Tổng hợp chuyên đề dự thi hội các trường chuyên khu vực duyên hải và đồng bằng bắc bộ năm 2019 môn hóa học có lời giải chi tiết

- Tính chất hóa học: có tính bazơ yếu và tan dễ trong dung dịch axit tạo thành muối MnII; thể hiện tính lưỡng tính rất yếu, kết tủa MnOH2 chỉ tan ít trong dung dịch kiềm rất đặc.. 4- Phứ

Trang 1

CHUYÊN Đề: XÂY DựNG Hệ THốNG CÂU HỏI VÀ BÀI TậP NHÓM VIIB VÀ VIIIB 04/08/2019

Trang 1

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

MỞ ĐẦU 2

A CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2

I Các nguyên tố nhóm VIIB 2

1 Đặc điểm của các nguyên tố Mn, Tc, Re 2

2 Tính chất vật lí 2

3 Hợp chất cacbonyl 2

4 Hợp chất của mangan 3

II Các nguyên tố nhóm VIIIB 4

1.Thế điện cực của Fe, Co, Ni 4

2 Đặc điểm của các nguyên tố Fe, Co, Ni 5

3 Tính chất vật lí 5

4 Tính chất hóa học chung của đơn chất Fe, Co, Ni 5

5 Hợp chất sắt(II), coban(II), niken(II) 6

6 Hợp chất sắt(III), coban(III), niken(III) 8

B HỆ THỐNG CÂU HỎI, BÀI TẬP 10

I NHÓM VIIB 10

DẠNG 1: CẤU TẠO, ĐỒNG PHÂN, MÀU SẮC 10

DẠNG 2: CHUYỂN HOÁ CÁC CHẤT, TÍNH TOÁN, XÁC ĐỊNH CHẤT 15

II NHÓM VIIIB 19

DẠNG 1: CẤU TẠO, ĐỒNG PHÂN, MÀU SẮC 19

DẠNG 2: CHUYỂN HOÁ CÁC CHẤT, XÁC ĐỊNH CHẤT 37

TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

Trang 2

MỞ ĐẦU

Hóa học vô cơ là một bộ phận quan trọng của Hóa học Hóa học vô cơ hiện đại phát triển theo hướng rất mới mẻ, gắn liền với thực tế đời sống, sản xuất và luôn kết hợp các phương tiện nghiên cứu hiện đại

Trong dạy học hóa học, hóa học vô cơ góp phần bồi dưỡng thế giới quan duy vật biện chứng và phát triển tư duy của học sinh theo hướng hiện đại, tức là vận dụng nhiều học thuyết để giải thích hiện tượng, gắn lý thuyết vô cơ với thực tiễn và nhất là không tách rời với kết quả thực nghiệm mà các thiết

bị hiện đại đã cung cấp

Nội dung chuyên đề này, chúng tôi chỉ đi sâu tìm tòi, sắp xếp hệ thống bài tập kim loại VIIB, VIIIB để phục vụ cho các kỳ thi học sinh giỏi Tính chất cũng như kiến thức liên quan đến hai nhóm kim loại chuyển tiếp này là rất phức tạp nên chúng tôi chỉ cố gắng lựa chọn những bài tập trọng tâm, có tác dụng xây dựng nền tảng kiến thức cho học sinh như: từ tính của phức chất và chuyển hóa giữa các phức chất Chúng tôi rất chú trọng đến việc vận dụng học thuyết để giải thích hiện tượng và hạn chế tính toán nặng nề Các bài tập chủ yếu được trích từ nguồn các đề thi Hóa học Quốc gia, Quốc tế với mong muốn cập nhật những kiến thức mới mà quốc tế đang hướng đến, vừa để nâng cao kiến thức cho giáo viên vừa góp phần phát triển năng lực tư duy cho học sinh giỏi

A CƠ SỞ LÝ THUYẾT

I Các nguyên tố nhóm VIIB

1 Đặc điểm của các nguyên tố Mn, Tc, Re

Kim

loại Z Cấu hình electron

Năng lượng ion hóa (eV)

Độ cứng (so với kim cương = 10) 5-6 - 7,4

3 Hợp chất cacbonyl

Những cacbonyl của Mn, Tc, Re có công thức chung là E2(CO)10 (ở đây E là Mn, Tc, Re) Phân tử có tính nghịch từ và nguyên tử có số oxi hóa bằng không nên hợp chất là cacbonyl hai nhân trong đó có

Trang 3

liên kết kim loại-kim loại

4 Hợp chất của mangan

4.1 Hợp chất mangan(II)

1- Mangan (II) oxit

- Trạng thái, màu sắc, tính tan: Chất bột màu xám lục, nóng chảy ở 1780 oC, không tan trong nước

- Tính chất hóa học: có tính khử, trong không khí ở 200-300 oC biến thành đioxit

- Ứng dụng: làm chất xúc tác trong các phản ứng hữu cơ

- Điều chế: Khử các oxit cao của mangan bằng CO hoặc H2; nhiệt phân muối cacbonat hay oxalat của Mn(II)

2- Mangan (II) hiđroxit

- Trạng thái, màu sắc, tính tan: Mn(OH)2 là chất kết tủa màu trắng, không tan trong nước nhưng tan được khi có mặt muối amoni

- Tính chất hóa học: có tính bazơ yếu và tan dễ trong dung dịch axit tạo thành muối Mn(II); thể hiện tính lưỡng tính rất yếu, kết tủa Mn(OH)2 chỉ tan ít trong dung dịch kiềm rất đặc

3- Muối mangan (II):

- Màu sắc ion Mn2+ trong dung dịch nước có màu hồng nhạt

-Tính tan: đa số các muối Mn(II) đều dễ tan trong nước Các muối ít tan là: MnS, Mn3(PO4)2 và MnCO3 hơi ít tan

4- Phức chất mangan (II):

- Ion Mn2+ có thể tạo nên nhiều phức chất nhưng hằng số bền của những phức chất đó không lớn hơn

so với hằng số bền của phức chất các kim loại hóa trị II khác như Fe, Co, Cu, Ni vì Mn2+ có bán kính lớn nhất trong các kim loại hóa trị II và năng lượng làm bền bởi trường tinh thể của các phức chất

Mn2+ đều bằng số không

4.2 Hợp chất Mangan (III)

1- Mangan (III) oxit

- Trạng thái, màu sắc, tính tan: Là chất bột màu đen, không tan trong nước

- Mn2O3 tạo nên phức chất của Mn3+ khi tan trong axit flohiđric, axit xianhiđric

2- Trimangan tetraoxit

- Trạng thái, màu sắc: là chất ở dạng tinh thể, có thể có các màu vàng, đỏ hoặc đen tùy thuộc phương

pháp điều chế

4.3 Hợp chất của mangan (IV)

1- Mangan (IV) oxit

- Trạng thái, màu sắc: là chất bột màu đen có thành phần không hợp thức

- Tính chất hóa học: ở điều kiện thường, nó là oxit bền nhất trong các oxit của mangan, không tan trong nước và tương đối trơ

Tính oxi hóa: MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + H2O

Trang 4

Tự oxi hóa – khử: 2MnO2 + 6KOH → K3MnO4 + K3[Mn(OH)6]

Khi nấu nóng chảy với kiềm hoặc oxit bazơ kiềm sẽ tạo muối manganit:

MnO2 + 2NaOH → Na2MnO3 + H2O

MnO2 + CaO → CaMnO3

4.4 Hợp chất mangan (VI):

Mangan (VI) chỉ biết được trong ion manganat có màu lục thẫm

Manganat kim loại kiềm tan và bền trong dung dịch kiềm nhưng tự phân hủy trong các môi trường trung tính và axit:

3MnO42- + 2H2O → 2MnO4- + MnO2 + 4OH-

Muối manganat là chất oxi hóa mạnh, nhưng với chất oxi hóa mạnh hơn sẽ thể hiện tính khử:

- Bị phân hủy ở 10 oC: Mn2O7 + H2O → 2MnO2 + O3

- Tan trong nước tạo thành dung dịch axit pemanganic: Mn2O7 + H2O → 2HMnO4

2- Axit pemanganic (HMnO 4 )

- Là một axit mạnh

- Trong dung dịch nước có màu tím đỏ, tương đối bền trong dung dịch loãng nhưng phân hủy khi dung dịch có nồng độ trên 20%

3- Kali pemanganat (KMnO 4 )

- Là chất ở dạng tinh thể màu tím đen, tan trong nước cho màu tím đỏ

- Dễ bị nhiệt phân:

Ở trên 200 oC: 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2

Ở trên 500 oC: 4KMnO4 → 2K2MnO3 + 2MnO2 + 3O2

- Có tính oxi hóa rất mạnh

MnO4- bị khử đến Mn2+ trong môi trường axit, đến MnO2 trong môi trường trung tính và đến MnO4

2-trong môi trường kiềm

II Các nguyên tố nhóm VIIIB

1 Thế điện cực của Fe, Co, Ni

Trong môi trường axit: Trong môi trường bazơ:

Trang 5

Co3+ Co2+ Co Co(OH)3 Co(OH)2 Co

NiO2 Ni2+ Ni NiO2 Ni(OH)2 Ni

2 Đặc điểm của các nguyên tố Fe, Co, Ni

Kim

loại Z Cấu hình electron

Năng lượng ion hóa, kJ/mol

Độ cứng (so với kim cương = 10) 4-5 5,5 5

4 Tính chất hóa học chung của đơn chất Fe, Co, Ni

4.1 Tác dụng với phi kim:

-0,42V

-0,72V +0,49V

Trang 6

4.4 Tác dụng với dung dịch muối

4.5 Tác dụng của Fe với dung dịch kiềm

5 Hợp chất sắt(II), coban(II), niken(II)

5.1 Hợp chất sắt(II)

1- Sắt(II) oxit

- Trạng thái, màu sắc, tính tan: chất rắn tinh thể có màu đen, không tan trong nước

- Tính chất hóa học: Tính bazơ (phản ứng với dung dịch axit); tính khử (phản ứng với oxi, HNO3,

- Tính chất hóa học: Tính bazơ (phản ứng với dung dịch axit); tính khử (phản ứng với oxi không khí,

Cl2, H2O2, HNO3, H2SO4 đặc…), tính axit rất yếu (tan trong kiềm đặc nóng)

3- Muối sắt(II):

- Màu sắc, tính tan: Màu trắng

Tính tan: đa số các muối Fe(II) đều dễ tan trong nước Các muối ít tan là:

- Màu sắc ion Fe2+ trong dung dịch nước: màu lục rất nhạt

- Tính chất hóa học:

Phản ứng thủy phân:

[Fe(H2O)6]2+ + H2O [Fe(H2O)5(OH)]+ + H3O+ pKa = 6,74

Tính khử (phản ứng với oxi, Cl2, H2O2, KMnO4, HNO3, H2SO4 đặc…)

1- Coban (II) oxit

- Trạng thái, màu sắc: chất rắn, màu lục thẫm

Trang 7

- Tính chất hoá học: Tính bazơ, tính axit yếu (tan trong dung dịch kiềm mạnh đặc nóng tạo thành dung dịch màu xanh lam chứa [Co(OH)4]2-)

CoO + O2 → Co3O4 (400 – 7000C)

2- Coban (II) hiđroxit

- Trạng thái, màu sắc, tính tan: Tt = 6,3.10-13 Tinh thể màu tím thẫm, dạng vừa kết tủa màu xanh chàm

do có tạp chất muối bazơ

- Tính chất hóa học

Tính lưỡng tính, nhưng tính bazơ mạnh hơn (dễ tan trong axit, tan trong kiềm đặc nóng tạo thành dung dịch màu tím xanh):

Co(OH)2 + 2NaOH (50%, nóng) → Na2[Co(OH)4]

Tính khử: oxi hóa chậm trong không khí, chuyển thành Co(OH)3 màu hung; tác dụng với NaClO, Cl2,

Br2, H2O2 trong môi trường kiềm:

4Co(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Co(OH)3

2Co(OH)2 + H2O2 → 2Co(OH)3

2Co(OH)2 + Cl2 + 2NaOH → 2Co(OH)3 + 2NaCl

Phản ứng tạo phức với dung dịch NH3, dung dịch KCN…

Co(OH)2 + 6NH3 (đặc) → [Co(NH3)6](OH)2 (vàng)

3- Muối Co(II)

- Trạng thái, màu sắc, tính tan:

[Co(H2O)6]2+ + H2O [Co(H2O)5(OH)]+ + H3O+ pKa = 8,90

Đa số các muối Co(II) đều dễ tan trong nước Các muối ít tan là:

- Tính khử: Tác dụng với các chất oxi hóa mạnh như NaClO, Br2, Cl2, H2O2 trong môi trường kiềm tạo

ra Co(OH)3, trong môi trường axit hầu như không thể hiện tính khử

2CoCl2 + NaClO + 4NaOH + H2O → 2Co(OH)3 ↓ + 5NaCl

2CoCl2 + H2O2 + 4NaOH → 2Co(OH)3 ↓ + 4NaCl

- Khả năng tạo phức chất của Co2+

Các phức bát diện trường yếu: [Co(H2O)6]2+, [Co(NH3)6]2+; [CoF6]

4-Các phức bát diện trường mạnh: [Co(CN)6]4-, [Co(NO2)6]

4-Các phức tứ diện: [CoCl4]2- , [CoBr4]2-, [Co(OH)4]2-, [Co(SCN)4]

2-5.3 Hợp chất Niken(II)

1- Niken(II) oxit:

- Trạng thái, màu sắc là chất bột màu xanh, không tan trong nước (pT = 15,77)

Trang 8

NiO + 7H2O → [Ni(H2O)6]2+ + 2OH-

- Tính chất hóa học Tính oxi hóa: hydro khử thành kim loại khi nung nóng; tác dụng với dung dịch axit tạo ra muối Ni(II)

2- Niken(II) hiđroxit

- Trạng thái, màu sắc là kết tủa màu xanh: Tt = 6,3.10-18

- Tính chất hóa học: Tính bazơ mạnh hơn (dễ tan trong axit tạo thành dung dịch màu xanh); phản ứng tạo phức với dung dịch NH3

Ni(OH)2 + Cl2 + KOH (đặc) → Ni(OH)3 + KCl + H2O

Ni(OH)2 + K2S2O8 + 2KOH (đặc) + (n-2)H2O → NiO2.nH2O (đen) + 2K2SO4

3- Muối Ni(II)

- Trạng thái, màu sắc, tính tan:

[Co(H2O)6]2+ + H2O [Co(H2O)5(OH)]+ + H3O+ pKa = 10,92

Đa số các muối Ni(II) đều dễ tan trong nước Các muối ít tan là:

Muối NiCO3 α-NiS β -NiS NiC2O4 Ni(CN)2 Ni2[Fe(CN)6] Ni(ClO3)2 Ni(IO3)2

Tích số

tan 1,3.10-7 3,2.10-19 1,0.10-24 4,0.10-10 3,0.10-23 1,3.10-15 1,0.10-4 1,4.10-8

- Khả năng tạo phức chất của Ni(II)

Các phức bát diện trường yếu: [Ni(H2O)6]2+, [Ni(NH3)6]2+

Các phức vuông phẳng trường mạnh: [Ni(CN)4]

2-Các phức vuông phẳng trường yếu: [NiCl4]2-

6 Hợp chất sắt(III), coban(III), niken(III)

6.1 Hợp chất sắt(III)

1- Sắt(III) oxit

- Trạng thái, màu sắc, tính tan: chất bột màu nâu đỏ, không tan trong nước

- Trạng thái tự nhiên: có trong quặng hematit đỏ, hematit nâu

- Tính chất hóa học:

Tính bazơ (phản ứng với dung dịch axit)

Tính axit: tan trong kiếm nóng chảy tạo thành ferit

Fe2O3 + Na2CO3 → 2NaFeO2 + CO2

Fe2O3 + 2NaOH → 2NaFeO2 + H2O

- Tính oxi hóa (nung nóng với C, CO, H2, Al );

- Tính khử: (Thể hiện khi nấu chảy với hỗn hợp KNO3 và KOH hoặc nấu chảy với Na2O2)

Fe2O3 + 3KNO3 + 4KOH → 2K2FeO2 + 3KNO2 + 2H2O

Trang 9

- Điều chế: cho dung dịch muối Fe(III) tác dụng với một tác nhân như bazơ kiềm, dung dịch NH3, dung dịch cacbonat kim loại kiềm

Trang 10

3- Muối Co(III):

- Tính oxi hoá mạnh:

- Khả năng tạo phức chất của Co3+:

Phức bát diện trường yếu: [CoF6]4- (phức trường yếu duy nhất)

Các phức bát diện trường mạnh: [Co(NH3)6]3+, [Co(CN)6]4-, [Co(NO2)6]4-…

- Coban(III) oxit:

Trạng thái, màu sắc: là chất bọt màu nâu sẫm, nung đến 600oC chuyển thành chất bột Co3O4 màu đen

và ở trên 1300 oC chuyển thành CoO

Tính chất hóa học: Tính oxi hóa: hydro khử thành kim loại khi nung nóng; tác dụng với dung dịch HCl giải phóng Cl2; với H2SO4 giải phóng O2:

Co2O3 + 6HCl → 2CoCl2 + Cl2 + 3H2O

2Co2O3 + 4H2SO4 → 4CoSO4 + O2 + 4H2O

- Coban(II, IV) oxit:

Trạng thái, màu sắc: là chất bột màu đen, nung ở trên 1300 oC chuyển thành CoO

Tính chất hóa học: Tính oxi hóa: hydro khử thành kim loại khi nung nóng; tác dụng với dung dịch HCl giải phóng Cl2:

Co3O4 + 8HCl → 3CoCl2 + Cl2 + 4H2O

Co3O4 có cấu trúc tương tự như Mn3O4, nghĩa là có ion kim loại hóa trị II và hóa trị IV, được xem là muối của Co(II): Co2II[CoIVO4]

- Co(OH)3:

Trạng thái, màu sắc: là chất bột màu nâu đen, không tan trong nước (Tt = 4.10-45)

Tính chất hóa học: Tính lưỡng tính: tan trong axit tạo muối Co(III), tan trong kiềm đặc dư tạo thành muối hiđroxo:

Co(OH)3 + 3KOHđặc nóng→ K3[Co(OH)6]

- Muối Co(III): Các muối coban(III) đều không bền, tự phân hủy Trong các halogenua thì CoF3 bền nhất và tách ra được ở trạng thái bột màu hung

2CoCl3 → 2CoCl2 + Cl2

2Co2(SO4)3 + 2H2O → 4CoSO4 + O2 + 2H2SO4

B HỆ THỐNG CÂU HỎI, BÀI TẬP

Trang 11

3 Mn2+(aq) ion có thể được xem như là một phức hexaaqua spin cao Vẽ giản đồ tách năng lượng, điền electron vào orbital và dự đoán số electron không ghép đôi trong phức chất

4.Vẽ giản đồ tách năng lượng, điền electron vào orbital đối với phức [Mn(CN)6]4-

Mn(III)

Phức màu đỏ [Mn(CN)6]3-là một ví dụ cho phức Mn(III) spin thấp Nó có thể được điều chế bởi 3 cách sau đây:

i Sục không khí qua dung dịch muối Mn(II) và một lượng dư CN-

ii [Mn(CN)6]4-bị oxi hóa bởi dung dịch H2O2 3% (3)

iii MnCl2 bị oxi hóa bởi axit nitric trong lượng dư axit photphoric (tạo NO) (4) Một kết tủa màu xám xanh sinh ra được lọc khỏi hỗn hợp và hòa tan trong dung dịch KCN ở 80oC (không xảy ra phản ứng oxi hóa-khử) (5)

6.Vẽ giản đồ tách năng lượng, điền electron vào orbital đối với phức [Mn(CN)6]3-

7 Phức màu tím K3[MnF6] có thể được điều chế bằng cách hòa tan MnO2 trong dung dịch KHF2(6) Viết PTHH (6)

8 Các phức Mn(III) khác dường như tồn tại với số phối trí rất khác nhau:Na2[MnF5], Cs[MnF4] Thực

tế, số phối trí của Mn trong cả 2 trường hợp đều là 6 Những đơn vị bát diện MnF6 trong cấu trúc của những muối này liên kết với nhau qua cầu nguyên tử F Vẽ giản đồ tách năng lượng, điền electron vào orbital đối với [MnF6]3-

9 Dự đoán cấu trúc của chuỗi 1D anion trong Na2[MnF5]

Mn(IV)

Sự oxi hóa ion [Mn(CN)6]3-bởi nitrosyl cloruatạo ra ion [Mn(CN)6]2- Khi được chiếu sáng ion này bị khử quang hóa tạo ra ion tứ diện [Mn(CN)4]2-

11.Vẽ giản đồ tách năng lượng, điền electron vào orbital đối với [Mn(CN)6]2-

12.Vì sao tất cả phức tứ diện thông thường có spin cao? Vẽ giản đồ tách năng lượng, điền electron vào

orbital đối với [Mn(CN)4]2-

13 Phức màu vàng K2[MnF6] có thể được điều chế bằng cách khử KMnO4bởi hydrogen peroxide với sự có mặt của KHF2và HF(7) Viết PTHH (7)

14.Cấu trúc electron của [MnF6]2-được mô tả một cách định tính bởi giản đồ tách năng lượng như giản

đồ của [Mn(CN)6]2- Vì sao?

15 Rất thú vị, phức K2[MnF6] được sử dụng để điều chế hợp chất không điện li của fluoro Khi đun nóng, nó phản ứng với SbF5 tạo ra K[SbF6], MnF2 và fluoro (8) Viết PTHH (8)

Hướng dẫn giải:

Trang 12

9 Hai cấu trúc bát diện lân cận chia s

ệ THốNG CÂU HỏI VÀ BÀI TậP NHÓM VIIB VÀ VIIIB

O → 2 Na5[Mn(CN)6] + H2 + 2 NaOH

2.

4

+ 2 H2O → 4[Mn(CN)6]3-+ 4 OH+ H2O2 → 2[Mn(CN)6]3-+ 3 H3PO4 → 3 MnPO4↓ + NO + 6 HCl + 2 H[Mn(CN)6] + K3PO4

-[MnF5]2-:

Trang 13

10 Hai cấu trúc bát diện lân cận chia sẻ 2 cầu nguyên tử F, ứng với công thức[MnF4]-:

Tuy nhiên với cấu trúc 2D, có 4 cầu nguyên tử F đối với mỗi đơn vị bát diện:

11.

12 Vì thông số tách trong trường tứ diện khoảng ½ trong trường bát diện (chính xác là ∆tứ diện = 4/9∆bát diện, dấu trừ chỉ sự đảo chiều trong việc tách orbital trong trường tứ diện) và ∆tứ diện cũng luôn luôn nhỏ hơn năng lượng ghép đôi electron P nên phức tứ diện luôn có spin cao

“Tất cả chúng đều chứa các hợp chất của cùng một kim loại M và hôm nay chúng ta sẽ nghiên cứu về

tính chất hóa học của chúng Tất cả các phản ứng được tôi miêu tả dưới dạng sơ đồ Hãy bắt đầu với

bột oxide màu nâu đen A, trong đó hàm lượng kim loại là 63.2 % Trong tự nhiên, A tồn tại ở dạng

Trang 14

khoáng chất X, là nguồn chính để sản xuất kim loại M và các hợp chất của nó

Khi tôi đun nóng A với KNO3 và KOH thì xảy ra phản ứng 1, tạo thành chất B màu xanh lục Đây

không phải là một chất quá bền để có thể lưu trữ, do nó có thể tham gia vào một phản ứng thú vị, trong

đó số oxi hóa của kim loại đồng thời tăng và giảm Phản ứng này xảy ra đặc biệt nhanh nếu dung dịch được sục khí CO2 (phản ứng 2) hoặc chỉ đơn giản là thêm một dung dịch axit vào (phản ứng 3).” Dứt lời, thầy giáo liền đổ một ít dung dịch B vào ống nghiệm rồi thêm vào vài giọt axit H2SO4 loãng -

dung dịch đổi sang màu tím, giống như dung dịch chất C

Trong chất C, số oxi hóa của kim loại M đạt cực đại, do đó trong công nghiệp thường điều chế chất này bằng cách sục clo vào dung dịch của hợp chất B (phản ứng 4) Cũng như B, chất C có tính oxi hóa

mạnh (đặc biệt là trong môi trường axit) và các nhà hóa học gọi nó là “tắc kè hoa”

Thầy giáo lại tiếp tục thí nghiệm bằng cách thêm vài giọt dung dịch H2SO4 và một lượng nhỏ

K2S vào dung dịch B, kết quả là dung dịch mất màu (phản ứng 5)

“Chúng ta thu được dung dịch của chất G Nếu K2S dư thì thu được kết tủa D màu hồng nhạt (phản ứng 6) Điều thú vị là khi cho kim loại M phản ứng với lưu huỳnh thì cũng thu được D, nhưng là với màu xanh lá cây (phản ứng 7).”

1 Xác định kim loại M và các chất A, B, C, D, G

2 Viết các phương trình phản ứng 1 - 7

3 Xác định tên gọi của khoáng chất M, có thành phần chính là oxit A

4 Các phản ứng 2 và 3 thuộc loại phản ứng oxi hóa-khử gì?

5 Thầy giáo đã quên nói về phản ứng A → M Hãy đưa ra phương trình phản ứng Phương pháp này

dùng để thu được kim loại tinh khiết, được gọi tên là gì?

6 Tại sao C lại được gọi là “tắc kè hoa”? Viết phương trình phản ứng của C với K2SO3 trong các môi trường axit (H2SO4), trung tính và kiềm (KOH) (3 phương trình) và mô tả các biến đổi quan sát được

7 Thầy giáo cho biết B là một chất oxi hóa mạnh Viết phương trình phản ứng của B với K2SO3 trong môi trường H2SO4

Trang 15

Nghiệm phù hợp là:

M: Mn, A: MnO2, B: K2MnO4, C: KmnO4, G: MnSO4, D: MnS

2

(1) MnO2 + KNO3 + 2 KOH→ K2MnO4 + KNO2 + H2O

Hoặc: 5MnO2 + 2 KNO3 + 2 KOH→ 5 K2MnO4 + N2 + 4 H2O

(2) 2 K2MnO4 + 4 CO2 + 2 H2O → 2 KMnO4 + MnO2 + 4 KHCO3

Hoặc: K2MnO4 + 2 CO2 + 2 H2O → 2 KMnO4 + MnO2 + 2 K2CO3

(3) 3 K2MnO4 + 2 H2SO4 → 2 KMnO4 + MnO2 + 2 K2SO4 + 2 H2O

5 Nhiệt nhôm:3 MnO2 + 4 Al → 3 Mn + 2 Al2O3

6 Gọi là “tắc kè hoa” bởi KMnO4 biến đổi màu sắc trong các môi trường khác nhau

7.2 KMnO4 + 5 K2SO3 + 3 H2SO4 → 6 K2SO4 + 2 MnSO4 + 3 H2O (dd không màu)

2 KMnO4 + 3 K2SO3 + H2O → 3 K2SO4 + 2 MnO2 + 2 KOH (kết tủa nâu)

2 KMnO4 + K2SO3 + 2 KOH → K2SO4 + 2 K2MnO4 + H2O (dd xanh lục)

C D

dd NH3

NaOHNaOH

Trang 16

Trong đó B, C, D, E, F, G, H, I, là các chất hoặc ion có chứa kim loại X

a) Xác định kim loại X và công thức thực nghiệm của muối A, biết trong phân tử A chỉ chứa 1 nguyên

tử X

b) Tính toán để đưa ra công thức phân tử của A và gọi tên A

c) Chỉ ra các chất hoặc ion tương ứng với các kí hiệu từ B đến I trong sơ đồ Viết PTHH của các phản

ứng theo sơ đồ này

Vậy công thức thực nghiệm của A là MnH8O8S

b) Từ sơ đồ chuyển hóa ta thấy: A + BaCl2  → I + ↓ mầu trắng ⇒ A chứa gốc sunfat ( 2

MnSO4 + 2NaOH → Mn(OH)2 + Na2SO4

Mn(OH)2 + 1/2O2 → MnO(OH)2

MnSO4 + H2O2 + 2OH-→ MnO(OH)2 + 2

4

SO − + H2O MnSO4 + (NH4)2S → MnS + (NH4)2SO4

MnSO4 + (NH4)2CO3 → MnCO3 + (NH4)2SO4

Trang 17

2MnSO4 + 5PbO2 + 4H+→ 2MnO4− + 5Pb2+ + 2 2

4

SO − + 2H2O MnSO4 + 6CN- → [Mn(CN)6]4- + 2

Thí nghiệm 1: dung dịch KI phản ứng vừa đủ với 4,00 mL dung dịch KMnO4

a Biện luận để viết phương trình hóa học xảy ra trong mỗi thí nghiệm, biết trong Thí nghiệm 3 có mặt của Ba(NO3)2 dư

b Tính nồng độ C (mol.L-1) của dung dịch KMnO4 đã dùng

c Thêm 5,00 mL dung dịch CuSO4 0,02 M vào dung dịch chứa 0,166 g KI rồi điều chỉnh môi trường

như trong Thí nghiệm 1, thu được hỗn hợp X Tính thể tích dung dịch V (mL) KMnO4 nồng độ C (mol.L-1) trên để phản ứng vừa đủ với hỗn hợp X

a) Biện luận:

Ion MnO4- có tính oxi hóa phụ thuộc vào môi trường Trong môi trường axit, nó bị khử về Mn2+; môi trường trung tính bị khử về MnO2; trong môi trường kiềm bị khử về MnO42-

Ion I- có thể bị oxi hóa thành I2, IO-, IO3- và IO4-

Có thể lập bảng số electron trao đổi của chất oxi hóa và chất khử trong các môi trường như sau:

Sản phẩm khử

của ion MnO 4 -

Sản phẩm oxi hóa của ion I 1/2I 2 (-1e) IO - (-2e) IO 3 - (-6e) IO 4 - (-8e)

Thí nghiệm 1: 10I- + 2MnO4- + 16H+→ 5I2 + 2Mn2+ + 2OH-

Thí nghiệm 2: I- + 2MnO4- + H2O → IO2- + 2MnO2 + 2OH

-Hoặc: I- + 2MnO4- + 2OH-→ IO- + 2MnO42- + H2O

Thí nghiệm 3: 2I- + 16MnO4- + 16OH- + Ba2+→ Ba(IO4)2↓ + 8H2O

b) Số mol của KI bằng 10-5 mol Tính theo thí nghiệm 1, số mol KMnO4 bằng 2.10-4 mol

Nồng độ của dung dịch KMnO4: 0,05 M

c) Khi cho thêm CuSO4 xảy ra các phản ứng: 2Cu + 4I-→ 2CuI + I2

10CuI + 4MnO4- + 32H+→ 10Cu2+ + 5I2 + 4Mn2+ + 16H2O

Trang 18

Một số phản ứng của các hợp chất rhenium được cho trong sơ đồ Cần lưu ý rằng phân tử muối nghịch

từ G (33.08 % Re và 6.95 % K về khối lượng), chứa 2 nguyên tử rhenium và có liên kết

1.Xác định công thức các chất A - G và viết các phương trình phản ứng Gợi ý: Rhenium và

manganese thuộc cùng nhóm trong bảng tuần hoàn và có một số tính chất tương đồng nhau

2.Theo quan điểm của bạn thì B có tính acid mạnh, yếu hay trung bình?

3.Tính khối lượng riêng lí thuyết của tinh thể oxide С

4.Xác định độ bội của liên kết rhenium-rhenium trong cấu trúc của G và xác định các kiểu liên kết (σ,

π, δ) được tạo thành trong hợp chất này

1) Từ dữ kiện về hàm lượng nguyên tố, có thể xác định được công thức của A

: O = (76,9/186,2) : (23,1/16) = 0,413 / 1,444 = 2 : 7 (Re2O7) Sự hydrate hóa oxide tạo thànhacid perrhenic HReO4 (B) Có thể thấy rõ từ hình ảnh rằng các nguyên tử rhenium được đặt ởđỉnh của khối

lập phương, và các nguyên tử oxygen thì nằm giữa các cạnh Như vậy, trong một1 mạng cơ sở của

oxide C thì có 8.(1/8) = 1 nguyên tử rhenium và 12.(1/4) = 3 nguyên tử oxygen(ReO3)

Oxide ReO3 tan trong một base tạo thành D là K2ReO4 Khi pha loãng với nước, dung dịchrhenate (VI) có tính chất tương tự như manganate (VI), nghĩa là sẽ bị dị phân (tự oxid hóa -khử) và màu sắc

của các hợp chất rhenium tương tự như các hợp chất của manganese: E =ReO2, F = KReO4

Trong G, tỉ lệ K : Re = (6,95/39,1) : (33,08/186,2) = 0,177/0,177 = 1 : 1 Tổng hàm lượng củakali và rhenium nhỏ hơn 50%, do dó nhiều khả năng sẽ có 1 nguyên tố nặng nữa trongG Trong số các nguyên

tố xuất hiện trong hệ phản ứng của chúng ta, bromine là khả thi nhất

Khối lượng mol của G (ở dạng tối giản) là 186,2/0,3308 = 562,9 g.mol-1, 225,3 g.mol-1 thuộcvề kali và rhenium; phần còn lại - tương đương 337,6 g.mol-1 - thuộc về bromine và cácnguyên tố nhẹ khác Do 337,6/79,9 = 4,23 nên số nguyên tử bromine tối đa chỉ có thể là 4.Phần còn lại, tương đương với 337,6

Re

O

Trang 19

ReO3 + 2KOH → K2ReO4 + H2O

3K2ReO4 + 2H2O → 2KReO4 + ReO

Do các d-electron của rhenium x

lượng và hình dạng các d-orbital, nên có th

xen phủ các d-orbital dọc theo đư

nghĩa là một liên kết sigma (σ) 2 liên k

nghĩa là có 2 liên kết pi (π) Cuố

xy (liên kết delta - δ) Do vậy, liên k

1δ)

II NHÓM VIIIB

DẠNG 1: CẤU TẠO, ĐỒNG PHÂN, MÀU S

Câu 1:(Olympic Hóa học Đài Loan n

Niken (II) có cấu hình electron 3d

thân Sắt cũng tương tự, Fe(III) có c

độc thân

a Có thể giải thích các hiện tượng trên theo VB không?

b Giải thích các hiện tượng trên theo thuy

ử nước Vậy, công thứcđơn giản của G có thể là KReBr

K2[Re2Br8].2H2O + 4H3PO3 + 2H2O

nh, do có 3 nguyên tử oxygen đầu mạch (hút electron mạnh)

chứa 1 đơn vị phân tử 1 ReO3 nên:

A.a3) )/(6,02.1023 mol-1.(3,734.10-10 m)3)= 7472,5 kg.m-3

ối cùng, liên kết thứ tư là sự xen phủcủa các d-orbital tro

y, liên kết bậc 4 trongK2[Re2Br8].2H2O có thể đượ

NG PHÂN, MÀU SẮC

ài Loan năm 2009 – Vòng 2)

u hình electron 3d8 Phức [Ni(CN)4]2- nghịch từ nhưng [NiCl4]

, Fe(III) có cấu hình 3d5, [Fe(CN)6]3- có 1e độc thân còn [Fe(H

ng trên theo VB không?

ng trên theo thuyết trường tinh thể

u diễn như sau:

i và điều này đếntừ số

t được tạothành bởi sự rhenium (hãygọi đó là trục z),

các d-orbital bên trục z, orbital trong mặt phẳng

ợc mô tả là (1σ + 2π +

]2- thuận từ với 2e độc

c thân còn [Fe(H2O)6]3+ có 5e

Trang 20

a Không thể giải quyết bằng VB

b.Phức niken có số phối trí 4, trong đó [Ni(CN)4]2- là phức vuông phẳng, còn [NiCl4]2- là phức tứ diện Giản đồ MO của các phức như sau:

Phức của sắt có số phối trí 6 và đều có cấu trúc bát diện Sự khác nhau ở đây do ảnh hưởng trường phối tử Phức [Fe(CN)6]3- là phức trường mạnh trong khi phức [Fe(H2O)6]3+ là phức trường yếu Giản

đồ MO của từng phức như sau:

Trường mạnh Trường yếu

Coban tạo ra được các ion phức: [CoCl2(NH3)4]+ (A), [Co(CN)6]3- (B), [CoCl3(CN)3]3- (C)

a Các ion phức trên có thể có bao nhiêu đồng phân lập thể? Vẽ cấu trúc của chúng

b Viết phương trình phản ứng của (A) với ion sắt (II) trong môi trường axit

a Ion phức (A) có 2 đồng phân:

Trang 21

độ phòng A có momen từ gần bằng 4.9 B.M [momen từ hiệu dụng, µeff, cho phức chất chứa n electron

độc thân là : µeff = n(n 2)+ B.M : magneton Bohr]

a Hãy vẽ các cấu trúc các đồng phân có thể có của A

b Hãy xác định số electron hoá trị mà obitan d của A chiếm giữ

c Viết cấu hình electron của obitan d ở nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp tương ứng với từ tính của A [Nên xác định momen từ hiệu dụng trong mỗi trường hợp]

C

Co NC

CN CN NC

CN N

Cl

Co Cl

CN Cl NC

CN

Co Cl

Cl Cl NC

CN CN

Trang 22

b.Hãy xác định số electron hoá trị mà obitan d của A chiếm giữ

Do lúc này sắt ở trạng thái oxy hóa +2 nên số eleectron d Fe đóng góp là 6

c Viết cấu hình electron của obitan d ở nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp tương ứng với từ tính của A [Nên xác định momen từ hiệu dụng trong mỗi trường hợp]

µeff= 4.9 B.M = n( +n 2) Giải ra thu được kết quả n =4

Ở nhiệt độ thấp, spin tổng bằng 0 Ở nhiệt độ cao có 4e độc thân

Câu 5: (KÌ THI IChO LẦN THỨ 16, 1984)

Ở cuối thế kỉ XVIII, Ludwig Mond (nhà hóa học người Anh gốc Đức, 1839−1909) đã khám phá ra rằng vụn bột niken phản ứng được với cacbon mono oxit tạo thành niken tetra cacbonyl, Ni(CO)4, là một chất lỏng không màu và rất dễ bay hơi Hợp chất này là một ví dụ cho quy tắc khí hiếm (quy tắc bát tử)

Câu hỏi:

1 Sử dụng quy tắc khí hiếm (18 electron) để dự đoán công thức hợp chất cacbonyl cho Fe(0) và Cr(0)

(chỉ chứa CO và kim loại)

2 Sử dụng quy tắc khí hiếm (18 electron) để dự đoán công thức hợp chất nitrosyl của Cr(0) (chỉ chứa

NO và kim loại)

3 Hãy giải thích tại sao Mn(0) và Co(0) không hình thành phức chất cacbonyl đơn kim loại có công

thức M(CO)x (với M là kim loại), mà lại hình thành hợp chất có liên kết M − M ?

4 Hãy cho biết cấu trúc của Ni(CO)4, Mn2(CO)10 và Co2(CO)8

Trang 23

CHUYÊN Đề: XÂY DựNG Hệ

5 Hãy cho biết V(CO)6 và các hợ

6 Tại sao các phối tử cacbon mono oxit liên k

hợp chất boran (ví dụ: R3B−CO; R = ankyl)?

7 Xác định công thức hóa học củ

Gợi ý

+ C có %C = 14,75% và %Br = 48,90%.

+ D có %Fe = 30,70% và có M =

+ Một lượng dư trietylamin được s

8 Trong câu 7, tại sao ch

[Fe(CO)f]2+[Fe(NEt3)e]2− ?

9 Một hợp chất được điều chế bằ

i) Hãy vẽ cấu tạo của phức chất này

ii) Một phức chất có cấu trúc tươ

của phức chất này

1 Fe(CO)5, Cr(CO)6

2 Cr(NO)4

3 Giải thích: khi hình thành Mn(CO)

ghép đôi nên phân tử kém bền nên th

4 Ni(CO)4: cấu trúc tứ diện

Mn2(CO)10: 2 khối bát diện Mn(CO)

ợp chất ở trên là thuận từ hay nghịch từ

cacbon mono oxit liên kết với kim loại mạnh hơn nhiều so v

i sao chất F lại là [Fe(NEt3)e]2+[Fe(CO)f]2− mà không ph

ằng bột crom và benzen cũng thỏa quy tắc 18 electron

t này

u trúc tương tự được điều chế bằng bột sắt và xiclopentadien Hãy v

i thích: khi hình thành Mn(CO)5 và Co(CO)4, nguyên tử Mn và Co vẫn còn m

n nên thường tồn tại dạng đime

n Mn(CO)5 liên kết với nhau bằng liên kết Mn−Mn, trong

Trang 24

6.Giải thích dựa trên khái niệm liên k

là: “Một mô tả về sự liên kết của các ph

trình kết hợp giữa sự cho electron t

orbital trống của kim loại (liên k

d của kim loại (có tính đối xứng π

Do giữa Bo và CO không có loại liên k

i) Cấu trúc của dibenzencrom:

t Mn−Mn còn các phối tử CO còn lại nằm vuông góc v

i CO và liên kết Co−Co

, Mn2(CO)10, Co2(CO)8: nghịch từ

m liên kết ngược IUPAC định nghĩa khái niệ

a các phối tử liên hợp π với một kim loại chuyển ticho electron từ orbital π hoặc orbital chứa cặp electron t

i (liên kết cho−nhận), cùng với sự phóng thích (cho ngư

ng π đối với trục phối tử kim loại) vào orbital π* rỗ

i liên kết này nên nó yếu hơn

o ra liên kết ngược khác nhau giữa CO và NEt3

P NHÓM VIIB VÀ VIIIB 04/08/2019

Trang 24

m vuông góc với trục Mn−Mn

m liên kết ngược này

n tiếp bao gồm một quá

p electron tự do của phối tử vào phóng thích (cho ngược) electron từ orbital

ỗng của phối tử.”

Trang 25

ii) Cấu trúc của ferrocen:

Câu 6: (Pre IChO 50, SLOVAKIA & CỘNG HOÀ SÉC, 2018 )

Các phức kim loại chuyển tiếp thường có màu do chúng hấp thụ một phần ánh sáng trong vùng nhìn thấy của quang phổ Trong câu này, chúng ta sẽ xem xét các phức coban có sự hấp thụ này được gây

ra bởi sự chuyển tiếp d-d

Phức chất K3[CoF6] là một phức coban (III) có spin cao Quá trình flo hóa của coban (II) clorua tạo ra coban (III) florua (1) Phản ứng của coban (III) florua với kali florua tạo ra phức chất K3[CoF6] (2) Phản ứng (2) được thực hiện trong môi trường không chứa nước vì coban (III) florua oxy hóa nước (3)

1.Viết phương trình phản ứng của (1), (2), và (3)

Phức chất [Co(NH3)6]Cl3 được điều chế bằng cách sục không khí qua dung dịch amoniac của coban (II) clorua và amoni clorua dưới xúc tác than hoạt tính (4)

2 Viết phương trình phản ứng (4)

3 Tên thường gọi của [Co(NH3)6]Cl3 là luteoclorua Nó có hai dải hấp thụ tại các số sóng 21050 cm-1

và 29400 cm-1, ở vùng gần UV và vùng có thể nhìn thấy được của quang phổ Hãy dự đoán màu sắc của phức chất Tìm mối quan hệ giữa màu sắc và tên thường gọi của nó

4 Giải thích tại sao phức chất K3[CoF6] có spin cao và thuận từ, trong khi phức [Co(NH3)6]Cl3 có spin thấp và nghịch từ

Các phức chất spin cao với cấu hình d6 có phổ giống như các phức chất với cấu hình d1 Ion [CoF6]không phải là một khối bát diện đều (regular octahedron), mà là một khối bát diện kéo dài (elongated octahedron), sự kéo dài này gây ra sự phân tách phân lớp d (như hình vẽ bên dưới)

Trang 26

3-CHUYÊN Đề: XÂY DựNG Hệ

5 Vẽ cấu hình electron của trạng thái c

của hạt không đổi khi bị kích thích

4 Dựa vào vị trí của ion F-và NH

trường phối tử nhỏ nên tạo ra cấu hình spin cao v

trường phối tử lớn làm cho toàn b

5 Cấu hình electron (a) - trạng thái c

ng thái cơ bản và các trạng thái kích thích, biết rằkích thích

i các trạng thái kích thích lần lượt là 11400cm-1 và 14500cm

+ 2Cl2 4HF + 4CoF2 + O2

+ O2 → 4[Co(NH3)6]Cl3 + 2H2O

cm = 475 nm (ánh sáng xanh dương)

cm = 340 nm (vùng UV) ánh sáng từ λ1 đến λ2, nên màu sắc nhìn thấy được củ

ĩa là màu vàng, tương ứng với màu vàng-cam quan sát

và NH3 trong chuỗi quang hóa, ta có nhận định: ion F

u hình spin cao với 4 electron tự do Trong khi đ

n làm cho toàn bộ các electron ở orbital t2g ghép đôi, tạo nên cấ

ng thái cơ bản; (b),(c) - trạng thái kích thích:

nh: ion F- có tham số tách

do Trong khi đó NH3 có tham số tách

ấu hình spin thấp

Trang 27

Câu 7: (PreIChO 34, Gronigen - Hà Lan, 2002)

Màu xanh dương đặc trưng của đồ gốm nổi tiếng Delft được lý giải bằng sự hấp thụ ánh sáng đỏ và xanh lục của ion Co2+ có trong lớp lớp men mỏng được tráng lên loại đồ gốm này Lớp men được làm bằng cách trộn muối coban với các thành phần tạo thủy tinh, ví dụ: silicat, borat và natri Men này khi đun nóng sẽ tạo thành một lớp thủy tinh mỏng có chứa ion Co2+ Ion Co2+ là một ion kim loại chuyển tiếp có orbital 3d được lấp đầy một phần Màu sắc của các ion kim loại chuyển tiếp 3d được hình thành do sự chuyển dịch electron giữa các orbital 3d năng lượng thấp và các orbital 3d năng lượng cao

bị phân tách bởi trường tinh thể

1 Cấu hình electron đầy đủ của Co2+ là gì? (Số hiệu nguyên tử của Coban Z = 27)

2 Vẽ hình dạng của 5 orbital 3d có bao gồm trục x, y, và z

Sự chuyển dịch electron giữa các orbital 3d không mạnh lắm Độ hấp thụ mol của Co2+ tại màu xanh lục và đỏ là khoảng 20M-1cm-1 90% lượng ánh sáng đỏ và xanh lục cần phải được hấp thụ để tạo ra màu xanh dương đậm

3 Tính nồng độ của Co2+ trong men, biết rằng lớp men dày 1mm (Gợi ý: sử dụng định luật Beer)

Lambert-Cơ thể con người có chứa một lượng nhỏ ion coban nằm tích hợp trong vitamin B12 Trong cơ thể người 70kg thì có khoảng 3mg coban Năm 1964, Dorothy Crowfoot-Hodgkin đã nhận được giải Nobel nhờ vào việc xác định cấu trúc của vitamin này (hình vẽ) Các trạng thái oxy hóa thường gặp của coban là +2 hoặc +3, nhưng trong vitamin B12 thì coban có thể có trạng thái oxy hóa +1

Trang 28

4 Sắp xếp các ion coban theo thứ tự bán kính ion tăng cho ba trạng thái oxy hóa khác nhau

5 Chúng ta có thể thấy được tín hiệu của trạng thái oxy hóa nào của ion coban (+1, +2, +3) trong phổ

EPR (Phổ cộng hưởng điện từ) cho thấy rằng cả 3 trạng thái oxy hóa đều có cấu hình spin cao

6 Có bao nhiêu ion coban trong cơ thể người 70kg? (Nguyên tử khối Co = 58,93)

7 Số phối trí của coban trong phức chất vitamin B12 là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

1 Cấu hình electron của Co2+: 1s22s22p63s23p63d7

2

3 Nếu 90% lượng ánh sáng được hấp thụ, thì độ truyền tải T = 0.1 (10% được truyền) Suy ra:

A = -log I/I0 = ε c I ⇒ -log 0,1 = 20 c 0,1 ⇒ c = 1/(20.0,1) = 0,5 M

4 r(Co3+) < r(Co2+) < r(Co+)

5 Cả 3 trạng thái oxy hóa đều có electron d tự do (d6, d7 và d8) trong cấu hình spin cao, cho nên cả 3

Trang 29

trạng thái oxy hóa đều có thể đo đư

6 (3.10-6) / (58,93 1,67.10-27) = 3 1019

7 6

Câu 8:(Bài tập chuẩn bị cho kì thi

Thông tin luôn được xem là mộ

Không có gì đáng ngạc nhiên khi vô s

trong đó có việc sử dụng mật mã kèm theo vi

có thể xem được nhờ vào các tác đ

thức cho việc chế tạo mực tàng hình, trong có công th

thông thường có màu hồng nhạt, sau khi vi

sau khi được hơ nóng dưới lửa nế

Sự chuyển màu của muối coban(II) còn có các

silica-gel hút ẩm được tẩm muối coban

hồng Đây là dấu hiệu cho thấy silica

phát huy tác dụng Tương tự, mẩ

xanh trong không khí khô do sự

màu hồng khi gặp môi trường ẩm

kế

1 Sử dụng dữ liệu nhiệt động dư

phản ứng của ẩm kế nêu trên:

Hợp chất CoCl2·6Н2

CoCl2·4Н2

Н2О(lq)

Н2О(g)

Sự chuyển màu “hồng (đôi khi là tím)

đổi cấu trúc phối trí của ion Co2+

[Co(H2O)6]oct2+ ↔ [Co(H2O)4]tetr

biến hơn so với các hợp chất bát di

cũng phong phú như các phức ch

2 Để lý giải cho điều trên, hãy xem xét các ph

а) [Cr(H2O)6]3+ và [Cr(H2

b) [Cо(H2O)6]2+ và [Cо(H

Hãy vẽ sơ đồ thể hiện mức năng l

tứ diện ở trên; xác định tham số

electron có sẵn vào phân lớp d củ

tinh thể (CFSE) cho mỗi ion

So sánh kết quả và rút ra kết luận

3 Cho phản ứng sau:

[Cо(H2O)6]2+ + 4Х– ⇄ [CoX4]2–

với Х– là Cl–, Br–, I–, SCN– Phản

Chatelier Nếu thêm một lượng mu

đo được trong phổ EPR

) = 3 1019 ion Co

cho kì thi IChO 39, Nga, 2007)

ột trong những sản phẩm giá trị nhất trong hoạ

c nhiên khi vô số nỗ lực đã được đặt ra nhằm đảm bảo s

t mã kèm theo việc áp dụng các loại mực tàng hình Các lovào các tác động động đặc biệt, ví dụ như nhiệt Từ trước đ

c tàng hình, trong có công thức sử dụng các muối của coban(II) M

t, sau khi viết lên giấy thì gần như không màu sau khi khô Tuy nhiên,

ến, các kí tự sẽ hiện lên với tông màu xanh sáng

i coban(II) còn có các ứng dụng khác ngoài việc giữ bí m

i coban(II) có màu xanh dương sau một thời gian s

y silica-gel đã ngậm quá nhiều nước và cần đượ

ẩu giấy được tẩm dung dịch bão hòa muối CoCl

ự hình thành của CoCl2.4H2O, và sẽ chuyển lại thành CoCl

m ướt Hiển nhiên, giấy có tẩm dung dịch này đư

ng dưới đây, xác định ngưỡng độ ẩm không khí (tính b

ôi khi là tím) ↔ xanh dương” được miêu tả ở trên có liên quan t

2+: khối bát diện ↔ khối tứ diện Ví dụ ở trên là s

etr2+ Theo quy luật, các hợp chất phối trí với hình h

t bát diện Tuy nhiên, trong trường hợp của Co2+, các ph

c chất bát diện

u trên, hãy xem xét các phức chất tứ diện và bát diện sau:

2O)4]3+, о(H2O)4]2+ ăng lượng của các orbital 3d kim loại cho các trườ

ố tách trường phối tử ∆ Hãy dùng sơ đồ phù h

ủa kim loại cho mỗi ion nêu trên Hãy tính năng l

n

n ứng này được dùng để minh họa nguyên lý chuy

ng muối dư có chứa Х–, dung dịch sẽ chuyển thành màu xanh d

Trang 29

ạt động của loài người

o sự an toàn thông tin,

c tàng hình Các loại mực này chỉ

c đến nay có nhiều công

a coban(II) Mực coban không màu sau khi khô Tuy nhiên,

i tông màu xanh sáng

ờng phối tử bát diện và phù hợp và điền đầy đủ các ăng lượng ổn định trường

nguyên lý chuyển dịch cân bằng Le

n thành màu xanh dương, và

Trang 30

việc pha loãng với nước sẽ làm dung d

a) Hãy dự đoán các dấu hiệu thay

b) Sự thay đổi nhiệt độ ảnh hưởng

c) Xét phản ứng (1) với muối ion X

cân bằng (1) chuyển dịch sang ph

bazơ cứng mềm (HSAB)

4 Xét một cân bằng tương tự (2):

[CoX2L4] ⇄ [CoX2L2] + 2L

a) Cho L là pyridine (py), hỏi X là Cl

hơn? Hãy giải thích dựa trên nguyên lý Axit baz

b) Cho L là PH3, hỏi X là Cl- hay X là I

Hãy giải thích dựa trên nguyên lý Axit baz

c) Xét phức chất có công thức [CoX

dương và tím Cấu trúc của phức ch

hơn Hãy vẽ một phần cấu trúc c

coban

Dựa vào các kiến thức ở các phầ

đây

Người ta thêm từng giọt dung d

xanh lam Nếu kết tủa được để ở

hồng Nếu một lượng dư kiềm đư

5 Viết các phương trình tương ứ

làm dung dịch chuyển sang màu hồng nhạt

u thay đổi của entanpy ( 0

ng đến sự chuyển dịch cân bằng (1) như thế nào?

i ion X- là KCl và KSCN Nếu có cùng nồng độ mol, thì mu

ch sang phải (chiều thuận) nhiều hơn? Hãy giải thích dự(2):

(2)

i X là Cl- hay X là I- sẽ làm cho cân bằng (2) chuyể

a trên nguyên lý Axit bazơ cứng mềm (HSAB)

hay X là I- sẽ làm cho cân bằng (2) chuyển dịch sang ph

a trên nguyên lý Axit bazơ cứng mềm (HSAB)

c [CoX2L2], với L là pyridine và X là Cl- tồn tại

c chất màu xanh dương khá rõ ràng, trong khi đó ch

u trúc của chất màu tím, đủ lớn để có thể thấy được ki

ần trên về muối Coban (II), hãy xem xét phản ứ

t dung dịch NaOH vào một dung dịch Coban(II) ở 0°С

ở nhiệt độ phòng (25°С) trong một thời gian, nó s

m được thêm vào kết tủa, nó sẽ hòa tan tạo ra dung dứng cho các biến đổi được miêu tả ở trên

CoCl2·4H2O(r) + 2H2O(k) – (– 2113) = 90,8 kJ

346 = 242,8 J K–1 298·242,8 = 18,45 kJ

ơi nước bão hòa có thể được ước tính từ trạng thái cân b

Trang 30

298 ) cho phản ứng (1) nào?

mol, thì muối nào sẽ làm

ựa trên nguyên lý Axit

ển dịch sang phải nhiều

ch sang phải nhiều hơn?

i ở 2 thể có màu xanh

đó chất màu tím lại ít rõ

c kiểu phối trí của ion ứng được miêu tả dưới

0°С tạo nên kết tủa màu

i gian, nó sẽ chuyển sang màu

o ra dung dịch màu xanh

ng thái cân bằng:

Trang 31

2 Trong một trường tinh thể yếu (ph

a không khí đối với số liệu của ẩm kế đã cho là:

2 2 0

0,024

0,80,030

H O

p

u (phối tử là các phân tử nước):

i bát diện Khối tứ diện

Trang 32

Giá trị |CFSE(tứ diện) – CFSE(bát di

thuyết trường tinh thể (Crystal Field Theory) cho r

ion, điều này đúng cho trường hợ

bazo cứng mềm (HSAB) Trong tr

của phức chất này đạt được độ ổ

sẽ chuyển sang màu xanh dương

c) Theo thuyết axit bazơ cứng m

gian gần mềm), nên nó có thể tạ

hơn ion Cl- , cho nên muối KSCN s

pháp này dùng để phát hiện ion Co

4

a) X là I– Theo thuyết HSAB, I–

b) Trong cả hai trường hợp X là I

[CoX2L2] đạt được độ ổn định cao do PH

thấy, độ mềm của phối tử thứ cấp không ph

c) Màu tím của hợp chất tương ứ

thể cho rằng hợp chất này có cấu trúc polime v

5 CoCl2 + 2NaOH + 2H2O

(trên thực tế, cấu trúc của hiđroxit

chất thường là polime, tuy nhiên màu c

[Co(H2O)2(OH)2]↓ + 2H2

[Co(H2O)4(OH)2]↓ + 2NaOH

Câu 9:(CÂU HỎI CHUẨN BỊ CHO KÌ THI IChO 40, BUDAPEST, HUNGARY, 2008)

Theo trang web của Ngân hàng Trung

bạc được sản xuất từ hợp kim ch

việc tiêu hủy tiền ở Hungary là b

toàn bằng axit nitric đậm đặc trong t

trong quá trình này và không có s

1 Hãy viết các phương trình hóa h

CFSE(bát diện)| trở nên tối thiểu chỉ cho cấu hình d(Crystal Field Theory) cho rằng liên kết giữa ion trung tâm và ph

ợp của axit cứng (ion trung tâm) - bazo cứng (ph

m (HSAB) Trong trường hợp phức chất tứ diện của ion Co2+(axit g

ổn định còn nhờ vào liên kết cộng hóa trị giữa ion trung tâm Co

ăng về số lượng chất, ta có thể dự đoán rằng sự thay

0 298

r G

∆ phải lớn hơn 0 một chút (nếu không thì ph

> 0 Kết luận này nhất quán với kết quả tính CFSE

ng (1) chuyển dịch sang phải, bởi vì 0

298

r H

∆ > 0, và dung dương

ng mềm (HSAB), do Co2+ không phải là một axit c

ạo phức chất ổn định với bazơ mềm Do ion SCN

i KSCN sẽ làm cân bằng (1) chuyển dịch nhiều hơn v

n ion Co2+ trong dung dịch

– là bazơ mềm hơn Cl–

p X là I– và X là Cl–, X không ảnh hưởng tới cân bằng (2) Ph

nh cao do PH3 là một bazơ mềm hơn rất nhiều so với pyridine Có th

p không phải là yếu tố quyết định độ ổn định của phứng với ion coban có cấu trúc bát diện Với công th

u trúc polime với Cl là cầu nối:

O → 2NaCl + [Co(H2O)2(OH)2]↓ – kết tủa xanh dươđroxit hoặc muối kiềm của kim loại chuyển tiếp khá ph

ng là polime, tuy nhiên màu của kết tủa giúp ta xác định được cấu trúc t

2O → [Co(H2O)4(OH)2]↓ (kết tủa màu hồng) + 2NaOH → Na2[Co(OH)4] (dung dịch màu xanh) + 4HCHO KÌ THI IChO 40, BUDAPEST, HUNGARY, 2008)

a Ngân hàng Trung ương Hungary, đồng xu 2 forint (2−Ft) Hungagy có m

p kim chỉ chứa đồng và niken Một nhà hóa học tò mò (ngHungary là bất hợp pháp) đã cân một đồng 2−Ft (3,1422 g) v

c trong tủ hút với thời gian khoảng 4 giờ Một khí màu nâu trong quá trình này và không có sản phẩm khí nào khác được hình thành

ình hóa học biểu diễn các phản ứng hòa tan trên

Trang 32

u hình d7 (ví dụ ion Co2+) Lý

a ion trung tâm và phối tử là liên kết

ng (phối tử) nếu xét về axit (axit gần mềm), cấu trúc

a ion trung tâm Co2+ và

thay đổi entropy của phản

−Ft) Hungagy có màu trắng (người không biết rằng

−Ft (3,1422 g) và hòa tan nó hoàn

t khí màu nâu được tạo ra

Trang 33

Người này pha loãng dung dịch đến 100,00cm3 trong bình định mức Để xác định thành phần của đồng

xu, người này đã thiết lập thí nghiệm như sau Đầu tiên, hòa tan 6g Na2S2O3·5H2O trong 1,0dm3 nước

để tạo thành dung dịch Na2S2O3 Sau đó, pha chế dung dịch chuẩn KIO3 bằng cách hòa tan hoàn toàn 0,08590g KIO3 với nước trong bình định mức 100,00cm3 Sau đó đong 10,00cm3 dung dịch chuẩn này, thêm vài 5cm3 dung dịch HCl 20% và 2g KI rắn Dung dịch chuyển thành màu nâu ngay lập tức Sau đó chuẩn độ mẫu này với dung dịch Na2S2O3 đã chuẩn bị ở trên Dùng các thí nghiệm song song thấy điểm tương đương trung bình nằm ở mức 10,46cm3

2 Viết các phương trình phản ứng xảy ra Xác định nồng độ của dung dịch Na2S2O3 Với thí nghiệm trên, ta sử dụng hoa chất gì để làm chất chỉ thị?

Khi vệ sinh dụng cụ thí nghiệm, người này nhận thấy có kết tủa màu vàng nhạt xuất hiện trong mẫu thử trên Nhà hóa học nhớ rõ là mình có thêm một lượng dung dịch Na2S2O3 nhiều hơn mức cần để đạt đến điểm dừng

3 Viết phương trình hóa học của phản ứng tạo thành kết tủa

Sau đó, nhà hóa học quay lại dung dịch gốc màu xanh lục lam mà mình đã chuẩn bị lúc đầu Ông ta đong 1,000cm3 dung dịch này vào bình chuẩn độ, sau đó thêm 20cm3 dung dịch axit axetic 5% và 2g

KI rắn Sau khi chờ 5 phút, dung dịch chuyển sang màu nâu và xuất hiện kết tủa sáng màu

4 Phương trình hóa học cho quá trình tạo ra chất có màu và kết tủa ở trên là gì? Tại sao nhà hóa học

lại phải chờ? Tại sao sẽ là một sai lầm khi chờ vài tiếng thay vì chờ vài phút?

Người này sau đó chuẩn độ mẫu thử với dung dịch Na2S2O3 đã chuẩn bị Điểm tương đương trung bình là 16,11cm3 Bây giờ ông ta đã có thể tính thành phần của đồng xu 2−Ft

5 Tính thành phần phần trăm khối lượng của đồng xu 2−Ft

Mặc dù vậy, nhà hóa học vẫn không hài lòng với kết quả của chỉ một phương pháp, vì vậy ông ta quyết định sử dụng thêm phương pháp chuẩn độ phức để xác định thành phần của đồng xu Ở lần thí nghiệm này, kết quả của việc chuẩn độ iốt trước sẽ không được tính đến Đầu tiên, ông ta hòa tan 3,6811g Na2EDTA.2H2O để tạo 1,0000dm3 dung dịch Sau đó, đong 0,2000cm3 dung dịch gốc màu xanh lục lam, thêm vào đó 20cm3 nước và 2cm3 dung dịch amoniac 25% Màu của dung dịch chuyển sang màu xanh thẫm

6 Những chất nào đã làm cho dung dịch có màu? Mục đích của việc thêm amoniac là gì?

Điểm tương đương trung bình là 10,21cm3, đo được từ một loạt thí nghiệm song song

7 Lần thí nghiệm này có thống nhất với kết quả của thí nghiệm trước không?

Vẫn chưa hài lòng với kết quả này và bắt đầu nghi ngờ mình đã sai sót khi cân đồng xu, nhà hóa học nhờ tới sự giúp đỡ của máy quang phổ trong phòng thí nghiệm Trong phòng thí nghiệm được bảo dưỡng rất tốt này, ông ta tìm được 2 dung dịch chuẩn được pha chế cách đó không lâu: dung dịch CuCl2 0,1024M và dung dịch NiCl2 0.1192M Đầu tiên, ông ta đo phổ hấp thụ của dung dịch CuCl2 sử dụng cuvet thạch anh 1,00cm và ghi nhận giá trị hấp thụ tại một số bước sóng mà ông ta nghĩ là cần thiết:

λ / nm 260 395 720 815

A 0,6847 0,0110 0,9294 1,428 Sau đó ông ta đo độ hấp thụ của NiCl2 ở cùng các bước sóng:

λ / nm 260 395 720 815

Trang 34

A 0,0597 0,6695 0,3000 0,1182

Nhà hóa học sau đó pha loãng 5,000cm3 dung dịch gốc màu xanh lục lam thành 25cm3 trong bình định mức và tiến hành đo độ hấp thụ Ông ta nhận được kết quả 1,061 ở bước sóng 815nm và 0,1583 ở bước sóng 396nm

8 Tại sao ông ta lại pha loãng dung dịch? Nếu chỉ dựa trên dữ liệu quang phổ đọc được thì thành phần

cấu tạo của đồng xu là gì?

Kế tiếp, ông ta đo độ hấp thụ ở bước sóng 720nm và nhận được kết quả là 0,7405

9 Kết quả này có thống nhất với kết luận trước đó không?

Sau cùng, ông ta đo độ hấp thụ ở bước 260nm và rất ngạc nhiên khi nhận được kết quả là 6,000

10 Kết quả mà nhà hóa học dự đoán mình sẽ nhận được là bao nhiêu?

Ông ta quyết định sẽ đo lại độ hấp thụ ở bước sóng này bằng cuvet thạch anh 1,00mm Một lần nữa, kết quả thu được là 6,000

11 Hãy giải thích kết quả này và tìm ra cách chứng minh lời giải thích bằng các dụng cụ và hóa chất

mà nhà hóa học đã sử dụng

1

Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Ni + 4HNO3 → Ni(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

5

n(S2O32−) = c.V = 0,02302 mol/dm3 0,01611 dm3 = 3,7085.10−4 mol

Trang 35

n(Cu2+) (trong 1.000 cm3 dung dịch gốc) = 2.n(I2) = n(S2O32−) = 3,709.10−4 mol

m(Cu) = 3,709.10−2 mol.63,55 g/mol = 2,357 g

Thành phần phần trăm khối lượng của Cu trong đồng xu 2-Ft là:

n(Cu) + n(Ni) = 1,010.10−4 mol 100,0 cm3 / 0.2000 cm3 = 0.05048 mol

Dựa trên khối lượng của đồng xu:

M(Cu).n(Cu) + M(Ni).n(Ni) = 3,1422 g

Giải hệ phương trình, ta tìm được:

n(Ni) = 0,0136 mol ⇒ m(Ni) = 0,796 g

n(Cu) = 0,0369 mol ⇒ m(Cu) = 2,35 g

Kết quả này thống nhất với kết quả đo được bằng phương pháp chuẩn độ iốt

Ta tìm nồng độ của dung dịch đã pha loãng nhờ bằng cách giải hệ phương trình sau:

A(815 nm) = (ε(815 nm,Cu).c(Cu) + ε(815 nm,Ni)·c(Ni)).1,000 cm

A(395 nm) = (ε(395 nm,Cu).c(Cu) + ε(395 nm,Ni)·c(Ni)).1,000 cm

c(Cu) = 0,07418 mol/dm3 ; c(Ni) = 0,02677 mol/dm3 trong dung dịch pha loãng

Nồng độ của dung dịch gốc bằng 5 lần nồng độ pha loãng:

c(Cu) = 0,3709 mol/dm3; c(Ni) = 0,1338 mol/dm3

Tính cho tổng thể tích của dung dịch gốc (100,00cm3):

n(Cu) = 0.03709 mol; n(Ni) = 0.01338 mol

Kết quả này nhất quán với kết quả của phương pháp chuẩn độ

Trang 36

9

Giá trị độ hấp thụ biểu kiến ở 720 nm:

A(720 nm) = (ε(720 nm,Cu).c(Cu) + ε(720 nm,Ni).c(Ni)).1,000 cm = 0,7404

Điều này nhất quán với kết quả đo được

10

Giá trị độ hấp thụ biểu kiến ở 260 nm:

A(260 nm) = (ε(260 nm,Cu).c(Cu) + ε(260 nm,Ni).c(Ni)).1,000 cm = 0,5093

Kết quả này không đồng nhất với số liệu đo được

Câu 10: (Kỳ thi Olympic Hóa học cấp quốc gia, Mỹ, 2007)

Pin Galvanic hoạt động dựa trên 2 nửa phản ứng sau:

Cr3+ + 3e ➝ Cr E˚ = –0,744 V

Ni2+ + 2e ➝ Ni E˚ = –0,236 V

1 Viết phương trình cân bằng cho tổng phản ứng của pin

2 Hãy chỉ ra điện cực nào tăng khối lượng khi pin hoạt động Giải thích

3 Tính E˚pin

4 Xác định giá trị ∆G˚ cho phản ứng của pin ở 25˚C

5 Tính giá trị của K cho phản ứng của pin ở 25˚C

6 Tính điện thế của pin ở 25˚C nếu [Cr3+ ] và [Ni2+ ] đều ở mức 0,010M

Trang 37

Câu 1:(Olympic Hóa học các nước vùng Baltic năm 2008)

Hợp chất A là một oxit, và hợp chất D là một muối sunfat Sử dụng các phản ứng đã cân bằng cùng một số dữ kiện dưới đây hãy xác định các chất từ A – D Khẳng định các câu trả lời bằng tính toán

A + 3NaOCl + 4NaOH → 2B + 3NaCl + 2H2O (pH > 7) (1)

4B + 6H2O → 2A.H2O + 8NaOH + 3O2 (pH = 7) (2)

D + 3Na2O2 → C + Na2SO4 + O2 (3)

Màu của dung dịch chất B là tím đỏ đậm

Nếu 0,10 g hợp chất C được hòa tan trong 100 mL nước cất thì pH của dung dịch đo được là 12,2 (B tan hoàn toàn)

n(NaOH) = c.V = 10(pH-14).0,1 = 0,00157 mol Vậy

n(Na4MO4) = 0,000472 mol và M(Na4MO4) = 211,85 g/mol M là Fe

A – Fe2O3

B – Na2FeO4

C – Na4FeO4

D – FeSO4

Câu 2:(IChO năm 2010)

Sắt thường được sản xuất bằng cách khử quặng sắt với cacbon Quá trình sản xuất chính thường được thực hiện trong lò cao và lò điện Gang (hợp kim Fe-C nóng chảy) được sản xuất từ quặng sắt, vật liệu tạo xỉ (CaO) và than cốc cho vào ở đỉnh lò cao và không khi nóng được thổi từ đáy lò Tiếp theo đó thép nóng chảy được sản xuất bằng cach oxy hóa gang trong một thiết bị chẳng hạn lò điện để loại bớt

Trang 38

cacbon và tạp chất Hãy trả lời các câu hỏi từ a)-e) nếu cho rằng hàm lượng cacbon trong gang là 4.50

% về khối lượng và than cốc chứa 90.0 % C, 7 %SiO2 và 3 % Al2O3 về khối lượng Giá trị hằng số khí

là 8.314 JK-1mol-1, và khối lượng nguyên tử của C, O, Ca và Fe lần lượt là 12.0, 16.0, 40.1 và 55.8 Khối lượng riêng của sắt là 7.90 gcm-3 ở nhiệt độ phòng

a.Thành phần chính của quặng sắt là Fe2O3 và nó sẽ bị khử để tạo Fe và CO2 bằng hai cách: (i) Khí

CO tạo thành từ phản ứng giữa than cốc với không khí nóng hay (ii) cacbon trong than cốc Viết phản ứng hóa học của hai cách này

b.Quặng sắt còn chưa các tạp chất chẳng hạn 7%SiO2 và 3%Al2O3 cùng với 90%Fe2O3 về khối lượng Chúng sẽ phản ứng với các tạp chất có trong than cốc và vật liệu tạo xỉ CaO để tạo thành các oxit nóng chảy dưới dạng xỉ Có bao nhiêu kg xỉ được tạo thành ở dạng sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất 1kg gang? Cho rằng khối lượng CaO bằng với SiO2

c.Trong lò điện thì cacbon được loại bỏ bằng cách thổi khí O2 vào gang Khi thể tích CO và CO2 như nhau thì thể tích khí O2 (L) cần dùng là bao nhiêu để loại bỏ hoàn toàn cacbon khỏi 1.00 kg gang ở 27

oC và 2.026×105 Pa?

d.Khi sản xuất 1.00 kg sắt từ quặng sắt qua lò cao và lò điện theo quá trình (i) ở câu hỏi a) sẽ sinh ra bao nhiêu kg CO2? Cho rằng thể tích khí CO (cùng lượng với CO2) giải phóng từ lò điện sẽ bị oxy hóa tạo thành CO2 Khi tính toán hãy tính lượng CO2 sinh ra từ quá trình nung vôi để sản xuất vật liệu tạo xỉ CaO

e.Ở nhiệt độ phòng tinh thể sắt có cấu trúc lập phương tâm khối (bcc).Xác định bán kính nguyên tử của sắt

a (i) Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2

(ii) 2Fe2O3 + 3C → 4Fe + 3CO2

b Khối lượng Fe2O3 cần để nhận được 1.00kg sắt thô sẽ là ; 955×(159.6/111.6) = 1365.75 (g) Và lượng xỉ nhận được từ quặng sắt sẽ là 17/90, tức 257.98(g) 392.29 (g) than cốc được sử dụng để tạo xỉ

từ gang, tức 0.17 lần nhiều hơn lượng cốc ban đầu, tức 66.69(g) Như vậy tổng lượng xỉ tạo thành sẽ là 324.67(g) = 0.325kg

c Một nửa số cacbon (45 g) trong 1 kg sắt thô sẽ bị oxy hóa thành CO2 và phần còn lại sẽ tạo CO Như vậy, cần dùng 3/4 của 45/12 mol khí O2 Sử dụng phương trình khí lý tưởng PV = nRT, tính được

V bằng 34.6 L

d Xét 1 kg sắt thô, lúc này lượng cacbon cần để khử gấp 1,5 lần lượng sắt Như vậy, 955/55,8×3/2×12,0 = 308.06 g, có nghĩa là 353,06 g cùng với cacbon hòa tan trong sắt thô 45 g Như đã tính được ở câu b), 324.67 g xỉ chứa 7/17 lượng CaO sinh ra Khi lượng CaO này được sản xuất từ CaCO3 thì sản phẩm phụ CO2 tạo thành với lượng 44/56,1 CaO về khối lượng Như vậy tổng lượng CO2 sinh ra là 353,06×44/12 + 324.67 × 7/17 × 44/56,1 = 1399,41 g Chia cho 0,955 sẽ nhận được giá trị cần để sản xuất 1 kg sắt là 1,47 kg

e Bán kính nguyên tử của ô mạng bcc bằng √3/4 lần chiều dài ô mạng cơ sở a Như vậy thể tích ô mạng cơ sở là: a3 =55.8/7.90×2/ NAv = 23.4543×10-24 cm3 Như vậy, a = 2.8625×10-8cm ⇒ r = 1.24×10－ 10 m

Câu 3: (Đề thi chọn học sinh giỏi Quốc gia năm 2010)

Có thể điều chế tinh thể FeCl3.6H2O theo cách sau: Hoà tan sắt kim loại vào trong dung dịch axit clohydric 25% Dung dịch tạo thành được oxy hóa bằng cách sục khí clo qua cho đến khi cho kết qủa

âm tính với K3[Fe(CN)6] Dung dịchđược cô bay hơi ở 95oC cho đến khi tỉ trọng của nó đạt chính xác 1,695 g/cm3 vàsau đó làm lạnh đến 4oC Tách kết tủa thu được bằng cách hút chân không rồi chovào

Trang 39

một dụng cụ chứa được niêm kín

a Viết các phản ứng dẫn đến sự kết tủa FeCl3.6H2O

b Có bao nhiêu gam sắt và bao nhiêu mL dung dịch axit clohydric 36% (d=1,18g/cm3) cần để điều chế 1,00kg tinh thể này Biết rằng hiệu suất quá trình chỉ đạt 65%

c Đun nóng 2,752g FeCl3.6H2O trong không khí đến 350oC thu được 0,8977g bã rắn Xác định thành phần định tính và định lượng của bã rắn

Như vậy cần 3,704.2.36,5 / 0,36.1,18.0,65 = 978 mL dung dịch HCl 36%

c Khi đun nóng thì FeCl3.6H2O phân huỷ theo phương trình sau:

FeCl3.6H2O → FeOCl + 5H2O + 6HCl

Khi nhiệt độ tăng thì FeOCl sẽ tiếp tục phân huỷ

3FeOCl →FeCl3 + Fe2O3

Hơi FeCl3 bay ra

Lượng FeCl3.6H2O trong mẫu là 2,752 / 270,3 = 10,18 mmol

Điều này ứng với khối lượng FeCl3 là 107,3.0,01018 = 1,092g FeOCl

Do khối lượng thu được của bã rắn bé hơn nên ta biết được FeOCl sẽ bị phân hủy một phần thành

Fe2O3

Khối lượng FeCl3 mất mát do bay hơi là: (1,092 – 0,8977)/162,2=1,20mmol

Như vậy bã rắn cuối cùng chứa (0,01018 – 3.0,00120) = 6,58 mmol FeOCl và 1,20 mmol Fe2O3

Trang 40

trong thí nghiệm

a Sử dụng các giá trị cho ở bảng trên, xác định các chất được ký hiệu bằng chữ cái

b.Viết các PTHH của phản ứng xảy ra trong thí nghiệm

c Cho biết cấu trúc của Z trong pha khí

a.X là FeCO3, Y là CO2, Z là FeCl3

b.Các phản ứng sau đây đã xảy ra :

FeCO3→ FeO + CO2

3FeCO3 + 2NH3→ 3Fe + 3CO2 + 3H2O

4FeCO3→ 2Fe2O3 + 4CO2

FeCO3 + 2HCl → FeCl2 + CO2 + H2O

2FeCO3 + 4HCl + Cl2→ 2FeCl3 + 2CO2 + 2H2O

c.Ở pha hơi thì sắt (III) clorua tồn tại ở dạng dime (FeCl3)2

Câu 5: (KÌ THI IChO 50, SLOVAKIA & CỘNG HOÀ SÉC, 2018 )

Trong pin lithium-ion, một điện cực gồm các cụm lithium xen kẽ giữa các tấm than chì Điện cực còn lại làm từ lithium cobalt oxide Các ion lithium di chuyển thuận nghịch từ điện cực này sang điện cực khác trong quá trình nạp và xả Các nửa phản ứng xảy ra trong pin như sau:

(C)n + Li+ + e– → Li(C)n E°1 = – 3,05 V (1) CoO2 + Li+ + e– → LiCoO2 E°2 = +0,19 V (2)

1 Sử dụng các dữ kiện đã cho ở trên, viết một phản ứng hóa học đầy đủ xảy ra trong pin khi xả điện

Xác định số oxi hóa của cobalt trước và sau phản ứng

2 Đánh dấu vào các ô phát biểu đùng ứng với quá trình pin xả điện (quá trình 1.1)

Điện cực Li(C)n là ☐ cathode ☐ vì ion lithium bị khử ở đây

☐ anode ☐ vì nguyên tử lithium bị oxi hoá ở đây

Điện cực LiCoO2 là ☐ cathode ☐ vì ion cobalt bị khử ở đây

☐ anode ☐ vì ion cobalt bị oxi hoá ở đây

3 Giả thiết rằng cứ một đơn vị C6, một đơn vị CoO2 và một nguyên tử Li trong pin được sử dụng để chuyển một electron giữa các điện cực Sử dụng EMF chuẩn tương ứng, tính dung lượng lý thuyết (mAh g-1 ) và mật độ năng lượng (kWh kg-1 ) của pin lithium ion

Điện cực Li(C)n là ☐ cathode ☐ vì ion lithium bị khử ở đây

☑h anode ☑h vì nguyên tử lithium bị oxi hoá ở đây

Định dạng
Số trang	1.528
Dung lượng	30,68 MB