CHUYÊN đề bài tập các NGUYÊN tố NHÓM VIA, VIIA

Theo quy chế trường THPT chuyên được ban hành tại Thông tư số 12/2014/TT-BGDĐT “Mục tiêu của trường chuyên là phát hiện những học sinh có tư chất thông minh, đạt kết quả xuất sắc trong h

Theo quy chế trường THPT chuyên được ban hành tại Thông tư số

12/2014/TT-BGDĐT “Mục tiêu của trường chuyên là phát hiện những học sinh có tư chất thông

minh, đạt kết quả xuất sắc trong học tập và phát triển năng khiếu của các em về một

số môn học trên cơ sở đảm bảo giáo dục phổ thông toàn diện; giáo dục các em thành người có lòng yêu nước, tinh thần vượt khó, tự hào, tự tôn dân tộc; có khả năng tự học, nghiên cứu khoa học và sáng tạo; có sức khỏe tốt để tiếp tục đào tạo thành nhân tài đáp ứng yêu cầu phát triển đất nước”.

Trường chuyên ngoài việc thực hiện các nhiệm vụ, quyền hạn quy định tại Điều lệtrường trung học còn có các nhiệm vụ, quyền hạn khác, trong đó có:

- Tổ chức giảng dạy, học tập và các hoạt động giáo dục theo mục tiêu, chương trìnhgiáo dục phổ thông và các nội dung dạy học, giáo dục dành cho trường chuyên;

- Nghiên cứu vận dụng phù hợp, hiệu quả các phương pháp quản lý, dạy học, kiểmtra đánh giá tiên tiến; tổ chức hiệu quả các hoạt động giáo dục giá trị sống, kỹ năngsống và kỹ năng hoạt động xã hội của học sinh; tạo điều kiện cho học sinh nghiêncứu khoa học, sáng tạo kỹ thuật, vận dụng kiến thức vào giải quyết những vấn đềthực tiễn và sử dụng ngoại ngữ trong học tập, giao tiếp;

- Phát triển đội ngũ cán bộ quản lý, giáo viên đủ về số lượng, hợp lý về cơ cấu, giỏi

về chuyên môn, nghiệp vụ; sử dụng thành thạo thiết bị dạy học hiện đại; sử dụngđược ngoại ngữ trong nghiên cứu, giảng dạy và giao tiếp; có khả năng nghiên cứukhoa học sư phạm ứng dụng;

- Phối hợp với các đơn vị liên quan tổ chức đào tạo, bồi dưỡng năng lực chuyên môn,nghiệp vụ, trình độ ngoại ngữ, tin học của cán bộ quản lý, giáo viên, nhân viên đểđáp ứng mục tiêu, nhiệm vụ trường chuyên;

- Phát triển hoạt động hợp tác giữa nhà trường với các cơ sở giáo dục, cơ sở nghiêncứu khoa học trong nước và nước ngoài để nâng cao chất lượng giáo dục và quản lý Thực hiện nhiệm vụ trên, trong những năm qua, các trường THPT chuyên đã có nhiềusáng tạo trong công tác tổ chức thực hiện nhiệm vụ giáo dục và bồi dưỡng học sinh giỏi tạicác nhà trường Đặc biệt, các trường THPT chuyên trong khu vực duyên hải và đồng bằngbắc bộ đã tổ chức các cuộc giao lưu giáo viên và học sinh 02 lần/01 năm học Các hoạtđộng này đã thu hút được nhiều trường THPT chuyên cả trong và ngoài khu vực tham gia.Trong các kì hội thảo khoa học trước, các thầy cô giáo của các trường THPT chuyên đã cónhiều chuyên đề hay được chia sẻ tới các đồng nghiệp và các em học sinh của các trườngTHPT chuyên trong khối Năm học 2019 – 2020, Hội thảo khoa học tổ chức tại Bắc Ninh,

các thầy cô giáo môn hóa học đã nhất trí lựa chọn chuyên đề “Bài tập các nguyên tố

nhóm VIB, VIIB” làm nội dung hội thảo để các thầy cô giáo trong các nhà trường chia sẻ

việc dạy học và bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi quốc gia được tốt hơn.

NỘI DUNG Phần I: KIẾN THỨC LÍ THUYẾT CẦN NẮM VỮNG

I CÁC NHUYÊN TỐ NHÓM VIB

Nhóm VIB gồm các nguyên tố: Crom (Cr), Molipđen (Mo), Vonfram (W, còn gọi

là tungsten) Một số đặc điểm của các nguyên tố nhóm VIB:

Nguyên

tố (E)

STTnguyên

tử

Cấu hìnhelectron

Năng lượng ion hóa, eV Bán kính

nguyên tử(nm)

Thế điện cựcchuẩn, V

Những nguyên tử Cr, Mo, W có cấu hình electron khá giống nhau, AO d của Cr và

Mo được điền một nửa, tương đối bền Năng lượng ion hóa cho thấy trong những hợp chất

có số oxi hóa lớp hơn +2, các nguyên tố này ít có khả năng tạo liên kết ion

Do sự co latanoit, W có bán kính nguyên tử gần với Mo Bởi vậy, Mo có tính chấtgần với W hơn so với Cr Cron có số oxi hóa đặc trưng là +3, +6; ngoài ra trong các hợpchất crom, molipden, vonfram còn có các số oxi hóa 0, +1, +2, +3, +4 và +6

I.1 Đơn chất

I.1.1 Tính chất vật lí

Crom, molipden, vonfram là những kim loại màu trắng bạc, có ánh kim Cả ba đều

là kim loại nặng, dẫn nhiệt và điện tốt, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao (đứng đầutrong các kim loại chuyển tiếp)

Crom, molipden, vonfram rất tinh khiết đều dễ chế hóa cơ học, nhưng khi lẫn tạpchất thì đều cứng và giòn vì vậy các kim loại crom, molipden, vonfram kĩ thuật đều cứng.Việc đưa thêm Crom, molipden, vonfram vào thép làm tăng cao độ cứng, độ bền nhiệt, độbền ăn mòn và độ bền hóa chất của các loại thép đặc biệt Thép dụng cụ chứa 3-4% Cr,thép dụng cụ cắt gọt chứa 20% W, thép crom – vonfram chứa 7,5%Cr, 26%W,…Hợp kimnicrom dùng làm dây xoắn trong các lò điện chứa 10% Cr, 25% Fe, 2%Mn, 63% Ni Hợpkim của Mo với W là vật liệu thay thế platin Hợp kim siêu cứng Stelit chứa 20-35% Cr,

I.1.2 Tính chất hóa học

nhân là cả ba đều được bảo vệ bởi màng oxit mỏng và bền ở bề mặt Ở nhiệt độ cao, đặcbiệt ở dạng bột, cả ba KL đều phản ứng với oxi theo phản ứng:

Cả ba kim loại đều không tác dụng với kiềm nhưng tan được trong kiềm nóng chảy

có hòa tan nitrat hoặc clorat:

I.1.3 Trạng thái tự nhiên và điều chế

 Crom được điều chế bằng phương pháp nhiệt nhôm:

Cr2O3 + 2Al  2Cr + Al2O3

Crom thu được chứa 97,99% Cr

được có độ tinh khiết kém hơn

 Trong công nghiệp, lượng lớn kim loại Cr, Mo, W được sản xuất dưới dạng hợpkim fero Hợp kim ferocrom chứa 50 – 70%Cr được sản xuất bằng cách dùng thancốc khử quặng cromit:

 Hợp kim feromolipđen chứa 55 – 60% Mo được sản xuất bằng cách dùng C hoặc Alkhử hỗn hợp quặng molipđenit, oxit sắt và vôi sống trong lò điện:

 Hợp kim ferovonfram chứa 65 – 70% W được sản xuất bằng cách dùng C khử hỗn

I.2 Hợp chất của Cr(0); Mo(0) và W(0)

I.2.1 Phức hexacacbonyl Cr(CO)6, Mo(CO)6, W(CO)6:

 Các phức chất này đều có cấu trúc bát diện

 Cấu hình electron của nguyên tử trung tâm là

E còn có các liên kết cho nhận E  CO

Các hexacacbonyl không tác dụng với nước và axit, nhưng tác dụng được với

Cr(CO)6 + 2Na  Na2Cr(CO)5 + CO Các hexacacbonyl được điều chế theo hai phương pháp:

- Cho kim loại tác dụng trực tiếp với khí CO

- Cho muối hoặc phức của kim loại tác dụng với chất khử trong khí quyển CO:

I.2.2 Crom đibenzen Cr(C 6 H 6 ) 2

Crom đibenzen là tinh thể

Độ dài các liên kết Cr – C bằngnhau

Liên kết được hình thànhtrong crom đibenzen bởi sự chonhận của các cặp electron trong

I.3 Hợp chất số oxi hóa +2 của Cr, Mo, W

 Hợp chất số oxi hóa +2 ở Cr tương đối phổ biến:

Cr(II) ít bị thủy phân

 Ion Cr2+ có thể tạo nên các phức chất như [Cr(NH3)6]Cl2, K4[Cr(CN)6], CrCl2.2N2H4,

…

 Hợp chất số oxi hóa +2 hầu như không thể hiện ở Mo và W Một số hợp chất đã

được nghiên cứu:

 Molipđen (II) axetat là tinh thể hình kim màu vàng, độ bền nhiệt cao, tồn tạ dưới

I.4 Hợp chất số oxi hóa +3

I.4.1 Hợp chất crom (III)

dùng làm bột màu cho sơn và thuốc vẽ

 Crom (III) hidroxit là kết tủa dạng nhầy màu lục nhạt, không tan trong nước, có thành

 Muối crom (III): là dạng oxi hóa bền nhất của crom

tan Khi kết tinh từ dung dịch, muối crom(III) thường ở dạng tinh thể hidrat có

thành phần và màu sắc biến đổi, ví dụ CrPO4.6H2O có màu tím, CrPO4.2H2O cómàu lục.

 Dung dịch muối crom (III) có màu tím đỏ ở nhiệt độ thường (màu đặc trưng của

 Crom (III) bị khử thành Crom (II) bằng hỗn hỗng kẽm trong môi trường axit và bị

màu sắc khác nhau:

(tím) (lục nhạt) (lục)(dạng màu tím bền trong dung dịch loãng và nguội, dạng màu lục bền trong dungdịch đặc, nóng)

 Mo2S3: Là chất dạng tinh thể hình kim màu thép xám, không tan trong nước và axit

I.5 Hợp chất crom(VI)

I.5.1 Crom(VI) oxit: CrO3 là tinh thể hình kim màu đỏ thẫm, hút ẩm mạnh và rất độc đối

- CrO 3 là oxit axit, có tính oxi hóa mạnh:

 Tác dụng với nước tạo thành axit, tác dụng với kiềm thành cromat:

- CrO 3 tác dụng với HF và HCl tạo thành cromyl halogenua:

- CrO 3 được điều chế bằng cách cho muối cromat, dicromat tác dụng với H 2 SO 4 đặc.

I.5.2 Axit cromic và axit policromic: H2CrO4 màu vàng; H2Cr2O7 màu da cam, H2Cr3O10

Cấu tạo các axit này tương tự các hợp chất tương ứng của S

Quá trình ngưng tụ axit cromic tăng khi pH giảm và nồng độ tăng

Chúng là các chất oxi hóa mạnh

I.5.3 Muối cromat và đicromat:

cromat chuyển thành đicromat, tricromat,… khi bị axit hóa Chúng có tính oxi hóa mạnhtrong môi trường axit:

Muối cromat và đi cromat chuyển hóa qua lại theo sơ đồ:

trong môi trường kiềm

I.5.4 Hợp chất peoxi của crom

Peoxicromat(VI) không bền, bị phân hủy khi va chạm, trong nước, axit, kiềm giảiphóng oxi:

trạng thái tự do trong đó Cr có hóa trị V

II NGUYÊN TỐ NHÓM VIIB

Nhóm VIIB gồm các nguyên tố: Mangan (Mn), Tecneti (Tc) và Reni (Re) Một số đặcđiểm nguyên tố nhóm VIIB:

Nguyên

tố (E)

Cấu hìnhelectron

Năng lượng ion hóa

eV

Bán kínhnguyên tử

Thế điện cựcchuẩn,

nguyên tử I1 I2 I3 (nm) V

tính chất giống nhau Tuy nhiên tính chất của Tc và Re giống nhau nhiều hơn Cấu hình

hướng tạo hợp chất số oxi hóa cao hơn Các nguyên tố nhóm VIIB tạo nên nhiều hợp chấtvới số õi hóa khác nhau từ 0 đến +7 Những số oxi hóa phổ biến của Mn là +2, +4, +7; của

Tc là +4, +7; của Re là +3, +4, +5, +7 Ở trạng thái oxi hóa +7 các nguyên tố này có nhữngnét giống clo

Sơ đồ thế oxi hóa – khử các nguyên tố nhóm VIIB (trong môi trường axit):

II.1 CÁC ĐƠN CHẤT

II.1.1 Tính chất vật lí

Mangan, Tecneti và Reni là những kim loại màu trắng bạc Dạng bề ngoài củamangan giống sắt, của tecneti giống platin Mangan có một số dạng thù hình khác nhau vềmạng tinh thể và tỉ khối, bền nhất ở nhiệt độ thường là dạng α với mạng lập phương tâm

Mangan, Tecneti và Reni là kim loại rất khó nóng chảy và sôi Mangan tinh khiết dễcán và dễ rèn nhưng khi lẫn tạp chất thì giòn và cứng hơn

Thép mangan chứa 1 - 2% Mn dẻo dai và chịu mài mòn được dùng làm đường ray,trụ môtơ, bánh răng Thép mangan chứa 10 - 15% Mn dùng để chế tạo các chi tiết rất

cứng, chịu mài mòn Thép không gỉ chứa 14% Cr và 15% Mn chịu được axit nitric vànhững khí chứa lưu huỳnh Manganin là hợp kim của đồng chứa 12% Mn và 3% Ni cóđiện trở lớn ít biến đổi theo nhiệt độ được dùng làm cuộn trở trong các dụng cụ đo điện.Gang kính chứa 5 - 20% Mn.

Mn có nhiều dạng thù hình tuỳ theo phương pháp điều chế, chúng khác nhau vềmạng lưới tinh thể và tỉ khối, bền nhất ở nhiệt độ thường là dạng  với mạng lưới lậpphương tâm khối Mn điều chế bằng phương pháp nhiệt nhôm, tồn tại ở 2 dạng -Mn và -

II.1.2 Tính chất hóa học

Từ Mn đến Re hoạt tính hoá học giảm Mn là kim loại tương đối hoạt động, Tc và

Re là kim loại kém hoạt động

được bảo vệ không cho phản ứng tiếp tục xảy ra kể cả khi đun nóng Ở dạng bột, nhất

 Tác dụng với nước: Cả ba kim loại không tác dụng với nước kể cả khi đun nóng, ở

3Mn + 8HNO3  3Mn(NO3)2 + 2NO + 4H2O

 Khác với Mn và Tc, Re tan được trong peoxit:

II.1.3 Trạng thái tự nhiên

Mn là nguyên tố tương đối phổ biến, Tc và Re tương đối hiếm Các khoáng vật

3MnO2 t0

Sản phẩm thu được chứa 94-96% Mn và 6-4% tạp chất Fe, Si, Al Mn tinh khiết được

- Tc là nguyên tố nhân tạo, được tạo ra bằng phản ứng hạt nhân khi bắn pháMolipđen bằng nơtron

Những cacbonyl của Mn, Tc, Re có công

số oxi hóa của E bằng không, hợp chất có liên kếtkim loại – kim loại:

Các dime cacbonyl này không tác dụng với nước và dung dịch axit loãng nhưng tácdụng với dung dịch kiềm hay dung dịch của kim loại kiềm trong dung môi hữu cơ và tácdụng với halogen:

Ví dụ: [Mn(CO)5]2 + 2Na  2Na[Mn(CO)5] (số oxi hóa của Mn là -1)

Tc2(CO)10 vàRe2(CO)10 được điều chế bằng cách cho CO tác dụng với Tc2O7 và

II.2 Các hợp chất của mangan

II.2.1 Hợp chất Mn +2

- Không tan trong nước nhưng tan dễ trong dung dịch axit

- Không tan trong nước nhưng tan khi có mặt muối amoni

- Thể hiện tính lưỡng tính rất yếu, chỉ tan ít trong dung dịch kiềm rất đặc

do vậy có thể coi Mn(OH) 2 không lưỡng tính)

4 Mn(OH)2 + O2  4MnOOH + 2H2O

dụng với kiềm trong khí quyển hidro

* Muối Mn (+2)

- Muối Mn(II) thường có màu hồng nhạt, khi tan trong nước cho dung dịch gần như

và năng lượng làm bền của phức đều bằng không

Ví dụ :

chuyển thành muối manganat màu lục

Ví dụ:

II.2.2 Hợp chất Mn +4

- Khi đun nóng, phân huỷ tạo thành các oxit thấp hơn:

- Khi đun nóng, tan trong axit và kiềm như một axit lưỡng tính:

+ Khi tan trong dung dịch axit, không tạo muối Mn4+ theo phản ứng trao đổi mà tácdụng như chất oxi hoá

Hipomanganat

- Khi nấu chảy với kiềm hay oxit bazơ mạnh, tạo muối manganit

MnO2 + CaO t →0 CaMnO3

* Muối Mn(+4): Muối Mn(+4) không có nhiều, ion Mn4+ bị thuỷ phân mạnh trong dung

II.2.3 Hợp chất Mn +6

muối manganat của kim loại kiềm, amino, kim loại kiềm thổ, chì và catdimi

→ 2K2MnO3 + O2

- Tan và bền trong dung dịch kiềm nhưng tự phân huỷ trong các môi trường trung tính

-Do vậy, dung dịch manganat được pha loãng bằng nước hoặc khi để lâu trong

đen

Tuy nhiên, với chất oxi hoá mạnh hơn, manganat thể hiện tính khử

mặt oxi không khí

II.2.4 Hợp chất Mn +7

loãng nhưng phân huỷ khi dung dịch có nồng độ trên 20%:

axit nhưng dễ phân huỷ khi đun nóng và dưới tác dụng củaánh sáng

đỏ, độ tan biến đổi tương đối nhiều nhiều theo nhiệt độ Ngoài ra, nó còn thể tan trongamoniac lỏng, pyriđin, rượu và axeton

+ Trên 5000C, phân huỷ theo phản ứng:

hữu cơ, dùng để tẩy trắng, sát trùng trong y học và đời sống Khả năng oxi hoá của

cực bằng thép:

Các hợp chất của Mn (+3) và các hợp chất khác của Tc, Re các bạn tham khảo thêmtrong các tài liệu Hóa học vô cơ tập 3, tác giả Hoàng Nhâm; Hóa học các kim loại chuyểntiếp, tác giả Nguyễn Đức Vận

Phần II: BÀI TẬP CÁC KIM LOẠI NHÓM VIB, VIIB

I Các bài tập về cấu trúc và tính chất Bài 1: Thế nào là chất thuận từ, nghịch từ Momen từ của MnSO4.4H2O là 5,86B Tính sốelectron độc thân trong phân tử phức chất trên Mô tả cấu trúc của phân tử.

Bài 2: Tính bền của số oxi hoá dương max tăng hay giảm theo chiều từ Cr đến W và theo

chiều từ Mn đến Re? Giải thích

Bài 3: Sắp xếp theo chiều o tăng của các phức sau: [W(H2O)6]2+; [Cr(H2O)6]2+;

Bài 4: Cho 3 phức [Mn(H2O)6]2+ ;[MnF6]4 - và [Mn(CN)6]4+ có các thông số phân tách o

thấp spin, cao spin

Bài 5: (Đề thi HSG Quốc gia 2012)

a) Tại sao crom có khả năng thể hiện nhiều trạng thái oxi hoá? Cho biết những số oxi

hóa phổ biến của crom?

Viết phương trình hoá học của các phản ứng để minh họa

kali cromit và kali aluminat

Bài 6: Bán kính của kim loại crom khoảng 126 pm Khối lượng riêng của crom là 7,14

hằng số mạng của crom nếu chỉ dựa vào các giá trị đã cho.

Bài 7: Axit hóa dung dịch kali cromat dẫn đến sự tạo thành ion dicromat màu cam, sau đó

là màu đỏ đậm của các ion tri- vàd tetracromat Sử dụng axit sunfuric đặc chúng tathu được một kết tủa màu đỏ không chứa kali Viết các phản ứng xảy ra và vẽ cấu trúc

các ion Đề xuất cấu tạo của chất kết tủa ?

Bài 8: Giải thích tại sao Cr(OH)2 là bazơ mạnh hơn Cr(OH)3? Tại sao các kim loại có số

oxi hoá càng cao thì thì tính axit của hiđroxit càng mạnh

Bài 9: So sánh tính chất của crom và lưu huỳnh Nêu rõ những tính chất giống nhau và

khác nhau Giải thích nguyên nhân

Bài 10: Nguyên nhân nào làm cho tính chất của các hợp chất Cr(III) giống với tính chất

Bài 11: Tại sao khi axit hoá dd K2Cr2O7, KMnO4 người ta không dùng dd HCl ?

Bài 12: Viết các phương trình phản ứng sau dưới dạng ion (nếu có) và phân tử:

Bài 1 5 : Hoàn thành các pthh của các phản ứng cho sơ đồ:

II Các bài tập về thế điện cực và cân bằng oxi hóa khử Bài 16: Cho sơ đồ: Cr3+ −0,41 V → Cr2+ −0,91 V → Cr và T Cr(OH )3 = 7.10-31

b Tính thế điện cực của điện cực sau: Cr nhúng trong dung dịch bão hoà Cr(OH)3.

Bài

17 : Trong môi trường axit ta có chuỗi phản ứng khử:

Mn3+ +1,5V → Mn2+ −1,18 V → Mn Dùng phương trình Nerst tính sức điện động của pin nồng độ:

pH càng nhỏ (dung dịch càng có môi trường axit thì E’ càng tăng, tính oxi hóa của

Bài

19 : Tính sức điện động E0, thiết lập sơ đồ pin và viêt phương trình phản ứng xảy ra

4 2− ¿,H2O /Cr(OH )3,OH¿=−0,13 V¿ ¿; E NO