D. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
F. THễNG TIN BỔ SUNG
A.L.LAVOADIE. Thuyết oxi húa và sự cải tổ húa học
A.L.Lavoadie (Antoine Laurent Lavoisier), 1745-1794, là nhà húa học nổi tiếng của Phỏp ở thế kỉ 18. ễng học tập nhiều khoa học tự nhiờn, đặc biệt là vật lớ và trong nghiờn cứu khoa học đi sõu vào húa học, thể hiện nhiều tài năng ngay khi cũn trẻ, năm 21 tuổi được thưởng huy chương vàng của Viện Hàn Lõm khoa học Pari trong một cuộc thi với đề tài "Tỡm phương phỏp tốt nhất để thắp sỏng đường phố của một thành phố lớn". Lavoadie là một ủy viờn trong ban thầu thuế của nhà vua, đú là một tổ chức thu thuế giỏn tiếp. ễng rất giàu, xõy dựng một phũng thớ nghiệm riờng được trang bị rất đầy đủ. ễng cú kế hoạch thời gian nghiờm ngặt từng ngày dành cho khoa học. ễng tổ chức chu đỏo cỏc thớ nghiệm, cõn đo chớnh xỏc , ghi số liệu nghiờm chỉnh, cú bà Lavoadie làm cộng tỏc viờn và thư kớ riờng ghi chộp đầy đủ (bà khụng cú con). Vào cuối năm 1774 và đầu năm 1775 sau nhiều thớ nghiệm về đốt chỏy cỏc chất nung kim loại, về hụ hấp, ụng làm thớ nghiệm tỏch thủy ngõn oxit thành thủy ngõn và một khớ mới rồi thử cỏc tớnh chất húa học đặc trưng của nú.
Thỏng 4/1775, ụng đọc bỏo cỏo trước Viện Hàn Lõm khoa học Pari "Luận văn về bản chất của chất kết hợp với kim loại khi nung núng và làm tăng khối lượng của chỳng". Trước đõy Lavoadie cũng tin thuyết nhiờn tố, rồi tự tỏch dần ra. ễng khẳng định rằng sự tăng khối lượng của kim loại được nung bằng khối lượng của khụng khớ giảm đi, như vậy khụng
phải là chất lửa thay một chất bờn ngoài nào khi kết hợp với kim loại mà chớnh là khụng khớ. Khụng khớ khụng phải là một vật thể đơn giản mà là một hỗn hợp một số khớ cú tớnh chất khỏc nhau.
Năm 1777, ụng cống bố kết quả phõn tớch khụng khớ bằng thủy ngõn nung núng, kết luận rằng khụng khớ gồm hai khớ, một khớ thở được sau được gọi là oxi và một khớ khụng thở được - sau được gọi là azot (từ chữ Latinh cú nghĩa là khụng duy trỡ sự sống). Lavoadiờ đặt tờn oxi với ý nghĩa là nguyờn tố sinh ra oxit vỡ ụng cú quan niệm sai lầm là cứ cú oxi trong quỏ trỡnh chỏy mà vật thể nào cũng tạo thành oxit. Năm 1783, Lavoadiờ xỏc định được thành phần của nước là hiđro và oxi.
Năm 1785, Lavoadiờ đọc một bỏo cỏo cụng khai cụng kớch kịch liệt thuyết nhiờn tố: "Cỏc nhà húa học đó sử dụng nhiờn tố như một nguyờn tố mơ hồ..., khụng được định nghĩa một cỏch chớnh xỏc, do đú cú thể sử dụng tựy tiện cho mọi cỏch giải thớch mà họ muốn, ... Quả thực, đú chớnh là thần Prụtờut luụn luụn thay đổi vẻ mặt của mỡnh".
Rồi ụng phỏt triển thuyết oxi húa của mỡnh là thuyết về vai trũ của oxi trong cỏc quỏ trỡnh oxi húa. Căn cứ vào vai trũ của nguyờn tố oxi trong sự nung kim loại hoặc nung quặng kim loại, thỡ sự tỏch với nhiờn tố trở thành sự kết hợp với oxi và sự kết hợp nhiờn tố trở thành sự tỏch oxi! Cỏc biểu thức (2) và (3) bõy giờ được hiểu đỳng như sau:
Sắt + oxi nung→ sắt oxit
Sắt oxit + cacbon nung→ sắt + cacbon oxit
Cỏc kim loại. lưu huỳnh, photpho và những đơn chất khỏc đó bị thuyết nhiờn tố xem là hợp chất bấy giờ, thật ra là những đơn chất, cũn cỏc oxit kim loại, khớ sunfurơ SO2, axit sunfuric H2SO4 khụng cũn là đơn chất mà là những hợp chất.
Năm 1787, Lavoadiờ cho in sỏch "Phương phỏp về danh phỏp húa học" cú sự cộng tỏc của ba nhà húa học Phỏp cú tờn tuổi là G.đơMoovụ, C.L.Bectolờ, A.F.đơ Fuụccroa.
Trong danh phỏp húa học nhúm mấy nhà húa học trỡnh bày một hệ thống thuật ngữ húa học đầu tiờn hợp lớ và khoa học. Trước đú mỗi nhà húa học thường dựng hệ thống riờng của mỡnh, bõy giờ thỡ cú một hệ thống mới, chung, dựa trờn những nguyờn tắc logic. Thớ dụ, theo tờn gọi của hợp chất cú thể xỏc định cỏc nguyờn tố đó húa hợp với nhau: canxi oxit được cấu tạo từ Ca và O, natri clorua từ Na và Cl. Một hệ thống tiền tố và hậu tố được đưa ra để biểu diễn tỉ lệ cỏc nguyờn tố trong thành phần của chất: cacbon đioxit giàu oxi hơn cacbon monooxit, kaliclorat cú nhiều oxi hơn kaliclorit, kalipeclorat cú nhiều oxi hơn cả cũn kaliclorua thỡ khụng cú oxi.
Năm 1789, Lavoadiờ cho in sỏch "Khỏi luận về húa học" được "trỡnh bày theo một trật tự mới dựa vào những phỏt minh hiện đại". Trong cụng trỡnh này ụng hệ thống húa những kiến thức tớch lũy được thời bấy giờ về húa học, trỡnh bày bằng một ngụn ngữ giản dị, dễ hiểu, minh họa bằng nhiều hỡnh vẽ đẹp, chớnh xỏc do bà Lavoadiờ vẽ.
Trong bảng phõn loại cỏc chất, Lavoadiờ chia chỳng làm hai loại chất đơn giản và phức tạp, bảng cỏc chất đơn giản được chia làm bốn nhúm: cỏc khớ đơn giản, cỏc phi kim, cỏc kim loại, cỏc "đất". ễng đó sai lầm coi ỏnh sỏng và nhiệt là hai nguyờn tố, là hai thực thể vật chất.
Thuyết oxi húa và sỏch khỏi luận về húa học dần dần cú tiếng vang lớn ở Phỏp rồi lan truyền sang cỏc nước ngoài như Đức, Hà Lan, Italia, Thụy Điển, Tõy Ban Nha, Ba Lan,...rồi sang đến nước Nga.
Bị chỳ: Pơrili, cuối đời mỡnh, di cư sang Mỹ sống và tiếp tục nghiờn cứu khoa học, cú lờn tiếng phản đối Lavoadiờ khụng trung thực, khẳng định người phỏt minh ra oxi là mỡnh, năm 1774. ễng đó nhắc lại rằng thỏng 10 ụng đó kể cho Lavoadiờ nghe là ụng đó tỏch được thủy ngõn oxit thành khớ mới và thủy ngõn,
Trong sỏch của mỡnh năm 1789, Lavoadiờ cú viết "lơ lửng" về khớ oxi "oxi là khớ mà chỳng tụi, ụng Pơriti, ụng Silơ và tụi đó cựng phỏt hiện ra gần như đồng thời". Chỳng ta ngày nay cú thể đỏnh giỏ như thế này? Lavoadiờ khụng phải là người phỏt hiện ra oxi đầu tiờn, nhưng là người cú cụng lớn trong việc khẳng định được bản chất và ý nghĩa to lớn của oxi.
Chương 5
NHểM HALOGEN
A. TểM TẮT LÍ THUYẾT
I. Cấu tạo nguyờn tử, tớnh chất của đơn chất halogen
1. Cấu hỡnh electron nguyờn tử
Flo, clo, brom và iot cú cấu hỡnh electron như sau: F:[He]2s22p5; Cl:[Ne]3s23p5; Br :[Ar]4s24p5; I:[Kr]5s25p5
Giống nhau: Lớp electron ngoài cựng của nguyờn tử cỏc halogen cú 7 electron
và cú cấu hỡnh ns2np5 (n là số thứ tự của chu kỡ).
Khỏc nhau: Từ flo qua clo đến brom và iot, bỏn kớnh nguyờn tử tăng dần lớp electron ngoài cựng càng xa hạt nhõn hơn,
lực hỳt của hạt nhõn đối với lớp electron ngoài cựng càng yếu hơn.
Lớp electron ngoài cựng : ở flo phõn lớp 3d cú năng lượng quỏ xa cỏc mức năng lượng 2s và sp cho nờn khụng thể bự
đắp được bằng cỏc phản ứng húa học, do đú flo chỉ cú mức oxi húa +1 , ở cỏc halogen khỏc cú phõn lớp d cũn trống, như clo cú cỏc số oxi húa +1, +3, + 5, +7.
2. Cỏc halogen cú độ õm điện lớn
Cỏc giỏ trị độ õm điện theo thang Paulinh:
F: 3,98 ; Cl: 3,16; Br: 2,96; I: 2,66 Trong nhúm halogen , độ õm điện giảm dần từ flo đến iot 3. Tớnh chất húa học
a. Halogen là những phi kim cú tớnh oxi húa mạnh : halogen oxi húa hầu hết cỏc kim loại, nhiều phi kim và nhiều hợp chất. Khi đú nguyờn tử halogen biến thành ion halogenua với số oxi húa -1. Thớ dụ với clo:
H2 + Cl2 → 2HCl 2Fe + 3Cl2→ 2FeCl3
Cu + Cl2→ CuCl2
2NaOH + Cl2→ NaCl + NaOCl + H2O Nước Gia ven. b. Tớnh oxi húa của halogen giảm dần từ flo đến iot.
c. Flo khụng thể hiện tớnh khử, cỏc halogen khỏc thể hiện tớnh khử và tớnh khử tăng dần từ clo đến iot.
II. Hợp chất của halogen
1. Hiđro halogenua và axit halogen hiđric HF, HCl, HBr, HI
Hiđro halogenua là cỏc hợp chất khớ dễ tan trong nước tạo ra cỏc dung dịch axit halogen hiđric. Từ HF đến HI tớnh chất axit tăng dần, HF là một axit yếu.
Từ HF đến HI tớnh chất khử tăng dần, chỉ cú thể oxi húa F- bằng dũng điện, trong khi đú cỏc ion õm khỏc như Cl-, Br-, I- đều bị oxi húa khi tỏc dụng với chất oxi húa mạnh
2. Hợp chất cú oxi của halogen
Trong cỏc hợp chất cú oxi, clo, brom, iot thể hiện số oxi húa dương cũn flo thể hiện số oxi húa õm. Do khụng phản ứng trực tiếp với oxi, cỏc hợp chất cú oxi của halogen được điều chế giỏn tiếp.
Nước giaven: NaCl, NaClO, H2O dựng làm chất khử trựng nước, chất tẩy trắng trong cụng nghiệp dệt, giấy... Nhược điểm quan trọng nhất của nước giaven là khụng bền, khụng vận chuyển đi xa được.
Điều chế nước giaven: (điện phõn dung dịch muối ăn bóo hũa khụng cú màng ngăn) 2NaCl + 2H2O →dp 2NaOH + Cl2↑ + H2↑
Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O nước giaven.
Clorua vụi: CaOCl2 cú cụng dụng tương tự nước giaven. Tuy nhiờn, clorua vụi cú giỏ thành rẻ hơn và cú thể vận chuyển đi xa, do đú được sử dụng rộng rói hơn.
Điều chế clorua vụi:
Ca(OH)2 + Cl2 → CaOCl2 + H2O
Muối Bectole: KClO3 cú tờn quốc tế là kali clorat. Chất này được dựng làm diờm, điều chế oxi trong phũng thớ nghiệm. Điều chế kali clorat:
6KOH + 3Cl2 →70 100− 0C KClO3 + 5KCl + 3H2O Cỏc axit cú oxi của clo:
HClO HClO2 HClO3 HClO4
Chiều tăng tớnh axit và độ bền, chiều giảm của tớnh oxi húa.
B. BÀI TẬP Cể LỜI GIẢI
5.1 Nguyờn tố clo cú 2 đồng vị bền 35Cl
17 và 37Cl
17 . Nguyờn tử khối trung bỡnh của clo trong bảng tuần hoàn là 35,45. Hóy tớnh % cỏc đồng vị trờn.
5.2 Viết cấu hỡnh electron nguyờn tử của cỏc nguyờn tố flo, clo, brom, iot. Dựa vào cấu hỡnh electron hóy giải thớch tại sao flo luụn cú số oxi húa õm cũn cỏc nguyờn tố halogen khỏc ngoài số oxi húa õm cũn cú thể cú số oxi húa dương (+1, +3, +5, +7)?
5.3 Cấu hỡnh ngoài cựng của nguyờn tử của một nguyờn tố X là 5p5 . Tỉ số nơtron và số điện tớch hạt nhõn bằng 1,3962 . Số nơtron của X bằng 3,7 lần số nơtron của nguyờn tử nguyờn tố Y . Khi cho 4,29 gam Y tỏc dụng với lượng dư X thỡ thu được 18,26 gam sản phẩm cú cụng thức là YX.
Hóy xỏc định điện tớch hạt nhõn Z của X và Y viết cấu hỡnh electron của X và Y.
5.4 Dựng thuốc thử thớch hợp để nhận biết cỏc dung dịch sau đõy:
a) BaCl2, KBr, HCl, KI, KOH b) KI, HCl, NaCl, H2SO4
c) HCl, HBr, NaCl, NaOH d) NaF, CaCl2, KBr, Mgl2.
5.5 Cú bốn chất bột màu trắng tương ứng nhau là : NaCl, AlCl3, MgCO3, BaCO3. Chỉ được dựng nước cựng cỏc
thiết bị cần thiết (lũ nung, bỡnh điện phõn v.v...) Hóy trỡnh bày cỏch nhận biết từng chất trờn.
5.6 Khụng dựng húa chất nào khỏc hóy phõn biệt 4 dung dịch chứa cỏc húa chất sau: NaCl, NaOH, HCl, phenoltalein.
5.7 Một loại muối ăn cú lẫn tạp chất CaCl2, MgCl2, Na2SO4, MgSO4, CaSO4. Hóy trỡnh bày cỏch loại cỏc tạp chất để thu được muối ăn tinh khiết.
5.8 Nguyờn tố R là phi kim thuộc phõn nhúm chớnh trong bảng tuần hoàn. Tỉ lệ giữa phần trăm nguyờn tố R trong oxit cao nhất và phần trăm R trong hợp chất khớ với hiđro bằng 0,5955. Cho 4,05 gam một kim loại M chưa rừ húa trị tỏc dụng hết với đơn chất R thỡ thu được 40,05 gam muối. Xỏc định cụng thức của muối M.
5.9 Điện phõn núng chảy a gam một muối A tạo bởi kim loại và phi kim húa trị I (X) thu được 0,896 lit khớ nguyờn
chất (ở đktc). Hũa tan a gam muối A vào 100ml dung dịch HCl 1M cho tỏc dụng với dung dịch AgNO3 dư thu được
25,83 gam kết tủa. Dung dịch AgNO3 dư cho tỏc dụng với 100 ml dung dịch HCl 1M. Xỏc định tờn phi kim cụng thức tổng quỏt của muối A.
5.10 Cho 31,84 gam hỗn hợp NaX, NaY (X, Y là hai halogen ở 2 chu kỳ liờn tiếp) vào dung dịch AgNO3 dư, thu
được 57,34 gam kết tủa.
a) Tỡm cụng thức của NaX, NaY. b) Tớnh khối lượng mỗi muối.
5.11 Một muối được tạo bởi kim loại M húa trị II và phi kim húa trị I. Hũa tan m gam muối này vào nước và chia
dung dịch làm hai phần bằng nhau:
- Phần I: Cho tỏc dụng với dung dịch AgNO3 cú dư thỡ được 5,74 gam kết tủa trắng.
- Phần II : Nhỳng một thanh sắt vào dung dịch muối, sau một thời gian phản ứng kết thỳc khối lượng thanh sắt tăng lờn 0,16 gam.
a) Tỡm cụng thức phõn tử của muối. b) Xỏc định trị số của m.
5.12 X, Y là hai nguyờn tố halogen thuộc hai chu kỡ liờn tiếp trong hệ thống tuần hoàn. Hỗn hợp A cú chứa 2 muối
của X, Y với natri.
a) Để kết tủa hoàn toàn 2,2 gam hỗn hợp A, phải dựng 150 ml dung dịch AgNO3 0,2M. Tớnh khối lượng kết tủa thu
được?
b) Xỏc định hai nguyờn tố X, Y.
5.13 Hũa tan một muối kim loại halogenua chưa biết húa trị vào nước để được dung dịch X. Nếu lấy 250 ml dung
dịch X (chứa 27 gam muối) cho vào AgNO3 dư thỡ thu được 57,4 gam kết tủa. Mặt khỏc điện phõn 125 ml dung dịch X trờn thỡ cú 6,4 gam kim loại bỏm ở catot. Xỏc định cụng thức muối.
5.14 Một hỗn hợp ba muối NaF, NaCl, NaBr nặng 4,82 gam hũa tan hoàn toàn trong nước được dung dịch A. Sục
khớ clo dư vào dung dich A rồi cụ cạn hoàn toàn dung dịch sau phản ứng thu được 3,93 gam muối khan. Lấy một nửa lượng muối khan này hũa tan vào nước rồi cho phản ứng với dung dịch AgNO3 dư thỡ thu được 4,305 gam kết tủa. Viết cỏc phương trỡnh xảy ra và tớnh thành phần phần trăm khối lượng mỗi muối trong hỗn hợp ban đầu.
5.15 Hỗn hợp A gồm 3 muối NaCl, NaBr và NaI:
* 5,76 gam A tỏc dụng với lượng dư dung dịch brom, cụ cạn thu được 5,29 gam muối khan.
* Hũa tan 5,76 gam A vào nước rồi cho một lượng khớ clo sục qua dung dịch. Sau một thời gian, cụ cạn thỡ thu được 3,955 gam muối khan, trong đú cú 0,05 mol ion clorua.
a) Viết cỏc phương trỡnh phản ứng.
b) Tớnh thành phầm phần trăm khối lượng mỗi muối trong A.
5.16 Cú hỗn hợp gồm hai muối NaCl và NaBr. Khi cho dung dịch AgNO3 vừa đủ vào hỗn hợp trờn người ta thu được
5.17 Hai bỡnh cầu chứa amoniac và hiđroclorua khụ. Cho từ từ nước vào đầy mỗi bỡnh khớ, thỡ thấy khớ chứa trong hai bỡnh tan hết. Sau đú trộn dung dịch trong hai bỡnh đú lại với nhau. Hóy xỏc định nồng độ mol/l của cỏc chất trong dung dịch sau khi trộn lẫn, biết rằng bỡnh chứa hiđroclorua cú thể tớch gấp 3 lần thể tớch chứa amoniac, cỏc khớ đo ở đktc.
5.18 Hỗn hợp A gồm KClO3, Ca(ClO3)2, Ca(ClO)2, CaCl2 và KCl nặng 83,68 gam. Nhiệt phõn hoàn toàn A ta thu được chất rắn B gồm CaCl2, KCl và 17,472lit O2 . Cho chất rắn B tỏc dụng với 360ml dung dịch K2CO3 0,5M (vừa đủ) thu được kết tủa C và dung dịch D. Lượng KCl trong dung dịch D nhiều gấp
3 22
lần lượng KCl cú trong A. a) Tớnh khối lượng kết tủa A.
b) Tớnh % khối lượng của KClO3 trong A.
5.19 Từ một tấn muối ăn cú chứa 10,5% tạp chất, người ta điều chế được 1250 lit dung dịch HCl 37% (D = 1,19
g/ml) bằng cỏch cho lượng muối ăn trờn tỏc dụng với axit sunfuric đậm đặc và đun núng. Tớnh hiệu suất của quỏ trỡnh điều chế trờn.
5.20 Khi đun núng muối kali clorat, khụng cú xỳc tỏc, thỡ muối này bị phõn hủy đồng thời theo hai phương trỡnh húa học sau:
a) 2KCIO3→ 2KCl + 3O2↑
b) 4KClO3→ 3KClO4 + KCl
Tớnh : - Bao nhiờu % khối lượng bị phõn hủy theo (a)
- Bao nhiờu % khối lượng bị phõn hủy theo (b)
Biết rằng khi phõn hủy hoàn toàn 73,5 gam kaliclorat thỡ thu được 33,5 gam kaliclorua.
5.21 Hũa tan 1,74 gam MnO2 trong 200ml axit clohiđric 2M. Tớnh nồng độ (mol/l) của HCl và MnCl2 trong dung dịch