hóa vô cơ- nước

hóa vô cơ- nước tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực kinh tế, kin...

1

HÓA VÔ CƠ 1

GIẢNG VIÊN: BÙI PHƯỚC PHÚC

2

Trạng thái tự nhiên

Cấu tạo

Tính chất vật lý

Tính chất hóa học Điều chế

Công dụng

4

I.3.1 Trạng thái tự nhiên

 Nước là hợp chất phổ biến nhất trong thiên nhiên ¾ của bề mặt Trái Đất được nước bao phủ dưới dạng đại dương

 Nước tham gia vào cấu tạo thực vật và cơ thể động vật

Cơ thể người hợp thành từ 60-70% nước

Rau cải, xà lách chứa hơn 90% nước

 Nhiều hợp chất hóa học và khoáng sản chứa nước dưới dạng liên kết hóa học và nước kết tinh( Ca(HCO3)2, CaSO4.2H2O,…)

5

I.3.2 Cấu tạo

Hidro và oxi tạo nên nhiều hợp chất như nước(H2O), nước oxi( H2O2),… Trong đó nước là quan trọng nhất

Phân tử nước có góc HOH bằng 1050 và độ dài của liên kết O-H bằng 0,99A0

6

Cấu hình electron của nước là:

Do cấu tạo không đối xứng nên

H2O là phân tử có cực

Độ dài lưỡng cực là 0,39A0

Cực tính lớn (u = 1,84 D).

Phân tử H2O rất bền đối với nhiệt, bắt đầu phân hủy ở 1000 0C và

7

I.3.3 Tính chất vật lý

 Nước là một chất lỏng trong suốt, không

màu, không mùi, không vị Lớp nước dày

có màu xanh lam nhạt

 Ở áp suất thường, nước có khối lượng riêng

lớn nhất ở 3.980C (1g/cm3) Khi đun nóng

hoặc làm lạnh, khối lượng riêng của nước

đều giảm xuống

8

 Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nước đều quá cao so với các hợp chất tương tự với nó như H2S, H2Se, H2Te.

 Ở t= 0,010C và áp suất hơi 0,006 atm, nước có thể tồn tại đồng thời với 3 trạng thái: nước đá, nước lỏng và hơi nước

9

Nước có nhiệt dung riêng lớn nhất so với mọi chất lỏng và chất rắn điều hòa khí hậu ở Trái Đất.

Nước là dung môi quan trọng nhất trong thiên nhiên và trong kĩ thuật Là phân tử có cực, nước có khả năng hòa tan nhiều chất, chất điện li cũng như chất không điện li

Do sự tạo thành liên kết hidro giữa các phân tử H2O, nước có sức căng bề mặt lớn hơn hầu hết các chất lỏng khác Nhưng nó có thể giảm xuống khi có thêm những chất gây ướt như xà phòng và chất tẩy rửa( chất hoạt động bề mặt)

I.3.3 Tính chất vật lý

10

Phản ứng thủy phân

Là tương tác giữa các ion của muối với ion H+ và OH- làm chuyển dịch cân bằng phân li của nước:

Có những muối bị thủy phân hoàn toàn như các hidrua, nitrua, photphua, cacbua của nhiều kim loại, một số thủy phân gần như hoàn toàn như các clorua của axit hữu cơ và một số bị thủy phân có giới hạn như các este

và muối của axit yếu hay bazo yếu

VD: NaCH3COO khi tan trong nước bị thủy phân như sau:

CH3COO- +HOH CH3COOH +OH12

-Tính oxi hóa và tính khử

Nước vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử, oxi trong phân tử nước có số oxi hóa là -2 và hidro có số oxi

hóa +1

o Những chất oxi hóa mạnh và những chất khử mạnh không tồn tại trong nước mà tác dụng với nước

giải phóng hidro và oxi

o Những chất oxi hóa trung bình và chất khử trung bình phản ứng với nước ở nhiệt độ cao theo phản

ứng thuận nghịch

13

Đối với các halogen cho phản ứng thuận nghịch, chỉ có flo phản ứng hoàn toàn với nước ở nhiệt độ thường.Cl2 + H2O HCl +HClO

Các chất khử như photpho, cacbon, silic, bo phản ứng thuận nghịch với nước ở nhiệt độ cao.

Các kim loại kiềm, kiềm thổ phản ứng mạnh với nước ở nhiệt độ thường

Các kim loại chuyển tiếp như sắt, kẽm, niken, coban, mangan, crom… tác dụng với nước ở nhiệt độ cao bằng phản ứng thuận nghịch

Thủy ngân và các kim loại quý không tác dụng với nước

Tính oxi hóa và tính khử

15

I.3.5 Điều chế

Trong công nghiệp

Trong công nghiệp, nước có thể hóa lỏng bằng cách làm tan băng đá, hoặc lọc từ nước biển và các nguồn nước không tinh khiết bằng các phương pháp khác nhau như lọc, chiết, tách, chưng cất, bay hơi, có sự kết hợp của ngưng tụ

16

I.3.5 Điều chế

Trong phòng thí nghiệm

Người ta có thể cho oxit axit tác dụng với bazơ hoặc ngược lại để tạo ra muối và nước Tuy vậy chúng tạo

ra liều lượng rất hạn chế

Chủ yếu người ta dùng cách cho H2+O2 để xảy ra phản ứng hóa hợp tạo nước nhưng nguy hiểm vì nó phát

nổ, khi tỉ lệ H:O là 2:1 thì hỗn hợp nổ mạnh nhất Ta có phương trình điều chế nước như sau:

17

Tinh chế nước

Vì nước có sẵn trong thiên nhiên nên người ta không phải điều chế bằng phương pháp hóa học, mà chỉ tinh chế nước tự nhiên để dùng

Tùy theo mục đích sử dụng xuất hiện các phương pháp tinh chế nước khác nhau

Nước dùng cho mục đích hóa học tinh khiết hoàn toàn, không có các tiểu phân huyền phù và các chất hòa tan cất nước.

Tinh chế nước dùng trong công nghiệp => rửa sạch, làm lạnh =>lấy trực tiếp không cần xử lý.18

Nước sinh hoạt và nước dùng trong công nghiệp thực phẩm cần phải trong suốt, không màu, không mùi, có vị dễ chịu, không chứa các tạp chất hữu cơ, vi khuẩn và các muối vô cơ=> loại sạch các tạp chất => nhôm sunfat đánh trong nước => lọc qua lớp cát dày =>sát trùng bằng Cl2, O3, tia tử ngoại.

Nước dùng các nồi hơi hoặc các kĩ thuật khác =>nước mềm( loại sạch muối canxi, muối vô cơ, )

Tinh chế nước

19

 Tách các tiểu phân huyền phù là lọc trước qua cát, sỏi hay bằng đất nung xốp.

 Hợp chất sắt và mangan cũng như thành phần hữu cơ khác được oxi hóa bằng không khí qua phun mưa trên giàn phun

Hiện nay nước được khử trùng bằng khí clo, thường hòa tan khí clo vào nước (1mg/l) để tiêu diệt các sinh vật

Tinh chế nước

20

I.3.6 Công dụng

 Nước cũng chiếm một vai trò quan trọng để duy trì sự sống con người như:

• Tiêu hóa các chất dinh dưỡng trong thức ăn

• Vận chuyển vật chất

• Tham gia vào những phản ứng hóa học

• Điều hòa áp suất thẩm thấu, thực hiện trao đổi chất giữa tế bào và dịch thể

• Làm giảm tác dụng ma sát

• Tham gia tích cực trong quá trình điều tiết thân nhiệt

21

Nước đối với cuộc sống hàng ngày

Chắc hẳn cuộc sống của chúng ta sẽ bị đảo lộn rất nhiều nếu bị mất nước trong một thời gian Đa

số hoạt động sinh hoạt hàng ngày của chúng ta đều gắn liền với nước Từ việc nấu nướng, tắm giặt,

vệ sinh đều cần đến nước

I.3.6 Công dụng

22

I.3.6 Công dụng

23

I.3.7 Nước oxi (H2O2)

Phân tử H2O2 có cấu tạo gấp khúc:

Độ dài liên kết O-O là 1,48A0, O-H là 0,95A0

và năng lượng liên kết O-O là 217,5 kJ/mol,

của liên kết O-H là 376,5 kJ/mol

Do phân tử không đối xứng nên H2O2 có tính

cực lớn

24

Ở điều kiện thường, hidro peoxit tinh khiết là một chất lỏng không màu, có vị kim loại sánh như nước đường, sôi ở 152,10C, hóa rắn ở -0,890C.

H2O2 là dung môi ion hóa tốt đối với nhiều chất H2O2 tan trong nước theo bất cứ tỉ lệ nào nhờ tạo nên liên kết hidro giữa H2O2 và H2O

H2O2 rất tinh khiết là tương đối bền nhưng khi có lẫn tạp chất như kim loại nặng và ion của chúng, khi đun nóng hay bị chiếu sáng nó sẽ phân hủy mạnh và có thể gây nổ:

I.3.7 Nước oxi (H2O2)

25

 Dd H2O2 loãng có tính axit mạnh hơn H2O

H2O2+ H2O H3O+ +HO2- pK=11,6

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

H2O2 là chất oxi hóa mạnh cả trong môi trường axit và môi trường kiềm

H2O2 +2H+ + 2e 2 H2O,E0= +1,77VH2O2 +2e 2OH- ,E0=+ 0,87V

H2O2 cũng là chất khử:

+ +2e H

I.3.7 Nước oxi (H2O2)

26

Công dụng của nước oxi dựa vào tính không bền và

tính oxi hóa mạnh của nó

1.Sát trùng trong y học (dd 3%)

2.Chất tẩy trắng len, lụa, rơm rạ, mây, tre,…

3.Chất oxh nhiên liệu của động cơ phản lực( dd trên

80%)

4.Chất tạo bọt trong ngành sx nguyên liệu xốp

I.3.7 Nước oxi (H2O2)

27

 Trong thiên nhiên, H2O2 được tạo nên dưới dạng sản phẩm của quá trình oxh nhiều chất bởi oxi không khí Trong nước mưa và trong dịch của một số cây cũng có vết của H2O2.

 Trong công nghiệp, H2O2 được điều chế bằng phương pháp điện phân và pp antraquinol

 Trong phòng thí nghiệm, H2O2 được tạo ra bởi BaO2+ axit sunfuric

I.3.7 Nước oxi (H2O2)

28

 Phương pháp điện phân (dd H2SO4 hoặc dd(NH4)2SO4 trong H2SO4 )

2 HSO4- - 2e  S2O82- + 2 H+

2 SO42- - 2e  H2S2O8 + 2H2O 2 H2SO4 + H2O2

S2O82- Phương pháp antraquinol (O2 oxh đihidroantraquinon để được H2O2 và tái sinh lại đihidroantraquinon bằng cách dùng H2, Pd

I.3.7 Nước oxi (H2O2)

29

30