Xây dựng hệ thống bài tập hóa vô cơ ở bậc đại học các nguyên tố phi kim nhóm VII a, VI a

Lý do chọn đề tài Chúng ta đang bước vào giai đoạn quyết định của thời kì CNH, HĐH , cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học – kỹ thuật,vì vậy trong xu thế toàn cầu hóa hiện nay, vi

Trang 1

Khóa luận tốt nghiệp Page 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA HÓA HỌC -*** -

TRẦN VĂN LONG

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP HÓA

VÔ CƠ Ở BẬC ĐẠI HỌC CÁC NGUYÊN

TỐ PHI KIM NHÓM VIIA, VIA

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành : Hóa vô cơ

Hà Nội, 2012

Trang 2

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Chúng ta đang bước vào giai đoạn quyết định của thời kì CNH, HĐH , cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học – kỹ thuật,vì vậy trong xu thế toàn cầu hóa hiện nay, việc trang bị kiến thức nhằm tạo ra những con người có đủ năng lực trình độ để nắm bắt khoa học kỹ thuật, đủ bản lĩnh để làm chủ vận mệnh đất nước là vấn đề sống còn của quốc gia Tuy nhiên trên thực tế cho thấy công nghiệp đã phát triển trong khi đó nguồn lao động chân tay lại chiếm ưu thế rất lớn so với đội ngũ cán bộ kỹ thuật Điều đó làm ảnh hưởng rất lớn tới tốc độ

và kết quả của quá trình CNH, HĐH đất nước.Vậy một câu hỏi đặt ra cho chúng

ta đó là chúng ta sẽ phải làm gì trước tình hình đó

Trả lời điều này, đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ IX của Đảng cộng sản Việt Nam đã họp và khẳng định:"Phát triển giáo dục - đào tạo là một trong những động lực quan trọng thúc đẩy sự nghiệp CNH, HĐH, là điều kiện phát huy nguồn lực con người, yếu tố cơ bản để phát triển xã hội, tăng trưởng kinh tế nhanh và bền vững".Bởi vậy, “Nâng cao dân trí - Đào tạo nhân lực – Bồi dưỡng nhân tài” luôn là nhiệm vụ hàng đầu của giáo dục - đào tạo Trong đó việc đào tạo và bồi dưỡng kiến thức cho sinh viên là nhiệm vụ tất yếu của mỗi trường đại học và của mỗi giảng viên Trong những năm gần đây, Bộ giáo dục và đào tạo đã khuyến khích sử dụng đa dạng các phương pháp dạy học tích cực nhằm hoạt động hóa người học Muốn được như vậy thì nguồn bài tập, câu hỏi phải phong phú đa dạng

Trang 3

Tuy vậy, với môn học có mức độ tư duy cao và một khả năng vận dụng kiến thức tổng hợp thì việc chuẩn bị các dạng câu hỏi TNKQ là dường như chưa thể đầy đủ, chưa có tính sáng tạo, nhạy bén và phát triển tư duy được Do vậy, trong hoàn cảnh này sự duy trì và phát triển hệ thống câu hỏi là không thể thiếu

để lĩnh hội và tiếp thu tri thức môn học

Với lý do trên, tôi đã mạnh dạn lựa chọn đề tài: “Xây dựng hệ thống bài

tập hóa vô cơ bậc đại học các nguyên tố phi kim nhóm VIIA và VIA”

Với đề tài này , tôi hy vọng sẽ góp phần nâng cao hướng dạy và học tích cực để phát triển năng lực tư duy, sáng tạo, độc lập của người học

1 Nội dung nghiên cứu

Hệ thống bài tập tự luận hóa vô cơ bậc đại học phần phi kim cho 2 nhóm

- Nhóm VIIA (Halogen)

- Nhóm VIA (Oxi – Lưu huỳnh)

2 Nhiệm vụ của đề tài

- Nghiên cứu đưa ra hệ thống câu hỏi và bài tập trong nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu hướng dẫn đưa ra cách giải

Phân loại thành hệ thống hóa kiến thức và bao quát nội dung môn học của

2 chương này

Trang 4

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1.1 Ý nghĩa của hệ thống bài tập

Như chúng ta đã biết, việc giảng dạy phải thích nghi với người học chứ không phải buộc người học tuân theo các quy tắc có sẵn từ trước tới nay Do vậy, người học cần có tiếng nói nhiều hơn trong các vấn đề liên quan đến giáo dục Trong những năm trở lại đây, nổi lên một vấn đề mới đó là “việc giảng dạy phải đảm bảo cho người học trở thành một công dân có trách nhiệm và hoạt động hiệu quả” Như vậy, mục đích của việc học tập đã phát triển từ học để hiểu đến học để hành rồi mới đến học để trở thành một con người tự chủ, sáng tạo, năng động trong mọi hoạt động Vì vậy, việc học tập sẽ giải quyết vấn đề trong học tập, trong thực tế đòi hỏi con người phải có cả kiến thức và phương pháp tư duy

1.1.1 Phân loại bài tập và câu hỏi hóa học

Dựa vào nội dung và hình thức thể hiện có thể phân loại bài tập hóa học thành 2 dạng:

- Bài tập định tính

- Bài tập định lượng

* Bài tập định tính: Là các dạng bài tập có liên hệ với sự quan sát để mô

tả, giải thích các hiện tượng hóa học Các bài tập định tính cũng có rất nhiều các bài tập thực tiễn giúp học sinh giải quyết các vấn đề thực tiễn sinh động

Trang 5

* Bài tập định lượng (bài toán hóa học): Là loại bài tập cần vận dụng kĩ năng toán học kết hợp với kĩ năng hóa học (định luật, nguyên lí, quy tắc,…) để giải

1.1.2 Tác dụng của bài tập hóa học

- Là con đường nối liền giữa kiến thức thực tế và lý thuyết tạo ra một thể hoàn chỉnh thống nhất biện chứng trong cả quá trình nghiên cứu Đào sâu, mở rộng sự hiểu biết một cách sinh động, phong phú không làm nặng nề thêm khối lượng kiến thức cho người học Chỉ có vận dụng kiến thức vào việc giải bài tập, sinh viên mới nắm kiến thức sâu sắc

- Là phương tiện để ôn tập, củng cố, hệ thống hóa, kiểm tra đánh giá việc nắm bắt kiến thức một cách tốt nhất (chủ động, sáng tạo)

- Tạo điều kiện để phát triển tư duy cho người học: khi giải bài tập bắt buộc người học phải suy luận, quy nạp, diễn dịch hoặc các thao tác tư duy đều

Trang 6

được vận dụng.Trong thực tế học tập, có những vấn đề buộc người học phải đào sâu suy nghĩ mới hiểu được trọn vẹn Thông thường khi giải một bài toán nên yêu cầu hoặc khuyến khích người học giải bằng nhiều cách - tìm ra cách giải ngắn nhất, hay nhất

* Tác dụng giáo dục:

- Bài tập hóa học có tác dụng giáo dục tư tưởng cho học sinh, sinh viên vì

thông qua giải bài tập rèn luyện cho HS, SV tính kiên nhẫn, trung thực trong học tập, tính sáng tạo khi xử lý và vận dụng trong các vấn đề học tập Mặt khác, qua việc giải bài tập rèn luyện cho các em tính chính xác khoa học và nâng cao hứng

thú học bộ môn

- Các bài tập hóa học còn được sử dụng như một phương tiện nghiên cứu tài liệu mới, ngoài ra các bài có nội dung thực nghiệm có tác dụng rèn luyện tính tích cực, tự lực lĩnh hội tri thức và tính cẩn thận, tuân thủ triệt để quy định khoa học, chống tác phong luộm thuộm, vi phạm những nguyên tắc khoa học

1.1.3 Vận dụng kiến thức để giải bài tập

Để giải bài tập người học phải biết vận dụng lý thuyết đã học ở nội dung các chương các bài, quá trình này thực chất đòi hỏi người học phải có một kĩ năng nhận thức và tư duy nhất định Hoạt động nhận thức và phát triển tư duy của sinh viên trong quá trình dạy học hóa học Nhận thức là một trong ba mặt cơ bản của đời sống tâm lí con người (nhận thức, tình cảm, lí trí) Nó là tiền đề của hai mặt kia và đồng thời có mối liên hệ chặt chẽ với chúng và các hiện tượng tâm

Trang 7

lí khác Tư duy là một quá trình tâm lí phản ánh những thuộc tính bản chất, những mối liên hệ bên trong có tính quy luật của sự vật hiện tượng trong hiện thực khách quan mà trước đó ta chưa biết

1.2 Xu hướng phát triển của bài tập hóa học hiện nay

Bài tập hóa học vừa là mục tiêu, vừa là mục đích, vừa là nội dung vừa là phương pháp dạy học hữu hiệu do vậy cần được quan tâm, chú trọng trong các bài học Nó cung cấp cho học sinh không những kiến thức, niềm say mê bộ môn

mà còn giúp người học giành lấy kiến thức, là bước đệm cho quá trình nghiên cứu khoa học, hình thành và phát triển có hiệu quả trong hoạt động nhận thức của học sinh Bằng hệ thống bài tập sẽ thúc đẩy sự hiểu biết của sinh viên, sự vân dụng những hiểu biết vào thực tiễn, sẽ là yếu tố cơ bản của quá trình phát triển xã hội, tăng trưởng kinh tế nhanh và bền vững xã hội Xu hướng phát triển của bài tập hoá học hiện nay hướng đến rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức, phát triển tư duy hoá học Những bài tập có tính chất học thuộc trong các câu hỏi

lý thuyết sẽ giảm dần mà được thay bằng các câu hỏi đòi hỏi sự tư duy, tìm tòi Dạy học “chú trọng rèn luyện phương pháp tự học” ở trường Đại học được xem

là rất quan trọng và được nhiều trường coi trọng áp dụng Ngoài ra, trong thời gian gần đây, một số chiến lược đổi mới phương pháp dạy học được thử nghiệm

đó là “dạy học hướng vào người học”, “hoạt động hóa người học”

1.3 Cơ sở phân loại câu hỏi bài tập căn cứ vào mức độ nhận thức và tư duy

Việc phân loại sắp xếp các câu hỏi và bài tập học phần phân tích lí hóa căn

cứ vào các mức độ nhận thức và tư duy của quá trình lĩnh hội kiến thức kỹ năng

kỹ xảo tôi thấy có thể sắp xếp thành 4 dạng sau:

Trang 8

Tư duy cụ thể Bắt chước theo

Phát huy sáng kiến (hoàn thành

kỹ năng theo chỉ dẫn, không còn bắt chước máy móc)

Tư duy hệ thống (suy luận tương tự, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa)

Đổi mới (lặp lại

kỹ năng nào đó một cách chính xác, nhịp nhàng)

IV VËn dụng sáng tạo (phân

tích, tổng hợp, đánh giá)

Tư duy trừu tượng (suy luận một cách sáng tạo)

Sáng tạo (hoàn thành kỹ năng một cách dễ dàng có sáng tạo, đạt tới trình độ

Trang 9

cao)

Việc sử dụng câu hỏi và bài tập trong dạy học đặc biệt là dạy học Đại học

có tầm quan trọng đặc biệt Đối với sinh viên đây là phương pháp học tập tích cực, hiệu quả và không có gì thay thế được, giúp cho sinh viên nắm vững kiến thức môn học, phát triển tư duy, hình thành khái niệm, khả năng ứng dụng hóa học vào thực tiễn, làm giảm nhẹ sự nặng nề căng thẳng của khối lượng kiến thức

và gây hứng thú cho sinh viên trong học tập

Trang 10

CHƯƠNG 2: NHÓM HALOGEN 2.1 Cơ sở lý thuyết

2.1.1 Tính chất vật lý của Halogen

Một số tính chất vật lý được dẫn ra trong bảng sau:

Trạng thái, màu sắc Khí, vàng

nhạt

Khí, vàng lục

Lỏng, nâu

đỏ

Rắn, tím đen

Thế điện cực chuẩn

(V): X2 + 2e 2X - +2,87 +1,36 +1,07 +0,54

Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy tăng dần từ Flo đến Iod, Ái lực với electron giảm dần từ Flo đến Iod Các Halogen tan nhiều trong dung môi hữu cơ,

ít tan trong dung môi phân cực

2.1.2 Tính chất hóa học của Halogen

Trang 11

Tính chất hóa học của halogen là tính oxi hóa, từ Clo đến Iod thì xuất hiện thêm tính khử và tính khử tăng dần

2.1.2.1 Tác dụng với đơn chất

* Tác dụng với kim loại

Các Halogen tác dụng với hầu hết các kim loại và đưa lên số oxi hóa cao nhất, Flo tác dụng với tất cả các kim loại kể cả Vàng và Platin Từ Clo đến Iod khả năng phản ứng giảm dần

2M + nX2 t0 2MXn

2Fe + 3Cl3 t0 2FeCl3

2Al + 3Cl2 t0 2AlCl3

*Tác dụng với phi kim

Các Halogen tác dụng với phi kim tạo ra hợp chất cộng hóa trị với bậc oxi hóa cao

+ Với H2: X2 + H2 2HX

Khả năng phản ứng giảm dần từ Flo đến Iod

Trang 12

H2 + F2

bt C,

Trang 13

* Tác dụng với dung dịch kiềm:

+ Flo phản ứng với dung dịch kiềm loãng (2%) tạo OF2 và muối florua (với kiềm đặc tạo ra O2)

2F2 + 2NaOH (2%) OF2 + 2NaF + H2O

2F2 + 4NaOHđặc O2 + 4NaF + 2H2O

+ Cl2, Br2, I2 phản ứng với kiềm loãng, lạnh tạo ra hỗn hợp gồm muối halogenua và hipohalogenit ( với dung dịch kiềm đặc, nóng tạo hỗn hợp muối halogenua và halogenat

X2 + 2NaOHloãng, lạnh NaX + NaXO + H2O

Cl2 + 2NaOHloãng, lạnh NaCl + NaClO + H2O 3X2 + 6NaOHđặc, nóng t0 5NaX + NaXO3 + 2H2O

3Br2 + 6NaOH đặc, nóng t0 5NaBr + NaBrO3 + 2H2O

*Tác dụng với muối của Halogen khác (phản ứng hoán vị):

+ Flo có khả năng đẩy halogen khác khỏi các hợp chất ion, hợp chất cộng hóa trị, với KCl (rắn) ở nhiệt độ thấp tạo Cl2,KBr tạo BrF3, KI tạo IF5

F2 + 2KCl rắn 2KF + Cl2

4F2 + 2KBr 2BrF3 + 2KF + Halogen mạnh ( trừ flo) đẩy halogen yếu hơn ra khỏi dung dịch muối của

nó

Trang 14

*Tác dụng với hợp chất hữu cơ:

+ Flo phản ứng mãnh liệt và gây phản ứng phân hủy

(3n + 1) F2 + CnH2n+2 nCF4 + (2n+2) HF + Clo phản ứng mạnh, brom phản ứng êm dịu hơn, iod phản ứng kém và thuận nghịch

Cl2 + CnH2n+2 CnH2n+1Cl + HCl

2.1.2.3 Tính khử của các Halogen

F2 không thể hiện tính khử

Trang 15

Từ Clo đến Iod tính khử tăng dần

5Cl2 + Br2 + 6H2O 2HBrO3 + 10HCl

Iod còn có khả năng tạo ra những hợp chất trong đó Iod ở dạng cation

I2 + AgNO3 AgI + INO3 (kém bền)

Trang 16

2KMnO4 (rắn) + 16HCl (đặc) 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O

+ Trong công nghiệp: Điện phân dung dịch muối ăn

2NaCl + 2H2O đpdd,m .x 2NaOH + Cl2 + H2

Điều chế brom, iod:

Cl2 vừa đủ + 2NaI 2NaI + I2

2.1.3 Một số hợp chất của Halogen

2.1.3.1 Hidrohalogenua và axit Halogenhidric (HX)

- Khí hidrohalogenua (HX) là chất khí không màu, có độc tính cao, ở trạng thái khô không có tính axit

- Khoảng cách d(H X) trong phân tử tăng dần, năng lượng liên kết giảm dần nên độ bền nhiệt giảm dần

- Là hợp chất có cực nên tan tốt trong nước tạo dung dịch axit Halogenhidric : HX + H2O H3O + + X -

Tính axit tăng dần theo dãy sau : HF < HCl < HBr < HI

Trang 17

Tính chất hóa học của axit halogenhidric

Là một axit nên có đầy đủ tính chất của một axit

- Làm đổi màu chỉ thị : Làm quỳ tím hóa đỏ

- Tác dụng với bazơ :

HX + NaOH NaX + H2O (Riêng 2HF + NaOH NaHF2 + H2O)

- Tác dụng với oxit bazơ

- Tác dụng với kim loại đứng trước Hidro trong dãy hoạt động hóa học

Fe + 2HX FeX2 + H2

- Tác dụng với muối tạo ra muối mới và axit mới

2HCl + CaCO3 CaCl2 + CO2 + H2O Ngoài ra: SiO2 + 4HF SiF4 + 2H2O

Nếu HF dư: SiF4 + 2HF H2SiF6 (axit hexaflosilixic)

- Tính khử: HF không thể hiện tính khử, HCl chỉ thể hiện tính khử khi tác

dụng với chất oxi hóa mạnh, còn HBr và nhất là HI có tính khử mạnh

MnO2 + 4HCl t0 MnCl2 + Cl2 + 2H2O 2HBr khí + H2SO4 đặc Br2 + SO2 + 2H2O 8HI khí + H2SO4 đặc 4I2 + H2S + 4H2O Điều chế

- Điều chế HF: CaF2 + H2SO4 đặc 2500C CaSO4 + 2HF

- Điều chế HCl

+ Phương pháp sunfat

Trang 18

NaCl rắn + H2SO4 đặc 2500C NaHSO4 + HCl

+ Phương pháp tổng hợp

H2 + Cl2 t0 2HCl

- Điều chế HBr, HI: Dùng phương pháp thủy phân muối bromua và

iodua của photpho

PX3 + 3H2O H3PO3 + 3HX

2.1.3.2 Axit hipohalogenơ (HXO)

* Axit HFO:

- Ở nhiệt độ thường đã bị phân hủy: 2HFO 2HF + O2

- Tác dụng với nước: HFO + H2O HF + H2O2

- Điều chế: Cho khí Flo tiếp xúc với nước đá

F2 + H2O đá HFO + HF

Trang 19

* Các axit HXO (X : Cl, Br, I) chỉ tồn tại trong dung dịch loãng, dễ bị phân hủy: HXO HX + O

Riêng HIO còn phân ly theo kiểu bazơ

HIO I + + OH - với Kb = 3.10 -10

*Muối hipohalogenit

- Trong môi trường kiềm bị phân hủy một phần:

3XO - 2X - + XO3

+ ClO – phân hủy nhanh ở 750C

Ở nhiệt độ thường: Cl2 + 2KOH KCl + KClO + H2O

Khi đun nóng: 3Cl2 + 6KOH t0 5KCl + KClO3 + 3H2O

+ BrO – phân hủy chậm ở 00C, phân hủy nhanh ở nhiệt độ thường

+ IO – phân hủy ở tất cả các nhiệt độ

3I2 + 6KOH 5KI + KIO3 + 3H2O

Trang 20

Axit hipohalohenơ và muối hipohalogenit đều là những chất oxi hoa mạnh, tính oxi hóa giảm dần từ clo đến iod

Hay 2I2 + 2HgO(huyền phù) + H2O 2HIO + Hg2OI2

2.1.3.3 Axit halogenơ (HXO 2 )

* Người ta chỉ biết đến axit clorơ HClO2

Axit clorơ là hợp chất không bền, chỉ tồn tại trong dung dịch và phân huyer một phần: 4HClO2 2ClO2 + HClO3 + HCl + H2O

Axit clorơ có độ axit trung bình, có hằng số phân ly là K 10 -2

Trang 21

Muối Clorit bền hơn axit clorơ

NaClO2 được điều chế : 2ClO2 + Na2O2 2NaClO2 + O2

Khi đun nóng: 3NaClO2 NaCl + 2NaClO3

Điều chế: Ba(ClO2)2 + H2SO4 2HClO2 + BaSO4

(huyền phù)

2.1.3.4 Axit Halogenic (HXO 3 )

* Axit HXO3 là những axit mạnh một lần axit, lực axit giảm dần từ Cl đến I

* Cả ba axit HXO3 (HClO3, HBrO3, HIO3) đều là chất oxi hóa mạnh tính oxi hóa giảm dần từ Clo đến Iod

- Tác dụng với S, P, As, SO2, …

4HClO3 + 5S 2Cl2 + 5SO2 + 2H2O

- Giấy hay bông bốc cháy ngay khi tiếp xúc với dung dịch HClO3 40%

* Điều chế: Cho halogenat tác dụng với axit H2SO4

Ba(ClO3)2 + H2SO4 2HClO3 + BaSO4

Trang 22

Riêng HIO3 : 3I2 + 10HNO3 6HIO3 + 10NO + 2H2O

Muối halogenat bền hơn axit tương ứng trong môi trường trung tính,

nhưng muối halogenat có tính oxi hóa yếu hơn axit

Các muối halogenat đều không bền với nhiệt dễ bị phân hủy tạo oxi

2KClO3 4000C 2KCl + 3O2

2NH4ClO3 900C N2 + Cl2 + O2 + 4H2O

+ KClO3 (diêm tiêu) là muối quan trọng nhất, dùng trong y tế để sát trùng, trong công nghiệp sản xuất diêm, pháo hoa, thuốc nổ…v.v

2.1.3.5 Axit pehalogenic : HClO 4 , HIO 4

* Axit HXO4 là axit mạnh hơn axit HXO3 và tính axit giảm dần từ HClO4

đến HIO4 (hay H5IO6) Axit HClO4 là axit mạnh nhất trong các axit đã biết

* Tính bền cũng giảm dần từ HClO4 đến H5IO6 (HClO4 dung dịch 72% rất bền

có thể cất trữ được nhưng HClO4 khan thì bị phân hủy ngay ở nhiệt dộ thường

3HClO4 (khan) Cl2O7 + HClO4.H2O

Trang 23

* Tính oxi hóa: HClO4 khan là chất oxi hóa rất mạnh nhưng trong dung dịch hầu như không thể hiện tính oxi hóa

ClO4 + 8H+ + 8e Cl + 4H2O

2.2 Bài tập

2.2.1 Dạng bài tập định tính: Vận dụng lý thuyết đã học để giải thích, viết phương trình, dự đoán sản phẩm, dự đoán hiện tượng

Bài 1: Hãy so sánh các đại lượng ái lực e, năng lượng liên kết, năng lượng hidrat

hóa, thế tiêu chuẩn của flo và clo từ đó giải thích:

a) Tại sao khả năng phản ứng của flo lại lớn hơn clo?

b) Tại sao trong dung dịch nước, flo có tính oxi hóa mạnh hơn clo?

Trang 24

Giải :

Ta thấy rằng năng lượng liên kết và ái lực e của flo bé hơn clo, năng lượng hidrat lớn và thế tiêu chuẩn của flo lớn hơn clo

a) Mặc dù có ái lực e thấp hơn (có tính oxi hóa kém hơn) nhưng năng lượng

liên kết trong phân tử flo bé hơn, do đó khả năng phản ứng của flo cao hơn clo

b) Quá trình chuyển X2 2X - ở trong dung dịch phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Năng lượng phân li phân tử thành nguyên tử (năng lượng liên kết)

- Ái lực e để biến X thành X -

- Năng lượng hidrat hóa của anion X –

Với flo, mặc dù năng lượng phân li phân tử thành nguyên tử và ái lực bé hơn clo, nhưng năng lượng hidrat hóa của ion F-

lại lớn hơn nhiều so với ion Cl-,

do đó trong dung dịch nước, flo có tính oxi hóa mạnh hơn clo

Bài 2: Tại sao flo không thể xuất hiện mức oxi hóa dương trong các hợp chất hóa

học?

Giải :

Trong nguyên tử của các halogen có một electron không ghép đôi, nên trừ flo, chúng đều có khả năng tạo ra mức oxi hóa + 1 khi chúng liên kết với một nguyên tố khác có độ âm điện mạnh hơn (ví dụ với oxi)

Trang 25

Nguyên tử của clo (hoặc brom, iod) còn có những obitan chưa được lấp đầy, do đó có thể xảy ra các quá trình kích thích electron như sau:

Lớp ngoài cùng của flo không có obitan d, muốn tạo ra trạng thái hóa trị lớn hơn một ở flo phải kích thích electron từ obitan 2p sang lớp thứ ba, không có nguyên tố nào có độ âm điện mạnh hơn flo để cung cấp năng lượng đủ để thực hiện quá trình kích thích trên, do đó với flo không thể xuất hiện mức oxi hóa dương và chỉ có thể có hóa trị một

Bài 3: Giải thích

Trang 26

a) Tại sao axit flohidric lại là axit yếu trong khi đó các axit HX của các

halogen còn lại là những axit mạnh?

b) Tại sao axit flohidric lại tạo ra muối axit còn các axit HX khác không

có khả năng đó?

Giải:

a) Một phần đó là do năng lượng liên kết H – F rất lớn, một phần khác

vì khi hòa tan trong nước xảy ra quá trình ion hóa tạo ra H3O+ và F-, sau đó F

lại tương tác với phân tử HF tạo ra ion phức HF2:

HF + H2O H3O+ + F- (K 10-10 )

F- + HF HF2 (K = 5) Hay ở dạng tổng quát:

2HF + H2O H3O+ + HF2

Do một phần phân tử liên kết tạo ra ion HF2 nên hàm lượng tương đối của ion H3O+ không lớn, vì vậy dung dịch axit flohidric có tính axit yếu (K = 7.10-4)

b) Do nguyên nhân ion F- kết hợp với HF tạo ion HF2 rồi HF2 lại kết hợp

với HF cứ như thế dung dịch axit flohidric sẽ có các ion dạng H2F3, H3F4,…khi trung hòa bằng kiềm sẽ tạo ra các muối axit như K[HF2],…

Bài 4: Giải thích

Trang 27

a) Tại sao khi cho axit clohidric tác dụng với sắt hay crom lại tạo ra FeCl2, CrCl2 mà không phải là FeCl3, CrCl3?

b) Với HBr, HI phản ứng có tương tự như vậy không?

Giải:

a) Ta có các thế điện cực như sau:

E0(Fe2+/Fe) = - 0,44V; E0(Fe3+/Fe2+) = + 0,77V; E0(Cr3+/Cr) = - 0,74V ; Dựa vào thế điện cực ta thấy khi cho Fe, Cr phản ứng với HCl sẽ tạo ra

Fe3+, Cr3+ nhưng chúng nhanh chóng bị khử bởi hidro mới sinh và bản thân 2 kim loại

Fe3+ + H Fe2+ + H+ Cr3+ + H Cr2+ + H+

2Fe3+ + Fe 3Fe2+ 2Cr3+ + Cr 3Cr2+

b) Ta có thêm thế chuẩn E0(Br2/2Br -) = + 1,07V; E0(I2/2I -)= +0,54V Dựa vào thế điện cực ta thấy sản phẩm vẫn là Fe2+, Cr2+ Với HI thì còn có phản ứng khử của I- với Cr3+

a) Tại sao axit flohidric chỉ được phép đựng trong các bình bằng nhựa?

b) Phản ứng có khác nhau không khi cho thủy tinh tác dụng với hidro florua và với axit flohidric không?

Trang 28

Giải:

a) Vì HF có khả năng ăn mòn thủy tinh (phản ứng với SiO2 trong thành

phần của thủy tinh) nên không đựng HF trong lọ thủy tinh

4HF + SiO2 SiF4 + 2H2O b) Trong cả hai trường hợp, sản phẩm tạo ra đều như nhau:

Thủy tinh có công thức Na2O.CaO.6SiO2

Na2O.CaO.6SiO2 + 28HF Na2SiF6 + CaSiF6 + 4SiF4 + 14H2O Tuy nhiên, khi thủy tinh bị dung dịch axit flohidric ăn mòn thì sản phẩm phản ứng sẽ chuyển vào dung dịch nên bề mặt thủy tinh sẽ trở nên trong suốt

Phân hủy ở 10000C (%) Không 0,014 0,5 35

a) Tại sao tính khử của các hidro halogenua tăng lên từ HF đến HI? b) Tại sao các dung dịch axit bromhidric và axit iodhidric không thể để

Trang 29

trong không khí? Hãy viết phương trình phản ứng khi cho oxi tác dụng với dung dịch các axit halogenhidric

Giải:

a) Vì độ bền với nhiệt giảm, năng lượng liên kết giảm nên tính khử của

các hidro halogenua tăng (ở trạng thái khí cũng như ở trạng thái tan trong dung dịch)

b) Không để các dung dịch axit bromhidric và axit iodhidric trong không khí vì sẽ bị oxi không khí sẽ oxi hóa do thế chuẩn của ( E0(O2,4H+/2H2O)= +1,23V) lớn hơn E0(Br2/2Br -) = +1,07V và E0(I2/2I -) = + 0,54V

- Viết phương trình khi cho oxi tác dụng với HX

HF + O2 không phản ứng

HCl + O2 : trong dung dịch không xảy ra phản ứng nhưng ở trạng thái khí thì xảy ra phản ứng thuận nghịch

4HCl (khí) + O2 2H2O + 2Cl2 (t0 cân bằng = 6000C)

HCl chỉ thể hiện tính khử khi tác dụng với chất oxi hóa mạnh

HBr và HI đều là chất khử mạnh, dung dịch của chúng vốn trong suốt, không màu, nhưng để lâu trong không khí dung dịch sẽ vàng dần do tạo ra các halogen tự do:

4HBr + O2(kk) 2H2O + 2Br24HI + O2 (kk) 2H2O + 2I2

Dung dịch HI sẽ chuyển vàng nhanh hơn HBr do bị khử nhanh hơn

Trang 30

Bài 7: Cấu trúc phân tử của các oxit Cl2O, ClO2, Cl2O7

a) Trong các oxit trên thì oxit nào có tính thuận từ? Giải thích?

b) Bằng phản ứng hãy chứng minh các oxit của clo đều là những anhidrit

Trang 31

a) Trong các oxit đó thì chỉ có ClO2 là nghịch từ vì nguyên tử clo có năm

e không cặp đôi tham gia hình thành bốn liên kết (2 liên kết đôi), trong nguyên

tử còn lại có một e không cặp đôi nên có tính thuận từ Còn Cl2O, Cl2O7 thì tuy nguyên tử cũng có số lẻ e nhưng tính trong cả phân tử thì lại không còn e độc thân

b) Viết phản ứng chứng minh các oxit trên là anhidrit

Cl2O + H2O 2HClO

Cl2O + 2NaOH 2NaOCl 6ClO2 + 3H2O as HCl + 5HClO3

2ClO2 + 2OH - ClO2 + ClO3 + H2O

Cl2O7 + H2O 2HClO4

Bài 8: Nêu nhận xét về tính bền, tính axit, tính oxi hóa của các axit hipohalogenơ

(HOX) Trong các axit đó, axit nào có nhiều ứng dụng trong thực tế?

Giải:

Phân tử gồm 2 liên kết H – O (1) và O – X (2)

Tính axit: Với các HOX thì số oxi hóa của X là như nhau (+1) nên liên kết O – X càng kém bền khi bán kính tăng dần từ flo đến iod Do vậy sẽ phân ly theo kiểu tạo ra X+ và OH – nên tính axit giảm dần từ HFO đến HIO

Ka(HClO)=5.10-8; Ka(HBrO)=2,5.10-9; Ka(HOI)=2,3.10-11; Kb(HOI)=3.10-10

Trang 32

Tính bền: Tính bền giảm dần từ HFO đến HIO + HFO : có khả năng tách ra ở trạng thái tự do, ở điều kiện thường là chất khí không màu,ở nhiệt độ thấp là chất rắn màu trắng, t0nc = -1170C

Trên 200C phân hủy: 2HFO 2HF + O2

+ HClO : không bền chỉ tồn tại trong dung dịch loãng, bị phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng

(với clo E0=1,63V; với brom E0=1,59V; với iod E0=1,45V)

Trong các axit trên thì axit HClO có nhiều ứng dụng trong thực tế nhất

Bài 9: Tại sao nước clo, nước Giaven, clorua vôi có tác dụng tẩy màu? Từ các chất

ban đầu canxi cacbonat, natri clorua hãy viết phương trình điều chế clorua vôi?

Giải:

Trang 33

Do CO2 trong không khí tác dụng với các dung dịch nước clo, nước Giaven, clorua vôi tạo thành axit HClO Axit này dễ dàng bị phân hủy tạo HCl

và oxi (axit này có tính oxi hóa mạnh), do vậy nên có tính tẩy màu

2Cl2 + 2Ca(OH)2 CaCl2 + Ca(OCl)2 + 2H2O

Bài 10: Sẽ thu được sản phẩm nào khi cho kali clorat tác dụng với:

a) Axit clohidric e) Kali pesunfat

b) Axit sunfuric đặc f) Axit oxalic

c) Axit sunfuric loãng

d) Hỗn hợp gồm axit oxalic và axit sunfuric loãng

Trang 34

, chúng cản trở sự định phân Giải thích bằng tính toán Cho biết:

Cu2+ + e = Cu+ E0 = 0,16V Tích số tan của CuI là Ts = 10-12, cho F = 96500 C/mol ; R = 8,314J/mol.K

158260

) = 5,5.1027

b) Cu2+ cản trở sự định phân xảy ra do cặp oxi hóa khử Cu2+/CuI và

I3/I

Trang 35

-Khóa luận tốt nghiệp Page 35

G => -FE0(Cu2+/CuI) = 0,87V

Vì E0(Cu2+/CuI) = 0,87V > E0(I3/I-) = 0,54 V nên phản ứng trên xảy ra

Bài 2: Đưa 0,05 mol PCl5 và 5mol PCl3 vào một bình phản ứng có dung tích 1 lít tại một nhiệt độ xác định Hãy xác định nồng độ PCl3 tại trạng thái cân bằng đối với phản ứng phân hủy

] ].[

[

5

2 3

PCl

Cl PCl

=

x

05 , 0

2

= 33,3 => x = [PCl3] = 0,05M

Trang 36

Bài 3 : Dựa vào hằng số cân bằng K và thương số phản ứng Q để xét chiều phản

[

] [

2 2

2

I H HI

a) Ta có K > Q nên phản ứng chuyển dịch về phía phải, tạo thành sản phẩm

b) Ta có Q > K nên phản ứng chuyển dịch về phía trái, phân li thành chất đầu

c) Ta có Q =

44 , 0 81 , 0

) 58 , 0

= 0,94 => Q < K nên phản ứng chuyển dịch về

phía phải tạo ra sản phẩm

Bài 4: Khi nghiên cứu phản ứng pha khí ở 600K:

Trang 37

P i o => x = P – P0

Trang 38

PSO2Cl2(tcb) = P0 – x = Po – (P – P0) = 2P0 – P

Phương trình (*) trở thành:

2,3log

P P

Trang 39

4HCl(k) + O2(k) 2Cl2 (k) + 2H2O (k) b) Giả sử H và S không phụ thuộc vào nhiệt độ hãy tính hằng số cân

bằng ở 698K

c) Muốn tăng hiệu suất oxi hóa HCl thì nên tiến hành phản ứng ở những

điều kiện nào?

.

4

2 2

O HCl

O H Cl

P P

1 (

Trang 40

c) Dựa vào số liệu bài toán cho và kết quả tính được ta nhận thấy muốn

tăng hiệu suất oxi hóa HCl thì cần:

+ Hạ nhiệt độ

+ Tăng áp suất

+ Tăng nồng độ oxi

Bài 6: Áp dụng chu trình Born – Haber hãy xác định năng lượng mạng lưới tinh

thể đối với phân tử AgCl Cho biết các số liệu sau:

Entanpi thăng hoa Ag( r ) Ag(k) là 255kJ/mol; năng lượng ion hóa của

Ag là 7,55eV, ái lực với e của Cl là -3,78eV; năng lượng phân li liên kết Cl2 là 242kJ/mol; nhiệt hình thành AgCl là -159kJ/mol

Cho NA = 6,02.1023 mol-1; 1eV = 1,6.10-19 J

Giải:

Chu trình Born – Haber cho phân tử AgCl

Định dạng
Số trang	94
Dung lượng	0,96 MB

Xây dựng hệ thống bài tập hóa vô cơ ở bậc đại học các nguyên tố phi kim nhóm VII a, VI a

Các hợp chất của Lƣu huỳnh

Dạng 1: Bài tập định tính