Giáo án một số bài toán hóa học điển hình – phần 2

Khóa học LTĐH cấp tốc môn Hóa –Thầy Sơn Bài 10. Một số bài toán hóa học điển hình-Phần 2 Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 - BÀI 10. MỘT SỐ BÀI TOÁN HÓA HỌC ĐIỂN HÌNH – PHẦN 2 TÀI LIỆU BÀI GIẢNG I.TÍNH CHẤT MỘT SỐ KIM LOẠI NHÓM B 1.Sắt và hợp chất của sắt a. Đơn chất Từ những đặc điểm về cấu tạo và tính chất, ta có thể nhận biết tính chất hoá học cơ bản của sắt là tính khử trung bình : Fe có thể bị oxi hoá thành Fe2+ hoặc Fe3+. +Tác dụng với phi kim: Fe khử nhiều phi kim thành ion âm trong khi đó Fe bị oxi hoá thành Fe2+ hoặc Fe3+. Thí dụ : Fe + S ot FeS 2Fe + 3Cl2 ot 2FeCl3 + Tác dụng với axit: Fe khử dễ dàng ion H+ trong dung dịch axit HCl hoặc H2SO4 loãng thành hiđro đồng thời Fe bị oxi hoá thành Fe 2+ : Fe + H2SO4 FeSO4 + H2 Khi tác dụng với những axit có tính oxi hoá mạnh, như HNO3 và H2SO4 đặc nóng, Fe bị oxi hoá mạnh thành ion Fe 3+ : Fe + 4HNO3 Fe(NO3)3 + 2H2O + NO 2Fe + 6H2SO4 Fe2(SO4)3 + 6H2O + 3SO2 Axit HNO3 và H2SO4 đặc nguội không tác dụng với sắt mà còn làm cho sắt trở nên thụ động. + Tác dụng với dung dịch muối: Sắt khử được những ion kim loại đứng sau nó trong dãy điện hoá (có thế điện cực chuẩn lớn hơn 0,44 V). Thí dụ : Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu Fe + 3AgNO3 (dư) Fe(NO3)3 + 3Ag + Tác dụng với nước: Ở nhiệt độ cao, sắt khử được hơi nước: 3Fe + 4H2O o ot 570 C Fe3O4 + 4H2 Khóa học LTĐH cấp tốc môn Hóa –Thầy Sơn Bài 10. Một số bài toán hóa học điển hình-Phần 2 Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 - Fe + H2O o ot 570 C FeO + H2 b. Một số hợp chất của sắt *Hợp chất sắt (II) + Hợp chất sắt(II) có tính khử Khi tác dụng với chất oxi hoá, các hợp chất sắt(II) bị oxi hoá thành hợp chất sắt(III). Trong các phản ứng này, ion Fe 2+ có khả năng nhường 1 electron : Fe 2+ Fe 3+ + 1e Như vậy, tính chất hoá học chung của hợp chất sắt(II) là tính khử. Sau đây là những phản ứng hoá học minh hoạ cho tính khử của hợp chất sắt(II) : - Sắt(II) oxit bị oxi hoá bởi axit H2SO4 đặc nóng hoặc dung dịch axit HNO3 tạo thành muối sắt(III) : 3FeO + 10HNO3 3Fe(NO3)3 + 5H2O + NO 10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O + Oxit và hiđroxit sắt(II) có tính bazơ Sắt(II) oxit và sắt(II) hiđroxit có tính bazơ. Chúng tác dụng được với axit (HCl, H2SO4 loãng) tạo thành muối sắt(II). *Hợp chất Sắt (III) + Hợp chất sắt(III) có tính oxi hoá Khi tác dụng với chất khử, các hợp chất sắt(III) sẽ bị khử thành hợp chất sắt(II) hoặc sắt tự do. Trong các phản ứng hoá học này, ion Fe3+ có khả năng nhận 1 hoặc 3 electron, tuỳ thuộc vào chất khử mạnh hay yếu : Fe 3+ + 1e Fe 2+ Fe 3+ + 3e Fe Như vậy, tính chất hoá học chung của hợp chất sắt(III) là tính oxi hoá. -Hợp chất sắt(III) oxi hoá nhiều kim loại thành ion dương : 2FeCl3 + Fe 3FeCl2 2FeCl3 + Cu 2FeCl2 + CuCl2 -Hợp chất sắt(III) oxi hoá một số hợp chất có tính khử : Khóa học LTĐH cấp tốc môn Hóa –Thầy Sơn Bài 10. Một số bài toán hóa học điển hình-Phần 2 Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 3 - 2FeCl3 + 2KI 2FeCl2 + 2KCl + I2 +Oxit và hiđroxit sắt(III) có tính bazơ Sắt(III) oxit và sắt(III) hiđroxit có tính bazơ. Chúng tác dụng với axit tạo thành muối sắt(III). 2. Đồng và hợp chất của đồng a.Đơn chất Đồng là kim loại kém hoạt động, có tính khử yếu. Tính chất này được chứng minh qua những phản ứng hoá học sau. + Tác dụng với phi kim Khi đốt nóng, Cu không cháy trong khí oxi mà tạo thành màng CuO màu đen bảo vệ Cu không bị oxi hoá tiếp tục : 2Cu + O2 ot 2CuO Đồng có thể tác dụng với Cl2, Br2, S,... ở nhiệt độ thường hoặc đun nóng : Cu + Cl2 CuCl2 Cu + S ot CuS + Tác dụng với axit Đồng không tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng. Tuy vậy, với sự có mặt của oxi trong không khí, Cu bị oxi hoá thành muối Cu(II). 2Cu + 4HCl + O2 2CuCl2 + 2H2O Đồng bị oxi hoá dễ dàng trong H2SO4 đặc nóng và HNO3 : Cu + 2H2SO4 (đặc) ot CuSO4 + SO2 + 2H2O Cu + 4HNO3 (đặc) Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 3Cu + 8HNO3 (loãng) 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O + Tác dụng với dung dịch muối Khóa học LTĐH cấp tốc môn Hóa –Thầy Sơn Bài 10. Một số bài toán hóa học điển hình-Phần 2 Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 4 - Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag b. Một số hợp chất của đồng * Đồng(II) oxit, CuO - CuO có tính oxi hoá : CuO + CO ot Cu + CO2 3CuO + 2NH3 ot N2 + 3Cu + 3H2O * Đồng(II) hiđroxit, Cu(OH)2 - Cu(OH)2 có tính bazơ, không tan trong nước nhưng tan dễ dàng trong dung dịch axit. - Cu(OH)2 tan dễ dàng trong dung dịch NH3 tạo ra dung dịch có màu xanh thẫm gọi là nước Svayde. Cu(OH)2 + 4NH3 3 4 2Cu(NH ) (OH) 3.Crom và hợp chất của crom a. Đơn chất + Tác dụng với phi kim 4 0Cr + 3O2 3 2 32Cr O 2 0Cr + 3Cl2 3 32CrCl + Tác dụng với axit 0Cr + 2HCl 2 2CrCl + H2 Tương tự nhôm, crom không tác dụng với axit HNO3 và H2SO4 đặc, nguội mà các axit này làm cho kim loại crom trở nên thụ động. b.Một số hợp chất của Crom * Hợp chất Crom(II) + Crom(II) oxit, CrO Khóa học LTĐH cấp tốc môn Hóa –Thầy Sơn Bài 10. Một số bài toán hóa học điển hình-Phần 2 Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 5 - CrO là một oxit bazơ, tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng tạo thành muối crom(II) : CrO + 2HCl CrCl2 + H2O CrO có tính khử, trong không khí CrO dễ bị oxi hoá thành crom(III) oxit Cr2O3. + Crom(II) hiđroxit, Cr(OH)2 Cr(OH)2 có tính khử, trong không khí Cr(OH)2 bị oxi hoá thành Cr(OH)3 : 4Cr(OH)2 + O2 + 2H2O 4Cr(OH)3 Cr(OH)2 là một bazơ, tác dụng với dung dịch axit tạo thành muối crom(II) : Cr(OH)2 + 2HCl CrCl2 + 2H2O + Muối crom(II) Muối crom(II) có tính khử mạnh. Thí dụ, dung dịch muối CrCl2 tác dụng dễ dàng với khí clo, tạo thành muối crom(III) clorua : 2CrCl2 + Cl2 2CrCl3 * Hợp chất Crom(III) + Crom(III) oxit, Cr2O3 Cr2O3 là một oxit lưỡng tính, tan trong axit và kiềm đặc. Cr2O3 được dùng tạo màu lục cho đồ sứ, đồ thuỷ tinh. + Crom(III) hiđroxit, Cr(OH)3 Cr(OH)3 là hiđroxit lưỡng tính, tan được trong dung dịch axit và dung dịch kiềm : Cr(OH)3 + NaOH Na 4Cr(OH) (hay NaCrO2) Cr(OH)3 + 3HCl CrCl3 + 3H2O + Muối crom(III) Muối crom(III) có tính oxi hoá và tính khử. Trong môi trường axit, muối crom(III) có tính oxi hoá và dễ bị những chất khử như Zn khử thành muối crom(II): 2 3Cr (dd) + 0Zn 2 2Cr (dd) + 2Zn (dd) Khóa học LTĐH cấp tốc môn Hóa –Thầy Sơn Bài 10. Một số bài toán hóa học điển hình-Phần 2 Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 6 - Trong môi trường kiềm, muối crom(III) có tính khử và bị những chất oxi hóa mạnh oxi hóa thành muối crom(VI): 2 3Cr (dd) + 0 23Br + 16OH 2 62 4CrO (dd) + 6 1Br (dd) + 8H2O * Hợp chất Crom (VI) + Crom(VI) oxit, CrO3 CrO3 có tính oxi hoá rất mạnh. Một số chất vô cơ và hữu cơ như S, P, C, NH3, C2H5OH,... bốc cháy khi tiếp xúc với CrO3, đồng thời CrO3 bị khử thành Cr2O3. Thí dụ : 2CrO3 + 2NH3 Cr2O3 + N2 + 3H2O CrO3 là một oxit axit, tác dụng với nước tạo thành hỗn hợp axit cromic H2CrO4 và axit đicromic H2Cr2O7 : CrO3 + H2O H2CrO4 2CrO3 + H2O H2Cr2O7 Hai axit này không tách ra được ở dạng tự do, chỉ tồn tại trong dung dịch. Nếu tách khỏi dung dịch, chúng sẽ bị phân huỷ trở lại thành CrO3. + Muối cromat và đicromat Các muối cromat và đicromat là những hợp chất bền hơn nhiều so với các axit cromic và đicromic. Các muối cromat và đicromat có tính oxi hoá mạnh, đặc biệt trong môi trường axit, muối Cr(VI) bị khử thành muối Cr(III). Thí dụ : K2Cr2O7+ 6FeSO4 +7H2SO4 Cr2(SO4)3 +3Fe2(SO4)3+ K2SO4 +7H2O K2Cr2O7 + 6KI + 7H2SO4 Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 3I2 + 7H2O Trong môi trường thích hợp, các muối cromat và đicromat chuyển hóa lẫn nhau theo một cân bằng : 2CrO 2 4 + 2H + Cr2O 2 7 + H2O (màu da cam) (màu vàng) 4. Thiếc + Trong các hợp chất, Sn có số oxi hoá +2 và +4. Khóa học LTĐH cấp tốc môn Hóa –Thầy Sơn Bài 10. Một số bài toán hóa học điển hình-Phần 2 Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 7 - +Thiếc là kim loại có tính khử yếu: - Trong không khí ở nhiệt độ thường, Sn không bị oxi hoá ; Ở nhiệt độ cao, Sn bị oxi hoá thành SnO2. - Thiếc tác dụng chậm với các dung dịch HCl, H2SO4 loãng tạo thành muối Sn(II) và H2. Với dung dịch HNO3 loãng tạo muối Sn(II) nhưng không giải phóng hiđro. Với H2SO4, HNO3 đặc tạo ra hợp chất Sn(IV). - Thiếc bị hoà tan trong dung dịch kiềm đặc (NaOH, KOH). Trong tự nhiên, thiếc được bảo vệ bằng màng oxit, do vậy thiếc tương đối bền về mặt hoá học, bị ăn mòn chậm. II. MỘT SỐ BÀI TOÁN HÓA HỌC ĐIỂN HÌNH 1.Bài toán về Al và Zn a. Bài toán có phản ứng Al3+ tác dụng với dung dịch OH- đến dư Sơ đồ phản ứng : 3OH OH3 3 2Al Al(OH) AlO - Khi đề cho số mol Al3+ và OH- thì tính lần lượt: kết tủa rồi tan - Khi đề cho số mol Al(OH)3 < Al 3+ thì sẽ có hai giá trị của OH- phù hợp Công thức tính nhanh: 3Al(OH)OH min n 3n 3 3Al(OH)OH max Al n 4n n Chú ý: - Nếu trong dung dịch chứa Al3+ còn chứa thêm H+ thì OH- cho vào dung dịch sẽ trung hoà lượng H+ này trước. - Nếu dung dịch chứa thêm các ion kim loại khác như Mg2+; Fe2+... thì OH- sẽ tạo kết tủa với các ion này trước khi hoà tan Al(OH)3. - Nếu dung dịch chứa SO4 2- , khi thêm Ba(OH)2 thì ngoài các kết tủa M(OH)n còn có thêm kết tủa BaSO4. Lượng kết tủa max, min còn phụ thuộc vào BaSO4. - Khi sục CO2 vào dung dịch chứa Ba 2+ ; AlO2 - ; OH - thu được các kết tủa Al(OH)3 và BaCO3. b. Bài toán có phản ứng H+ tác dụng với dung dịch chứa AlO2 - 2H H O 3H 3 2 3AlO Al(OH) Al Nếu số mol Al(OH)3 < AlO2 - thì có hai trường hợp đúng với H+ Khóa học LTĐH cấp tốc môn Hóa –Thầy Sơn Bài 10. Một số bài toán hóa học điển hình-Phần 2 Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 8 - - Trường hợp 1: H+ thiếu, chỉ đủ để tạo kết tủa 3Al(OH)H min n n - Trường hợp 2: H+ để tạo kết tủa hoàn toàn và tan một phần 22 Al(OH)H max AlO n 4n 3 c. Bài toán có phản ứng Zn2+ tác dụng với dung dịch chứa OH- 2OH 2OH2 2 2Zn Zn(OH) ZnO Khi số mol Zn(OH)2 < Zn 2+ thì có hai trường hợp đúng với OH- đã phản ứng 2Zn(OH)OH min n 2n 2 2Zn(OH)OH max Zn n 4n 2n 2.Bài toán kim loại tác dụng với dung dịch muối Kim loại (1) + Muối (1) Kim loại (2) + Muối (2) Nguyên tắc: + Kim loại mạnh tác dụng với muối của kim loại yếu trước + Kim loại sinh ra bám vào kim loại ban đầu + Trước khi tính toán, cần xác định chất hết Một số cách xác định chất hết: + So sánh khối lượng kim loại trong muối và kim loại thu được + So sánh số mol electron: Khử là kim loại, oxi hóa là ion kim loại + Dựa vào số lượng sản phẩm + Biện luận Giáo viên: Phạm Ngọc Sơn Nguồn: Hocmai.vn