tập NHÓM VIIB và VIIIB

CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB 04/08/201 MỤC LỤC MỤC LỤC MỞ ĐẦU A CƠ SỞ LÝ THUYẾT I Các nguyên tố nhóm VIIB .2 Đặc điểm nguyên tố Mn, Tc, Re 2 Tính chất vật lí Hợp chất cacbonyl Hợp chất mangan II Các nguyên tố nhóm VIIIB 1.Thế điện cực Fe, Co, Ni Đặc điểm nguyên tố Fe, Co, Ni .5 Tính chất vật lí Tính chất hóa học chung đơn chất Fe, Co, Ni 5 Hợp chất sắt(II), coban(II), niken(II) 6 Hợp chất sắt(III), coban(III), niken(III) B HỆ THỐNG CÂU HỎI, BÀI TẬP 10 I NHÓM VIIB 10 DẠNG 1: CẤU TẠO, ĐỒNG PHÂN, MÀU SẮC 10 DẠNG 2: CHUYỂN HỐ CÁC CHẤT, TÍNH TỐN, XÁC ĐỊNH CHẤT .15 II NHÓM VIIIB .19 DẠNG 1: CẤU TẠO, ĐỒNG PHÂN, MÀU SẮC 19 DẠNG 2: CHUYỂN HOÁ CÁC CHẤT, XÁC ĐỊNH CHẤT .37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 Trang CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB 04/08/201 MỞ ĐẦU Hóa học vơ phận quan trọng Hóa học Hóa học vô đại phát triển theo hướng mẻ, gắn liền với thực tế đời sống, sản xuất kết hợp phương tiện nghiên cứu đại Trong dạy học hóa học, hóa học vơ góp phần bồi dưỡng giới quan vật biện chứng phát triển tư học sinh theo hướng đại, tức vận dụng nhiều học thuyết để giải thích tượng, gắn lý thuyết vơ với thực tiễn không tách rời với kết thực nghiệm mà thiết bị đại cung cấp Nội dung chuyên đề này, sâu tìm tịi, xếp hệ thống tập kim loại VIIB, VIIIB để phục vụ cho kỳ thi học sinh giỏi Tính chất kiến thức liên quan đến hai nhóm kim loại chuyển tiếp phức tạp nên cố gắng lựa chọn tập trọng tâm, có tác dụng xây dựng tảng kiến thức cho học sinh như: từ tính phức chất chuyển hóa phức chất Chúng trọng đến việc vận dụng học thuyết để giải thích tượng hạn chế tính tốn nặng nề Các tập chủ yếu trích từ nguồn đề thi Hóa học Quốc gia, Quốc tế với mong muốn cập nhật kiến thức mà quốc tế hướng đến, vừa để nâng cao kiến thức cho giáo viên vừa góp phần phát triển lực tư cho học sinh giỏi A CƠ SỞ LÝ THUYẾT I Các nguyên tố nhóm VIIB Đặc điểm nguyên tố Mn, Tc, Re Ki Năng lượng ion hóa (eV) Cấu hình m Z electron I1 I2 I3 loại Mn 25 [Ar]3d54s2 7,43 15,63 33,69 Tc 43 [Kr]4d 5s2 7,28 15,26 29,50 14 Re 75 [Xe]4f 5d 6s 7,79 13,10 26,00 Tính chất vật lí Tính chất Khối lượng riêng (g/cm3) Nhiệt độ nóng chảy (oC) Nhiệt độ sôi (oC) Độ dẫn điện (so với Hg = 1) Độ cứng (so với kim cương = 10) Nhiệt thăng hoa (kJ/mol) R n tử Eo (V) 1,30 1,36 1,37 -1,18 (Mn2+/Mn) +0,40 (Te2+/Te) +0,30 (Re3+/Re) Mn Tc Re 7,44 1244 2080 5-6 280 11,49 2140 4900 649 21,04 3180 5900 4,5 7,4 777 Trang CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB 04/08/201 Hợp chất cacbonyl Những cacbonyl Mn, Tc, Re có cơng thức chung E2(CO)10 (ở E Mn, Tc, Re) Phân tử có tính nghịch từ ngun tử có số oxi hóa không nên hợp chất cacbonyl hai nhân có liên kết kim loại-kim loại Hợp chất mangan 4.1 Hợp chất mangan(II) 1- Mangan (II) oxit - Trạng thái, màu sắc, tính tan: Chất bột màu xám lục, nóng chảy 1780 oC, khơng tan nước - Tính chất hóa học: có tính khử, khơng khí 200-300 oC biến thành đioxit - Ứng dụng: làm chất xúc tác phản ứng hữu - Điều chế: Khử oxit cao mangan CO H2; nhiệt phân muối cacbonat hay oxalat Mn(II) 2- Mangan (II) hiđroxit - Trạng thái, màu sắc, tính tan: Mn(OH) chất kết tủa màu trắng, khơng tan nước tan có mặt muối amoni - Tính chất hóa học: có tính bazơ yếu tan dễ dung dịch axit tạo thành muối Mn(II); thể tính lưỡng tính yếu, kết tủa Mn(OH)2 tan dung dịch kiềm đặc 3- Muối mangan (II): - Màu sắc ion Mn2+ dung dịch nước có màu hồng nhạt -Tính tan: đa số muối Mn(II) dễ tan nước Các muối tan là: MnS, Mn 3(PO4)2 MnCO3 tan 4- Phức chất mangan (II): - Ion Mn2+ tạo nên nhiều phức chất số bền phức chất khơng lớn so với số bền phức chất kim loại hóa trị II khác Fe, Co, Cu, Ni Mn 2+ có bán kính lớn kim loại hóa trị II lượng làm bền trường tinh thể phức chất Mn2+ số không 4.2 Hợp chất Mangan (III) 1- Mangan (III) oxit - Trạng thái, màu sắc, tính tan: Là chất bột màu đen, không tan nước - Mn2O3 tạo nên phức chất Mn3+ tan axit flohiđric, axit xianhiđric 2- Trimangan tetraoxit - Trạng thái, màu sắc: chất dạng tinh thể, có màu vàng, đỏ đen tùy thuộc phương pháp điều chế 4.3 Hợp chất mangan (IV) 1- Mangan (IV) oxit - Trạng thái, màu sắc: chất bột màu đen có thành phần khơng hợp thức - Tính chất hóa học: điều kiện thường, oxit bền oxit mangan, không tan nước tương đối trơ Trang CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB Tính oxi hóa: MnO2 + 4HCl 04/08/201  MnCl2 + Cl2 + H2O  Tự oxi hóa – khử: 2MnO2 + 6KOH K3MnO4 + K3[Mn(OH)6] Khi nấu nóng chảy với kiềm oxit bazơ kiềm tạo muối manganit:  MnO2 + 2NaOH Na2MnO3 + H2O  MnO2 + CaO CaMnO3 4.4 Hợp chất mangan (VI): Mangan (VI) biết ion manganat có màu lục thẫm Manganat kim loại kiềm tan bền dung dịch kiềm tự phân hủy môi trường trung tính axit:  3MnO42- + 2H2O 2MnO4- + MnO2 + 4OHMuối manganat chất oxi hóa mạnh, với chất oxi hóa mạnh thể tính khử:  2K2MnO4 + Cl2 2KMnO4 + 2KCl 4.5 Hợp chất mangan (VII): 1- Oxit pemanganic (Mn2O7) - Ở nhiệt độ thấp chất dạng tinh thể màu lục thẫm, bền -5 oC, nóng chảy oC biến thành chất lỏng giống dầu có màu đỏ thẫm ánh sáng phản chiếu  - Bị phân hủy 10 oC: Mn2O7 + H2O 2MnO2 + O3  - Tan nước tạo thành dung dịch axit pemanganic: Mn2O7 + H2O 2HMnO4 2- Axit pemanganic (HMnO4) - Là axit mạnh - Trong dung dịch nước có màu tím đỏ, tương đối bền dung dịch lỗng phân hủy dung dịch có nồng độ 20% 3- Kali pemanganat (KMnO4) - Là chất dạng tinh thể màu tím đen, tan nước cho màu tím đỏ - Dễ bị nhiệt phân: Ở 200 oC: 2KMnO4 Ở 500 oC: 4KMnO4   K2MnO4 + MnO2 + O2 2K2MnO3 + 2MnO2 + 3O2 - Có tính oxi hóa mạnh MnO4- bị khử đến Mn2+ môi trường axit, đến MnO2 môi trường trung tính đến MnO 42trong mơi trường kiềm Trang 04/08/201 CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB II Các nguyên tố nhóm VIIIB Thế điện cực Fe, Co, Ni Trong môi trường axit: Trong môi trường bazơ: -0,44V Fe3+ +0,77V Fe2+ Fe Fe(OH)3 -0,56V -0,29V +1,95V Co2+ -0,88V Fe -0,77V -0,04V Co3+ Fe(OH)2 Co +0,17V Co(OH)3 Co(OH)2 -0,71V Co -0,42V +0,46V NiO2 +1,56VNi2+ -0,26VNi +0,49V Ni(OH)2 NiO2 -0,72V Ni Đặc điểm nguyên tố Fe, Co, Ni Ki m loại Fe Co Ni Z Cấu hình electron Năng lượng ion hóa, kJ/mol I1 R n tử I2 I3 I4 I5 I6 26 [Ar]3d64s2 762,5 27 [Ar]3d74s2 760,4 1561 1646 2957 3232 5290 4950 7240 7670 28 [Ar]3d84s2 737,1 1753 3393 5300 7280 9600 9840 1040 R ion M2+ M3+ 1,26 1,25 0,80 0,78 0,67 0,64 1,24 0,74 - Tính chất vật lí Bảng số vật lí quan trọng Fe, Co, Ni Tính chất Fe Co Ni Khối lượng riêng (g/cm3) Nhiệt độ nóng chảy (oC) Nhiệt độ sơi (oC) Độ dẫn điện (so với Hg = 1) Độ cứng (so với kim cương = 10) Nhiệt thăng hoa (kJ/mol) 7,91 1536 2880 10 4-5 418 8,90 1495 3100 10 5,5 425 8,90 1453 3185 14 424 Tính chất hóa học chung đơn chất Fe, Co, Ni 4.1 Tác dụng với phi kim: - Hydro - Nhóm IVA (cacbon, siclic) - Nhóm VA (nitơ, photpho) - Nhóm VIA (oxi, lưu huỳnh, selen, telu) Trang 04/08/201 CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHĨM VIIB VÀ VIIIB - Nhóm halogen 4.2 Tác dụng với nước 4.3 Tác dụng với axit: - HCl, H2SO4 loãng - HNO3 đặc loãng, đặc 4.4 Tác dụng với dung dịch muối 4.5 Tác dụng Fe với dung dịch kiềm Hợp chất sắt(II), coban(II), niken(II) 5.1 Hợp chất sắt(II) 1- Sắt(II) oxit - Trạng thái, màu sắc, tính tan: chất rắn tinh thể có màu đen, khơng tan nước - Tính chất hóa học: Tính bazơ (phản ứng với dung dịch axit); tính khử (phản ứng với oxi, HNO 3, H2SO4 đặc ) 2- Sắt(II) hiđroxit - Trạng thái, màu sắc, tính tan: có màu trắng khơng khí chuyển màu lục nâu đỏ, không tan nước € Fe(OH)2 Fe2+ + 2OHT = 8,0.10-16 Fe(OH)2 € Fe(OH)2 € Fe(OH)+ + OH+ H + HFeO  Kb = 3,0.10-10 Ka = 8,0.10-20 - Tính chất hóa học: Tính bazơ (phản ứng với dung dịch axit); tính khử (phản ứng với oxi khơng khí, Cl2, H2O2, HNO3, H2SO4 đặc…), tính axit yếu (tan kiềm đặc nóng) 3- Muối sắt(II): - Màu sắc, tính tan: Màu trắng Tính tan: đa số muối Fe(II) dễ tan nước Các muối tan là: Muối FeCO3 FeS FeC2O4 FeS2 Fe4[Fe(CN)6]3 Tích số tan 3,5.10-11 5,0.10-18 2,0.10-7 6,3.10-31 3,0.10-41 - Màu sắc ion Fe2+ dung dịch nước: màu lục nhạt - Tính chất hóa học: Phản ứng thủy phân: [Fe(H2O)6]2+ + H2O € [Fe(H2O)5(OH)]+ + H3O+ pKa = 6,74 Tính khử (phản ứng với oxi, Cl2, H2O2, KMnO4, HNO3, H2SO4 đặc…)  4FeSO4 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)SO4 - Khả tạo muối kép: M2SO4.FeSO4.12H2O Trang CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB 04/08/201  M = NH muối Mo (Mohr) 4- Phức chất sắt(II): - Hemoglobin 5.2 Hợp chất coban(II) 1- Coban (II) oxit - Trạng thái, màu sắc: chất rắn, màu lục thẫm - Tính chất hố học: Tính bazơ, tính axit yếu (tan dung dịch kiềm mạnh đặc nóng tạo thành dung dịch màu xanh lam chứa [Co(OH)4]2-)  CoO + O2 Co3O4 (400 – 7000C) 2- Coban (II) hiđroxit - Trạng thái, màu sắc, tính tan: Tt = 6,3.10 -13 Tinh thể màu tím thẫm, dạng vừa kết tủa màu xanh chàm có tạp chất muối bazơ - Tính chất hóa học Tính lưỡng tính, tính bazơ mạnh (dễ tan axit, tan kiềm đặc nóng tạo thành dung dịch màu tím xanh):  Co(OH)2 + 2NaOH (50%, nóng) Na2[Co(OH)4] Tính khử: oxi hóa chậm khơng khí, chuyển thành Co(OH) màu hung; tác dụng với NaClO, Cl 2, Br2, H2O2 môi trường kiềm:  4Co(OH)2 + O2 + 2H2O 4Co(OH)3  2Co(OH)2 + H2O2 2Co(OH)3  2Co(OH)2 + Cl2 + 2NaOH 2Co(OH)3 + 2NaCl Phản ứng tạo phức với dung dịch NH3, dung dịch KCN…  Co(OH)2 + 6NH3 (đặc) [Co(NH3)6](OH)2 (vàng) 3- Muối Co(II) - Trạng thái, màu sắc, tính tan: [Co(H2O)6]2+ + H2O € [Co(H2O)5(OH)]+ + H3O+ pKa = 8,90 Đa số muối Co(II) dễ tan nước Các muối tan là: Muối CoCO3 Tích số tan 1.10-10  -CoS 4.10-21  -CoS 2.10-25 CoC2O4 Co2[Fe(CN)6] Co(IO3)2 6,3.10-8 4,8.10-38 1.10-4 - Tính khử: Tác dụng với chất oxi hóa mạnh NaClO, Br 2, Cl2, H2O2 môi trường kiềm tạo Co(OH)3, môi trường axit tính khử Trang 04/08/201 CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB 2CoCl2 + NaClO + 4NaOH + H2O 2CoCl2 + H2O2 + 4NaOH   2Co(OH)3 2Co(OH)3   + 5NaCl + 4NaCl - Khả tạo phức chất Co2+ Các phức bát diện trường yếu: [Co(H2O)6]2+, [Co(NH3)6]2+; [CoF6]4Các phức bát diện trường mạnh: [Co(CN)6]4-, [Co(NO2)6]4Các phức tứ diện: [CoCl4]2- , [CoBr4]2-, [Co(OH)4]2-, [Co(SCN)4]25.3 Hợp chất Niken(II) 1- Niken(II) oxit: - Trạng thái, màu sắc chất bột màu xanh, không tan nước (pT = 15,77)  NiO + 7H2O [Ni(H2O)6]2+ + 2OH- Tính chất hóa học Tính oxi hóa: hydro khử thành kim loại nung nóng; tác dụng với dung dịch axit tạo muối Ni(II) 2- Niken(II) hiđroxit - Trạng thái, màu sắc kết tủa màu xanh: Tt = 6,3.10-18 - Tính chất hóa học: Tính bazơ mạnh (dễ tan axit tạo thành dung dịch màu xanh); phản ứng tạo phức với dung dịch NH3  Ni(OH)2 + Cl2 + KOH (đặc) Ni(OH)3 + KCl + H2O  Ni(OH)2 + K2S2O8 + 2KOH (đặc) + (n-2)H2O NiO2.nH2O (đen) + 2K2SO4 3- Muối Ni(II) - Trạng thái, màu sắc, tính tan: [Co(H2O)6]2+ + H2O € [Co(H2O)5(OH)]+ + H3O+ pKa = 10,92 Đa số muối Ni(II) dễ tan nước Các muối tan là: Muối NiCO3 Tích số 1,3.10-7 tan  -NiS 3,2.10-19  -NiS NiC2O4 Ni(CN)2 Ni2[Fe(CN)6] Ni(ClO3)2 Ni(IO3)2 1,0.10-24 4,0.10-10 3,0.10-23 1,4.10-8 1,3.10-15 1,0.10-4 - Khả tạo phức chất Ni(II) Các phức bát diện trường yếu: [Ni(H2O)6]2+, [Ni(NH3)6]2+ Các phức vuông phẳng trường mạnh: [Ni(CN)4]2Các phức vuông phẳng trường yếu: [NiCl4]26 Hợp chất sắt(III), coban(III), niken(III) 6.1 Hợp chất sắt(III) 1- Sắt(III) oxit Trang CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB 04/08/201 - Trạng thái, màu sắc, tính tan: chất bột màu nâu đỏ, khơng tan nước - Trạng thái tự nhiên: có quặng hematit đỏ, hematit nâu - Tính chất hóa học: Tính bazơ (phản ứng với dung dịch axit) Tính axit: tan kiếm nóng chảy tạo thành ferit  Fe2O3 + Na2CO3 2NaFeO2 + CO2  Fe2O3 + 2NaOH 2NaFeO2 + H2O - Tính oxi hóa (nung nóng với C, CO, H2, Al ); - Tính khử: (Thể nấu chảy với hỗn hợp KNO3 KOH nấu chảy với Na2O2)  Fe2O3 + 3KNO3 + 4KOH 2K2FeO2 + 3KNO2 + 2H2O  Fe2O3 + 3Na2O2 2Na2FeO2 + Na2O - Điều chế 2- Sắt(III) hiđroxit - Trạng thái, màu sắc, tính tan - Tính chất hóa học Fe(OH)3 € Fe3+ + 3OHFe(OH)3 € Fe(OH)22+ + OH- Tt = 6,3.10-38 K = 1,0.10-17 Tính bazơ (phản ứng với dung dịch axit); tính axit yếu ( đun nóng với dung dịch kiềm đặc nung nóng chảy với hợp chất có tính kiềm Na 2CO3, K2CO3…); phản ứng nhiệt phân, tính khử (tác dụng với Cl2 có mặt NaOH đặc - Điều chế: cho dung dịch muối Fe(III) tác dụng với tác nhân bazơ kiềm, dung dịch NH 3, dung dịch cacbonat kim loại kiềm 3- Muối sắt(III): - Màu sắc, tính tan - Màu sắc ion Fe3+ dung dịch nước - Tính chất hóa học: Phản ứng thủy phân Tính oxi hóa: Tác dụng với hydro sinh, khí SO2, Zn dung dịch Na2SO3, H2S, KI, SnCl2, khí Cl2 có mặt NaOH đặc  2FeCl3 + HCl đặc + H[SnCl3] 2FeCl2 + H2[SnCl6] - Khả tạo muối kép: Muối Mo (Mohr) 4- Phức chất sắt(III): Phức chất [FeF6]3- (Kb= 1,2.1016) , [Fe(CN)6]3- (Kb=8.1043) Trang CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB 04/08/201  Phức chất [Fe(SCN)x]-(x-3): x = 6.2 Hợp chất coban(III) 1- Coban(III) oxit - Trạng thái, màu sắc - Tính chất hóa học Tính oxi hóa: hydro khử thành kim loại nung nóng; tác dụng với dung dịch HCl giải phóng Cl 2; với H2SO4 giải phóng O2: 2- Coban(III) hiđroxit - Trạng thái, màu sắc, tính tan: Tt = 4.10-45 - Tính chất hóa học Tính lưỡng tính: Tan axit tạo muối Co(III) khơng bền, tan kiềm đặc dư tạo thành muối hiđroxo chứa [Co(OH)6]3- 3- Muối Co(III): - Tính oxi hố mạnh: - Khả tạo phức chất Co3+: Phức bát diện trường yếu: [CoF6]4- (phức trường yếu nhất) Các phức bát diện trường mạnh: [Co(NH3)6]3+, [Co(CN)6]4-, [Co(NO2)6]4-… - Coban(III) oxit: Trạng thái, màu sắc: chất bọt màu nâu sẫm, nung đến 600 oC chuyển thành chất bột Co3O4 màu đen 1300 oC chuyển thành CoO Tính chất hóa học: Tính oxi hóa: hydro khử thành kim loại nung nóng; tác dụng với dung dịch HCl giải phóng Cl2; với H2SO4 giải phóng O2:  Co2O3 + 6HCl 2CoCl2 + Cl2 + 3H2O  2Co2O3 + 4H2SO4 4CoSO4 + O2 + 4H2O - Coban(II, IV) oxit: Trạng thái, màu sắc: chất bột màu đen, nung 1300 oC chuyển thành CoO Tính chất hóa học: Tính oxi hóa: hydro khử thành kim loại nung nóng; tác dụng với dung dịch HCl giải phóng Cl2:  Co3O4 + 8HCl 3CoCl2 + Cl2 + 4H2O Co3O4 có cấu trúc tương tự Mn 3O4, nghĩa có ion kim loại hóa trị II hóa trị IV, xem muối Co(II): Co2II[CoIVO4] - Co(OH)3: Trạng thái, màu sắc: chất bột màu nâu đen, khơng tan nước (Tt = 4.10-45) Tính chất hóa học: Tính lưỡng tính: tan axit tạo muối Co(III), tan kiềm đặc dư tạo thành muối hiđroxo: Trang 10 CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB 04/08/201 Hướng dẫn giải: Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O  Ni + 4HNO3 → Ni(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O  IO3− + 5I− + 6H+ → 3I2 + 3H2O  I2 + I− ⇄ I3− I2 + 2S2O32− → 2I− + S4O62− I3− + 2S2O32− → 3I− + S4O62− n(IO3−) = (0,0895/214,00).(10/100) = 4,014.10−5 mol n(I2) = 3.n(IO3−) = 1,2042.10−4 mol  n(S2O32− ) = 2.n(I2) = 2,4084.10−4 mol  c = n(S2O32− ) / Vdd(S2O32−) = 2,4084.10−4 mol / 0,01046 dm3 = 0,02302 mol/dm3 Sử dụng hồ tinh bột S2O32− + H+ → HSO3− + S  2Cu2+ + 4I− → 2CuI + I2 I2 + I− ⇄ I3− Phản ứng oxy hóa khử Cu2+ I− không xảy Dưới điều kiện miêu tả, phút thời gian đủ để phản ứng hoàn tất Đợi thời gian lâu (vài tiếng) sai oxy khơng khí oxy hóa I− từ từ n(S2O32−) = c.V = 0,02302 mol/dm3 0,01611 dm3 = 3,7085.10−4 mol  n(Cu2+) (trong 1.000 cm3 dung dịch gốc) = 2.n(I2) = n(S2O32−) = 3,709.10−4 mol  m(Cu) = 3,709.10−2 mol.63,55 g/mol = 2,357 g  Thành phần phần trăm khối lượng Cu đồng xu 2-Ft là: %Cu = 2,357g / 3,1422g = 75.01 %  Phức ammonia Cu2+ Ni2+ có màu xanh thẫm (Trên thực tế, phức ammonia Cu2+ có màu đậm nhiều) Thêm amoniac nhằm điều chỉnh độ pH mức phù hợp để chắn q trình thí nghiệm, việc hình thành phức chất với EDTA diễn hoàn toàn n(EDTA) = (3,6811 / 372,25).(10,21 / 1000,00 ) = 1,010.10−4 mol  n(Cu) + n(Ni) = 1,010.10−4 mol 100,0 cm3 / 0.2000 cm3 = 0.05048 mol  Dựa khối lượng đồng xu: M(Cu).n(Cu) + M(Ni).n(Ni) = 3,1422 g Giải hệ phương trình, ta tìm được: n(Ni) = 0,0136 mol ⇒ m(Ni) = 0,796 g  Trang 35 CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB 04/08/201 n(Cu) = 0,0369 mol ⇒ m(Cu) = 2,35 g  Kết thống với kết đo phương pháp chuẩn độ iốt Dung dịch gốc khơng pha lỗng đưa giá trị độ hấp thụ lớn 2,0, kết nhận không đáng tin cậy Hệ số hấp thụ mol cho Cu2+: ε(260 nm) = 0,6847 / (0,1024 mol.dm–3.1,000 cm) = 6,687 dm3 mol−1 cm−1  ε(395 nm) = 0,0110 / (0,1024 mol.dm–3.1,000 cm) = 0,107 dm3 mol−1 cm−1  ε(720 nm) = 0,9294 / (0,1024 mol.dm–3.1,000 cm) = 9,076 dm3 mol−1 cm−1  ε(815 nm) = 1,428 / (0,1024 mol.dm–3.1,000 cm) = 13,95 dm3 mol−1 cm−1 Hệ số hấp thụ mol cho Ni2+: ε(260 nm) = 0,0597 / (0,1192 mol.dm–3.1,000 cm) = 0,501 dm3 mol−1 cm−1 ε(395 nm) = 0,6695 / (0,1192 mol.dm–3.1,000 cm) = 5,617 dm3 mol−1 cm−1  ε(720 nm) = 0,3000 / (0,1192 mol.dm–3.1,000 cm) = 2,517 dm3 mol−1 cm−1  ε(815 nm) = 0,1182 / (0,1192 mol.dm–3.1,000 cm) = 0,9916 dm3 mol−1 cm−1 Ta tìm nồng độ dung dịch pha lỗng nhờ cách giải hệ phương trình sau: A(815 nm) = (ε(815 nm,Cu).c(Cu) + ε(815 nm,Ni)·c(Ni)).1,000 cm  A(395 nm) = (ε(395 nm,Cu).c(Cu) + ε(395 nm,Ni)·c(Ni)).1,000 cm  c(Cu) = 0,07418 mol/dm3 ;  c(Ni) = 0,02677 mol/dm3 dung dịch pha loãng Nồng độ dung dịch gốc lần nồng độ pha loãng: c(Cu) = 0,3709 mol/dm3;  c(Ni) = 0,1338 mol/dm3 Tính cho tổng thể tích dung dịch gốc (100,00cm3): n(Cu) = 0.03709 mol; n(Ni) = 0.01338 mol Kết quán với kết phương pháp chuẩn độ Giá trị độ hấp thụ biểu kiến 720 nm: A(720 nm) = (ε(720 nm, Cu).c(Cu) + ε(720 nm, Ni).c(Ni)).1,000 cm = 0,7404  Điều quán với kết đo 10 Giá trị độ hấp thụ biểu kiến 260 nm: A(260 nm) = (ε(260 nm, Cu).c(Cu) + ε(260 nm, Ni).c(Ni)).1,000 cm = 0,5093  Kết không đồng với số liệu đo 11 Chỉ số quang phổ đo mức 6000 có nghĩa thực tế khơng có lượng ánh sáng qua mẫu Điều không thay đổi sử dụng lõi ngắn Độ hấp thụ mol Cu2+ Ni2+ đo dung dịch CuCl NiCl2 Axit nitric dùng để hịa tan đồng xu, có tồn lượng lớn nồng độ ion NO 3- dung dịch gốc Chỉ số quang phổ đo được lý giải ion NO 3- hấp thụ bước sóng 260 nm Điều kiểm nghiệm cách đo phổ cực tím - khả kiến mẫu dung dịch axit nitric loãng Câu 10: (Kỳ thi Olympic Hóa học cấp quốc gia, Mỹ, 2007) Trang 36 CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB 04/08/201 Pin Galvanic hoạt động dựa nửa phản ứng sau: Cr3+ + 3e ➝ Cr E˚ = –0,744 V Ni2+ + 2e ➝ Ni E˚ = –0,236 V Viết phương trình cân cho tổng phản ứng pin Hãy điện cực tăng khối lượng pin hoạt động Giải thích Tính E˚pin Xác định giá trị ∆G˚ cho phản ứng pin 25˚C Tính giá trị K cho phản ứng pin 25˚C Tính điện pin 25˚C [Cr3+ ] [Ni2+ ] mức 0,010M Hướng dẫn giải: 1.  2Cr + 3Ni2+ ➝ 2Cr3+ + 3Ni Điện cực niken tăng khối lượng ion Ni2+ bị khử (ở catốt) chuyển thành niken rắn Eopin = Eokhử + Eooxy hóa = –0.236 V+ 0.744 V = 0.508 V ∆G˚ = –nFE = –(6 mol)(96500 J mol–1 V–1)(0,508 V) = – 294000 J = – 294 kJ ∆G˚ = –RT lnK –294100 J = – (8,314 J.mol–1.K–1)(298 K) lnK lnK = 118.7 K = 3,62.1051 Hoặc: logK = nEo/0.0592 = 3,048/0.0592 K = 3,1.1051 E = Eo - (0,0257/6).ln(0,012/0,013) = 0.508 – (0,0257/6).ln(100) = 0.508 – 0.0197 E = 0.488 V DẠNG 2: CHUYỂN HOÁ CÁC CHẤT, XÁC ĐỊNH CHẤT Câu 1: (Olympic Hóa học nước vùng Baltic năm 2008) Hợp chất A oxit, hợp chất D muối sunfat Sử dụng phản ứng cân số kiện xác định chất từ A – D Khẳng định câu trả lời tính toán A + 3NaOCl + 4NaOH → 2B + 3NaCl + 2H2O (pH > 7) (1) 4B + 6H2O → 2A.H2O + 8NaOH + 3O2 (pH = 7) (2) D + 3Na2O2 → C + Na2SO4 + O2 (3) 3C + 5H2O → A + B + 10NaOH (4) Màu dung dịch chất B tím đỏ đậm Trang 37 CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB 04/08/201 Nếu 0,10 g hợp chất C hòa tan 100 mL nước cất pH dung dịch đo 12,2 (B tan hoàn toàn) Xác định chất từ A – D Hướng dẫn giải: A gần chắn oxit kim loại khơng tan nước (phương trình 4) Giờ ta cho A chứa x nguyên tử oxy B – y Nếu đếm số nguyên tử oxy phản ứng hay 2, có biểu thức: 2y = x + Từ phương trình thấy rõ hợp chất C không chứa lưu huỳnh Bằng cách đếm số nguyên tử oxy phương trình 3, ta kết luận C chứa nguyên tử oxy Như từ phương trình ta có biểu thức khác x+y=7 Kết x = y = Vậy A dạng M2O3, B Na2MO4, C Na4MO4 D MSO4 Sử dụng liệu cho ta tính số mol NaOH có dung dịch: n(NaOH) = c.V = 10(pH-14).0,1 = 0,00157 mol Vậy n(Na4MO4) = 0,000472 mol M(Na4MO4) = 211,85 g/mol M Fe A – Fe2O3 B – Na2FeO4 C – Na4FeO4 D – FeSO4 Câu 2: (IChO năm 2010) Sắt thường sản xuất cách khử quặng sắt với cacbon Q trình sản xuất thường thực lò cao lò điện Gang (hợp kim Fe-C nóng chảy) sản xuất từ quặng sắt, vật liệu tạo xỉ (CaO) than cốc cho vào đỉnh lị cao khơng nóng thổi từ đáy lị Tiếp theo thép nóng chảy sản xuất cach oxy hóa gang thiết bị chẳng hạn lò điện để loại bớt cacbon tạp chất Hãy trả lời câu hỏi từ a)-e) cho hàm lượng cacbon gang 4.50 % khối lượng than cốc chứa 90.0 % C, %SiO % Al2O3 khối lượng Giá trị số khí 8.314 JK-1mol-1, khối lượng nguyên tử C, O, Ca Fe 12.0, 16.0, 40.1 55.8 Khối lượng riêng sắt 7.90 gcm-3 nhiệt độ phòng a Thành phần quặng sắt Fe 2O3 bị khử để tạo Fe CO hai cách: (i) Khí CO tạo thành từ phản ứng than cốc với khơng khí nóng hay (ii) cacbon than cốc Viết phản ứng hóa học hai cách b Quặng sắt chưa tạp chất chẳng hạn 7% SiO2 3% Al2O3 với 90% Fe2O3 khối lượng Chúng phản ứng với tạp chất có than cốc vật liệu tạo xỉ CaO để tạo thành oxit nóng chảy dạng xỉ Có kg xỉ tạo thành dạng sản phẩm phụ trình sản xuất 1kg gang? Cho khối lượng CaO với SiO2 c Trong lị điện cacbon loại bỏ cách thổi khí O2 vào gang Khi thể tích CO CO2 thể tích khí O2 (L) cần dùng để loại bỏ hoàn toàn cacbon khỏi 1.00 kg gang 27 o C 2.026×105 Pa? d Khi sản xuất 1.00 kg sắt từ quặng sắt qua lò cao lò điện theo trình (i) câu hỏi a) sinh kg CO2? Cho thể tích khí CO (cùng lượng với CO 2) giải phóng từ lị điện bị oxy hóa Trang 38 CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB 04/08/201 tạo thành CO2 Khi tính tốn tính lượng CO2 sinh từ q trình nung vơi để sản xuất vật liệu tạo xỉ CaO e Ở nhiệt độ phịng tinh thể sắt có cấu trúc lập phương tâm khối (bcc).Xác định bán kính nguyên tử sắt Hướng dẫn giải: a (i) Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 (ii) 2Fe2O3 + 3C → 4Fe + 3CO2 b Khối lượng Fe2O3 cần để nhận 1.00 kg sắt thơ ; 955×(159.6/111.6) = 1365.75 (g) Và lượng xỉ nhận từ quặng sắt 17/90, tức 257.98(g) 392.29 (g) than cốc sử dụng để tạo xỉ từ gang, tức 0.17 lần nhiều lượng cốc ban đầu, tức 66.69(g) Như tổng lượng xỉ tạo thành 324.67(g) = 0.325kg c Một nửa số cacbon (45 g) kg sắt thô bị oxy hóa thành CO phần cịn lại tạo CO Như vậy, cần dùng 3/4 45/12 mol khí O Sử dụng phương trình khí lý tưởng PV = nRT, tính V 34.6 L d Xét kg sắt thô, lúc lượng cacbon cần để khử gấp 1,5 lần lượng sắt Như vậy, 955/55,8×3/2×12,0 = 308.06 g, có nghĩa 353,06 g với cacbon hịa tan sắt thơ 45 g Như tính câu b), 324.67 g xỉ chứa 7/17 lượng CaO sinh Khi lượng CaO sản xuất từ CaCO3 sản phẩm phụ CO2 tạo thành với lượng 44/56,1 CaO khối lượng Như tổng lượng CO2 sinh 353,06×44/12 + 324.67 × 7/17 × 44/56,1 = 1399,41 g Chia cho 0,955 nhận giá trị cần để sản xuất kg sắt 1,47 kg e Bán kính nguyên tử ô mạng bcc √3/4 lần chiều dài ô mạng sở a Như thể tích mạng sở là: a3 =55.8/7.90×2/ NAv = 23.4543×10-24 cm3 Như vậy, a = 2.8625×10-8cm  r = 1.24×10 －10 m Câu 3: (Đề thi chọn học sinh giỏi Quốc gia năm 2010) Có thể điều chế tinh thể FeCl 3.6H2O theo cách sau: Hoà tan sắt kim loại vào dung dịch axit clohydric 25% Dung dịch tạo thành oxy hóa cách sục khí clo qua cho kết qủa âm tính với K3[Fe(CN)6] Dung dịch cô bay 95 oC tỉ trọng đạt xác 1,695 g/cm3 sau làm lạnh đến oC Tách kết tủa thu cách hút chân không chovào dụng cụ chứa niêm kín a Viết phản ứng dẫn đến kết tủa FeCl3.6H2O b Có gam sắt mL dung dịch axit clohydric 36% (d=1,18g/cm 3) cần để điều chế 1,00kg tinh thể Biết hiệu suất trình đạt 65% c Đun nóng 2,752 g FeCl3.6H2O khơng khí đến 350 oC thu 0,8977g bã rắn Xác định thành phần định tính định lượng bã rắn Hướng dẫn giải: a Các phản ứng: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 2FeCl2 + Cl2→ 2FeCl3 3FeCl2 + 2K3[Fe(CN)6] → Fe3[Fe(CN)6]2 + 6KCl FeCl3 + 6H2O → FeCl3.6H2O b 1000/270 = 3,704 mol FeCl3.6H2O Như cần 3,704.2.36,5 / 0,36.1,18.0,65 = 978 mL dung dịch HCl 36% c Khi đun nóng FeCl3.6H2O phân huỷ theo phương trình sau: Trang 39 CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB 04/08/201 FeCl3.6H2O → FeOCl + 5H2O + 6HCl Khi nhiệt độ tăng FeOCl tiếp tục phân huỷ 3FeOCl →FeCl3 + Fe2O3 Hơi FeCl3 bay Lượng FeCl3.6H2O mẫu 2,752 / 270,3 = 10,18 mmol Điều ứng với khối lượng FeCl3 107,3.0,01018 = 1,092g FeOCl Do khối lượng thu bã rắn bé nên ta biết FeOCl bị phân hủy phần thành Fe2O3 Khối lượng FeCl3 mát bay là: (1,092 – 0,8977)/162,2=1,20mmol Như bã rắn cuối chứa (0,01018 – 3.0,00120) = 6,58 mmol FeOCl 1,20 mmol Fe2O3 Câu 4: Một chất rắn màu trắng X tham gia loạt thí nghiệm X bịđốt thành tro tác dụng luồng khí vào khác Kết thí nghiệm thống kê bảng sau: Thí nghiệm số Khí vào Sự chênh lệch khối lượng mẫu so với ban đầu N2 -37,9 NH3 -51,7 O2 -31,0 HCl +9,5 HCl + Cl2 -100 Trong tất thí nghiệm hỗn hợp sau phản ứng ngồi khí ban đầu cịn có khí chưa biết Y Ở thí nghiệm số xuất hợp chất màu đỏ nâu Z ngưng tụ tiến hành bước làm lạnh thí nghiệm a Sử dụng giá trị cho bảng trên, xác định chất ký hiệu chữ b.Viết PTHH phản ứng xảy thí nghiệm c Cho biết cấu trúc Z pha khí Hướng dẫn giải: a X FeCO3, Y CO2, Z FeCl3 b Các phản ứng sau xảy : FeCO3 → FeO + CO2 3FeCO3 + 2NH3 → 3Fe + 3CO2 + 3H2O 4FeCO3 → 2Fe2O3 + 4CO2 FeCO3 + 2HCl → FeCl2 + CO2 + H2O 2FeCO3 + 4HCl + Cl2 → 2FeCl3 + 2CO2 + 2H2O c Ở pha sắt (III) clorua tồn dạng dime (FeCl3)2 Câu 5: (KÌ THI IChO 50, SLOVAKIA & CỘNG HOÀ SÉC, 2018 ) Trang 40 CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB 04/08/201 Trong pin lithium-ion, điện cực gồm cụm lithium xen kẽ than chì Điện cực lại làm từ lithium cobalt oxide Các ion lithium di chuyển thuận nghịch từ điện cực sang điện cực khác trình nạp xả Các nửa phản ứng xảy pin sau: (C)n + Li+ + e– → Li(C)n E°1 = – 3,05 V (1) + – CoO2 + Li + e → LiCoO2 E°2 = +0,19 V (2) Sử dụng kiện cho trên, viết phản ứng hóa học đầy đủ xảy pin xả điện Xác định số oxi hóa cobalt trước sau phản ứng Đánh dấu vào ô phát biểu đùng ứng với trình pin xả điện (quá trình 1.1)  Điện cực Li(C)n Điện cực LiCoO2 ☐ cathode ☐ ion lithium bị khử đây  ☐ anode ☐ nguyên tử lithium bị oxi hố đây.  ☐ cathode ☐ ion cobalt bị khử đây.  ☐ anode ☐ ion cobalt bị oxi hoá đây.  Giả thiết đơn vị C 6, đơn vị CoO2 nguyên tử Li pin sử dụng để chuyển electron điện cực Sử dụng EMF chuẩn tương ứng, tính dung lượng lý thuyết (mAh g-1 ) mật độ lượng (kWh kg-1 ) pin lithium ion Hướng dẫn giải: Bởi E°2 > E°1 , phản ứng (1) diễn theo chiều ngược lại Cho nên, trình xả điện pin diễn lithium rời than chì ion kết hợp với cobalt oxide: IV III  Li(C)n + Co O2 → Li Co O2 + (C)n  2.  Điện cực Li(C)n Điện cực LiCoO2 ☐ cathode ☐ ion lithium bị khử đây  ☑️anode ☑️vì ngun tử lithium bị oxi hố đây.  ☑️cathode ☑️vì ion cobalt bị khử đây.  ☐ anode ☐ ion cobalt bị oxi hoá đây.  Việc chuyển đổi mol electron cần tối thiểu khối lượng mol nguyên liệu là: Mtổng = 6.12,01 + 58,94 + 2.16 + 6,94 = 169,94 g mol−1 Từ tính dung lượng lý thuyết: cq,s = F / M  = 96485 C mol–1 / 169,94 g mol–1  = 567,76 C g–1  ≈ 567,76 A s g–1  ≈ 157,71 mAh g–1  Cho EMF chuẩn (hiệu điện thế) pin là: U = E°(Lix1CoO2 /Lix2CoO2 ) – E°(Li +/Li0 ) = 0,19 + 3,05 V = 3,24 V Ta tính mật độ lượng pin: Trang 41 CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHĨM VIIB VÀ VIIIB 04/08/201 ρel = U × cq,s = 3,24 V × 567,76 C g –1 = 1839,6 W s g –1 ≈ 0,511 kWh kg–1  Câu 6: Alfred Werner (nhà hóa học Thụy Sĩ gốc Đức, 1866-1919) người tách đồng phân quang học hợp chất bát diện H (không chứa nguyên tử carbon) Hợp chất H chứa coban, amoniac, clo dạng tồn oxy: H2O, OH-, O2- Hợp chất chứa ion coban phối trí theo kiểu bát diện Tồn lượng clo dễ dàng bị tách rời phương pháp chuẩn độ với dung dịch AgNO3 Người ta dùng 22,8cm3 dung dịch AgNO3 (CM = 0,100 mol/dm-3) để tách toàn clo khỏi 0,2872 g hợp chất H (không chứa nước kết tinh) 1.  Tính thành phần phần trăm khối lượng clo H.   H bền axit, bị thủy phân kiềm Người ta đun nóng 0,7934 g H (khơng chứa nước kết tinh) với dung dịch NaOH dư, tạo thành Coban (III) oxit khí NH3 Lượng khí NH3 sinh hấp thụ vào 50,0 cm3 dung dịch HCl 0,500 M Sau lượng HCl dư đượng trung hòa 24,8cm3 dung dịch KOH 0,500 M Hỗn dịch (huyền phù) coban (III) oxit lại làm mát thêm vào khoảng g KI, sau axit hóa hỗn hợp dung dịch HCl Iốt sinh chuẩn độ hoàn toàn 21,0 cm dung dịch natri thiosulfate (CM = 0,200 mol/dm-3) Tính thành phần phần trăm khối lượng NH3 H Viết phương trình phản ứng coban (III) oxit với KI dung dịch axit Tính thành phần phần trăm khối lượng coban H Tính tốn để xác định dạng tồn oxy H Xác định công thức thực nghiệm H Vẽ cấu trúc cho đồng phân quang học H Hướng dẫn giải 1.  n(Ag+ ) = 0,100 × 0,0228 = 2,28.10–3 mol  n(Cl– ) = 2,28.10–3 mol  m(Cl) = 8,083.10–2 g  % Cl = 28,1% n(KOH) = 0,0124 mol  n(HCl) trung hòa NH3 = 0,025 – 0,0124 = 0,0126 mol  m(NH3) = 17,034 × 0,0126 = 0,2146 g  % NH3 = 27,1 % Co2O3 + 2KI + 6HCl → 2CoCl2 + I2 + 3H2O + 2KCl  2Na2S2O3 + I2 → 2NaI + Na2S4O6  n(Na2S2O3) = 0,200 × 0,021 = 4,20.10–3 mol  n(I2) = 2,10.10–3 mol  n(Co2+) = 4,20.10–3 mol  m(Co) = 4,20.10–3 × 58,93 = 0,2475 g Trang 42 CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB 04/08/201 %Co = 31,2%  Giả sử 100g H, khối lượng dạng tồn oxy 13,6 g Ta có: n(Co) : n(NH3) : n(Cl) = 0,529 : 1,591 : 0,7926 = : : 3 dạng tồn chưa xác định oxy bao gồm O 2-, OH- H2O có khối lượng mol tương tự M ≈ 17 g.mol-1 ⇒ n = 13,6 / 17 = 0,8 mol ≈ n(Cl) Theo định luật bảo tồn điện tích:  2(+3) + 6(0) + 3(–1) = +3; ta cần điện tích -3 để cân bằng, từ suy oxy nằm dạng OH- 6.  Công thức thực nghiệm H: Co2N6H21O3Cl3 Cấu trúc phải phù hợp với công thức thực nghiệm câu trên, phải chứa coban có cấu trúc bát diện phải đồng phân quang học (chiral) Học sinh bị trừ điểm vẽ clo liên kết trực tiếp với coban; phân tử NH3 đơn lẻ liên kết với nhiều nguyên tử coban Câu 7: Có thể tách rhodi khỏi kim loại quý khác cách sau: Một mẫu bột rhodi trộn với NaCl đun nóng dịng khí clo Bã rắn thu chứa muối A chứa 26,76 % rhodi Bã rắn sau xử lý với nước dung dịch thu đem lọc cô bay thu tinh thể B chứa 17,13% rhodi Tinh thể làm khô 120oC đến khối lượng không đổi (khối lượng 35,98%) đun nóng tới 650oC Rửa bã rắn thu nước cho kim loại rhodi tinh khiết a Xác định công thức cấu tạo muối A b Công thức B gì? c Khi lượng dư hydro sunfua sục qua dung dịch muối A tạo thành kết tủa C Hợp chất có thành phần hợp thức chứa 47,59% lưu huỳnh Xác định thành phần hóa học C d Giải thích cần phải rửa nước bước cuối e Viết phương trình hóa học cho chuyển hóa câu Hướng dẫn giải: a A = Na3[RhCl6]: Trang 43 CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB 3- Cl Cl Cl Rh 04/08/201 Cl (Na+)3 Cl Cl b c d e B = Na3[RhCl6].12H2O C = Rh2S3 3H2S Để loại bỏ muối tan (chủ yếu NaCl) 2Rh + 6NaCl + 3Cl2 → 2Na3[RhCl6] Na3[RhCl6].12H2O → Na3[RhCl6] + 12H2O 2Na3[RhCl6] → 2Rh + 6NaCl + 3Cl2 2Na3[RhCl6] + 3H2S → Rh2S3.3H2S + 6NaCl + 6HCl Câu 8: (Olympic Hóa học Belarus) Có thể tách Rhodi khỏi kim loại quý khác cách sau: Một mẫu bột rhodi trộn với NaCl đun nóng dịng khí clo Bã rắn thu chứa muối A chứa 26,76 % Rhodi Bã rắn sau xử lý với nước, dung dịch thu đem lọc cô cạn thu tinh thể B chứa 17,13% rhodi Tinh thể làm khô 120 oC đến khối lượng không đổi (khối lượng 35,98%) đun nóng tới 650oC Rửa bã rắn thu nước thu kim loại rhodi tinh khiết a Xác định công thức cấu tạo muối A? b Công thức B gì? c Khi lượng dư hydro sunfua sục qua dung dịch muối A tạo thành kết tủa C Hợp chất có thành phần hợp thức chứa 47,59% lưu huỳnh Xác định thành phần hóa học C? d Giải thích cần phải rửa nước bước cuối ? e Viết phương trình hóa học cho chuyển hóa câu trên? Hướng dẫn giải: a A = Na3[RhCl6] b B = Na3[RhCl6].12H2O c C = Rh2S3.3H2S d Để loại bỏ muối tan (chủ yếu NaCl) e 2Rh + 6NaCl + 3Cl2 → 2Na3[RhCl6] Na3[RhCl6].12H2O→Na3[RhCl6] + 12H2O 2Na3[RhCl6] → 2Rh + 6NaCl + 3Cl2 2Na3[RhCl6] + 3H2S → Rh2S3.3H2S + 6NaCl + 6HCl Câu 9: (Olympic Hóa học Belarus) Một kỹ thuật thường dùng để chống ăn mòn phủ lên bề mặt lớp kim loại cần bảo vệ lớp mỏng kim loại khác Xét trình phủ 300 µm Ni kim loại lên bề mặt kim loại khác hình trụ có bán kính 17 mm, cao 0,260m phương pháp điện phân Bình điện phân chứa 4,20 kg NiSO4.7H2O 6,80 lít nước, cường độ dòng điện qua tế bào điện phân 2A a Viết cân phản ứng điện cực tồn phản ứng b Tính phần trăm khối lượng niken sunfat vào thời điểm bắt đầu kết thúc điện phân c Cần thời gian để 88% bề mặt kim loại bị phủ niken? Biết khối lượng riêng niken 8,90 g/cm3 Hướng dẫn giải: a Catot: Ni2+ + 2e → Ni Anot: 2H2O → 4H+ + O2 + 4e Trang 44 CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB 04/08/201 Phản ứng chung: 2NiSO4 + 2H2O → 2H2SO4 + 2Ni + O2 b M(NiSO4) = 155 g/mol M(NiSO4.7H2O) = 281g/mol 4,20 kg NiSO4.7H2O ứng với 14,95 mol, tức 14,95.155.10-3 = 2,32 kg NiSO4 Khối lượng ban đầu dung dịch điện phân = 4,20 + 6,80 = 11,00 kg Như phần khối lượng NiSO4 dung dịch đầu 2,32/11,00 = 0,211 hay 21,1 % Thể tích khối trụ trước mạ: Vo = πro2.ho = 236,06 cm2 Khối trụ sau mạ có bán kính (1,70 + 0,03) = 1,73cm chiều cao (26,0 + 2.0,03) = 26,06cm Như thể tích khối trụ V1 = 245,03cm2 Thể tích lớp mạ niken V(Ni) = 8,97cm2 Khối lượng niken để tạo lớp mạ là: 8,97 8,90 = 79,8g M(Ni) = 58,7 g/mol Vậy số mol niken lớp mạ 1,36 mol M(O2) = 32,0 g/mol Vậy khối lượng khí oxy 1,36.32 / = 21,8g Như vậy, khối lượng dung dịch cuối 11,00 – 10-3(79,8+21,8) = 10,90 kg Dung dịch lúc chứa (14,95 – 1,36) = 13,59 mol NiSO4 Phần khối lượng NiSO4 dung dịch cuối là: 155.13,59.103 10,90 = 0,193 hay 19,3% c Sử dụng biểu thức định luật Faraday ta nhận t = 39,4h Câu 10: (Đề thi thử 2011 học sinh giỏi Quốc tế) Wustite là mô ̣t dạng khoáng của sắt (II) oxit Đây là mô ̣t hợp chất không hợp thức vì hợp chất này lúc nào cũng có sự thiếu hụt sắt, và được xác định bởi công thức Fe1-xO (0,04 < x < 0,11) Để triê ̣t tiêu sự mất cân bằng điê ̣n tích bởi những lỗ trống của Fe2+ cần có mơ ̣t vài ion Fe3+ có mă ̣t tinh thể a Cần ion Fe3+ cần để triê ̣t tiêu sự mất cân bằng điê ̣n tích gây bởi mô ̣t lỗ trống của Fe2+ mạng tinh thể? nFe  n b Biểu diễn tỉ số Fe  là mô ̣t hàm số của x c Các nguyên tử sắt wustite hình thành mô ̣t tinh thể có cấu trúc lâ ̣p phương tâm diê ̣n Các nguyên tử oxy chiếm lấy các lỗ trống bát diê ̣n giữa các nguyên tử sắt Tính hằng số mạng và khoảng cách của hai nguyên tử sắt gần nhất (Fe0,925O, khối lượng riêng 6,02 g/cm3) d Tính khoảng cách giữa hai nguyên tử oxy mạng wustite Hướng dẫn giải: a Cần ion Fe3+ b n(Fe3+) = a n(Fe2+) = b Do – x = a + b 3a + 2b = Từ hai phương trình ta thu a/b = 2x(1 – 3x) c Một ô mạng sở tinh thể FeO lý tưởng có chứa nguyên tử Fe nguyên tử O Tuy nhiên, ô mạng sở Fe0.925O số nguyên tử Fe O 3,7 Do khối lượng phân tử là: (3,7.55,85 + 4.16)/6,02.1023 = 4,49.10-22 g Thể tích mạng là: 4,49.10-22/6,02 = 7,468.10-23 cm3 Hằng số mạng a = (7,468.10-23 cm3)1/3 = 4,21.10-8 cm Trang 45 CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB 04/08/201 Khoảng cách nguyên tử Fe gần là: 21/2.4,21.10-8 cm/2 = 2,98.10-8 cm d Khoảng cách nguyên tử oxy mạng wustite với khoảng cách nguyên tử Fe 2,98.10-8 cm Câu 11: (Olmpic hóa học quốc tế lần thứ 32) Phức vuông phẳng cis-diaminodicloroplatin (II) dược phẩm quan trọng để điều trị ung thư a Viết đồng phân cis trans phức Một số ion có cơng thức ngun Pt(NH3)2Cl2 b Viết tất cơng thức có ion phải thỏa mãn điều kiện sau: - Có công thức nguyên Pt(NH3)2Cl2 - Anion cation phải viết rõ tất phải có cấu trúc vng phẳng - Anion cation phải thể tồn phức platin (II) riêng biệt hợp chất c Lớp 5d platin có electron? Sự tách mức lượng giản đồ lượng obitan d phức vuông phẳng liên quan đến phức bát diện liên kết kim loại – ligand: Nếu ligand nằm trục z biến liên kết kim loại – ligand với ligand nằm trục x y trở nên mạnh d Trong số obitan 5d platin, phức Pt vng phẳng obitan có mức lượng cao nhất? Hướng dẫn giải: a.Công thức cấu tạo dạng đồng phân phân tử cis-diaminodicloroplatin (II): (1 điểm) Cl Pt Cl cis NH3 H3N NH3 Cl Cl Pt NH3 trans b [Pt(NH3)4][PtCl4] [Pt(NH3)3Cl][Pt(NH3)Cl3] [Pt(NH3)3Cl]2[PtCl4] [Pt(NH3)4][Pt(NH3)Cl3]2 c 5d x 2− y Trong phức tứ diện ligand nằm đường phân giác hai trục x y Nếu d đầy đủ electron mật độ electron cao Câu 12: (Olympic hóa học Ucraina 1999) Hai chất A B chứa anion phức bát diện có thành phần nguyên tố chúng khác momen từ ( = [n(n +2)]1/2 n số electron khơng ghép đơi): A = 0, B = 1,72D Khi cho 20mL dung dịch 0,1M A tác dụng với 1,3240g Pb(NO3)2 tạo thành 1,2520g kết tủa trắng dung dịch lại muối kali Khi cho 1,2700g FeCl vào lượng dư dung dịch A tạo thành 1,6200g kết tủa trắng C (51,85% khối lượng sắt) Khi để ngồi khơng khí, kết tủa trắng C trở thành màu xanh lơ chuyển thành D Dung dịch B tác dụng với FeCl tạo thành kết tủa xanh lơ E có thành phần giống hệt D a Các chất A, B, C, D, E chất gì Tính giá trị n chất B b Viết phương trình phản ứng c Sự khác D E  Hướng dẫn giải: a n(Pb(NO3)2) : n(A) = 1,3240/331:0,1 0,02 = 2:1  Anion A X42Pb2+ + X4= Pb2X -3 4.10 2.10-3 2.10-3 Trang 46 CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB 04/08/201 M(Pb2X) = 1,252/2.10-3 = 626  M(X4-) = 212 2Fe2+ + X4= Fe2X 0,01 0,005 n(FeCl2) = 0,01; M(FeX2) = 324 n(Fe) = 324.0,5185/56 = 3; C Fe2[FeY6] 1,72 = [n(n+2)]1/2  n  1;  = 0; Fe3+ Vậy Y CN; A K 4[Fe(CN)6]; B: K3[Fe(CN)6]; C: Fe2[Fe(CN)6]; D E: KFe[Fe(CN)6] b K4[Fe(CN)6] + 2Pb(NO3)2 → Pb2[Fe(CN)6] + 4KNO3 K4[Fe(CN)6] + 2FeCl2 → Fe2[Fe(CN)6] + 4KCl 2Fe2[Fe(CN)6] + 2K4[Fe(CN)6] + O2 + H2O → 4KFe[Fe(CN)6] + 4KOH K3[Fe(CN)6] + FeCl2 → KFe[Fe(CN)6] + 2KCl c KFe2+[Fe3+(CN)6] KFe3+[Fe3+(CN)6] hợp chất Câu 13: (Kỳ thi lập đội tuyển quốc tế 2012) Thêm dần dung dịch KCN vào dung dịch NiCl lúc đầu thu kết tủa xanh R, sau kết tủa tan tạo thành dung dịch màu vàng chất S Nếu cho thêm tiếp KCN đặc thu dung dịch màu đỏ chất T Hãy viết phương trình phản ứng xảy thí nghiệm Cho biết S T nghịch từ, dựa theo thuyết liên kết hóa trị (VB), dự đốn cấu trúc phân tử chúng Chất S dạng rắn có màu vàng, phản ứng với lượng dư K kim loại NH lỏng cho chất rắn Z màu vàng nhạt, nghịch từ Chất Z bị phân hủy nhanh tiếp xúc với khơng khí ẩm tạo thành lại chất S Nếu cho 3,1910 gam chất Z vào nước (dư) thu 0,224 lít khí H (đktc) Cho biết Z chứa 49,0% K theo khối lượng Hãy xác định cơng thức hóa học, dự đốn cấu trúc phân tử Z viết phương trình phản ứng xảy Hướng dẫn giải: - NiCl2 + 2CN– + 2H2O → Ni(OH)2↓ (R, xanh) + 2HCN + 2Cl– - Ni(OH)2 + 4CN– → [Ni(CN)4]2– (S, màu vàng) + 2OH– - [Ni(CN)4]2– + CN– → [Ni(CN)5]3– (T, màu đỏ) Ni2+ cấu hình d8, ion phức chất [Ni(CN)4]2– nghich từ lai hóa trong, hai e độc thân ghép đơi Với phối trí phù hợp với dạng dsp 2, cấu trúc hình học vng phẳng Học sinh suy luận CN- phối tử trường mạnh: 3d8 4s 4p cặp e nhận từ CNIon phức chất [Ni(CN)5]3– nghịch từ lai hóa dạng dsp lưỡng chóp tam giác Số phối trí [Ni(CN)5]3– học sinh suy luận từ lai hóa ion d cịn tối đa AO trống trường hợp lai hóa 3d8 4s 4p cặp e nhận từ CNCấu trúc hình học (đối với chất T, học sinh vẽ chóp đáy vng cho điểm dung dịch, hai dạng đơng phân chuyển hóa cho quay Berry): S T Trang 47 CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB CN CN Ni CN 04/08/201 CN Chất Z bị khử, d8 d10 (do nghịch từ) Ni có số oxi hóa (0) => chất khử mạnh Phản ứng với nước Ni0 Ni+2  số mol Ni0 = số mol H2 = 0.01 mol MZ = 3,191/0,01 = 319,1 g/mol K chiếm 49% theo khối lượng,  tỉ lệ số nguyên tử K: Ni 4:1 Phản ứng trao đổi phối tử khơng xảy CN– liên kết bền với nguyên tử có mức oxi hóa thấp Học sinh lí luận từ phản ứng Z tạo thành S khơng khí để xác định phối tử Z CN- Công thức phù hợp K4[Ni(CN)4] Phản ứng: K2[Ni(CN)4] + 2K → K4[Ni(CN)4] K4[Ni(CN)4] + O2 → K2[Ni(CN)4] + K2O K4[Ni(CN)4] + 2H2O → K2[Ni(CN)4] + 2KOH + H2 Chú ý phản ứng khơng khí ẩm, học sinh viết phương trình với O2 nước Số phối trí cấu hình d10 phù hợp với cấu trúc tứ diện, lai hóa sp3: CN Ni CN CN CN TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Giáo dục đào tạo, Đề thi học sinh giỏi Quốc gia năm 2015 đến 2018 Trang web: http://www.icho-official.org/ Hóa vơ tập 3, Hoàng Nhâm (chương VI, chương VII) Trang 48 CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB 04/08/201 Trang 49 ... Hydro - Nhóm IVA (cacbon, siclic) - Nhóm VA (nitơ, photpho) - Nhóm VIA (oxi, lưu huỳnh, selen, telu) Trang 04/08/201 CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHĨM VIIB VÀ VIIIB - Nhóm halogen... tính đến MnO 42trong môi trường kiềm Trang 04/08/201 CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB II Các nguyên tố nhóm VIIIB Thế điện cực Fe, Co, Ni Trong môi trường axit:... Tại nhà hóa học lại phải chờ? Tại sai lầm chờ vài tiếng thay chờ vài phút? Trang 33 CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB 04/08/201 Người sau chuẩn độ mẫu thử với