Có thể vận dụng lí luận cho trường hợp trên để giải thích về tính khử của Sn2+ mạnh hơn Pb2+ trong cùng điều kiện không?. Điều chế hợp chất của NiIV trong môi trường nào thích hợp hơn mô
Trang 1ĐỀ THI HÓA VÔ CƠ CUỐI MÔN HỌC
Lớp: dự thính hè 2006 Thời gian thi: 85 phút Ngày thi : 25/08/2006 Sinh viên được phép sử dụng tài liệu
Câu 1:
a) Các hợp chất của Mn (VII) và Re(VII) có tính oxy hóa như thế nào trong môi trường axit, môi trường bazơ? (4đ) Vì sao anh (chị) đưa ra kết luận như thế? (4đ) Các axit HMnO4 và HReO4 có độ mạnh ở mức nào? (2đ) Vì sao? (2đ)
b) Lưu huỳnh đơn tà và lưu hùynh tà phương rắn có mạng tinh thể gì? (2đ) Vì sao Clo ở liền ngay sau lưu huỳnh trong một chu kỳ và có cùng loại mạng tinh thể nhưng nhiệt độ nóng chảy rất khác biệt nhau? (3đ) (tonc của Clo là -101,03oC, của Lưu huỳnh đơn tà là 119,3oC.) (2đ)
c) Có thể dùng kali clorat làm chất oxy hóa trong môi trường kiềm không(2đ)?Vì sao? (3đ)
d) Vì sao Tali có rất nhiều hợp chất trong đó nó ở mức hóa trị (I) trong khi Indi rất hiếm gặp hợp chất ở hóa trị (I) (4đ) Có thể vận dụng lí luận cho trường hợp trên để giải thích về tính khử của Sn2+ mạnh hơn Pb2+ trong cùng điều kiện không? (2đ) vì sao anh (chị) lại cho như vậy?(3đ)
Câu 2:
a) Để điều chế khí hydro sulfua trong phòng thí nghiệm từ natri sulfua, người ta cho natri sulfua tác dụng với một acid vô cơ mạnh Đây là lọai phản ứng gì? (3đ).Viết phương trình ion – phân tử cho phản ứng này (2đ) Có thể sử dụng axit nào trong số các acid vô cơ mạnh sau cho việc điều chế khí hydro sulfua sạch: acid Sulfuric, acid Clohydric, acid Nitric.(2đ) Vì sao?(4đ)
b) Viết các phương trình phản ứng sau:
Na2CrO4(dd) + H2S(k) + H2SO4(dd) (3đ)
Na2S(dd) + Na2SO3(dd) (6đ) (dư Na2SO3 trong môi trường kiềm NaOH nóng)
H2S (k) + O2(k) (3đ) (phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường)
c) Số phối trí của nguyên tố phân nhóm IVA thay đổi như thế nào trong dãy CO2 – SiO2 – GeO2 – SnO2 – PbO2? (tăng; giảm; hay không thay đổi) (2đ) Quy luật biến đổi như trên có đúng với các phân nhóm khác không?(2đ) Vì sao vậy?(3đ)
Câu 3:
a) Phức tetratiocyanatoferrat(III) có hằng số không bền bằng 1.10-4,53, trong khi phức hexatiocyanatoferrat(III) có hằng số không bền bằng 1.10-3,23 Hãy dùng lý
Trang 2thuyết MO phức chất giải thích nguyên nhân phức tứ diện bền hơn phức bát diện trong trường hợp trên Biết rằng phức bát diện này là phức spin thấp.(4đ)
b) Hợp chất NiO2 có tính khử đặc trưng hay không?(2đ) Giải thích(3đ) Điều chế hợp chất của Ni(IV) trong môi trường nào thích hợp hơn (môi trường acid; môi trường trung tính ; hay môi trường baz; có nước hay khan nước)(4đ)? Vì sao?(3đ) Tính chất acid – baz của hợp chất Ni(IV) như thế nào? (2đ) Vì sao anh (chị) lại nhận xét như thế(3đ)
c) Khí Clo có thể oxy hoá crom(III) hydroxyt thành natri cromat(VI) được không(2đ) Phản ứng xảy ra trong điều kiện nào?(3đ) Viết phản ứng(3đ) Phản ứng ngược lại giữa natri cromat(VI) và natri clorua có thể xảy ra hay không? Nếu xảy ra thì cho biết điều kiện phản ứng và viết phản ứng(4đ)
d) Cho các oxyt sau: SO3, SiO2 , Al2O3, CaO, Li2O Hãy cho biết các oxyt nào có thể dễ dàng tác dụng với nhau (4đ)? Giải thích(4đ) Viết các phản ứng xảy ra(8đ)
Một số tài liệu tham khảo (sinh viên có thể không cần sử dụng đến)
1) Một số thế khử tiêu chuẩn:
Tích số tan của Cr(OH)3 : T = 1.10-17
Câu 1:
Trang 3a) Các hợp chất của Mn (VII) và Re(VII) có tính oxy hóa như thế nào trong môi trường axit, môi trường bazơ? (4đ) Vì sao anh (chị) đưa ra kết luận như thế? (4đ) Các axit HMnO 4 và HReO 4 có độ mạnh ở mức nào? (2đ) Vì sao? (2đ)
Đa số các hợp chất của Mn(VII) có tính oxy hóa mạnh trong môi trường axit, yếu trong môi trường bazơ Đa số các hợp chất của Re(VII) có tính oxy hóa yếu trong môi trường axit và rất yếu trong môi trường bazơ Dựa trên quy luật độ bền của trạng thái hóa trị cao giảm dần trong chu kỳ, Mn là nguyên tố 3d, nằm ở phân nhóm VIIB, chu kỳ 4 và VII là trạng thái hóa trị cao nhất của Mn, có thể dự đoán được như trên Dựa trên quy luật trong phân nhóm phụ, từ trên xuống, độ bền của trạng thái hóa trị cao tăng dần có thể nhận xét như trên đối với hợp chất Re(VII) dựa vào vị trí của Re trong bảng tuần hoàn: nguyên tố 5d, phân nhóm VIIB, chu kỳ 6 Ở các trạng thái hóa trị thấp hơn, tỷ số nguyên tử O/Me (Me là Mn, Re) giảm dần dẫn đến kết luận là khi tính bazơ của môi trường tăng thì tính oxy hóa của Mn(VII) và Re(VII) giảm Theo quy tắc paoling, số nguyên tử oxy không liên kết với hydro trong các axit HMnO4 và HReO4 bằng 3 nên chúng là axit mạnh
b) Lưu huỳnh đơn tà và lưu hùynh tà phương rắn có mạng tinh thể gì? (2đ) Vì sao Clo ở liền ngay sau lưu huỳnh trong một chu kỳ và có cùng loại mạng tinh thể nhưng nhiệt độ nóng chảy rất khác biệt nhau? (3đ) (t o nc của Clo là -101,03 o C, của Lưu huỳnh đơn tà là 119,3 o C.) (2đ)
Lưu huỳnh đơn tà và lưu hùynh tà phương đều có mạng tinh thể phân tử Sự khác biệt lớn giữa clo và lưu huỳnh đơn tà là do lưu huỳnh đơn tà có khối lượng phân tử (S8) lớn hơn nhiều so với khối lượng phân tử clo rắn (Cl2), nên có lực Van der Waals mạnh hơn
c) Có thể dùng kali clorat làm chất oxy hóa trong môi trường kiềm không(2đ)?Vì sao? (3đ)
Không được Vì các dạng khử liên hợp của ClO3- đều có tỷ số O/Cl thấp hơn nên tính oxy hóa của Clorat giảm rất nhanh khi tăng nồng độ OH- của môi trường và nó là chất oxy hóa yếu trong môi trường bazơ
d) Vì sao Tali có rất nhiều hợp chất trong đó nó ở mức hóa trị (I) trong khi Indi rất hiếm gặp hợp chất ở hóa trị (I) (4đ) Có thể vận dụng lí luận cho trường hợp trên để giải thích về tính khử của Sn 2+ mạnh hơn Pb 2+ trong cùng điều kiện không? (2đ) vì sao anh (chị) lại cho như vậy?(3đ)
Vì tali nằm ở chu kỳ 6 nên cặp electron 6s bền do hiệu ứng co 4f
In nằm ở chu kỳ 5, phân nhóm IIIA nên mặc dù có chịu tác dụng của co 5d, sự chênh lệch năng lượng giữa phân nhóm 5s và 5p nhỏ nên trạng thái hóa trị (I) của indi rất kém bền
Câu 2:
a) Để điều chế khí hydro sulfua trong phòng thí nghiệm từ natri sulfua, người ta cho natri sulfua tác dụng với một acid vô cơ mạnh Đây là lọai phản ứng gì?
Trang 4(3đ).Viết phương trình ion – phân tử cho phản ứng này (2đ) Có thể sử dụng axit nào trong số các acid vô cơ mạnh sau cho việc điều chế khí hydro sulfua sạch: acid Sulfuric, acid Clohydric, acid Nitric.(2đ) Vì sao?(4đ)
Phản ứng tạo H2S từ Na2S và một axit mạnh là lọai phản ứng không thay đổi số oxy hóa (phản ứng trao đổi ion), axit mạnh dẩy axit yếu khỏi muối của nó
S2- + 2H+ = H2S
Vì H2S là khí có tính khử nên không thể dùng HNO3 và HCl HNO3 oxy hóa H2S đến
S hay SO2 HCl bay cùng với H2S nên nếu dùng nó phải thêm thiết bị lọc HCl Dùng
H2SO4 lõang là tốt nhất (Kh6ng thể dùng H2SO4 đặc vì nó cũng ôxy hóa H2S)
b) Viết các phương trình phản ứng sau:
Na 2 CrO 4 (dd) + H 2 S(k) + H 2 SO 4 (dd) (3đ)
Na 2 S(dd) + Na 2 SO 3 (dd) (6đ) (dư Na 2 SO 3 trong môi trường kiềm NaOH nóng)
H 2 S (k) + O 2 (k) (3đ) (phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường)
* Ở nhiệt độ thường:
2Na2CrO4 + 3H2S + 5H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3S + 2Na2SO4 + 8H2O
Ở nhiệt độ > 119oC:
6Na2CrO4 + H2S + 5H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 2Na2SO4 + 8H2O (Không viết được phương trình này vẫn được nguyên điểm)
* Trong điều kiện đã cho phản ứng giữa Na2S và Na2SO3 không xảy ra (vì
S tan trong dung dịch NaOH nóng tạo Na2S và Na2SO3)
* 2H2S + O2 = 2S + 2H2O
c) Số phối trí của nguyên tố phân nhóm IVA thay đổi như thế nào trong dãy
CO 2 – SiO 2 – GeO 2 – SnO 2 – PbO 2 ? (tăng; giảm; hay không thay đổi) (2đ) Quy luật biến đổi như trên có đúng với các phân nhóm khác không?(2đ) Vì sao vậy?(3đ)
Số phối trí tăng dần trong dãy CO2 – SiO2 – GeO2 – SnO2 – PbO2 Quy luật trên cũng đúng cho các phân nhóm chính khác Nguyên nhân là do bán kính nguyên tử trong phân nhóm chính tăng và cácv trạng thái lai hóa với sự tham gia của các orbital d và f của các nguyên tố chu kỳ 4, 5 và 6 ngày càng bền vững hơn
Câu 3:
a) Phức tetratiocyanatoferrat(III) có hằng số không bền bằng 1.10 -4,53 , trong khi phức hexatiocyanatoferrat(III) có hằng số không bền bằng 1.10 -3,23 Hãy dùng lý thuyết MO phức chất giải thích nguyên nhân phức tứ diện bền hơn phức bát diện trong trường hợp trên Biết rằng phức bát diện này là phức spin thấp.(4đ)
Nguyên nhân ở phần các MO ảnh hưởng đến năng lượng ổn định trường tinh thể, cấu hình của [Fe(SCN)4]- đạt trạng thái bán bão hòa trong khi cấu hình của [Fe(SCN)6] 3-nằm ở trạng thái phân lớp dxydyzdzx thiếu 1 electron so với trạng thái bão hòa (Sinh viên dùng thuyết trường tinh thể cũng cho điểm)
Trang 5b) Hợp chất NiO 2 có tính khử đặc trưng hay không?(2đ) Giải thích(3đ) Điều chế hợp chất của Ni(IV) trong môi trường nào thích hợp hơn (môi trường acid; môi trường trung tính ; hay môi trường baz; có nước hay khan nước)(4đ)? Vì sao?(3đ) Tính chất acid – baz của hợp chất Ni(IV) như thế nào? (2đ) Vì sao anh (chị) lại nhận xét như thế(3đ)
Hợp chất NiO2 là chất oxy hóa rất mạnh nên không có tính khử đặc trưng Vì Ni chỉ có một trạng thái hóa trị bền (II) Vì trạng thái hóa trị (IV) của Ni rất kém bền, có tính oxy hóa mạnh nên cần điều chế trong môi trường kiềm đậm đặc, khan nước Do số oxy hóa của Ni(IV) khá cao nên hợp chất Ni(IV) có tính axit trội hơn tính bazơ, nhưng cả hai tính đều yếu
c) Khí Clo có thể oxy hoá crom(III) hydroxyt thành natri cromat(VI) được không(2đ) Phản ứng xảy ra trong điều kiện nào?(3đ) Viết phản ứng(3đ) Phản ứng ngược lại giữa natri cromat(VI) và natri clorua có thể xảy ra hay không? Nếu xảy ra thì cho biết điều kiện phản ứng và viết phản ứng(4đ)
Căn cứ vào thế khử của các cặp Cl2/Cl- ; CrO42-/Cr3+ trong môi trường axit và bazơ, Clo có thể oxy hóa Cr(OH)3 lên cromat trong cả môi trường axit và môi trường kiềm, trong đó môi trường kiềm thích hợp hơn
3Cl2 + 2Cr(OH)3 + 10NaOH = 2Na2CrO4 + 8H2O + 6NaCl
3Cl2 + 2Cr(OH)3 + 4H2O = H2Cr2O7 + 6HCl
Phản ứng :
6NaCl + Na2Cr2O7 + 7H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3Cl2 + 4Na2SO4 + 7H2O
Có o = 1,33 – 1,359 = -0,029V , suy ra Gopư = -nFo = 16,79 kJ, nên phản ứng thuận nghịch Vì giá trị Gopư > 0 nên để phản ứng xảy ra cần nồng độ H+, nồng độ
Cl- và nồng độ Cr2O72- lớn hơn đơn vị rất nhiều
d) Cho các oxyt sau: SO 3 , SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO, Li 2 O Hãy cho biết các oxyt nào có thể dễ dàng tác dụng với nhau (4đ)? Giải thích(4đ) Viết các phản ứng xảy ra(8đ)
Nhận xét: SO3 là axit mạnh, SiO2 là axit rất yếu, Al2O3 là oxyt lưỡng tính, tính axit và tính bazơ đều yếu, CaO và Li2O là bazơ mạnh Rút ra:
SO3 tác dụng dễ dàng với CaO và Li2O ngay ở nhiệt độ thường
SiO2 ,Al2O3 hầu như không tác dụng (tác dụng rất chậm) với Li2O và CaO ở nhiệt độ thường, nhưng tác dụng nhanh khi đun nóng
Phản ứng giữa SiO2 và Al2O3 chỉ xảy ra ở nhiệt độ cao
SO3 + CaO = CaSO4
SO3 + Li2O = Li2SO4
Al2O3 + SO3 = Al2(SO4)3
CaO + Al2O3 = Ca(AlO2)2
Li2O + Al2O3 = LiAlO2
CaO + SiO2 = CaSiO3
Li2O + SiO2 = Li2SiO3
2Al2O3 + SiO2 = Al4SiO8 (nếu viết Al2SiO5 , Al2Si2O7, Al2Si3O9 cũng cho điểm)