Tổng hợp đề thi hóa vô cơ HVC DADT lan 2

2đ Lời giải: Các hợp chất của BrV và IV có tính oxy hóa đặc trưng vì Brom và Iod đơn chất có tính oxy hóa đặc trưng.. Các hợp chất bậc hai của bromV và IV có tính acid vì chúng chỉ liê

ĐÁP ÁN ĐỀ THI HÓA VÔ CƠ CUỐI MÔN HỌC

Ngày thi : 4/1/2005 Lớp HC02 & VL02

Câu 1:

a) Các hợp chất của Brom (V) và Iod (V) có tính oxy hóa hay tính khử đặc trưng?(2đ) Vì sao anh (chị) đưa ra kết luận như thế? (2đ) Hợp chất của chúng có tính chất đặc trưng là acid, là baz hay tùy thuộc vào hợp chất cụ thể mới có thể đưa ra kết luận? (2đ) Vì sao? (2đ)

Lời giải:

Các hợp chất của Br(V) và I(V) có tính oxy hóa đặc trưng vì Brom và Iod đơn chất có tính oxy hóa đặc trưng Tùy thuộc vào hợp chất cụ thể mà chúng có tính chất acid hay baz khác nhau Các hợp chất bậc hai của brom(V) và I(V) có tính acid vì chúng chỉ liên kết với phi kim loại nên liên kết luôn có tính cộng hóa trị Tuy nhiên với các hợp chất bậc ba thì tính acid – baz còn phụ thuộc vào trường hợp cụ thể Ví dụ NaBrO 3 và NaIO 3 trong dung dịch nước cho môi trường hơi baz trong khi HBrO 3 và HIO 3 là acid khá mạnh (pK

 1).

b) Atatin đơn chất rắn có mạng tinh thể gì? (2đ) Vì sao anh (chị) lại cho rằng At có mạng tinh thể đó? (3đ)

Lời giải:

Atatin đơn chất ở trạng thái rắn có mạng tinh thể phân tử, vì với cấu hình electron hóa trị của nguyên tử là 6s 2 6p 5 , Atatin đơn chất có thành phần là các phân tử hữu hạn 2 nguyên tử At 2

c) Vì sao nước Javen là chất oxy hóa mạnh trong môi trường kiềm trong khi Kali Clorat, Kali Bicromat hay Kali Permanganat đều trở thành chất oxy hóa yếu trong môi trường kiềm (4đ) Nhiệt độ có ảnh hưởng đến khả năng oxy hóa của nước Javen không?(2đ) Vì sao anh (chị) lại chọn câu trả lời như vậy?(3đ)

Lời giải:

Theo quy luật chung khi dạng oxy hóa chứa nhiều nguyên tử oxy hơn dạng khử thì tính oxy hóa của nó giảm nhanh khi tăng pH của môi trường Đây là điều xảy ra cho các trường hợp của Clorat, Permanganat tuy nhiên nước Javen là ngoại lệ vì Acid Hypoclorơ dễ bị phân hủy thành oxy phân tử dưới tác dụng của ánh sáng

ClO - + H 2 O = HClO + OH -HClO = HCl + O

(Hay chỉ viết phản ứng tổng cộng : ClO - = Cl - + O)

Nhiệt độ ảnh hưởng mạnh đến khả năng oxy hóa của nước Javen vì ở nhiệt độ trên 60 o C phản ứng 3ClO - = ClO 3 - + 2Cl - xảy ra với tốc độ nhanh Ion Clorat bền trong dung dịch nước

d) Vì sao trong cùng điều kiện, thế khử của cặp BiO3-/Bi3+ lớn hơn nhiều so với thế khử của cặp SbO3-/Sb3+? (2đ) Thế khử của cặp H3AtO62-/AtO3- có lớn hơn thế khử của cặp H3IO62-/IO3- trong cùng điều kiện không? (giả thiết rằng có thể đo được chúng) (2đ) vì sao anh (chị) lại cho như vậy?(3đ)

Lời giải:

Thế khử của cặp BiO 3 - /Bi 3+ lớn hơn nhiều so với thế khử của cặp SbO 3 - /Sb 3+

vì khác với Sb, lớp vỏ electron của Bi có phân lớp 4f chứa đầy electron Do đó hạt nhân Bi có thêm một lượng lớn proton, đưa đến lực hút cùa hạt nhân Bi với các electron 6s và 6p tăng lên Vì hiệu ứng đâm xuyên của các electron 6s lớn hơn của các electron 6p nên mức độ chênh lệch năng lượng giữa hai phân lớp 6s và 6p tăng lên Đây là nguyên nhân làm tính oxy hóa của Bi(V) tăng mạnh so với Sb(V)

Thế khử của cặp H 3 AtO 6 2- /AtO 3 - lớn hơn nhiều so với thế khử của cặp H 3 IO 6

2-/IO 3 - với cùng nguyên nhân nêu trên

Câu 2:

a) Để điều chế khí Carbonic trong phòng thí nghiệm, người ta thường cho đá vôi (thành phần chính là Canxi Carbonat) 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) Trong thực tế, trong số các acid vô cơ mạnh sau: acid Sulfuric, acid Clohydric, acid Nitric, acid nào được sử dụng để điều chế khí Carbonic? (2đ)

Vì sao?(4đ)

Lời giải:

Phản ứng điều chế khí CO 2 này là phản ứng trao đổi ion, acid mạnh đẩy acid yếu ra khỏi muối của nó : Đối với HCl và HNO 3 :

2H + + CaCO 3 = CO 2 + H 2 O + Ca 2+

Đối với H 2 SO 4 :

H + + H SO 4 - + CaCO 3 = CaSO 4 (r) + CO 2 + H 2 O

(Có thể viết cách khác:

2H + + SO4 2- + CaCO3 = CaSO4 (r) + CO2 + H2O)

Trong thực tế người ta sử dụng acid clohydric

Đối với H 2 SO 4 sản phẩm canxi sulfat ít tan che phủ bề mặt đá vôi làm phản ứng sớm dừng lại

Đối với HNO 3 có thêm sự phân hủy theo phản ứng :

4HNO 3 = O 2 + 4NO 2 + 2H 2 O tạo ra khí Nitơ Dioxyt làm bẩn khí CO 2 Thêm vào đó Acid Nitric đắt hơn nhiều so với Acid Clohydric

b) Hoàn thành các phương trình phản ứng sau:

KMnO4(dd) + H2S(k) + H2SO4(dd) (3đ)

Na2S(dd) + NaOCl (dd) (3đ)

H2S (k) + O2(k) (3đ) (phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao)

Lời giải:

2KMnO 4 + 5H 2 S + 3H 2 SO 4 = 5S + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O

Na 2 S + 4NaOCl = Na 2 SO 4 + 4NaCl

2H 2 S + 3O 2 = 2SO 2 + 2H 2 O

c) Số phối trí của nguyên tố phân nhóm VIA thay đổi như thế nào trong dãy SO3

– SeO3 – TeO3 – PoO3? (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)

Lời giải:

Số phối trí của nguyên tố phân nhóm VIA tăng theo dãy SO 3 – SeO 3 – TeO 3

– PoO 3 Quy luật này cũng đúng cho các phân nhóm khác Nguyên nhân là số phối trí của nguyên tử trung tâm liên quan mật thiết với trạng thái lai hóa của nó Điều kiện lai hóa bền là mật độ electron lớn và sự chênh lệch năng lượng giữa các phân lớp nhỏ Khi đi từ trên xuống trong một phân nhóm mật độ electron giảm nhưng sự chênh lệch năng lượng giữa các phân lớp cũng giảm, do đó các nguyên tố ở các chu kỳ lớn để lai hóa bền cần thiết có sự lai hóa của các AO giữa nhiều phân lớp, dẫn đến làm tăng số phối trí của nguyên tử trung tâm

d) Trong phòng thí nghiệm thường dùng phản ứng giữa Mangan Dioxit và acid clohidric đậm đặc, nóng Viết phương trình ion – phân tử (2đ) và tính sức điện động tiêu chuẩn ở 25oC của phản ứng trên(2đ) Vì sao với giá trị sức điện động tiêu chuẩn như vậy, phản ứng này vẫn xảy ra đến mức có ứng dụng trong thực tế (6đ) Vì sao phương pháp này không được dùng trong công nghiệp sản xuất khí Clo?(2đ) (cho biết acid Clohidric đậm đặc có nồng độ khoảng 8 mol/l)

Lời giải:

MnO 2 + 4H + + 2Cl - = Mn 2+ + Cl 2 + 2H 2 O

 o = 1,23 – 1,358 = -0,128 V (Tính ra G o 298,pư = -2 x 96500 x (-0,128) = 24,7 kJ)

phản ứng này có  o < 0 nhưng diễn ra khá lớn theo chiều thuận vì căn cứ trên phương trình Nersnt :

2 ] [

] [ ] [ 2

2 4

Cl

o

P Mn

Cl H Ln nF

RT













các điều kiện tiến hành phản ứng làm cân bằng chuyển dịch mạnh theo chiều thuận:

- Nồng độ H + cao (Acid clohydric đậm đặc)

- Nhiệt độ cao

- Nồng độ khí Clo trong hệ phản ứng nhỏ vì phân tử Cl 2 không có cực và độ tan giảm khi nhiệt độ tăng Hơn nữa hệ phản ứng hở nghĩa là khí Clo được liên tục lấy ra khỏi hệ

Phương pháp này không được dùng trong công nghiệp vì lý do kinh tế:

- Đây là phản ứng thuận nghịch nên sẽ có một lượng đáng kể chất

đầu không phản ứng

- Quan trọng hơn là phương pháp điều chế khí Clo bằng điện phân

dung dịch muối ăn kinh tế hơn hẳn phương pháp trên

Câu 3:

a) Phức nào bền hơn : Hexaaquacrom(II) hay Tetraaquacrom(II)?(2đ) Giải thích kết luận của anh (chị) (3đ)

Lời giải:

Phức hexaaquacrom(II) bền hơn phức Tetraaquacrom(II)

Có thể dễ dàng rút ra kết luận này khi so sánh hai sơ đồ của hai phức trên theo thuyết trường tinh thể:

Hexaaquacrom(II) Tetraaquacrom(II)

  

 H = -2/5 H  3 + 3/5 H = -0,6 H E T = 3/5 T  2 + 2/5 T  2 = -0,4 T

Với  T  4/9 H

b) Hợp chất sắt (VI) có tính chất oxy hóa – khử gì đặc trưng?(2đ) Điều chế hợp chất của Sắt(III) trong môi trường nào thích hợp hơn (môi trường acid; môi trường trung tính ; hay môi trường baz)(2đ)? Vì sao?(3đ) Tính chất acid – baz của hợp chất Sắt(VI) như thế nào? (2đ) Vì sao anh (chị) lại nhận xét như thế(3đ)

Lời giải:

Hợp chất Sắt (VI) có tính oxy hóa đặc trưng Từ các giá trị thế khử tiêu chuẩn ở 25 o C của cặp oxy hóa khử liên hợp Fe 3+ /Fe 2+ ở môi trường acid (0,771V) và Fe(OH) 3 /Fe(OH) 2 ,OH - ở môi trường kiềm (-0,56V) có thể thấy môi trường baz dễ dàng oxy hóa sắt (II) thành sắt (III) hơn trong môi trường

acid (Trong thực tế thích hợp nhất là pH bắt đầu có sự thủy phân của ion Fe 2+ (pH

 5) vì về phương diện động học việc oxy hóa trực tiếp từ ion Fe 2+ rất khó khăn, còn trong môi trường kiểm khi toàn bộ ion sắt (II) chuyển thành hydroxyt không tan thì có một phần hydroxyt sắt (II) sẽ rất khó chuyển thành hydroxyt sắt (III) vì nó bị che phủ bởi sắt (III) hydroxyt rắn)

Ion Sắt(VI) có q/r rất nhỏ nên khả năng phân cực rất lớn, vì vậy các hợp chất bậc 2 đều mang tính acid đặc trưng Đối với hợp chất bậc ba thì sắt(VI) nằm dưới dạng anion nên tính chất acid – baz còn phụ thuộc vào cation của hợp chất: H 2 FeO 4 là một acid mạnh, Na 2 FeO 4 trung tính

c) So sánh khả năng tạo phức anion của: Co(II) so với Co(III) (2đ) ; Mn(II) so với Mn(IV) (2đ) ; Cu (I) so với Cu(II) (2đ) Vì sao anh (chị) có nhận xét như thế (4đ)

Lời giải: Theo quy luật đối với cùng một nguyên tố, sự tăng số oxy hóa dẫn đến sự tăng khả năng phân cực hóa của cation vì q tăng đồng thời r giảm Điều này dẫn đến tạo phức anion đặc trưng hơn Quy luật này đúng với trường hợp của Coban và Mangan Riêng trường hợp của Đồng có hiện tượng ngược lại: Cu(I) tạo phức anion đặc trưng hơn Cu(II) Ở đây nguyên nhân là Cu + có cấu hình 18e Đây là cấu hình làm tăng khả năng phân cực của cation

d) Trong số các hợp chất này, những hợp chất nào dễ tan trong acid (4đ) Vì sao nhận xét như vậy(3đ) :

Ti2O3, FeOOH, CoO, TiO(OH)2, VO

Lời giải: CoO và VO dễ tan trong acid vì hầu hết các hợp chất bậc hai của kim loại số oxy hóa II đều có tính baz trội hơn hẳn tính acid