Tính chất hoá học a Tác dụng với kim loại Clo tác dụng với hầu hết các kim loại tạo thành muối clorua.. H2 + Cl2 →to 2HCl c Tác dụng với nớc Khi tan trong nớc, một phần khí clo tác dụ
Trang 1Chơng 3 : phi kim - sơ lợc về bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học
A - một số Kiến thức cần nhớ
I - Tính chất vật lí của phi kim
- ở điều kiện thờng, các phi kim tồn tại ở cả ba trạng thái :
+ Một số phi kim tồn tại ở trạng thái rắn nh : cacbon, silic, lu huỳnh, photpho… + Phi kim tồn tại ở trạng thái lỏng nh brom
+ Một số phi kim tồn tại ở trạng thái khí nh : oxi, clo, flo, nitơ …
- Phần lớn các phi kim không dẫn điện
- Các phi kim dẫn nhiệt kém
- Một số phi kim độc nh clo, brom, iot …
II - tính chất hoá học của phi kim
1 Tác dụng với kim loại
- Oxi tác dụng với hầu hết các kim loại tạo thành oxit
Thí dụ 1 : Nhôm cháy trong oxi tạo thành nhôm oxit
4Al + 3O2 →to Al2O3
Thí dụ 2 : Đồng cháy trong oxi tạo thành đồng (II) oxit
2Cu + O2 →to 2CuO
- Các phi kim khác tác dụng với các kim loại tạo thành muối
Thí dụ 1 : Magie phản ứng với khí clo tạo thành muối magie clorua tinh thể
Mg + Cl2 →to MgCl2
Thí dụ 2 : Sắt phản ứng với lu huỳnh ở nhiệt độ cao tạo thành sắt sunfua
Fe + S →to FeS
2 Tác dụng với hiđro
- Oxi tác dụng với hiđro tạo thành hơi nớc
2H2 + O2 →to 2H2O
- Một số phi kim khác tác dụng với hiđro tạo thành hợp chất khí
Trang 2H2 + Cl2 →to 2HCl
3 Tác dụng với oxi
Nhiều phi kim tác dụng với oxi tạo thành oxit axit
C + O2 →to CO2
S + O2 →t o SO2
4 Mức độ hoạt động hoá học của phi kim
Mức độ hoạt động hoá học mạnh hay yếu của các phi kim đợc xét dựa trên khả năng và mức độ phản ứng của chúng với kim loại và hiđro Flo, oxi và clo là những phi kim hoạt động mạnh, còn lu huỳnh, photpho, cacbon là những phi kim hoạt động yếu hơn
III - Clo
Clo là chất khí màu vàng lục, mùi hắc, tan một phần trong nớc Clo độc
1 Tính chất hoá học
a) Tác dụng với kim loại
Clo tác dụng với hầu hết các kim loại tạo thành muối clorua
2Fe + 3Cl2 →t o 2FeCl3
Cu + Cl2 →t o CuCl2
b) Tác dụng với hiđro
Clo tác dụng với hiđro tạo thành khí hiđro clorua, khí này tan trong nớc tạo thành dung dịch axit clohiđric
H2 + Cl2 →to 2HCl
c) Tác dụng với nớc
Khi tan trong nớc, một phần khí clo tác dụng với nớc tạo thành axit clohiđric và axit hipoclorơ :
H2O + Cl2 → HCl + HClO
d) Tác dụng với dung dịch kiềm
2NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O
Clo tác dụng với dung dịch NaOH tạo thành muối natri clorua và muối natri hipoclorit (hỗn hợp muối NaCl và NaClO trong nớc gọi là nớc Gia-ven)
Trang 36KOH + 3Cl2 →to 5KCl + KClO3 + 3H2O
Chú ý : Clo không tác dụng trực tiếp với oxi tạo thành oxit.
2 ứng dụng và điều chế
a) ứng dụng
Clo có nhiều ứng dụng trong đời sống và trong sản suất nh : khử trùng nớc sinh hoạt, tẩy trắng vải, sợi, bột giấy và đợc sử dụng nhiều trong công nghiệp cao su, chất dẻo …
b) Điều chế
- Trong phòng thí nghiệm : Cho axit clohiđric đặc tác dụng với chất oxi hoá mạnh 4HCl(dd đặc) + MnO2 →t o MnCl2 + Cl2 + 2H2O
16HCl(dd đặc) + 2KMnO2 →to 2MnCl2 + 2KCl + 5Cl2 + 8H2O
- Trong công nghiệp : Điện phân dung dịch NaCl bão hoà có màng ngăn xốp 2NaCl(dd bão hoà) + 2H2O →có màng ngănĐiện phân 2NaOH + Cl2 + H2
IV - Cacbon
1 Đơn chất
a) Tính chất vật lí của cacbon
- Dạng thù hình của nguyên tố là dạng tồn tại của những đơn chất khác nhau
do cùng một nguyên tố hoá học tạo nên
Cacbon có ba dạng thù hình chính :
+ Kim cơng : là chất rắn, trong suốt, cứng và không có khả năng dẫn điện Kim cơng thờng đợc dùng làm đồ trang sức, mũi khoan, dao cắt kính …
+ Than chì : là chất rắn, khá mềm, có khả năng dẫn điện Than chì thờng đợc dùng làm điện cực, chất bôi trơn, ruột bút chì …
+ Cacbon vô định hình : là chất rắn, xốp không có khả năng dẫn điện Thờng
đợc sử dụng làm nhiên liệu trong đời sống và trong sản suất
- Tính chất hấp phụ : Một số dạng cacbon vô định hình nh than gỗ, than xơng mới điều chế có khả năng hấp phụ các chất khí, chất màu … trên bề mặt của chúng (gọi là than hoạt tính)
b) Tính chất hoá học : Cacbon là phi kim hoạt động hoá học yếu
- Tác dụng với oxi : Cacbon cháy trong oxi tạo thành cacbon đioxit và toả nhiều
nhiệt
C + O2 →to CO2 + Q
Trang 4- Tác dụng với oxit kim loại : Cacbon có tính khử nên ở nhiệt độ cao có thể khử
một số oxit kim loại thành kim loại
C + 2CuO →to CO2 + 2Cu
C + 2ZnO →to CO2 + 2Zn
2 Một số hợp chất của cacbon
a) Các oxit của cacbon
Cacbon oxit (CO) : - Là chất khí không màu, rất độc, không tan trong nớc
- CO là oxit trung tính : không tác dụng với dung dịch axit và kiềm
- CO có tính khử mạnh, ở nhiệt độ cao có thể khử đợc nhiều oxit kim loại :
CO + CuO →to CO2 + Cu
3CO + Fe2O3 →to 3CO2 + 2Fe
Cacbon oxit cháy trong không khí hoặc trong oxi toả nhiều nhiệt :
2CO + O2 →to 2CO2 + Q
Cacbon đioxit (CO2) : - Là chất khí không màu, không mùi, nặng hơn không khí, khi bị nén và làm lạnh bị hoá rắn thành nớc đá khô (tuyết cacbonic) dùng
để bảo quản thực phẩm
- CO2 là oxit axit :
+ Tác dụng với nớc tạo thành dd axit cacbonic
H2O + CO2 € H2CO3
+ Tác dụng với dung dịch bazơ : Tuỳ theo tỉ lệ số mol giữa CO2 và bazơ mà tạo thành muối trung hoà, muối axit hoặc hỗn hợp hai muối
NaOH + CO2 → NaHCO3
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
+ Tác dụng với oxit bazơ :
CaO + CO2 → CaCO3
b) Axit cacbonic và muối cacbonat
* Axit cacbonic (H2CO3) tạo thành khi CO2 tan trong nớc.
H2CO3 là một axit yếu, không bền, dễ bị phân tích thành CO2 và nớc, dung dịch H2CO3 làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ
* Muối cacbonat
Trang 5Có hai loại muối cacbonat trung ho và muối cacbonat axit (hiđrocacbonat).à
- Đa số muối cacbonat không tan trong nớc (trừ các muối cacbonat của kim loại kiềm, nh : Na2CO3, K2CO3 … Hầu hết các muối hiđrocacbonat tan tốt trong
n-ớc, nh : Ca(HCO3)2, Ba(HCO3)2, Mg(HCO3)2 …
- Tính chất hoá học của muối cacbonat
+ Tác dụng với dung dịch axit
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2↑ + H2O
2NaHCO3 + H2SO4 → Na2SO4 + 2CO2↑ + 2H2O
+ Dung dịch muối cacbonat tác dụng với dung dịch bazơ
K2CO3 + Ca(OH)2 → 2KOH + CaCO3↓
NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O
+ Dung dịch muối cacbonat tác dụng với dung dịch muối tạo thành hai muối mới (trong đó phải có ít nhất một muối ít tan)
K2CO3 + CaCl2 → 2KCl + CaCO3↓
+ Hầu hết các muối cacbonat đều dễ bị nhiệt phân huỷ (trừ muối cacbonat của
kim loại kiềm)
CaCO3 →to CaO + CO2 ↑
2NaHCO3 →to Na2CO3 + CO2↑ + H2O
V - Silic và công nghiệp silicat
1 Silic (Si)
Là nguyên tố phổ biến thứ hai trong thiên nhiên (sau oxi), chiếm 1/4 khối lợng
vỏ trái đất Silic tồn tại chủ yếu dới dạng hợp chất trong cát trắng và đất sét Silic là chất rắn màu xám, tinh thể tinh khiết có tính bán dẫn nên có nhiều ứng dụng trong công nghệ điện tử, pin mặt trời …
ở nhiệt độ cao, silic phản ứng với oxi tạo thành silic đioxit :
Si + O2 →t o SiO2
2 Silic đioxit (SiO2)
Silic đioxit là oxit axit, không tan trong nớc, tác dụng với kiềm và oxit bazơ ở nhiệt độ cao tạo thành muối silicat :
2NaOH(r) + SiO2 (r) →to Na2SiO3 + H2O
CaO(r) + SiO2 (r) →to CaSiO3
Trang 63 Công nghiệp silicat
a) Sản xuất gốm, sứ
- Đồ gốm, sứ : gạch, ngói, gạch chịu lửa sành, sứ …
- Từ nguyên liệu chính là đất sét, thạch anh, fenspat đợc trộn với nớc để hoá dẻo sau đó tạo hình, sấy khô và cuối cùng là nung ở nhiệt độ thích hợp
b) Sản xuất xi măng : Xi măng là chất kết dính trong xây dựng có thành phần
chính là canxi silicat và canxi aluminat
Các công đoạn chính để sản xuất xi măng :
- Nghiền nhỏ nguyên liệu (đá vôi, đất sét, quặng sắt…) sau đó trộn với nớc tạo dạng bùn
- Nung hỗn hợp trên trong lò quay hay lò đứng ở 1400oC- 1500oC thu đợc clanhke
- Nghiền clanhke thành bột mịn (xi măng)
c) Sản xuất thuỷ tinh : Thành phần chính của thuỷ tinh là hỗn hợp canxi silicat
(CaSiO3) và natri silicat (Na2SiO3)
Các công đoạn chính để sản xuất thuỷ tinh :
- Trộn hỗn hợp cát (SiO2), đá vôi (CaCO3) và sôđa (Na2CO3) theo tỉ lệ thích hợp
- Nung hỗn hợp trên trong lò nung ở nhiệt độ khoảng 900oC thu đợc thuỷ tinh CaO(r) + SiO2 (r) →to CaSiO3
Na2CO3(r) + SiO2 (r) →to Na2SiO3 + CO2
- Làm nguội thuỷ tinh đến dẻo rồi tạo hình thành các đồ vật
VI - Sơ lợc về bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học
1 Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong bảng tuần hoàn
Các nguyên tố đợc sắp xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân nguyên tử
2 Cấu tạo bảng tuần hoàn
a) Ô nguyên tố cho biết : Số hiệu nguyên tử, kí hiệu hoá học, tên nguyên tố,
nguyên tử khối của nguyên tố đó
Số hiệu nguyên tử còn gọi là số thứ tự của nguyên tố trong bảng tuần hoàn
Số hiệu nguyên tử = số đơn vị điện tích hạt nhân = số electron trong nguyên tử
b) Chu kì : Chu kì là dãy các nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp
electron và đợc xếp theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần
12
Mg
Magie 24
Số hiệu nguyên tử Tên nguyên tố
Kí hiệu hoá học Nguyên tử khối
Trang 7- Số thứ tự của chu kì bằng số lớp electron.
- Có 7 chu kì : chu kì 1, 2, 3 là chu kì nhỏ ; chu kì 4, 5, 6, 7 là chu kì lớn
c) Nhóm : Nhóm gồm các nguyên tố mà nguyên tử của chúng có số electron
lớp ngoài cùng bằng nhau và đợc xếp thành cột theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân nguyên tử
3 Sự biến đổi tính chất của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn
a) Trong một chu kì
Trong các chu kì nhỏ, đi từ đầu đến cuối chu kì theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân :
- Số electron lớp ngoài cùng tăng dần từ 1 đến 8
- Tính kim loại của các nguyên tố giảm dần, đồng thời tính phi kim của các nguyên tố tăng dần
- Đầu chu kì là một kim loại mạnh (kim loại kiềm), cuối chu kì là phi kim mạnh (halogen) và kết thúc là một khí hiếm
b) Trong một nhóm
Trong một nhóm, đi từ trên xuống dới theo chiều tăng của điện tích hạt nhân :
- Số lớp electron tăng dần
- Tính kim loại của các nguyên tố tăng dần, đồng thời tính phi kim của các nguyên tố giảm dần
4 ý nghĩa của bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học
a) Biết vị trí nguyên tố ta có thể suy đoán cấu tạo nguyên tử và tính chất của nó Thí dụ : Nguyên tố A ở ô số 9, nhóm V, chu kì 2 trong bảng tuần hoàn các
nguyên tố hoá học Nêu cấu tạo nguyên tử và dự đoán tính chất của A
Nguyên tố A (flo) ở ô thứ 9 nên có số hiệu nguyên tử là 9, có điện tích hạt nhân bằng 9+, có 9 electron và có hai lớp electron Nguyên tố A ở cuối chu kì 2 nên
là phi kim hoạt động mạnh hơn oxi ở ô số 8 và nguyên tố A ở đầu nhóm VII nên tính phi kim mạnh hơn clo ở ô 17
b) Biết cấu tạo nguyên tử có thể suy đoán vị trí và tính chất của nguyên tố Thí dụ : Nguyên tố B có điện tích hạt nhân là 12+, 3 lớp electron và 2 electron ở
lớp ngoài cùng Xác định vị trí của B và dự đoán tính chất hoá học cơ bản của nó Nguyên tố B (magie) có 3 lớp electron và 2 electron lớp ngoài cùng nên nguyên
tố B ở chu kì 2 nhóm II Mg đứng ở gần đầu chu kì 2 nên nó là một kim loại Tính kim loại của Mg yếu hơn Na đứng trớc nó trong cùng chu kì và Ca đứng dới nó trong cùng nhóm Tính kim loại của Mg mạnh hơn Al đứng sau nó trong cùng chu kì và Be đứng trên nó trong cùng nhóm
Trang 8B - Câu hỏi và Bài tập
3.1 Trong các nhóm chất sau, nhóm nào gồm toàn phi kim ?
A Cl2, O2, N2, Pb, C B O2, N2, S, P, I2
C Br2, S, Ni, N2, P D Cl2, O2, N2, Pb, C
3.2 Trong các nhóm sau, nhóm nào mà các phi kim đều tồn tại ở trạng thái khí
trong điều kiện thờng ?
A Cl2, O2, N2, Br2, C B O2, N2, Cl2, Br2, I2
C Br2, S, F2, N2, P D Cl2, O2, N2, F2
3.3 Thành phần chính của không khí là O2 và N2 Khi không khí có lẫn một số khí
độc là Cl2 và H2S thì có thể cho lội qua dung dịch nào sau đây để loại bỏ chúng ?
A Dung dịch NaOH B Dung dịch H2SO4
3.4 Khí O2 có lẫn khí CO2 và SO2 Có thể cho hỗn hợp khí này lội qua dung dịch
nào trong các dung dịch sau để loại bỏ CO2 và SO2 ?
A Dung dịch CaCl2 B Dung dịch Ca(OH)2
C Dung dịch Ca(NO3)2 D Nớc
3.5 Trong PTN có thể điều chế khí SO2 bằng phản ứng :
Na2SO3 + H2SO4 → Na2SO4 + SO2 + H2O
Có thể thu khí SO2 bằng phơng pháp nào trong các phơng pháp sau ?
A Dời chỗ nớc B Dời chỗ dung dịch Ca(OH)2
C Dời chỗ không khí D Cả A và C đều đúng
3.6 Chọn câu đúng
Ozon là : A Một dạng thù hình của oxi B Là hợp chất của oxi
C Cách viết khác của O2 D Cả A và C đều đúng
3.7 Cho các sơ đồ phản ứng : A + O2 →t o B
B + O2 →t , xto C
C + H2O → D
D + BaCl2 → E↓ + F
A là chất nào trong số các chất sau ?
A Cacbon ; B Lu huỳnh ; C Clo ; D Brom
3.8 Có ba lọ đựng riêng biệt ba khí là clo, hiđro clorua và oxi Có thể dùng chất
nào trong số các chất sau để đồng thời nhận biết đợc cả ba khí ?
Trang 9A Giấy quỳ tím tẩm ớt B Dung dịch NaOH
C Dung dịch CaCl2 D Dung dịch H2SO4
3.9 Có ba lọ đựng riêng biệt dung dịch của ba chất là BaCl2, Ca(HCO3)2 và
MgSO4 bị mất nhãn Có thể dùng chất nào trong số các chất sau để đồng thời nhận biết đợc cả ba chất ?
A Dung dịch Ba(OH)2 B Dung dịch NaOH
C Dung dịch FeCl3 D Dung dich H2SO4
3.10 Trong những cặp chất sau
1 H2SO4 và Na2CO3 2 Na2CO3 và NaCl
3 MgCO3 và CaCl2 4 Na2CO3 và BaCl2
Những cặp chất nào có phản ứng xảy ra giữa các chất ?
A Cặp (1) và cặp (2) B Cặp (3) và cặp (4)
C Cặp (2) và cặp (3) D Cặp (1) và cặp (4)
3.11 Trong những cặp chất sau
1 Cl2 và O2 ; 2 Cl2 và Cu ; 3 S và O2 ; 4 Cl2 và Br2
Những cặp chất nào có phản ứng xảy ra giữa các chất ?
A Cặp (1) và cặp (2) B Cặp (3) và cặp (4)
C Cặp (2) và cặp (3) D Cặp (1) và cặp (4)
3.12 Viết phơng trình hoá học theo các sơ đồ phản ứng sau :
A + O2 →t o B
B + O2 →t , xto C
C + H2O → D
D + NaOH → E + H2O
E + BaCl2 → G↓ + F
Trong đó B, C là các oxit axit, E là một muối tan
3.13 Một chất khí có công thức phân tử là X2 Xác đinh công thức phân tử của X2,
biết 1,0 lít khí đó ở đktc nặng 3,1696 gam Viết các phơng trình hoá học (nếu
có) của X2 với các chất sau : H2, O2, Cu, dung dịch NaOH và nớc
3.14 Cho 1,12 lít khí Cl2 (ở đktc) tác dụng với H2 d, hấp thụ toàn bộ sản phẩm vào
nớc thu đợc 100,0ml dung dịch A Tính nồng độ mol của dung dịch A.
3.15 Cho 3,36 lít khí Cl2 (đo ở đktc) tác dụng với H2 d, hấp thụ toàn bộ sản phẩm
vào 100,0 gam nớc thu đợc dung dịch B Tính C% của dung dịch B.
Trang 103.16 Cho 2,40 gam kim loại Mg phản ứng hoàn toàn với V lít khí X2 (đo ở đktc)
theo phơng trình hoá học sau : X2 + Mg → MgX2
Khối lợng MgX2 thu đợc là 9,50 gam Hãy cho biết X2 là khí nào và tính V.
3.17 Một muối clorua kim loại chứa 79,78% clo theo khối lợng Xác định công
thức phân tử của muối
3.18 Một muối có công thức phân tử là FeX2 trong đó Fe chiếm 44,1% khối lợng.
Xác định công thức phân tử của muối và viết ba phơng trình hoá học trực tiếp tạo thành muối FeX2
3.19 Một muối có công thức phân tử là FeX3 Cho dung dịch chứa 1,30 gam FeX3 tác dụng với lợng d dung dịch AgNO3 thu đợc 3,444 gam kết tủa Xác định
công thức phân tử của muối và viết 2 phơng trình hoá học của phản ứng trực tiếp tạo thành muối FeX3
3.20 Hoà tan 18,4 gam hỗn hợp hai kim loại hoá trị II và III bằng dung dịch axit
HCl d thu đợc dung dịch A và khí B Chia khí B làm hai phần bằng nhau, đốt cháy hoàn toàn một phần thu đợc 4,5 gam nớc.
a) Hỏi khi cô cạn dung dịch A thu đợc bao nhiêu gam muối khan ?
b) Đem phần 2 của khí B cho phản ứng hoàn toàn với khí clo rồi cho sản phẩm hấp thụ vào 200,0ml dung dịch NaOH 20% (D =1,20g/ml) Tính nồng độ % của
các chất trong dung dịch thu đợc
3.21 Tính thể tích khí clo thu đợc ở điều kiện tiêu chuẩn khi đun nóng nhẹ 1,58
gam KMnO4 với dung dịch axit clohiđric đặc, d.
3.22 Tính thể tích khí clo thu đợc ở điều kiện tiêu chuẩn khi đun nóng nhẹ 2,61
gam MnO2 với dung dịch axit clohiđric đặc, d Lợng clo này phản ứng hết bao nhiêu gam sắt kim loại ?
3.23 Điện phân có màng ngăn dung dịch NaCl bão hoà bằng dòng điện một chiều
thu đợc 33,6 lít khí clo (ở đktc) Tính khối lợng dung dịch nớc Gia-ven thu đợc
khi cho lợng khí clo này phản ứng hoàn toàn với 200,0 gam dung dịch NaOH
60%
3.24 Tiến hành điện phân có màng ngăn dung dịch NaCl bão hoà bằng dòng điện
một chiều thu đợc 33,6 m 3 khí clo (ở đktc) Tính khối lợng muối NaCl đã điện phân và tính khối lợng NaOH thu đợc trong quá trình điện phân Biết hiệu suất thu hồi khí clo là 95%
3.25 Viết phơng trình hoá học theo sơ đồ chuyển hoá sau :
Cl2 →H 2 HCl Ca →( OH) 2 CaCl2 NaCl → NaCl → NaCl CaCO3
Na H→2O NaOH CO→2 Na2CO3