CHUYÊN ĐỀ: PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI PHẢN ỨNG PHÂN HỦY

Theo cách cổ điển, các phản ứng hóa học bao gồm toàn bộ các chuyển đổi chỉ liên quan đến vị trí của các electron trong việc hình thành và phá vỡ các liên kết hóa học giữa các nguyên tử,

CHUYÊN ĐỀ 2:

Nội dung gồm có:

I- Thế nào là phản ứng hóa học?

II- Phản ứng trao đổi

III- Phản ứng phân hủy

-I- THẾ NÀO LÀ PHẢN ỨNG HÓA HỌC?

1 Khái niệm:

Phản ứng hóa học là một quá trình dẫn đến biến đổi một tập hợp các hóa chất này thành một

tập hợp các hóa chất khác Theo cách cổ điển, các phản ứng hóa học bao gồm toàn bộ các chuyển đổi chỉ liên quan đến vị trí của các electron trong việc hình thành và phá vỡ các liên kết hóa học giữa các nguyên tử, và không có sự thay đổi nào đối với nhân (không có sự thay đổi các nguyên tố tham gia), và thường có thể được mô tả bằng các phương trình hóa học

2 Phân loại:

Quá trình biến đổi từ chất này thành chất khác gọi là phản ứng hóa học Chất ban đầu, bị biến đổi trong phản ứng gọi là chất tham gia (hay chất phản ứng), chất mới sinh ra là sản phẩm Phản ứng hóa học được ghi theo phương trình chữ như sau:

Tên các chất tham gia phản ứng → Tên các sản phẩm

Những loại phản ứng thường gặp bao gồm:

 Phản ứng hóa hợp: Là phản ứng hóa học, trong đó 2 hay nhiều chất hóa hợp với

nhau tạo thành một chất mới.

 Phản ứng phân hủy: Là phản ứng hóa học trong đó một chất sinh ra hai hay nhiều

chất mới.

 Phản ứng oxi hóa - khử: Là phản ứng hóa học trong đó có sự thay đổi số oxi hóa của một số nguyên tố

 Phản ứng thế:Là phản ứng hóa học, trong đó nguyên tử của nguyên tố này ở dạng đơn chất thay thế nguyên tử của nguyên tố khác trong hợp chất

Ngoài ra còn có các phản ứng khác như phản ứng trao đổi, phản ứng tỏa nhiệt,phản ứng trung hòa,

I- PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI

1 Khái niệm:

Phản ứng trao đổi là một loại phản ứng hoá học, trong đó, các chất trao đổi cho nhau

thành phần cấu tạo của nó Từ sự trao đổi này, chúng hình thành nên những chất mới

2 Phân loại:

Dựa vào thành phần các chất tham gia phản ứng

a, Phản ứng giữa axit và bazơ:

Là phản ứng giữa một axit và một bazơ để tạo ra muối và nước

 Phản ứng tổng quát:

Axit + Bazơ → Muối + Nước

Ví dụ:

HCl + NaOH → NaCl + H20

H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H20

b, Phản ứng axit và muối:

 Phản ứng tổng quát:

Axít + Muối → Axit (mới) + Muối (mới)

1 Thỏa mãn một trong 2 Điều kiện phản ứng:

Axit mới yếu hơn hoặc dễ bay hơi hơn axit ban đầu

Muối mới kết tủa hoạc axit mới yếu hơn hoặc dễ bay hơi hơn axit ban đầu

2 Axit (mới) phải yếu hơn axit cũ dù muối mới kết tủa

3 Axit (mới) có thể mạnh hơn Axit cũ nếu muối (mới) là: CuS, HgS, Ag2S, PbS

Ví dụ:

H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 + 2 HCl

2 HNO3 + K2S → KNO3 + 2 H2S↑

6 HCl + Cu3(PO4)2 → 3 CuCl2 + 2 H3PO4 (yếu hơn HCl)

c, Phản ứng giữa bazơ và muối:

 Phản ứng tổng quát:

Bazơ + Muối → Bazơ (mới) + Muối(mới)

 Thỏa mãn cả hai điều kiện sau:

Muối và bazơ (ban đầu) phải tan

Một trong 2 sản phẩm có kết tủa

 Ví dụ:

2 NaOH + CuSO4 → Na2SO4 + Cu(OH)2

Ba(OH)2 + Na2SO4 → BaSO4 + 2 NaOH

d, Phản ứng giữa muối và muối:

 Phản ứng tổng quát:

Muối + Muối → Muối (mới) + Muối (mới)

 Thỏa mãn cả hai Điều kiện sau:

- Hai muối tham gia phản ứng đều tan

- Sản phẩm có chất kết tủa hoặc có chất khí bay hơi

 Ví dụ:

BaCl2 + CuSO4 → BaSO4 + CuCl2

2 AgNO3 + CuCl2 → 2 AgCl + Cu(NO3)2

3 Đặc điểm:

- Trong phản ứng trao đổi, số oxi hóa của các nguyên tố không thay đổi nên phản ứng trao đổi không phải là phản ứng oxi hóa – khử

4 Ý nghĩa:

 Tạo ra sản phẩm cần tổng hợp từ sự trao đổi các chất trong sản xuất hóa học, công nghiệp,…



II- PHẢN ỨNG PHÂN HỦY:

1 Khái niệm:

Phản ứng phân hủy là phản ứng hóa học, trong đó một chất sinh ra hai hay nhiều chất mới.

VD :

2KMnO4  K2MnO4 + MnO2 + O2↑

2KClO3  2KCl + 3O2↑

2 Phân loại:

2.1 Dựa vào tác nhân gây nên:

2.1.1 Phản ứng nhiệt phân:

Là phản ứng phân hủy các hợp chất hóa học dưới tác dụng của nhiệt độ.

Bản chất: Phân cắt các liên kết kém bền trong phân tử hợp chất vô cơ hay hữu cơ bởi nhiệt độ

 Hợp chất  oxit kim loại

CaCO3  CaO + CO2 ↑

 Hợp chất axit kim loại, clorat, peclorat,… nhiệt phân tạo O2↑

HgO  Hg + O2↑

KClO3  KCl + O2↑

a) Các trường hợp nhiệt phân:

a.1/ Nhiệt phân hiđroxit:

* NX: Các bazơ không tan đều bị phân huỷ ở to cao:

PƯ: 2M(OH)n → M2On + nH2O (Với M khác Li; Na; K; Ca; Ba)

* Lưu ý:

+ Phản ứng nhiệt phân Fe(OH)2 có mặt không khí:

4Fe(OH)2 + O2 → 2Fe2O3 + 4H2O

+ Với AgOH và Hg(OH)2 : Không tồn tại ở nhiệt độ thường

Hg(OH)2 → HgO + H2O

Ở nhiệt độ cao thì Ag2O và HgO tiếp tục bị phân huỷ:

2Ag2O → 4Ag + O2

2HgO → 2Hg + O2

a.2/ Nhiệt phân muối:

a.2.1 Nhiệt phân muối amoni (NH4+):

* NX: - Tất cả các muối amoni đều kém bền nhiệt và bị phân huỷ khi nung nóng.

- Nguyên nhân: Do cấu trúc của ion NH4+ không bền

- Sản phẩm của phản ứng nhiệt phân phụ thuộc vào bản chất của anion gốc axit trong muối (có hay không có tính oxi hoá)

* TH1: Nếu anion gốc axit trong muối không có tính oxi hoá (VD: X-; PO43-; CO32- ) PƯ: (NH4)nA → nNH3 + HnA : Không thuộc phản ứng oxi hoá khử

VD: NH4Cl (rắn) → NH3 (k) + HCl (k)

* TH2: Nếu anion gốc axit trong muối có tính oxi hoá (VD: NO3-; NO2- ; Cr2O42- ) thì sản phẩm của phản ứng không phải là NH3 và axit tương ứng:

VD: NH4NO3 → N2O + 2H2O (Nếu nung ở > 5000C có thể cho N2 và H2O)

a.2.2 Nhiệt phân muỗi nitrat (NO3-):

* NX: - Tất cả các muối nitrat đều dễ bị nhiệt phân

- Nguyên nhân: Do cấu trúc của ion NO3- kém bền với nhiệt

- Sản phẩm của quá trình nhiệt phân phụ thuộc vào khả năng hoạt động của kim loại có trong muối

Có 3 trường hợp:

VD:

* Lưu ý: + Ba(NO3)2 thuộc TH2

+ Tất cả các phản ứng nhiệt phân muỗi nitrat đều thuộc phản ứng oxi hoá - khử

+ Khi nhiệt phân NH4NO3

+ Khi nhiệt phân muối Fe(NO3)2 trong môi trường không có không khí: Có phản ứng:

2Fe(NO3)2 → 2FeO + 4NO2 + O2 (1)

4FeO + O2 → 2Fe2O3 (2)

Nếu phản ứng hoàn toàn thì chất rắn trong bình sau phản ứng là Fe2O3

a.2.3 Nhiệt phân muối hiđrocacbonat và muối cacbonat:

* Nhiệt phân muối hiđrocacbonat (HCO3-) :

* NX: Tất cả các muối hiđrocacbonat đều kém bền nhiệt và bị phân huỷ khi đun nóng

* Nhiệt phân muối cacbonat (CO 3 2- ) :

* NX: Các muối cacbonat không tan (trừ muối amoni) đều bị phân huỷ bởi nhiệt

PƯ: M2(CO3)n → M2On + CO2

VD: CaCO3→ CaO + CO2

* Lưu ý:

- Các phản ứng nhiệt phân muối cacbonat và hiđrocacbonat đều không thuộc phản ứng oxi hoá - khử

- Phản ứng nhiệt phân muối FeCO3 trong không khí có pư:

FeCO3→ FeO + CO2

4FeO + O2→ 2Fe2O3

a.2.4 Nhiệt phân muối chứa oxi của clo:

* NX: Tất cả các muối chứa oxi của clo đều kém bền với nhiệt, dễ bị phân huỷ khi nung nóng và phản ứng phân huỷ đều thuộc phản ứng oxi hoá - khử

VD1: 2NaClO → 2NaCl + O2 (thuộc phản ứng oxi hoá nội phân tử)

VD2: Phản ứng nhiệt phân muối KClO3 xảy ra theo 2 hướng

4KClO3 → KCl + 3KClO4 (1) (Phản ứng tự oxi hoá - khử)

2KClO3 → 2KCl + 3O2 (2) (phản ứng oxi hoá nội phân tử)

VD3: 2CaOCl2 → 2CaCl2 + O2

a.2.5 Nhiệt phân muối sunfat (SO42-):

* NX: - Nhìn chung các muối sunfat đều khó bị phân huỷ bởi nhiệt so với các muối khác

- Nguyên nhân: Do liên kết trong ion SO42- bền:

- Phản ứng:

+ Các muối sunfat của các kim loại từ: Li đến Ba (Li; K; Ba; Ca; Na) rất khó bị nhiệt phân Ở nhiệt độ cao nó chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng)

+ Các muối sunfat của các kim loại khác bị nhiệt phân ở nhiệt độ cao (>10000C)

PƯ: 2M2(SO4)n → 2M2On + 2nSO2 + nO2 (thuộc phản ứng oxi hoá nội phân tử)

a.2.6 Nhiệt phân muối sunfit (SO32-):

* NX: Các muối sunfit đều kém bền nhiệt, dễ bị phân huỷ khi nung nóng:

PƯ: 4M2(SO3)n → 3M2(SO4)n + M2Sn (thuộc phản ứng tự oxi hoá - khử)

a.2.7 Nhiệt phân muối photphat (PO43-):

NX: Hầu như các muối photphat đều rất bền với nhiệt và không bị nhiệt phân ở t0 cao

* Lưu ý: (1) Phản ứng nhiệt phân có thể thuộc phản ứng oxi hoá - khử hoặc không: VD: 2KClO3 → 2KCl + 3O2 : Thuộc phản ứng oxi hoá - khử

CaCO3 → CaO + CO2 : Không thuộc phản ứng oxi hoá - khử

(2) Phản ứng điện phân nóng chẩy không thuộc phản ứng nhiệt phân vì nó phân huỷ dưới tác dụng của dòng điện một chiều

b, Phản ứng điện phân: là phản ứng một chất được phân hủy thành nhiều chất mới nhờ

nguồn điện

 Bản chất 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 li ở trạng thái nóng chảy hay dung dịch

b.1 Điện phân các chất nóng chảy: áp dụng đối với MCln, M(OH)n và Al2O3 (M là kim loại nhóm IA và IIA)

Ở catot: ion dương kim loại nhận electron

Ở anot: ion âm nhường electron

VD: NaCl → Na + Cl2↑

NaCl nóng chảy

(Na+, Cl−)

Na+ + e-  Na 2Cl− − 2e-  Cl2

Chất oxi hóa Chất khử Chất khử Chất oxi hóa

2NaCl  2Na+ + 2Cl−

+ 2Na+ + 2e- 2Na

2Cl− − 2e- Cl2

2NaCl đpnc 2Na + Cl2

Natri clorua Natri Clo

(Catot) (Anot)

Như vậy khi điện phân muối ăn nóng chảy, ta thu được natri ở catot và khí clo ở anot

b.2 Điện phân dung dịch:

Khi điện phân dung dịch chất điện li thì tùy trường hợp, dung môi nước của dung dịch có thể tham gia điện phân ở catot hay ở anot Nếu nước tham gia điện phân thì:

- Ở catot: Do ở catot có quá trình khử xảy ra nên H2O sẽ đóng vai trò chất oxi hóa,

nó bị khử tạo khí hiđro (H2) thoát ra, đồng thời phóng thích ion OH- ra dung dịch

2H2O → 2H+ + 2OH−

+ 2H+ + 2e- → H2

2H2O + 2e- → H2 + 2OH−

- Ở anot: Do ở anot có quá trình oxi hóa xảy ra nên nước sẽ đóng vai trò chất khử,

nó bị oxi hóa tạo khí oxi (O2) thoát ra, đồng thời phóng thích ion H+ ra dung dịch

2H2O → 2H+ +

2OH-2OH- − 2e- → ½ O2 + H2O

_

H2O − 2e- → ½ O2 + 2H+

2.2 Dựa vào sự thay đổi số oxi hóa:

 Phản ứng làm thay đổi số oxi hóa

2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2

 Phản ứng không làm thay đổi số oxi hóa

Cu(OH)2 → CuO + H2O

3 Đặc điểm:

Trong phản ứng phân hủy, số oxi hóa của các nguyên tố có thể thay đổi hoặc không thay đổi Cho nên, phản ứng phân hủy có thể là phản ứng oxi hóa – khử hoặc không phải phản ứng oxi hóa – khử

4 Ý nghĩa:

 Từ hợp chất phức tạp có thể tao ra các chất đơn giản trong sản xuất

 Giải thích một số hiện tượng trong tự nhiên

 Tạo ra các chất đơn giản phục vụ trong thí nghiệm