Hóa trị là số liên kết của một nguyên tử trong phân tử hóa trị là số nguyên, không dấu.. Số oxi hóa là điện tích của nguyên tử trong phân tử giả sử cặp electron lệch hẳn về nguyên tố có
Trang 1Đề Cương Ôn Thi Hóa Học Lý Minh Hân
HÓA HỌC – KIẾN THỨC CƠ BẢN VÀ NÂNG CAO
Lời nói đầu:
Khác với một số môn như Sinh Học và Vật Lí, đề thi môn Hóa Học trong kì thi Tốt nghiệp Trung Học Phổ Thông hoặc Tuyển Sinh Đại Học và Cao Đẳng bao gồm kiến thức của cả 3 năm học:
10, 11 và 12 Chính vì lẽ đó, các bạn sẽ cảm thấy khó khăn hơn khi không biết phải học như thế nào và bắt đầu từ đâu khi kiến thức ngày càng mai một đi Vì thế, dưới đây là tóm tắt “Kiến Thức Hóa Học” bao trùm toàn bộ kiến thức môn Hóa Học lớp 10, 11 và 12 Tài liệu này chúng tôi đã soạn khá chi tiết phần kiến thức gồm 3 vấn đề: Hóa Đại Cương, Hóa Vô Cơ và Hóa Hữu Cơ Riêng phần bài tập và một số đề thi Tốt nghiệp Trung Học Phổ Thông cũng như Tuyển Sinh Đại Học và Cao Đẳng của các năm trước chúng tôi soạn theo một tài liệu khác Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng vì nguyên nhân khách quan và chủ quan nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Chúng tôi rất mong nhận được sự đóng góp chân thành của các bạn Mọi đóng góp xin gửi về: lmhan.math@gmail.com
Chúng tôi hi vọng tài liệu này phần nào sẽ giúp các bạn ôn tập, củng cố và hệ thống hóa kiến thức, hoàn thiện kiến thức môn Hóa Học của mình để tự tin trong các kỳ thi Chúc các bạn vượt qua thật tốt các kỳ thi sắp tới!
Xin trân trọng kính chào!
- LÝ MINH HÂN -
Biên soạn năm học 2009 – 2010
Trang 2CHUYÊN ĐỀ 1: HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG
I/- Các khái niệm cơ bản:
1 Nguyên tử là hạt vi mô đại diện cho nguyên tố hóa học và không bị chia nhỏ hơn trong phản ứng hóa
học
2 Phân tử là hạt vi mô đại diện cho chất và mang đầy đủ tính chất hóa học của chất
3 Nguyên tố hóa học là tập hợp các nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân
4 Đơn chất là những chất chỉ cho một nguyên tố hóa học cấu tạo nên, ví dụ như O2, H2, Cl2, Al, Fe, S, P,
5 Hợp chất là những chất được cấu tạo từ 2 nguyên tố hóa học trở lên
6 Nguyên chất là chất gồm các nguyên tử hay phân tử cùng loại
7 Hỗn hợp là tập hợp nhiều chất đồng thể và không có tương tác hóa học hóa học với nhau
8 Ion là nguyên tử hay nhóm nguyên tử mang điện tích:
ion dương : cation, ion âm : anion
9 Mol là lượng chất hay lượng nguyên tố có chứa N hạt vi mô nguyên tử, phân tử, ion: N = 6,02.1023
10 Khối lượng nguyên tử, phân tử là khối lượng tương đối của nguyên tử, phân tử tính bằng đvc (đơn vị
12 Khối lượng mol nguyên tử (phân tử) là khối lượng tính bằng gam của N hạt vi mô nguyên tử, phân
tử, ion có trị số bằng nguyên tử khối (phân tử khối)
13 Định luật Avogađrô: ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất những thể tích bằng nhau của các chất khí
khác nhau đều chứa cùng một số phân tử
14 Định luật bảo toàn khối lượng: Khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng khối lượng các chất thu
được sau phản ứng
15 Thù hình: các dạng đơn chất khác của cùng một nguyên tố gọi là dạng thù hình của nguyên tố đó Ví
dụ: oxi - ozon, than - kim cương, phốt pho đỏ - phốt pho trắng
16 Hỗn hống là trạng thái hòa tan một phần của kim loại trong thủy ngân Ví dụ: (Al, Hg); (Cu, Hg)
17 Hợp kim là vật liệu thu được khi đun nóng chảy nhiều kim loại hoặc kim loại với phi kim rồi để nguội
Ví dụ: thép, gang (Fe-C), đuyra (Al-Mg)
18 Axit là chất có khả năng cho proton H+ (trong dung dịch) còn dung dịch axit là dung dịch có chứa
proton H+
19 Bazơ là chất có khả năng nhận proton H+ còn dung dịch bazơ là dung dịch có chứa ion OH
20 Muối là hợp chất mà phân tử gồm cation kim loại (hoặc amoni) với anion gốc axit
21 Chất trung tính là chất không có khả năng cho và nhận proton
22 Chất lưỡng tính là chất vừa có khả năng cho proton lại vừa có khả năng nhận proton
23 Hóa trị là số liên kết của một nguyên tử trong phân tử (hóa trị là số nguyên, không dấu)
24 Số oxi hóa là điện tích của nguyên tử trong phân tử giả sử cặp electron lệch hẳn về nguyên tố có độ
âm điện lớn hơn
Trang 3Đề Cương Ôn Thi Hóa Học Lý Minh Hân
Ví dụ 1: Phân tử CaC2 :
Ví dụ 2: Phân tử HNO3:
25 Độ điện ly () của chất điện ly ở một nồng độ nhất định là tỷ số giữa số phân tử điện ly (n') với số
phân
tử ban đầu của nó tan trong dung dịch (no):
26 Độ tan là số gam chất tan có trong 100 gam nước ở một nhiệt độ xác định để tạo thành dung dịch bão
hòa
27 Độ rượu là số ml rượu nguyên chất có trong 100ml dung dịch rượu Ví dụ: rượu 45o thì có 45ml rượu và
55ml nước Công thức tính độ rượu =
II/- Cấu tạo nguyên tử:
e điện tích 1 khối lượng: 9,1.10-31 kg = 1/1840 đvc
p điện tích 1 + khối lượng: 1,6727.10-27 kg = 1 đvc
n điện tích 0 khối lượng: 1,6750-27kg = 1 đvc
* Lưu ý: 1 = 1,6 10-19 C (culông)
1 + = +1,6 10-19 C (culông)
2 Điện tích hạt nhân:
Điện tích hạt nhân = số electron (e) = số proton (p) = số thứ tự = số hiệu nguyên tử
3 Số khối (A) bằng tổng số proton (Z) và tổng số nơtron (N): A = Z + N , trong đó 1
Z
N 1,5
4 Khối lượng nguyên tử bằng tổng số khối lượng của proton, nơtron và electron (xấp xỉ bằng số khối, vì
khối lượng electron không đáng kể)
5 Ký hiệu nguyên tử:
= 0
nn'
ddrượu
c / rượungV
100xV
C
Ca có số oxi hóa +2, hóa trị 2
C có số oxi hóa -1, hóa trị 4
N có số oxi hóa +5
lớp vỏ (e mang điện tích âm)
hạt nhân proton (+)
nơtron (0)
A
Trang 46 Đồng vị là những nguyên tử có cùng số proton nhưng khác số nơtron Ví dụ: 37
- Số electron tối đa trên mỗi lớp là 2n2 (n - số thứ tự của lớp)
- Lớp ngoài cùng bất luận ở thứ tự nào từ lớp 2 đến lớp 7 cũng chỉ chứa tối đa 8e
8 Phân lớp electron: Các lớp electron lại chia ra thành phân lớp:
M (n = 3) phân lớp spd (2 + 6 + 10)e = 18e
N (n = 4) phân lớp spdf (2 + 6 + 10 + 14) = 32e
9 Obitan là vùng không gian chung quanh hạt nhân, trong đó khả năng có mặt electron là lớn nhất Mỗi obitan
chỉ chứa tối đa 2e:
s có 1 obitan s hình cầu d có 5 obitan d phức tạp
p có 3 obitan p hình số 8 nổi f có 7 obitan f phức tạp
10 Nguyên lý vững bền: Trong nguyên tử, các electron lần lượt chiếm các mức năng lượng từ thấp đến
cao: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4f
11 Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng:
Khí hiếm có 8 electron ngoài cùng
Kim loại có 1, 2, 3 electron ngoài cùng
Phi kim có 5, 6, 7 electron ngoài cùng
4 electron: có thể là phi kim (C, Si) hoặc là kim loại (Sn, Pb)
12 Electron hóa trị là electron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử (hoặc một phần electron ở lớp sát ngoài
cùng) có khả năng tham gia tạo thành liên kết hóa học
13 Độ âm điện của một nguyên tố là đại lượng đặc trưng cho khả năng của nguyên tử của nguyên tố đó
trong phân tử hút electron về phía mình Phi kim có độ âm điện lớn, còn kim loại có độ âm điện nhỏ
III/- Định luật tuần hoàn các nguyên tố hóa học:
1 Nội dung định luật: Tính chất của các nguyên tố cũng như thành phần và tính chất của các đơn chất và
hợp chất tạo nên từ các nguyên tố đó biến thiên tuần hoàn theo chiều tăng của điện tích hạt nhân nguyên tử
2 Chu kỳ là dãy các nguyên tố xếp theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần có cùng số lớp electron Đầu
chu kỳ là kim loại kiềm, cuối chu kỳ là khí hiếm
3 Nhóm là dãy các nguyên tố nằm trong cột do có số e hoá trị bằng nhau, tức là có hóa trị cao nhất đối
với oxi bằng nhau
4 Sự biến thiên tính chất:
- Trong chu kỳ: từ trái sang phải, bán kính nguyên tử giảm, tính kim loại giảm, tính phi kim tăng, độ âm điện tăng
Trang 5Đề Cương Ôn Thi Hóa Học Lý Minh Hân
- Trong phân nhóm chính: từ trên xuống, bán kính nguyên tử tăng, tính kim loại tăng, tính phi kim giảm, độ âm điện giảm
- STT số p số e
STT chu kỳ số lớp e
STT phân nhóm chính số e lớp ngoài cùng
IV/- Liên kết hóa học:
1 Liên kết ion là loại liên kết hóa học được hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích
trái dấu
- Kim loại điển hình + phi kim điển hình
- Hiệu độ âm điện của 2 nguyên tố trong phân tử ():
1,7 : liên kết ion
< 1,7 : liên kết cộng hóa trị có cực
= 0 : liên kết cộng hóa trị không có cực
Hiệu số độ âm điện càng lớn thì sự phân cực càng nhiều
2 Liên kết cộng hóa trị là liên kết được hình thành bởi những cặp e dùng chung
+ Không cực : 2 nguyên tử của cùng một nguyên tố phi kim
+ Có cực : 2 nguyên tử của 2 nguyên tố khác nhau
3 Liên kết cho nhận là liên kết được hình thành khi cặp e dùng chung do 1 nguyên tử bỏ ra
4 Liên kết kim loại là loại liên kết hóa học được hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion dương có
trong mạng tinh thể kim loại với các electron tự do
5 Liên kết hiđro là loại liên kết hóa học giữa các phân tử, liên kết nguyên tử H của phân tử này với
nguyên tử có độ âm điện lớn hơn như F, O, N của phân tử khác Ví dụ:
Trang 6CHUYÊN ĐỀ 2: HÓA HỌC VÔ CƠ
I/- Thuyết điện ly:
1 Sự điện ly: là quá trình phân ly thành các ion trái dấu của phân tử chất điện ly khi tan trong nước hay ở
trạng thái nóng chảy
2 Chất điện ly: là chất dẫn được điện khi tan trong nước (hay ở trạng thái nóng chảy)
3 Độ điện ly:
Trong đó: n' là số phân tử điện ly còn no là tổng phân tử đầu
Chất điện ly mạnh : 0,3 (phân ly gần như hoàn toàn)
Chất điện ly trung bình : 0,03 < < 0,3
Chất điện ly yếu : 0,03 (phân ly một phần)
4 Hằng số điện ly: là hằng số cân bằng của sự điện ly
Xét phản ứng điện ly: XY X+ + Y
Ka =
X Y XY
a = -lgKa
5 Phản ứng axit – bazơ: là phản ứng hóa học trong đó có sự cho và nhận H+ (proton):
dd axit + dd bazơ dd axit + oxit bazơ
dd axit + bazơ không tan oxit axit + dd kiềm v.v
6 H3PO4: là axit đa chức
1 Muối: là hợp chất mà phân tử gồm cation kim loại (hoặc amoni) liên kết với anion gốc axit
Ngoại lệ: Ag C C Ag và CH3 CH2 O Na cũng là muối
2 Dung dịch muối: Khi tan trong nước, muối phân ly thành các ion Dung dịch muối có chứa cation kim
loại (amoni) và anion gốc axit
3 Màu của dung dịch muối:
CuSO4 khan : màu trắng
dd FeSO4 : xanh lục nhạt (FeSO4.7H2O)
dd K2MnO4 : xanh lục là màu MnO42
= 0
nn'
Trang 7Đề Cương Ôn Thi Hóa Học Lý Minh Hân
4 Phân loại muối:
a) Muối trung hòa: Trong gốc axit không còn nguyên tử hiđro có khả năng thay thế bởi kim loại
- Muối thường: gồm 1 loại cation và 1 anion
- Muối kép: gồm nhiều loại cation khác nhau kết hợp với một loại anion Ví dụ: KAl(SO4)2 - phèn
- Muối hỗn tạp: 1 loại cation kết hợp với nhiều loại anion khác
hay CaOCl2 : clorua vôi
b) Muối axit: Trong gốc axit vẫn còn hiđro có khả năng thay thế bởi kim loại Thông thường gốc axit có hidro là
hay Na2HPO3 là muối trung hòa
5 Tính axit - bazơ trong dung dịch muối:
Sự tương tác giữa các ion trong muối với nước gọi là sự thủy phân muối và thường là quá trình thuận
Ví dụ: NaCl hòa tan trong nước, NaCl không thủy phân, pH = 7
Muối của axit yếu và bazơ mạnh bị thủy phân tạo ra dung dịch có tính bazơ
Ví dụ: Thủy phân Na2CO3:
Na2CO3 = 2Na+ + CO32
CO32 + H2O HCO3 + OH
Nhận xét: dung dịch có OH pH > 7
Muối của axit mạnh và bazơ yếu bị thủy phân tạo ra dung dịch có tính axit
Ví dụ: Thủy phân NH4Cl: NH4Cl = NH4+ + Cl
-Ph.trình ion: NH4+ + H2O NH3 + H3O+
Nhận xét: dung dịch có H3O+ pH < 7
Muối của axit yếu và bazơ yếu bị thủy phân tạo ra dung dịch trung tính nên những muối này thực ra không tồn tại trong dung dịch
Ví dụ: AlN + 3H2O = Al(OH)3 + NH3
Fe2(CO3)3 + 3H2O = 2Fe(OH)3 + 3CO2
Al2(CO3)3 + 3H2O = 2Al(OH)3 + 3CO2
Một số trường hợp đặc biệt: Một số muối lại có khả năng thủy phân hoàn toàn trong dung dịch (hầu hết là
do các chất tạo thành không phản ứng được với nhau để cho phản ứng thuận nghịch)
Trang 8NH4Cl + NaAlO2 + H2O = Al(OH)3 + NH3 + NaCl
III/- Axit – bazơ:
1 Axit có các dạng sau: Tạo ra môi trường axit (H+, H3O+,…) làm quì tím ngả hồng, có khả năng cho
NH4+ + H2O NH3 + H3O+
Fe3+ + 3 H2O Fe(OH)3 + 3 H+
2 Bazơ có các dạng: Tạo ra môi trường OH làm quì tím ngả xanh, có khả năng nhận proton
- Phân tử trung hòa: NaOH , NH3 ,
- Ion gốc axit yếu: S2 , SO32 , CO32- ,
NH3 + H2O NH4 + OH
S2 + H2O HS + OH
CO32 + H2O HCO3 + OH
3 Những ion trung tính:
- Ion kim loại mạnh: K+ , Na+ , Ca2+ , Ba2+ ,
- Ion gốc axit mạnh: Cl , SO42 , NO3 , Br
4 Những chất lưỡng tính: (vừa cho H+ vừa nhận H+)
- Al(OH)3 , Zn(OH)2 , Be(OH)2 , Cr(OH)3
- Muối axit của axit yếu: NaHCO3
Trang 9Đề Cương Ôn Thi Hóa Học Lý Minh Hân Tương tự [OH] = 10-b mol/lit Suy ra: pOH = -lg[OH]
Với môi trường trung hòa : pH = 7 Với môi trường axit : pH < 7 Với môi trường bazơ : pH > 7 Từ tích số ion: [H+] [OH] = 10-14 pH + pOH = 14
IV/- Phản ứng trao đổi:
1 Định nghĩa : Phản ứng trao đổi là phản ứng xảy ra với sự đổi chỗ các ion
2 Điều kiện để phản ứng trao đổi thực hiện được hoàn toàn:
- Sau phản ứng có chất kết tủa hoặc khí bay lên, hoặc chất điện ly yếu
- Chất tham gia phản ứng phải là chất tan
3 Trường hợp đặc biệt: Một chất tan được vẫn có thể kết tinh trong dung dịch đã bão hòa chính nó hoặc chất khác dễ tan hơn
Ví dụ:
* Thêm NaCl vào dung dịch NaCl bão hòa thì phần NaCl thêm sẽ không thể tan được nữa
* Để tách NaCl ra khỏi dung dịch chứa hỗn hợp NaCl và NaOH người ta dùng phương pháp kết tinh phân đoạn Chất nào có độ tan nhỏ hơn sẽ kết tinh nhanh hơn khi cô cạn dung dịch
Do độ tan của NaCl nhỏ hơn của NaOH nên khi cô cạn dung dịch NaCl sẽ kết tinh trước Lập lại nhiều lần sẽ tách được hết NaCl và thu được dung dịch NaOH riêng
* Phản ứng giữa một số muối tan trong dung dịch có thể là phản ứng oxi hóa - khử
2 FeCl3 + 2 KI = 2 FeCl2 + I2 + 2 KCl
2 FeCl3 + H2S = 2 FeCl2 + S + 2 HCl
* Một số kết tủa có khả năng tạo phức tan như: Cu(OH)2 , Zn(OH)2 , AgCl
Cu(OH)2 + 4 NH3 = [Cu(NH4)3](OH)2
Chất khử là chất cho electron Quá trình oxi hóa là quá trình cho electron
Chất oxi hóa là chất nhận electron Quá trình khử là quá trình nhận electron
2 Bản chất của phản ứng oxi hóa - khử: Có sự thay đổi số oxi hóa
3 Chiều phản ứng: Chất oxi hóa mạnh + chất khử mạnh chất oxi hóa yếu + chất khử yếu
4 Phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa - khử:
- Phương pháp electron
- Phương pháp ion - electron
- Phương pháp đại số
Trang 10VI/- Ăn mòn kim loại và chống ăn mòn kim loại:
1 Sự ăn mòn kim loại:
a) Định nghĩa: Sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng hóa học của môi trường xung quanh gọi là
sự ăn mòn kim loại
Ăn mòn hóa học là sự phá hủy kim loại do kim loại phản ứng hóa học với chất khí hoặc hơi nước ở
nhiệt độ cao
- Đặc điểm của ăn mòn hóa học là không phát sinh dòng điện Nhiệt độ càng cao thì tốc độ ăn mòn càng nhanh
- Bản chất của ăn mòn hóa học là quá trình oxi hóa - khử, trong đó các kim loại nhường electron cho các chất trong môi trường
Ăn mòn điện hóa là sự phá hủy kim loại do kim loại tiếp xúc trực tiếp với dung dịch chất điện ly tạo
nên dòng điện
b) Các điều kiện ăn mòn điện hóa:
- Các điện cực phải khác chất nhau, trong đó kim loại có tính khử mạnh sẽ là cực âm và dễ bị ăn mòn
- Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp
- Các điện cực cùng tiếp xúc với một dung dịch điện ly
c) Cơ chế của sự ăn mòn điện hóa: <Xem SGK 12>
2 Cách chống ăn mòn kim loại:
- Cách ly kim loại với môi trường
- Dùng hợp kim chống gỉ (hợp kim inox)
- Dùng chất chống ăn mòn (chất kìm hãm) - urotropin
- Dùng phương pháp điện hóa
VII/- Điều chế kim loại:
1 Nguyên tắc điều chế kim loại: Khử ion dương kim loại thành kim loại tự do:
Mn+ + ne = Mo
2 Các phương pháp điều chế kim loại: có 3 phương pháp sau:
a) Phương pháp thủy luyện: Dùng kim loại tự do có tính khử mạnh hơn để khử ion kim loại khác trong
dung dịch muối
Phương pháp này dùng để điều chế các kim loại trung bình và kim loại yếu (từ Zn Ag)
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu
b) Phương pháp nhiệt luyện: Dùng chất khử như CO , H2 , C , Al để khử ion kim loại trong oxit ở nhiệt độ cao Phương pháp này để điều chế các kim loại từ Zn Cu Ví dụ:
CuO + H2
o t
Cu + H2O
c) Phương pháp điện phân: Dùng dòng điện một chiều trên catot (cực âm) để khử ion kim loại trong hợp
chất Phương pháp này điều chế được hầu hết các kim loại Ví dụ:
* Phương pháp điện phân nóng chảy dùng để điều chế các kim loại mạnh từ K Al
Trang 11Đề Cương Ôn Thi Hóa Học Lý Minh Hân
* Phương pháp điện phân dung dịch dùng để điều chế các kim loại có tính khử trung bình và yếu như các kim loại từ Zn Ag:
CuCl2 ®pdd Cu + Cl2
4 AgNO3 + 2 H2O = 4 Ag + 4 HNO3 + O2
3 Sự điện phân:
Sự điện phân là quá trình oxi hóa - khử, xảy ra trên bề mặt điện cực, dưới tác dụng của dòng điện một
chiều chạy qua chất điện ly ở dạng dung dịch hoặc ở dạng nóng chảy
Chất điện phân là chất có khả năng phân ly thành các ion trái dấu ở trong dung dịch hoặc ở trong chất
nóng chảy
Trong đó: m - khối lượng đơn chất thu được ở điện cực (g);
A - khối lượng mol nguyên tử = số khối = M;
I - cường độ dòng điện (Ampe);
t - thời gian (giây);
F - hằng số Faraday ; F = 96500;
n - số e trao đổi
q = It : điện lượng (culông)
VIII/- Nước cứng:
1 Định nghĩa: Nước cứng là nước có chứa nhiều ion Ca2+ , Mg2+
2 Các loại nước cứng: có 3 loại nước cứng:
- Nước cứng tạm thời: là nước cứng có chứa HCO3 (của muối Ca2+ , Mg2+)
- Nước cứng vĩnh cửu: : là nước cứng có chứa Cl , SO42 …
- Nước cứng toàn phần: : là nước cứng có chứa đồng thời HCO3 và SO42 hoặc Cl ,NO3-
3 Nguyên tắc làm mềm nước cứng: Làm giảm, hoặc loại bỏ nồng độ các ion Ca2+, Mg2+ trong nước bằng cách tạo thành các chất kết tủa
* Phương pháp hóa học làm mềm nước cứng:
- Đối với nước cứng tạm thời: có thể đun nóng hoặc dùng nước vôi:
Ca(HCO3)2
o t
CaCO3 + H2O + CO2
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2 CaCO3 + H2O
- Đối với nước cứng vĩnh cửu hoặc toàn phần có thể dùng dung dịch Na2CO3:
MgSO4 + Na2CO3 = MgCO3 + Na2SO4
Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3 + 2 NaHCO3
* Phương pháp ionit
m