Video clip thí nghiệm hóa học phổ thông lớp 10

iii SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình thực hiện đề tài luận văn “Video clip thí nghiệm hóa học phổ thông lớp 10”, tôi đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của thầy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA SƯ PHẠM

i SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

  

ii SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

  

iii SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình thực hiện đề tài luận văn “Video clip thí nghiệm hóa học

phổ thông lớp 10”, tôi đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Mộng

Hoàng, quý thầy cô phòng thí nghiệm Hóa lí cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của các bạn sinh viên Sư phạm Hóa học k35

Đề tài giúp tôi học hỏi được những kinh nghiệm quý báu, phục vụ cho công việc giảng dạy sau này và cũng bổ sung nguồn tài liệu minh họa thiết thực cho giảng dạy hóa học phổ thông lớp 10

Chân thành cảm ơn!

Tác giả Huỳnh Thị Mai Linh

iv SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Hiện nay, tại các trường phổ thông còn thiếu về các thiết bị vật chất cho việc tiến hành thí nghiệm như: hóa chất, dụng cụ … một số thí nghiệm nguy hiểm khó có thể thực hiện được Vì vậy, để phục vụ cho việc học tập và nghiên cứu của học sinh đạt

hiệu quả hơn thì đề tài “Video clip thí nghiệm hóa học phổ thông lớp 10 ” thông qua

các đoạn video clip đã trở nên cần thiết trong giai đoạn hiện nay

Luận văn “Video clip thí nghiệm hóa học phổ thông lớp 10 ” đã hoàn thành với

các nội dung được trình bày như sau:

- Phần nội dung:

Cơ sở lý thuyết về kiến thức hóa học lớp 10

- Phần thực nghiệm:

Thiết kế và quay video clip thí nghiệm ở các chương sau:

+ Chương phản ứng oxi hóa – khử

+ Chương halogen

+ Chương oxi – lưu huỳnh

+ Chương tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học

- Phần kết quả:

Trình bày kết quả thu được và giải thích

v SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN i

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ii

LỜI CẢM ƠN iii

TÓM TẮT LUẬN VĂN iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC HÌNH xiii

DANH MỤC BẢNG xvi

PHẦN MỞ ĐẦU 1

1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1

2 CÁC GIẢ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 1

3.1 Phương pháp thực hiện đề tài 1

3.2 Phương tiện thực hiện đề tài 2

3.2.1 Thiết bị 2

3.2.2 Dụng cụ 2

3.2.3 Hóa chất 2

4 CÁC BƯỚC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 2

5 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ THỰC HÀNH HÓA HỌC 2

5.1 Vai trò của dạy học thực hành đối với học sinh trường THPT 2

5.2 Thực trạng về thực hành thí nghiệm hóa học trung học phổ thông và các giải pháp cải tiến thực trạng 3

5.3 Những yêu cầu cần thiết cho việc dạy thực hành hóa học có hiệu quả 3

5.4 Quy trình cho một bài thí nghiệm 4

PHẦN NỘI DUNG 6

1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6

1.1 Phản ứng oxi hóa – khử 6

1.1.1 Một số định nghĩa và khái niệm về phản ứng oxi hóa khử [1] 6

1.1.1.1 Số oxi hóa 6

1.1.1.2 Phản ứng oxi hóa – khử 6

vi SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

1.1.2 Phân loại phản ứng oxi hóa – khử 7

1.1.2.1 Các phản ứng giữa các phân tử [1] 7

1.1.2.2 Các phản ứng nội phân tử [1] 7

1.1.2.3 Phản ứng tự oxi hóa – khử 7

1.1.3 Lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa - khử 7

1.1.3.1 Nguyên tắc 7

1.1.3.2 Các bước lập phương trình hóa học theo phương pháp thăng bằng electron [1] 7

1.1.4 Ý nghĩa của phản ứng oxi hóa – khử [9] 8

1.2 Nhóm halogen 8

1.2.1 Khái quát về nhóm halogen [9] 8

1.2.1.1 Vị trí của nhóm halogen trong bảng tuần hoàn 8

1.2.1.2 Cấu hình electron nguyên tử halogen 8

1.2.1.3 Cấu tạo phân tử halogen 9

1.2.2 Tính chất của các đơn chất halogen 10

1.2.2.1 Độ âm điện [10] 10

1.2.2.2 Tính chất vật lí [10] 10

1.2.2.3 Tính chất hóa học 10

1.2.3 Điều chế 12

1.2.3.1 Clo 12

1.2.3.2 Flo 13

1.2.3.3 Brom 13

1.2.3.4 Iot 13

1.2.4 Hiđro halogenua và axit halogenhiđric 13

1.2.4.1 Khái quát [11] 13

1.2.4.2 Axit clohiđric 13

1.2.4.3 Axit halogenhiđric khác 14

1.2.5 Muối halogenua 15

1.2.6 Hợp chất có oxi của clo 16

1.3 Nhóm oxi 17

1.3.1 Khái quát về nhóm oxi 17

vii SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

1.3.1.1 Vị trí của nhóm oxi trong bảng tuần hoàn [9] 17

1.3.1.2 Tính chất chung của các nguyên tố nhóm oxi 17

1.3.2 Oxi và hợp chất của oxi 20

1.3.2.1 Oxi [9] 20

1.3.2.2 Ozon [10] 22

1.3.2.3 Hiđro peoxit 22

1.3.3 Lưu huỳnh và hợp chất của lưu huỳnh 23

1.3.3.1 Lưu huỳnh [9] 23

1.3.3.2 Hiđro sunfua [9] 25

1.3.3.3 Muối sunfua [9] 27

1.3.3.4 Lưu huỳnh đioxit 27

1.3.3.5 Lưu huỳnh trioxit 28

1.3.3.6 Axit sunfuric 29

1.3.3.7 Muối sunfat và nhận biết ion sunfat 30

1.4 Tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học 31

1.4.1 Tốc độ phản ứng và ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến tốc độ phản ứng 31

1.4.1.1 Khái niệm tốc độ phản ứng [3] 31

1.4.1.2 Ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến tốc độ phản ứng 32

1.4.2 Cân bằng hóa học và ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến cân bằng hóa học [6] 34

1.4.2.1 Khái niệm về cân bằng hóa học 34

1.4.2.2 Hằng số cân bằng 35

1.4.2.3 Sự chuyển dịch cân bằng hóa học Nguyên lí Le Chatelier 37

2 THỰC NGHIỆM 41

2.1 Phản ứng oxi hóa – khử 41

2.1.1 Mục tiêu 41

2.1.2 Dụng cụ - Hóa chất 41

2.1.2.1 Dụng cụ 41

2.1.2.2 Hóa chất 41

2.1.3 Thực hành 41

viii SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

2.1.3.1 Phản ứng giữa kim loại và dung dịch axit 41

2.1.3.2 Phản ứng giữa kim loại và dung dịch muối 42

2.1.3.3 Phản ứng oxi hóa – khử giữa Mg và CO2 [9] 42

2.1.3.4 Phản ứng oxi hóa – khử trong môi trường axit 42

2.2 Nhóm halogen 43

2.2.1 Clo 43

2.2.1.1 Mục tiêu 43

2.2.1.2 Dụng cụ - Hóa chất 43

2.2.1.3 Thực hành 43

2.2.2 Hiđro clorua Axit clohiđric Muối clorua 45

2.2.2.1 Mục tiêu 45

2.2.2.2 Dụng cụ - hóa chất 45

2.2.2.3 Thực hành 46

2.2.3 Hợp chất có oxi của clo 47

2.2.3.1 Mục tiêu 47

2.2.3.2 Dụng cụ - hóa chất 48

2.2.3.3 Thực hành 48

2.2.4 Brom - Iot 48

2.2.4.1 Mục tiêu 48

2.2.4.2 Dụng cụ - hóa chất 49

2.2.4.3 Thực hành 49

2.3 Nhóm oxi – lưu huỳnh 50

2.3.1 Oxi 50

2.3.1.1 Mục tiêu 50

2.3.1.2 Dụng cụ - hóa chất 50

2.3.1.3 Thực hành 50

2.3.2 Hiđro peoxit 51

2.3.2.1 Mục tiêu 51

2.3.2.2 Dụng cụ - hóa chất 51

2.3.2.3 Thực hành 52

2.3.3 Lưu huỳnh 52

ix SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

2.3.3.1 Mục tiêu 52

2.3.3.2 Dụng cụ - hóa chất 52

2.3.3.3 Thực hành 53

2.3.4 Hiđro sunfua Muối sunfua 54

2.3.4.1 Mục tiêu 54

2.3.4.2 Dụng cụ - hóa chất 54

2.3.4.3 Thực hành 54

2.3.5 Hợp chất có oxi của lưu huỳnh 56

2.3.5.1 Mục tiêu 56

2.3.5.2 Dụng cụ - hóa chất 56

2.3.5.3 Thực hành 57

2.4 Tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học 59

2.4.1 Mục tiêu 59

2.4.2 Dụng cụ - hóa chất 60

2.4.2.1 Dụng cụ 60

2.4.2.2 Hóa chất 60

2.4.3 Thực hành 60

2.4.3.1 Ảnh hưởng của yếu tố nồng độ tới tốc độ phản ứng 60

2.4.3.2 Ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ tới tốc độ phản ứng 61

2.4.3.3 Ảnh hưởng của diện tích bề mặt tới tốc độ phản ứng 61

2.4.3.4 Ảnh hưởng của chất xúc tác tới tốc độ phản ứng 61

2.4.3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự chuyển dịch cân bằng hóa học 61

3 KẾT QUẢ VÀ GIẢI THÍCH 62

3.1 Phản ứng oxi hóa – khử 63

3.1.1 Phản ứng giữa kim loại và dung dịch axit 63

3.1.1.1 Phản ứng giữa kim loại kẽm và dung dịch axit sunfuric loãng 63

3.1.1.2 Phản ứng giữa kim loại đồng với dung dịch axit nitric đậm đặc 63

3.1.2 Phản ứng giữa kim loại và dung dịch muối 64

3.1.3 Phản ứng oxi hóa – khử giữa Mg và CO2 64

3.1.4 Phản ứng oxi hóa – khử trong môi trường axit 65

3.1.4.1 Phản ứng giữa FeSO4 và K2Cr2O7 trong môi trường axit 65

x SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

3.1.4.2 Phản ứng giữa FeSO4 và KMnO4 môi trường axit 66

3.2 Nhóm halogen 66

3.2.1 Clo 66

3.2.1.1 Điều chế khí clo khô 66

3.2.1.2 Khí clo tác dụng với kim loại đồng 68

3.2.1.3 Điều chế khí clo Tính tẩy màu của khí clo ẩm 68

3.2.1.4 So sánh tính oxi hóa của clo và brom 69

3.2.1.5 So sánh tính oxi hóa của clo, brom và iot 69

3.2.2 Hiđro clorua Axit clohiđric Muối clorua 71

3.2.2.1 Điều chế axit clohiđric 71

3.2.2.2 Tính chất của axit clohiđric 72

3.2.2.3 Nhận biết ion halogenua 73

3.2.2.4 Bài tập thực nghiệm phân biệt các dung dịch HCl, NaCl, HNO3 74

3.2.3 Hợp chất có oxi của clo 75

3.2.3.1 Tính tẩy màu của nước Gia-ven 75

3.2.3.2 Phản ứng giữa kali clorat với bột lưu huỳnh 75

3.2.3.3 Phản ứng giữa kali clorat với bột than 76

3.2.4 Brom – iot 76

3.2.4.1 Tác dụng của iot với hồ tinh bột 76

3.2.4.2 So sánh tính oxi hóa của brom và iot 77

3.2.4.3 Iot tác dụng với nhôm 77

3.2.4.4 Bài tập thực nghiệm phân biệt các dung dịch NaBr, HCl, NaI và NaCl 78

3.3 Nhóm oxi – lưu huỳnh 79

3.3.1 Oxi 79

3.3.1.1 Điều chế khí oxi 79

3.3.1.2 Tính oxi hóa của Oxi 80

3.3.2 Hiđro peoxit 81

3.3.2.1 Sự phân hủy H2O2 81

3.3.2.2 Tính oxi hóa của H2O2 82

3.3.2.3 Tính khử của H2O2 82

xi SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

3.3.3 Lưu huỳnh 83

3.3.3.1 Sự biến đổi trạng thái của lưu huỳnh theo nhiệt độ 83

3.3.3.2 Tính oxi hóa của lưu huỳnh 84

3.3.3.3 Tính khử của lưu huỳnh 85

3.3.4 Hiđro sunfua Muối sunfua 85

3.3.4.1 Điều chế dung dịch axit sunfuhiđric 85

3.3.4.2 Điều chế khí H2S và nhận biết ion sunfua 86

3.3.4.3 Điều chế và chứng minh tính khử của khí H2S 86

3.3.4.4 Phản ứng giữa dung dịch muối Na2S và muối Pb(NO3)2 86

3.3.4.5 Phản ứng giữa muối Na2S và dung dịch muối FeCl3 87

3.3.5 Hợp chất có oxi của lưu huỳnh 87

3.3.5.1 Điều chế và thử tính chất hóa học của khí SO2 87

3.3.5.2 Tính oxi hóa của SO2 88

3.3.5.3 Tính khử của SO2 88

3.3.5.4 Tính oxi hóa mạnh của H2SO4 đặc 89

3.3.5.5 Tính háo nước của H2SO4 đặc 90

3.3.5.6 Nhận biết ion sunfat 91

3.4 Tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học 91

3.4.1 Ảnh hưởng của yếu tố nồng độ tới tốc độ phản ứng 92

3.4.1.1 Phản ứng giữa dung dịch HCl và kim loại kẽm 92

3.4.1.2 Phản ứng giữa dung dịch Na2S2O3 và dung dịch H2SO4 92

3.4.2 Ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ tới tốc độ phản ứng 92

3.4.2.1 Phản ứng giữa dung dịch Na2S2O3 và dung dịch H2SO4 92

3.4.2.2 Phản ứng giữa dung dịch axit sunfuric với kim loại kẽm 93

3.4.3 Ảnh hưởng của diện tích bề mặt tới tốc độ phản ứng 93

3.4.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự chuyển dịch cân bằng hóa học 94

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 96

1 KẾT LUẬN 96

2 KIẾN NGHỊ 96

PHỤ LỤC 97

1 MỘT SỐ QUY TẮC TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 97

xii SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

2 CÁCH PHA CHẾ MỘT SỐ DUNG DỊCH TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 97

2.1 Pha dung dịch của chất rắn trong nước theo nồng độ phần trăm 98

2.1.1 Pha dung dịch của chất rắn không ngậm nước 98

2.1.2 Pha dung dịch của chất rắn ngậm nước 99

2.2 Pha dung dịch có nồng độ mol/lít (M) 99

2.3 Pha dung dịch loãng từ dung dịch đặc 100

2.3.1 Nồng độ được biểu thị bằng phân tử gam/lít (M), đương lượng (N) 100 2.3.2 Nồng độ dung dịch được biểu thị theo phần trăm khối lượng (%) 100

3 THAO TÁC THỰC HÀNH 101

3.1 Lấy hóa chất 101

3.2 Trộn các hóa chất 101

3.3 Đun nóng hóa chất 102

3.4 Sử dụng một số dụng cụ thí nghiệm thông thường 102

3.4.1 Cặp ống nghiệm 102

3.4.2 Đèn cồn 102

TÀI LIỆU THAM KHẢO 103

xiii SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

DANH MỤC HÌNH

Hình 1-1 Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử halogen 8

Hình 1-2 Cấu hình electron ở trạng thái cơ bản và kích thích của nguyên tử halogen 9

Hình 1-3 Sự hình thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử halogen 10

Hình 1-4 Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nhóm oxi 18

Hình 1-5 Cấu hình electron ở trạng thái cơ bản và kích thích của nguyên tử nhóm oxi 18

Hình 2-1 Hệ thống điều chế khí clo khô 44

Hình 2-2 Hệ thống điều chế và thử tính tẩy màu của khí clo ẩm 45

Hình 2-3 Hệ thống điều chế axit HCl 47

Hình 2-4 Hệ thống điều chế khí oxi 50

Hình 2-5 Hệ thống điều chế dung dịch H2S 55

Hình 2-6 Hệ thống điều chế và nhận biết khí H2S 55

Hình 2-7 Hệ thống điều chế khí H2S và chứng minh tính khử của H2S 56

Hình 2-8 Hệ thống điều chế và chứng minh tính chất hóa học của khí SO2 57

Hình 2-9 Hệ thống thí nghiệm chứng minh tính oxi hóa của SO2 58

Hình 2-10 H2SO4 đặc tác dụng với đường 59

Hình 2-11 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự chuyển dịch cân bằng hóa học 62

Hình 3-1 Zn tác dụng với H2SO4 loãng 63

Hình 3-2 Cu tác dụng với HNO3 loãng 63

Hình 3-3 Fe tác dụng với dung dịch CuSO4 64

Hình 3-4 Mg cháy trong khí CO2 65

Hình 3-5 FeSO4 tác dụng với K2Cr2O7 trong môi trường axit 65

Hình 3-6 Điều chế khi clo khô 67

Hình 3-7 Bình đựng khí clo 67

Hình 3-8 Cu tác dụng với khí clo 68

Hình 3-9 Dung dịch CuCl2 68

Hình 3-10 Tính tẩy màu của khí clo ẩm 69

Hình 3-11 Clo tác dụng với dung dịch NaBr 69

xiv SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

Hình 3-12 Nước clo tác dụng với dung dịch NaCl, NaBr, NaI 70

Hình 3-13 Nước brom tác dụng với dung dịch NaCl, NaBr, NaI 70

Hình 3-14 Nước iot tác dụng với dung dịch NaCl, NaBr, NaI 71

Hình 3-15 HCl làm quỳ tím hóa đỏ 71

Hình 3-16 Zn tác dụng với HCl 72

Hình 3-17 CuO tác dụng với HCl 72

Hình 3-18 Cu(OH)2 tác dụng với HCl 73

Hình 3-19 CaCO3 tác dụng với HCl 73

Hình 3-20 Kết tủa AgCl, AgBr, AgI 73

Hình 3-21 NH3 loãng tác dụng với AgCl 73

Hình 3-22 NH3 đặc tác dụng với AgBr 73

Hình 3-23 HCl, HNO3 làm quỳ tím hóa đỏ 75

Hình 3-24 AgNO3 tác dụng với HCl 75

Hình 3-25 Tính tẩy màu của nước Gia-ven 75

Hình 3-26 Phản ứng giữa KClO3 với S 76

Hình 3-27 Phản ứng giữa KClO3 với C 76

Hình 3-28 Tác dụng của iot với hồ tinh bột 76

Hình 3-29 Brom tác dụng với dung dịch NaI 77

Hình 3-30 Iot tác dụng với Al có nước làm chất xúc tác 77

Hình 3-31 HCl làm quỳ tím đổi màu NaCl,NaBr, NaI không làm quỳ đổi màu 78

Hình 3-32 AgCl tan trong NH3 loãng AgBr, AgI không tan trong NH3 loãng 78

Hình 3-33 Phân biệt dung dịch NaBr, NaI 79

Hình 3-34 Thu khí oxi bằng phương pháp đẩy nước 80

Hình 3-35 Sắt cháy trong khí oxi 80

Hình 3-36 Cacbon cháy trong khí oxi 81

Hình 3-37 Lưu huỳnh cháy trong khí oxi 81

Hình 3-38 Sự phân hủy H2O2 82

Hình 3-39 H2O2 tác dụng với KI 82

Hình 3-40 H2O2 tác dụng với KMnO4 83

Hình 3-41 Sự biến đổi trạng thái của lưu huỳnh theo nhiệt độ 84

Hình 3-42 Cu tác dụng với S 84

xv SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

Hình 3-43 Fe tác dụng với S 84

Hình 3-44 S cháy trong khí oxi 85

Hình 3-45 H2S làm quỳ tím hóa hồng 85

Hình 3-46 H2S tác dụng với Pb(NO3)2 86

Hình 3-47 H2S cháy trong không khí 86

Hình 3-48 Na2S tác dụng với FeCl3 87

Hình 3-49 SO2 làm mất màu dung dịch KMnO4 87

Hình 3-50 Dung dịch SO2 làm quỳ tím hóa đỏ 88

Hinh 3-51 SO2 tác dụng với H2S 88

Hình 3-52 Cu tác dụng với H2SO4 đặc 89

Hình 3-53 H2SO4 đặc làm giấy lọc hóa đen 90

Hình 3-54 H2SO4 đặc làm đường hóa thành than 90

Hình 3-55 H2SO4 đặc tác dụng với đường 91

Hình 3-56 Kết tủa BaSO4 không tan trong axit, bazơ 91

Hình 3-57 Ảnh hưởng của nồng độ tới tốc độ phản ứng 92

Hình 3-58 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới tốc độ phản ứng 93

Hình 3-59 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới tốc độ phản ứng 93

Hình 3-60 Ảnh hưởng của diện tích bề mặt đên tốc độ phản ứng 94

Hình 3-61 Ảnh hưởng của chất xúc tác tới tốc độ phản ứng 94

Hình 3-62 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cân bằng hóa học 95

xvi SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1-1 Sự biến đổi tính chất của đơn chất và hợp chất với hiđro của nhóm oxi 20 Bảng 1-2 Tính chất vật lí của lưu huỳnh tà phương và lưu huỳnh đơn tà 24

1 SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

PHẦN MỞ ĐẦU

1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Hiện nay ở nước ta, với việc đổi mới phương pháp dạy học theo hướng tích cực thì việc sử dụng các phương tiện trực quan trong dạy học đóng vai trò hết sức quan trọng Đối với các môn khoa học thực nghiệm nói chung và môn hóa học nói riêng thì việc sử dụng thí nghiệm là một trong những phương pháp giảng dạy không thể tách rời của quá trình dạy học Sử dụng thí nghiệm hóa học là một hình thức luyện tập rất có hiệu quả để phát huy tính tích cực trong việc tiếp thu kiến thức Bằng những thí nghiệm hóa học sẽ làm sáng tỏ mối liên hệ của các sự vật, giải thích được bản chất của các hiện tượng hóa học Từ đó học sinh sẽ tiếp thu và nắm kiến thức đã học một cách hứng thú và sâu sắc hơn, tăng kĩ năng tổng hợp và biết vận dụng vào đời sống thực tế Ngoài ra, khi học sinh được trực tiếp thực hành, quan sát và giải thích kết quả thí nghiệm thì sẽ tăng khả năng tư duy, kĩ năng thực hành, hình thành những đặc tính tốt như: cẩn thận, ngăn nắp, có tính kỷ luật, Thông qua thí nghiệm, học sinh sẽ tin tưởng vào những lý thuyết đã học, từ đó có niềm say mê trong việc học môn hóa học cũng như các môn khoa học thực nghiệm khác Tuy nhiên, nhiều trường phổ thông ở nước

ta vẫn còn thiếu điều kiện về cơ sở vật chất (phòng thí nghiệm, dụng cụ, hóa chất,…) nên gặp không ít khó khăn trong việc thực hiện các thí nghiệm Đặc biệt đối với những

thí nghiệm độc hại Chính vì vậy, việc thực hiện đề tài “video clip thí nghiệm hóa học

phổ thông lớp 10” thực sự rất cần thiết trong điều kiện hiện nay của nước ta

2 CÁC GIẢ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI

Xây dựng cơ sở lý thuyết, giải thích hiện tượng xảy ra trong quá trình thực hiện thí nghiệm, tìm hiểu nguyên nhân dẫn đến thí nghiệm không thành công

Thực hiện các thí nghiệm có trong chương trình sách giáo khoa lớp 10 ban cơ bản

và nâng cao, sử dụng các dụng cụ thí nghiệm phù hợp với cơ sở vật chất của trường trung học phổ thông

3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

3.1 Phương pháp thực hiện đề tài

Tham khảo tài liệu để hiểu rõ nội dung và yêu cầu sư phạm để thực hiện thí nghiệm hóa học phổ thông

Nghiên cứu cách pha hóa chất để thực hành thí nghiệm

2 SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của các thí nghiệm Từ đó xây dựng các bài thí nghiệm

Tiến hành thực hiện thí nghiệm nhiều lần, tham khảo ý kiến của giáo viên hướng dẫn để thao tác thí nghiệm được thuần thục và hiện tượng rõ ràng hơn

Thực hiện theo nội quy của phòng thí nghiệm

3.2 Phương tiện thực hiện đề tài

Hóa chất được cung cấp theo chương trình Hóa học 10

4 CÁC BƯỚC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

Đề tài được thực hiện trong khoảng thời gian: từ 8/2012 đến 5/2013, gồm các giai đoạn sau:

- Giai đoạn 1: Nhận đề tài, tìm hiểu, đọc tài liệu, viết đề cương, lập kế hoạch thí nghiệm Thời gian: 15/8/2012 đến 31/8/2012

- Giai đoạn 2: Thiết kế và thực hiện các thí nghiệm trong sách giáo khoa Thời gian: 1/9/2012 đến 16/12/2012

- Giai đoạn 3: Ghi hình các thí nghiệm Thời gian: 17/12/2012 đến 17/3/2013

- Giai đoạn 4: Chỉnh sửa, hoàn thành luận văn Thời gian: 18/3/2013 đến 10/5/2013

5 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ THỰC HÀNH HÓA HỌC

5.1 Vai trò của dạy học thực hành đối với học sinh trường trung học phổ thông

Quan sát thí nghiệm giúp hình thành và phát triển khái niệm tư duy, phân tích, tổng hợp, trừu tượng hóa và khái quát hóa giúp các em xây dựng các khái niệm và nắm kiến thức một cách vững chắc

Ngoài ra, quan sát thí nghiệm không chỉ cho phép học sinh lĩnh hội tri thức một cách sâu sắc, vững chắc mà còn tạo cho các em một động lực bên trong, thúc đẩy các

em thêm hăng say học tập

3 SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

5.2 Thực trạng về thực hành thí nghiệm hóa học trung học phổ thông và các giải pháp cải tiến thực trạng

Hiện nay số lượng và chất lượng thí nghiệm thực hành hóa học chưa đáp ứng được yêu cầu của việc dạy học nói chung và đặc biệt là yêu cầu việc đổi mới dạy học nói riêng Tình trạng đó có thể có nhiều nguyên nhân, phần vì kinh phí cho lĩnh vực này còn hạn hẹp, thiết bị chưa đáp ứng được yêu cầu và thiếu sự quản lí chỉ đạo trong

sử dụng và cải tiến sáng tạo thí nghiệm thực hành hóa học hiện có…

Bên cạnh đó, hầu hết các bài thực hành thí nghiệm hóa học ở trung học phổ thông trong chương trình sách giáo khoa được bố trí ở cuối mỗi chương chỉ mang tính chất củng cố minh họa cho các kiến thức lý thuyết được trình bày trong các bài học của chương trình Hơn nữa số tiết thực hành quy định trong chương trình và sách giáo khoa cũng còn rất hạn chế

Để hạn chế được những vấn đề bất cập trên, chúng ta phải biết tận dụng hiệu quả phương pháp sử dụng thí nghiệm thực hành hóa học Nếu một thí nghiệm chỉ được sử dụng để minh họa và củng cố những điều giáo viên đã trình bày sẽ hạn chế mất tư duy sáng tạo của học sinh, học sinh hầu như không tiếp thu thêm được gì về mặt kiến thức; nếu được sử dụng theo con đường tìm tòi nghiên cứu (khám phá), sẽ giúp học sinh có điều kiện cơ hội phát triển tư duy sáng tạo…

Sau khi đã hiểu được nhiệm vụ cần làm sáng tỏ (mục đích của thí nghiệm) bằng

tư duy tích cực, học sinh sẽ hình thành được các giả định từ sự nảy sinh câu hỏi: “Điều

gì sẽ xảy ra nếu…?” Câu hỏi được hình thành từ những liên tưởng dựa trên vốn kiến thức và kinh nghiệm sẵn có của học sinh Khi giả định được hình thành học sinh sẽ dự kiến kế hoạch giải quyết để chứng minh cho giả định đã nêu, là giai đoạn tiến hành thí nghiệm tưởng tượng “thí nghiệm trong tư duy ” định hướng cho hành động thí nghiệm tiếp theo dựa trên kế hoạch đã được học sinh thiết kế (kế hoạch dự kiến)

Cuối cùng, căn cứ vào kết quả của thí nghiệm, học sinh tự rút ra kết luận, học sinh lĩnh hội được kiến thức từ thí nghiệm mà không phải do thầy truyền đạt

5.3 Những yêu cầu cần thiết cho việc dạy thực hành hóa học có hiệu quả

Dạy thực hành, mục đích chính là rèn các kỹ năng thao tác chân tay, các đức tính kiên nhẫn, biết chấp nhận thất bại và tự tìm cách khắc phục thất bại để đạt được mục đích của mình Vì vậy học sinh phải tự mình làm thí nghiệm cho dù các thao tác ban

4 SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

đầu còn vụng về và thường xuyên thất bại

Một quan niệm không đúng về dạy thực hành là giáo viên thường không đưa ra các tình huống khác thường để dạy học sinh cách phân tích rút ra các kết luận phù hợp cũng như không dạy cách tìm ra nguyên nhân khi thí nghiệm không thành công Học sinh khi được yêu cầu phải tìm ra nguyên nhân (đưa ra giả thuyết) và làm thí nghiệm chứng minh giả thuyết của mình là đúng, sẽ tạo cho học sinh sự hứng thú trong học tập, hình thành sự tự tin vào bản thân

Mục đích cốt lõi của dạy thực hành là rèn các kỹ năng khéo léo trong các thao tác tay chân, các kỹ năng bố trí thí nghiệm, thu thập kết quả, giải thích kết quả thực nghiệm, lý giải đưa ra các giả thuyết và tự tiến hành các thí nghiệm chứng minh giả thuyết của mình là đúng chứ không đơn thuần là minh họa cho các bài lý thuyết Như vậy, dạy thực hành phát triển các kỹ năng tổng hợp và do vậy tất cả các học sinh cần được dạy thực hành

5.4 Quy trình cho một bài thí nghiệm

- Chuẩn bị thí nghiệm: Giáo viên phải có kế hoạch đảm bảo chuẩn bị đầy đủ dụng

cụ, hóa chất, mẫu vật và các điều kiện cần thiết khác để thí nghiệm thành công Có thể giao những công việc chuẩn bị này cho học sinh nhưng giáo viên phải kiểm tra

Phổ biến nội quy an toàn trong phòng thí nghiệm: Ngay khi bắt đầu bài thực hành, giáo viên cần phải phổ biến nội quy an toàn trong phòng thí nghiệm cho học sinh Bên cạnh đó, giáo viên cần phải hướng dẫn cách xử lý trong những trường hợp cần thiết như bỏng hóa chất, băng bó khi bị thương, …

+ Bước 1: Giáo viên nêu mục tiêu thí nghiệm (hoặc hướng dẫn học sinh phát biểu

mục tiêu thí nghiệm), phải đảm bảo mỗi học sinh đều nhận thức rõ mục tiêu làm thí nghiệm

+ Bước 2: Giáo viên hướng dẫn học sinh cách tiến hành thí nghiệm, phải đảm bảo mỗi học sinh nắm rõ các bước tiến hành thí nghiệm Sau đó, học sinh tự tiến hành thí nghiệm theo quy trình để thu thập kết quả

+ Bước 3: Mô tả kết quả thí nghiệm Học sinh trình bày kết quả thu được trong

quá trình thực hành thí nghiệm cho giáo viên Giáo viên có thể dẫn dắt học sinh bằng hệ thống câu hỏi kiểu nêu vấn đề để học sinh tự giải thích các hiện tượng quan sát được

5 SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

Cuối buổi, giáo viên có thể đưa ra các tình huống khác với thí nghiệm, để học sinh suy nghĩ và tìm cách lí giải

- Rút ra kết luận cần thiết: Giáo viên yêu cầu học sinh căn cứ vào mục tiêu ban

đầu trước khi làm thí nghiệm để đánh giá công việc đã làm

Chú ý: Các thí nghiệm hóa học có thể là thí nghiệm định tính hay định lượng Các

thí nghiệm định tính thì không nên quá tiết kiệm nguyên liệu, sẽ khó quan sát kết quả Các thí nghiệm định lượng thì cần chính xác hàm lượng các chất làm thí nghiệm mới

có kết quả

Tóm tắt quy trình một bài thực hành

- Bước 1: Xác định mục tiêu Yêu cầu của bước này là học sinh phải nhận thức được

và phát biểu rõ mục tiêu (trả lời câu hỏi: để làm gì ?)

- Bước 2: Kiểm tra kiến thức cơ sở và kiểm tra sự chuẩn bị thực hành (trả lời câu

hỏi: có làm được không ?)

- Bước 3: Xác định nội dung thực hành (trả lời câu hỏi: làm như thế nào ?)

- Bước 4: Tiến hành các hoạt động thực hành (trả lời câu hỏi: quan sát thấy gì? thu

được kết quả ra sao ?)

- Bước 5: Giải thích và trình bày kết quả, rút ra kết luận (trả lời câu hỏi: tại sao ?

Mục tiêu đã hoàn thành hay chưa ?)

- Bước 6: Viết báo cáo thực hành

6 SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

âm điện lớn hơn thì số điện tích hình thức của các ion được gọi là số oxi hóa

Số oxi hóa của các nguyên tố được xác định theo các quy tắc sau đây:

- Số oxi hóa của các nguyên tố trong các đơn chất bằng 0

- Nếu nguyên tố ở dạng ion đơn giản thì số oxi hóa bằng số điện tích của ion đó

- Tổng đại số các số oxi hóa của các nguyên tố trong một phân tử thì bằng 0, trong một ion nhiều nguyên tử thì bằng số điện tích của ion đó

- Trong các hợp chất, các kim loại kiềm đều có số oxi hóa bằng +1, các kim loại kiềm thổ bằng +2

- Trong trường hợp chung, hiđro có số oxi hóa bằng +1, riêng trong các muối hiđrua kim loại hiđro có số oxi hóa bằng -1

- Trong trường hợp chung oxi có số oxi hóa bằng -2, trừ trường hợp F2O là +2, các peoxit là -1, supeoxit là -1/2 (vd: KO2)

Cách ghi số oxi hóa: Số oxi hóa được đặt phía trên kí hiệu của nguyên tố Ghi dấu trước, số sau

- Sự khử (quá trình khử) một chất là làm cho chất đó nhận electron hay làm giảm

số oxi hóa của chất đó

7 SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

Chất khử là chất nhường electron hay là chất có số oxi hóa tăng sau phản ứng Chất khử còn được gọi là chất bị oxi hóa

Chất oxi hóa là chất nhận electron hay là chất có số oxi hóa giảm sau phản ứng Chất oxi hóa còn được gọi là chất bị khử

1.1.2 Phân loại phản ứng oxi hóa – khử

1.1.2.1 Các phản ứng giữa các phân tử [1]

Trong các phản ứng oxi hóa – khử giữa các phân tử sự chuyển electron xảy ra giữa các phân tử khác nhau Đây là loại phản ứng oxi hóa – khử phổ biến Một số phản ứng:

 Sự kết hợp giữa các nguyên tố

 Phản ứng giữa kim loại với các hợp chất

 Phản ứng giữa phi kim với các hợp chất

1.1.3 Lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa - khử

Để lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa - khử, ta cần biết công thức hóa học của các chất tham gia và tạo thành, còn việc lựa chọn hệ số thích hợp đặt trước công thức các chất trong phương trình hóa học có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau Một trong những phương pháp đó là phương pháp thăng bằng electron

8 SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

- Bước 2 : Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình

- Bước 3 : Tìm hệ số thích hợp sao cho tổng số electron do chất khử nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hóa nhận

- Bước 4 : Đặt hệ số của chất oxi hóa và chất khử vào sơ đồ phản ứng Hoàn thành phương trình hóa học

1.1.4 Ý nghĩa của phản ứng oxi hóa – khử [9]

Phản ứng oxi hóa – khử là một trong những quá trình quan trọng nhất của thiên nhiên Sự hô hấp, quá trình thực vật hấp thụ khí cacbonic giải phóng oxi, sự trao đổi chất và hàng loạt quá trình sinh học khác đều có cơ sở là các phản ứng oxi hóa – khử

Sự đốt cháy nhiên liệu trong các động cơ, các quá trình điện phân, các phản ứng xảy ra trong pin và trong ăcquy đều bao gồm sự oxi hóa và sự khử Hàng ngày quá trình sản xuất như luyện kim, chế tạo hóa chất, chất dẻo, dược phẩm, phân bón hóa học,…đều không thực hiện được nếu thiếu các phản ứng oxi hóa – khử

1.2 Nhóm halogen

1.2.1 Khái quát về nhóm halogen [9]

1.2.1.1 Vị trí của nhóm halogen trong bảng tuần hoàn

Nhóm VIIA trong bảng tuần hoàn gồm 5 nguyên tố : Flo (ô số 9, thuộc chu kì 2), clo (ô số 17, thuộc chu kì 3), brom (ô số 35, thuộc chu kì 4), iot (ô số 53, thuộc chu kì 5) và atatin (ô số 85, thuộc chu kì 6)

Cả 5 nguyên tố trên đều đứng ở cuối chu kì, ngay trước khí hiếm Chúng được gọi là các halogen (tiếng La Tinh nghĩa là sinh ra muối)

Atatin không gặp trong thiên nhiên Nó được điều chế nhân tạo bằng các phản ứng hạt nhân Atatin được nghiên cứu trong nhóm các nguyên tố phóng xạ

1.2.1.2 Cấu hình electron nguyên tử halogen

Lớp electron ngoài cùng của nguyên tử các halogen có 7 electron: 2 electron trên obitan s và 5 electron trên các obitan p Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên

tử halogen là ns2np5 (n là số thứ tự của lớp ngoài cùng)

ns2 np5

…

Hình 1-1 Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử halogen

9 SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

Từ flo đến iot, số lớp electron tăng dần và electron lớp ngoài cùng càng xa hạt

nhân hơn

Ở trạng thái cơ bản, nguyên tử các halogen đều có một electron độc thân

Lớp electron ngoài cùng của nguyên tử flo là lớp thứ hai nên không có phân lớp

d

Nguyên tử clo, brom và iot có phân lớp d còn trống, khi được kích thích, 1, 2

hoặc 3 electron có thể chuyển đến những obitan d còn trống:

Electron lớp ngoài cùng ở trạng thái cơ bản Electron lớp ngoài cùng ở trạng thái kích thích

Như vậy, ở trạng thái kích thích, nguyên tử clo, brom hoặc iot có thể có 3, 5 hoặc

7 electron độc thân; góp phần giải thích khả năng tồn tại các trạng thái oxi hóa của clo, brom, iot

1.2.1.3 Cấu tạo phân tử halogen

Đơn chất halogen không phải là những nguyên tử riêng rẽ mà là những phân tử: hai nguyên tử halogen X kết hợp với nhau bằng liên kết cộng hóa trị tạo thành phân tử

10 SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

Năng lượng liên kết X – X của phân tử X2 không lớn (từ 151 đến 243 kJ/mol), nên các phân tử halogen tương đối dễ tách thành hai nguyên tử

1.2.2 Tính chất của các đơn chất halogen

1.2.2.1 Độ âm điện [10]

+ Độ âm điện tương đối lớn

+ Đi từ flo đến iot độ âm điện giảm dần

+ Flo có độ âm điện lớn nhất nên trong tất cả các hợp chất chỉ có số oxi hóa -1, các nguyên tố halogen khác, ngoài số oxi hóa -1 còn có các số oxi hóa +1, +3, +5, +7

1.2.2.2 Tính chất vật lí [10]

Đi từ flo đến iot ta thấy:

+ Trạng thái tập hợp: từ thể khí chuyển sang thể lỏng và thể rắn

+ Halogen là những phi kim điển hình Đi từ flo đến iot, tính oxi hóa giảm dần [10]

+ Các đơn chất halogen oxi hóa được hầu hết các kim loại tạo ra muối halogenua, oxi hóa khí hiđro tạo ra những hợp chất khí không màu hiđro halogenua Những chất khí này tan trong nước tạo ra dung dịch axit halogenhiđric [10]

1.2.2.3.1 Tác dụng với kim loại

Halogen tác dụng với hầu hết kim loại tạo thành muối halogenua

- Flo, clo, brom tác dụng với kim loại sắt tạo muối sắt (III)

Hình 1-3 Sự hình thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử halogen

11 SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

2Fe + 3X2 2FeXto 3 (X: F, Cl, Br)

- Riêng iot tác dụng với kim loại sắt tạo muối sắt (II)

Fe + I2 FeIto 2

1.2.2.3.2 Tác dụng với hiđro

Halogen tác dụng với khí hiđro thành hiđro halogenua

- Flo phản ứng ngay trong bóng tối

Cl2 + 2NaOH NaClO + NaCl + H2O

Cho khí clo qua Ca(OH)2 khan ta được clorua vôi

Cl2 + Ca(OH)2 CaOCl2 + H2O

12 SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

3I2 + 6NaOH 5NaI + NaIO3 + 3H2O

1.2.2.3.5 Tác dụng với muối halogenua khác [11]

- Flo tác dụng với nước trong dung dịch muối halogenua

- Clo oxi hóa Br – thành Br2 và I- thành I2

Nếu chất oxi hóa là MnO2 thì cần phải đun nóng, còn chất oxi hóa là KMnO4

hoặc KClO3 phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường [9]

(dd loãng, lạnh)

Br2 + 2NaOH NaBr + NaBrO + H2O

(dd loãng, lạnh)

2F2 + 2NaOH 2NaF + H2O + OF2

13 SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

1.2.3.1.2 Trong công nghiệp

Sản xuất khí clo bằng cách điện phân dung dịch bão hòa muối ăn trong nước

Thùng điện phân có màng ngăn cách 2 điện cực để khí clo không tiếp xúc với

Dùng chất oxi hóa tác dụng với dung dịch muối iotua

1.2.4 Hiđro halogenua và axit halogenhiđric

1.2.4.1 Khái quát [11]

- Tính tan: tất cả hiđro halogenua đều là chất khí, tan trong nước thành dung dịch

axit

+ Khí HX gọi tên là hiđro halogenua

+ Dung dịch HX gọi tên là dung dịch axit halogenhiđric

- Tính axit: HF là axit yếu, HCl, HBr, HI đều là axit mạnh, lực axit tăng dần: HCl < HBr < HI

- Tính khử: HF không có tính khử HCl có tính khử yếu, HBr có tính khử trung bình,

HI có tính khử mạnh

1.2.4.2 Axit clohiđric

1.2.4.2.1 Tính chất hóa học

- Tính axit [10]

Axit HCl là axit mạnh, có đầy đủ tính chất hóa học chung của axit: làm quỳ tím

hóa đỏ, tác dụng với kim loại đứng trước hiđro trong dãy hoạt động hóa học, tác dụng

với oxit bazơ, bazơ, muối Thí dụ:

đpdd

có màng ngăn

2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2

14 SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

NaCl + H2SO4 NaHSO4 + HCl

Fe + 2HCl FeCl 2 + H2CuO + 2HCl CuCl2 + H2OFe(OH)3 + 3HCl FeCl3 + 3H2O

- Trong công nghiệp:

+ Phương pháp sunfat: từ NaCl và H2SO4 đặc

15 SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

- Điều chế HF bằng cách cho CaF2 tác dụng với H2SO4 đặc ở 250oC

+ HI khử được muối Fe(III)

2HI + 2FeCl3 2FeCl2 + I2 + 2HCl

- Là muối của axit halogenhiđric

- Đa số muối halogenua dễ tan trong nước

- Muối clorua, bromua, iotua của Ag (I), Cu (I), Hg (I), Pb (II) hầu như không tan [5]

+ Muối Ag: AgF (tan), AgCl (kết tủa trắng), AgBr (kết tủa vàng nhạt), AgI (kết tủa vàng)

250oC

CaF + H2SO4 CaSO4 + 2HF

16 SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

+ Muối canxi: CaF2 không tan nhưng CaCl2, CaBr2, CaI2 đều tan [11]

+ Muối PbCl2 không tan trong nước lạnh nhưng tan nhiều trong nước nóng [11]

- Nhận biết ion halogenua (Cl-, Br-, I-)

+ Thuốc thử: dung dịch AgNO3

+ Hiện tượng: xuất hiện kết tủa: AgCl (kết tủa trắng), AgBr (kết tủa vàng nhạt), AgI (kết tủa vàng)

1.2.6 Hợp chất có oxi của clo

1.2.6.1.1 Oxiaxit

Clo có 4 oxitaxit có tính axit và tính oxi hóa biến đổi như sau:

1.2.6.1.2 Nước Gia-ven [11]

Là dung dịch thu được khi cho khí clo qua dung dịch NaOH:

Cl2 + 2NaOH NaCl + NaClO + H2O

NaClO là muối của axit yếu, trong không khí tác dụng với khí CO2 tạo dung dịch axit hipoclorơ kém bền và có tính oxi hóa mạnh:

NaClO + CO2 + H2O NaHCO3 + HClO

Cả NaClO và HClO trong dung dịch đều có tính oxi hóa mạnh Vì vậy, nước ven có tính oxi hóa mạnh

O Cl

-1 +1

Trong không khí, clorua vôi tác dụng với CO2 tạo dung dịch axit hipoclorơ kém bền và có tính oxi hóa mạnh: [11]

Tính bền và tính axit tăng

Khả năng oxi hóa tăng

HClO HClO2 HClO3 HClO4

+1 +3 +5 +7

17 SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

2CaOCl2 + CO2 + H2O CaCO3 + CaCl2 + 2HClO

CaOCl2 oxi hóa được HCl thành Cl2:

Phản ứng này xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn nếu có chất xúc tác MnO2 và được dùng

để điều chế oxi trong phòng thí nghiệm

Ở trạng thái rắn, kali clorat là chất oxi hóa mạnh Photpho bốc cháy khi được trộn với kali clorat Hỗn hợp Kali clorat với lưu huỳnh và cacbon sẽ nổ khi đập mạnh [9]

1.3 Nhóm oxi

1.3.1 Khái quát về nhóm oxi

1.3.1.1 Vị trí của nhóm oxi trong bảng tuần hoàn [9]

Nhóm oxi bao gồm các nguyên tố oxi (O), lưu huỳnh (S), selen (Se), telu (Te) và poloni (Po) thuộc nhóm VIA của bảng tuần hoàn

1.3.1.2 Tính chất chung của các nguyên tố nhóm oxi

1.3.1.2.1 Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố trong nhóm oxi

- Giống nhau [9]

18 SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

Nguyên tử của các nguyên tố trong nhóm oxi có 6 electron ở lớp ngoài cùng : obitan s có 2 electron và obitan p có 4 electron (ns2np4), trong đó có 2 electron độc thân :

Khi tham gia phản ứng với những nguyên tố có độ âm điện nhỏ hơn, nguyên tử của những nguyên tố này có khả năng thu thêm 2 electron để có cấu hình electron bền vững (ns2np6) Các nguyên tố trong nhóm oxi có tính oxi hóa và có thể tạo nên những hợp chất, trong đó chúng có số oxi hóa -2

Electron lớp ngoài cùng ở trạng thái cơ bản Electron lớp ngoài cùng ở trạng thái kích thích

Do vậy, khi tham gia phản ứng với những nguyên tố có độ âm điện lớn hơn, nguyên tử của các nguyên tố S, Se, Te có khả năng tạo nên những hợp chất có liên kết cộng hóa trị, trong đó chúng có số oxi hóa +4 hoặc +6

1.3.1.2.2 Sự biến đổi tính chất của các đơn chất

Hình 1-5 Cấu hình electron ở trạng thái cơ bản và kích thích của nguyên tử nhóm oxi

19 SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

- Tính chất của đơn chất [9]

Các nguyên tố trong nhóm oxi là những nguyên tố phi kim mạnh (trừ nguyên tố Po), chúng có tính oxi hóa mạnh (tuy nhiên yếu hơn so với những nguyên tố halogen ở cùng chu kì) Tính chất này giảm dần từ oxi đến telu

20 SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

Oxi Lưu huỳnh Selen Telu

1.3.2.1.1 Cấu tạo phân tử Oxi

Nguyên tử oxi có cấu hình electron 1s22s22p4, lớp ngoài cùng có 2 electron độc thân Hai nguyên tử O liên kết cộng hóa trị không cực, tạo thành phân tử O2 Công thức cấu tạo của phân tử oxi có thể viết là:

Khí oxi ít tan trong nước (100 ml nước ở 20oC và 1 atm hòa tan được 3,1 ml khí oxi Độ tan S = 0,0043 g/100 g H2O)

21 SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

1.3.2.1.3 Tính chất hóa học

Oxi là nguyên tố phi kim hoạt động, có tính oxi hóa mạnh Trong các hợp chất (trừ hợp chất với flo và hợp chất peoxit), nguyên tố oxi có số oxi hóa là -2

Oxi tác dụng với nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ

Quá trình oxi hóa các chất đều tỏa nhiệt, phản ứng có thể xảy ra nhanh hay chậm khác nhau phụ thuộc vào các điều kiện: nhiệt độ, bản chất và trạng thái của chất

- Tác dụng với kim loại: hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt, )

Na và Mg cháy sáng chói trong khí oxi, tạo ra hợp chất ion là oxit

4Na + O0 02 2Nat +1 -22O

o

2Mg + O2 2MgO

0 0 to +1 -2

- Tác dụng với phi kim: hầu hết các phi kim (trừ halogen)

Nhiều phi kim cháy trong khí oxi tạo ra oxit, là những hợp chất liên kết cộng hóa trị có cực

+ Đun nóng KMnO4 hoặc KClO3 với chất xúc tác là MnO2:

2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2

22 SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

2KClO3 2KCl + 3OMnO2 2

+ Phân hủy H2O2 với chất xúc tác là MnO2:

2H2O2 MnO2 2H2O + O2

- Trong công nghiệp

+ Từ không khí: Chưng cất phân đoạn không khí lỏng, thu được oxi

+ Từ nước: Điện phân nước (nước có hòa tan một ít H2SO4 hoặc NaOH để tăng tính dẫn điện của nước), người ta thu được khí oxi ở cực dương và khí hiđro ở cực âm:

1.3.2.2 Ozon [10]

Ozon là một dạng thù hình của oxi

Khí ozon màu xanh nhạt, mùi đặc trưng, hóa lỏng ở nhiệt độ -112oC Khí ozon tan trong nước nhiều hơn oxi

Ozon là một trong những chất có tính oxi hóa mạnh và mạnh hơn oxi

Ozon oxi hóa hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt), nhiều phi kim và nhiều hợp chất

vô cơ, hữu cơ Ở điều kiện thường, oxi không oxi hóa được Ag, nhưng ozon oxi hóa được bạc thành bạc oxit:

2Ag + O3 Ag2O + O2

1.3.2.3 Hiđro peoxit

1.3.2.3.1 Cấu tạo phân tử của hiđro peoxit

Hiđro peoxit có công thức phân tử là H2O2 Công thức cấu tạo của phân tử:

2H2O 2H2 + O2

23 SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh

-0,48oC, tan trong nước theo bất kì tỉ lệ nào

- Tính chất hóa học

Hiđro peoxit là hợp chất ít bền, dễ bị phân hủy thành H2O và O2, phản ứng tỏa nhiều nhiệt Sự phân hủy H2O2 sẽ xảy ra nhanh nếu có mặt chất xúc tác:

2H2O2 2HMnO2 2O + O2

H2O2 vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử:

+ H2O2 có tính oxi hóa khi tác dụng với chất khử, thí dụ:

- Hai dạng thù hình của lưu huỳnh

Lưu huỳnh có hai dạng thù hình: Lưu huỳnh tà phương (S) và lưu huỳnh đơn tà (S) Chúng khác nhau về cấu tạo tinh thể và một số tính chất vật lí, nhưng tính chất

hóa học giống nhau

Hai dạng lưu huỳnh S và S có thể biến đổi qua lại với nhau theo điều kiện

nhiệt độ