Chuyên đề xây DỰNG hệ THỐNG câu hỏi và bài tập NHÓM VIIB và VIIIB h09

Mangan và crom đều tạo ra các oxit ứng với bậc oxi hóa thấp có tính bazơ như MnO và CrO,các oxit ứng với bậc oxi hóa cao có tính axit như Mn2O7 và Cr2O3, tạo ra các oxit ứng với bậcoix h

Phần I: MỞ ĐẦU

I Lý do chọn đề tài

Việc phát hiện và bồi dưỡng nhân tài luôn là mối quan tâm lớn của mỗi quốc gia Ngàynay, với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kĩ thuật và kinh tế xã hội, việc phát hiện vàbồi dướng nhân tài, phục vụ cho sự phát triển của quốc gia đang là quốc sách hàng đầu khôngchỉ của các nước phát triển mà còn ở cả nhứng nước đang phát triển trên toàn cầu

Ở nước ta, từ những năm 60 của thế kỉ XX, các trường THPT chuyên đã được thànhlập với nhiệm vụ bồi dưỡng nhân tài cho đất nước Học sinh ở các lớp như vậy được tuyểnchọn và có chế độ đào tạo riêng Đối với học sinh chuyên Hóa, ngoài việc học các nội dungtheo chương trình quy định, các em còn phải học các chuyên đề đặc biệt, những nội dungkiến thức chuyên sâu và được tiếp cận với những thí nghiệm hiện đại Các nội dung kiến thứcđược lựa chọn không những đáp ứng được yêu cầu của nền giáo dục phổ thông mà còn nhằmphát huy được tối đa khả năng, rèn luyện tư duy cho các em, kích thích sự sáng tạo, tạo dựngniềm say mê đối với Hóa học Tuy nhiên, hiện nay do áp lực của các kì thi học sinh giỏi, cácbài tập được lựa chọn chủ yếu phục vụ mục đích thi cử, chất lượng nắm vững kiến thức củahọc sinh không cao, đặc biệt việc phát huy tính tích cực của học sinh, năng lực nhận thức,năng lực giải quyết vấn đề và sự sáng tạo còn hạn chế

Bộ môn Hóa học là một trong các bộ môn khoa học cơ bản, rất quan trọng Mỗi mảngkiến thức đều vô cùng rộng lớn Đặc biệt là những kiến thức giành cho học sinh chuyên hóa,học sinh giỏi cấp khu vực, cấp Quốc Gia, Quốc tế Trong đó bài tập các kim loại chuyển tiếp

là một nội dung vô cùng quan trọng Phần này thường có trong các đề thi học sinh giỏi khuvực; Olympic trại hè Hùng Vương hoặc Duyên Hải Bắc bộ

Do đó, việc xây dựng hệ thống bài tập về kim loại chuyển tiếp là hết sức cần thiết,phục vụ cho nhu cầu bồi dưỡng học sinh dự thi học sinh giỏi cấp Quốc gia

Từ những lý do trên, tôi đã chọn đề tài: “Xây dựng hệ thống bài tập các nguyên tố kim loại chuyển tiếp nhóm VIIB, VIIIB” Với hy vọng đề tài này sẽ là một tài liệu tham

khảo phục vụ cho việc học tập của các em học sinh dự thi học sinh giỏi quốc gia và quốc tế

II ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu của chuyên đề là dùng lý thuyết để giải quyết các bài tập có liên quan đến tính chất của các nguyên tố nhóm VIIB, VIIIB

III Mục đích

- Xây dựng hệ thống câu hỏi và bài tập các kim loại chuyển tiếp nhóm VIIB, VIIIB

IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Sưu tầm tài liệu, phân loại, chọn lọc các kiến thức, các bài tập có liên quan đến cácnguyên tố kim loại chuyển tiếp nhóm VIIB, VIIIB

Các phương pháp nghiên cứu chủ yếu được sử dụng là phân tích, tổng hợp, so sánh,đối chiếu, phân loại

PHẦN II: NỘI DUNG CHƯƠNG I: BÀI TẬP CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM VIIB Câu 1:

1) Nêu nhận xét về cấu trúc lớp vỏ electron trong nguyên tử các nguyên tố Mn, Tc, Re 2) Nêu nhận xét sự thay đổi bán kính nguyên tử các kim loại trên và giải thích

3) Cho biết bậc oxi hóa của các nguyên tố trên

Giải:

1) Electron trong nguyên tử được phân bố như sau:

25Mn(2/8/13

/2)

3d54s2

43Tc(2/8/18/13/2)

4d55s2

75Re(2/8/18/32/2)

3) Đều là những nguyên tố đa hóa trị, gây ra bởi các electron (n-1)d và ns

Cả ba kim loại đều tạo ra ác hợp chất ứng với các bậc oxi hóa từ +1 đến +7

Câu 2:

1) Nêu dẫn chứng để minh họa Mn có khả năng tạo ra những hợp chất giống với các

hợp chất của clo, crom và sắt

2) Giải thích vì sao Mn là kim loại nhưng trong bảng tuần hoàn lại xếp chung cùng

nhóm VII với clo là phi kim?

Giải:

1) Cũng như nhiều nguyên tố khác, những kim loại đa hóa trị, ứng với bậc oxi hóa cao đều có

tính chất của phi kim Clo và Mn cũng vậy, đều tạo ra các hợp chất có cấu tạo và tính chấtgiống nhau

+ Các oxit axit Cl2O7 và Mn2O7

Các axit mạnh HClO4 và HMnO4 đều có tính oxi hóa mạnh

Mangan và crom đều tạo ra các oxit ứng với bậc oxi hóa thấp có tính bazơ như MnO và CrO,các oxit ứng với bậc oxi hóa cao có tính axit như Mn2O7 và Cr2O3, tạo ra các oxit ứng với bậcoix hóa trung gian có tính lưỡng tính như MnO2 và Cr2O3, tạo ra muối cromat đồng hình vớimuối manganat

Mangan cũng tạo ra phèn K2SO4.Mn2(SO4)3.24H2O tương tự như phèn crom

K2SO4.Cr2(SO4)3.24H2O

Mangan và sắt cũng tạo ra những hợp chất có cấu tạo và tính chất tương tự nhau, tạo ra cácmuối kép có thành phần giống nhau như (NH4)2SO4.MnSO4.6H2O kết tinh đồng hình với(NH4)2SO4.FeSO4.6H2O

Mangan cũng tạo ra nhiều oxit tương tự oxit sắt như

FeO Fe3O4 Fe2O3

2) Các ion Cl7+ và ion Mn7+ đều có lớp vỏ khí trơ nên các hợp chất ứng với bậc oxi hóa đóđều có tính chất giống nhau, đó là một trong những nguyên nhân để giải thích tại sao clo và

Mn được xếp chung cùng nhóm VII

Câu 3: Cho sơ đồ thế điện cực trong môi trường axit của mangan và hợp chất như sau:

1) Nêu ý nghĩa của sơ đồ trên

2) Viết phương trình phản ứng điện cực của mỗi quá trình oxi hóa – khử nêu trên

1) Sơ đồ thế điện cực (còn gọi là giản đồ Latimer) mô tả tóm tắt khả năng oxi hóa – khử của

các hợp chất trong cùng nguyên tố Trong sơ đồ, mỗi vạch ngang biểu thị một quá trình oxihóa, tức là biểu thị một phương trình của phản ứng điện cực Phía trái vạch ngang là dạng oxihóa, phía phải là dạng khử, trên mỗi vạch ngang là thế điện cực chuẩn của phản ứng đó Vídụ:

Nghĩa là thế điện cực chuẩn Eo (Mn2+ +2e → Mn) = -1,18 V

•

Nghĩa là thế điện cực chuẩn Eo (Mn3+ +e → Mn2+) = 1,5 V

Từ sơ đồ cho hai quy tắc sau:

• Nếu giá trị thế điện cực ghi phía phải một chất cao hơn giá trị ghi ở phía trái, thì hợpchất đó kém bền, sẽ tự phân hủy thành hai chất bên cạnh

Ví dụ:

Giá trị thế điện cực ghi ở phía phải cao hơn phía trái, nên hợp chất có bậc oxi hóa Mn3+ sẽkém bền, tự phân hủy tạo ra MnO2 và ion Mn2+ Ví dụ hợp chất Mn2(SO4)3 là chất có màu lụcthẫm, trong dung dịch loãng tự phân hủy theo phương trình:

Mn2(SO4)3 + 2H2O → MnSO4 + MnO2

• Nếu giá trị thế điện cực ghi phía phải một chất thấp hơn giá trị ghi phía trái, thì cácchất ở hai bên sẽ tác dụng với nhau tạo ra chất đó

Ví dụ

Giá trị thế điện cực ghi ở phía phải thấp hơn giá trị ghi ở phía trái, nên hợp chất chứa ionMnO43- sẽ oxi hóa hợp chất Mn3+ tạo ra MnO2 Chẳng hạn natri tetraoxo manganat (V) là chấtmàu lục thẫm, cũng bị nước nóng phân hủy, tác dụng với Mn(III) sunfat tạo ra mangan dioxittheo phương trình:

2Na3MnO4 + Mn2(SO4)3 → 4MnO2 + 3Na2SO4

Câu 4: Sơ đồ thế điện cực của Mangan trong môi trường kiềm như sau

1) Tính thế điện cực chuẩn của quá trình sau

MnO4- + 4H2O + 5e € Mn(OH)2 + 6OH

-2) Có thể xảy ra phản ứng trong môi trường kiềm theo sơ đồ sau đây không?

a Mn2O3 → MnO2 + Mn(OH)2

b K2MnO4 + Mn2O3 → MnO2

c KMnO4 + MnO2 → K2MnO4

d K2MnO4 + Mn(OH)2 → MnO2

5 Phản ứng với H2O 6 Phản ứng với các axit

Giải:

Mangan có thế điện cực (-1,18V) thấp hơn Zn (-0,76V) nên về mặt nhiệt động có tính khửcao hơn Zn, tuy nhiên bề mặt của kim loại Mn có lớp oxit bền bảo vệ nên khả năng phản ứngcủa Mn kém hơn Zn

1. Phản ứng với H2: Mn không phản ứng trực tiếp với H2 nhưng có khả năng tan đượctrong Mn nóng chảy

2. Phản ứng với O2: xảy ra rất khó khăn, ở điều kiện thường không phản ứng, ở nhiệt độcao tạo ra các oxit phụ thuộc vào nhiệt độ

• HNO3 loãng ăn mòn Mn tạo ra khí NO:

3Mn + 8HNO3 loãng nóng → 3Mn(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Mangan không thụ động hóa bởi HNO3 đặc

7. Mangan không bị kiềm ăn mòn

8. Phản ứng với dung dịch muối: Mn phản ứng với các dung dịch muối mà kim loại tạo ramuối có thế điện cực chuẩn cao hơn -1,18V, nhưng chậm hơn so với các kim loại khác,

có thể khử được ion Cu2+ thành Cu, khử được ion Fe3+ thành ion Fe2+

8 2MnO2 + 2H2SO3 đặc sôi →2MnSO4 + O2 + 2H2O

9 MnO2 + KNO3 + 2KOH

11 MnO2 + H2SO4 loãng + H2O2 → MnSO4 + O2↑ + 2H2O

Câu 8: Mn2O7 là chất lỏng, màu xanh thẫm, tan vào nước nguội được dung dịch A Chia Alàm ba phần:

- Phần 1: cô đặc dung dịch A được kết tủa B và khí D1

- Phần 2: Cho tác dụng với dung dịch AgNO3 được kết tủa A2 Cho A2 tác dụng với dung dịchBaCl2 được kết tủa A3 Lọc tách A3, cho nước lọc còn lại tác dụng với dung dịch H2SO4 loãngđược kết tủa A4 Lọc tách A4 còn lại dung dịch A ban đầu.

- Phần 3: Cho tác dụng với dung dịch KOH dư rồi đun sôi được dung dịch D có màu xanh lácây và khí D1 Thổi khí CO2 vào dung dịch D được dung dịch D2 màu tím và kết tủa B

Cho ¼ dung dịch D2 tác dụng với dung dịch K2SO3 đã được axit hóa bằng H2SO4 được dungdịch D3

Cho ¼ dung dịch D2 tác dụng với dung dịch K2SO3 trong môi trường trung tính được kết tủaB

Cho ¼ dung dịch D2 tác dụng với dung dịch K2SO3 đã được kiềm hóa bằng KOH được dungdịch D4 màu xanh lá cây

Cho ¼ dung dịch D2 tác dụng với dung dịch H2O2 đã được axit hóa bằng H2SO4 được dungdịch D5 và khí D1

Viết các phương trình phản ứng đã xảy ra và cho biết các kí hiệu bằng chữ cái trong bài tậptrên gồm những chất gì

Giải:

• Mn2O7 tác dụng với nước nguội: Mn2O7 + H2O → 2HMnO4

Dung dịch A là axit pemanganic HMnO4

• Cho A tác dụng với dung dịch AgNO3:

HMnO4 + AgNO3 → AgMnO4↓ + HNO3

Kết tủa A2 là AgMnO4

• Cho A2 tác dụng với dung dịch BaCl2:

2AgMnO4 + BaCl2 → Ba(MnO4)2 + 2AgCl↓

Kết tủa A3 là AgCl, dung dịch nước lọc còn lại có Ba(MnO4)2

• Cho nước lọc tác dụng với H2SO4 loãng:

Ba(MnO4)2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2HMnO4

Kết tủa A4 là BaSO4, còn lại dung dịch A là HMnO4

Phần 3:

• Cho phần 3 tác dụng với KOH rồi đun sôi:

HMnO4 + KOH → KMnO4 + H2O

4KMnO4 + 4KOH → 4K2MnO4 + O2↑ + 2H2O

Dd tím dd xanh lá cây

Dung dịch D là K2MnO4, khí D1 là O2

• Thổi khí CO2 vào D:

3K2MnO4 + 2CO2 → 2KMnO4 + MnO2↓ + 2K2CO3

Dung dịch D2 có màu tím là KMnO4

• ¼ dung dịch D2 tác dụng với dung dịch K2SO3, axit hóa bằng H2SO4 loãng:2KMnO4 + 5K2SO3 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 6K2SO4 + 3H2O

Dung dịch D3 có MnSO4 + K2SO4

• ¼ dung dịch D2 tác dụng với dung dịch K2SO3:

2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O → 2MnO2↓ + 3K2SO4 + 2KOH

Kết tủa B là MnO2

• ¼ dung dịch D2 tác dụng với dung dịch K2SO3, kiềm hóa bằng KOH:

2KMnO4 + K2SO3 + 2KOH → 2K2MnO4 + K2SO4 + H2O

Dung dịch D4 gồm K2MnO4 + 3K2SO4

• ¼ dung dịch D2 tác dụng với dung dịch H2O2, axit hóa bằng H2SO4 loãng:

2KMnO4 + 5H2O2 + 4H2SO4 → 2MnSO4 + 2KHSO4 + 5O2↑ + 8H2O

Dung dịch D5 có MnSO4 + KHSO4

Câu 9: Hoàn thành các phương trình phản ứng sau

→

9 MnSO4 + NH3 + H2O

10 KMnO4 + MnSO4 + H2SO4

11 MnSO4 + HNO3 + PbO2

12 MnSO4 + NaOH loãng + NaClO

6 2Mn(OH)2 + Ca(ClO)2 → 2MnO2↓ + 2HBr

7 Mn(OH)2 + Br2 dung dịch → 2MnO2↓ + 2HBr

8 3MnSO4

o t

→

Mn3O4 + 3SO2 + O2

9 MnSO4 + 2NH3 đặc + 2H2O → Mn(OH)2↓ + (NH4)2SO4

10 2KMnO4 + 3MnSO4 + 8H2SO4 → 5Mn(SO4)2 + K2SO4 + 8H2O

11 2MnSO4 + 8HNO3 + 5PbO2 → 2HMnO4 + 4Pb(NO3)2 + Pb(HSO4)2 + 2H2O

12 MnSO4 + 2NaOH loãng + NaClO → NaCl + Na2SO4 + H2O + MnO2↓

Câu 10:

1) Từ MnO2 bằng phản ứng nào điều chế được:

a MnCl2 b KMnO4 c Mn2O7 d Ba(MnO4)2

2) Các ion MnO42- và ion MnO4- bền trong môi trường nào? Giải thích?

3) Thêm từ từ từng giọt dung dịch NaOH vào dung dịch KMnO4 đến khi có môi trường kiềm,sau đó thêm tiếp từng giọt dung dịch H2SO4 loãng cho đến môi trường axit Nêu hiện tượng

3MnO2 + KClO3 + 6KOH → 3K2MnO4 + KCl + 3H2O

Hòa tan hỗn hợp, lọc tách, dung dịch nước lọc có chứa K2MnO4, axit hóa dung dịch bằng

H2SO4 thu được dung dịch KMnO4:

3K2MnO4 + 2H2SO4 → 2K2SO4 + 2KMnO4 + MnO2↓ + 2H2O

Đun nóng dung dịch đến 80oC, sau đó làm nguội, tinh thể KMnO4 tách ra

Khi làm nguội đến 20oC, độ tan của KMnO4 bé hơn nên tinh thể KMnO4 tách ra trước

c Điều chế Mn2O7:

Cho H2SO4 98% tác dụng với tinh thể KMnO4 thu được chất lỏng dạng dầu Mn2O7:

2KMnO4 + H2SO4 98% → Mn2O7 + K2SO4 + H2O

d Điều chế Ba(MnO4)2: nung hỗn hợp Ba(OH)2 với MnO2 trong không khí:

2Ba(OH)2 + 2MnO2 + O2 → 2BaMnO4 + 2H2O

3BaMnO4 + 2H2O → Ba(MnO4)2 + 2Ba(OH)2 + MnO2↓

Thổi khí CO2 vào dung dịch:

Ba(OH)2 + CO2 → BaCO3↓ + H2O

Lọc tách chất rắn, còn lại Ba(MnO4)2

2) Trong dung dịch tồn tại cân bằng:

3MnO42- + 2H2O € 2MnO4- + MnO2 + 4OH- (1)

Từ (1): ion MnO42- tồn tại trong môi trường kiềm

Ion MnO4- tồn tại trong môi trường axit

3) Ban đầu dung dịch KMnO4 có màu tím, cho NaOH vào tạo môi trường kiềm, cân bằng (1)chuyển sang trái, nồng độ ion MnO42- tăng thêm, dung dịch chuyển sang màu xanh thẫm Khithêm tiếp H2SO4 tạo ra môi trường axit, cân bằng (1) chuyển sang phải, nồng độ ion MnO4-

tăng thêm, dung dịch chuyển sang màu tím

4) Không thể điều chế HMnO4 bằng cách cho H2SO4 tác dụng với KMnO4 vì cả hai axit đều

2) Có ba dung dịch: K2CrO4, K2MnO4, K2SO4 cho tác dụng lần lượt với các dung dịch H2SO4

và với NaOH Nêu hiện tượng và giải thích

• Khi thêm dung dịch H2SO4 loãng cân bằng chuyển sang phải, dung dịch chuyển từ màuvàng sang da cam

• Khi thêm dung dịch NaOH loãng cân bằng chuyển sang trái, dung dịch không đổi màuTrong dung dịch K2MnO4 có cân bằng:

3MnO42- + H2O € 2MnO4- + MnO2 + 4OH

Câu 12: Hoàn thành các phương trình phản ứng sau và hãy cho biết trong các phản ứng dưới

đây, các hợp chất của mangan thể hiện tính oxi hóa hay tính khử?

16 KMnO4 + KNO2 + H2SO4 loãng

17 KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 loãng

2 Na3MnO4 huyền phù + CO2 → NaMnO4 + 2MnO2↓ + 4Na2CO3

3 Na3MnO4 huyền phù + Cl2 → NaMnO4 + 2NaCl

4 Na3MnO4 + HCl đặc → 2MnCl2 + 3Cl2 + 6NaCl + 8H2O

5 3K2MnO4

o t

→

2K3MnP4 + MnO2 + O2↑

6 K2MnO4 + HCl đặc → MnCl2 + 2Cl2 + 2KCl + 4H2O

7 3K2MnO4 + 2CO2 → 2KMnO4 + MnO2↓ + 2K2CO3

8 K2MnO4 +C2H5OH → MnO2↓ + CH3CHO + 2KOH

K2MnO4 + MnO2 + O2↑

12 4KMnO4 + 4KOH → 4K2MnO4 + O2↑ + 2H2O

13 4KMnO4 + 4Ba(OH)2 rắn → 4BaMnO4 + O2↑ + 2H2O + 4KOH

14 2KMnO4 + 2NH3 + 2H2O → 2MnO2↓ + N2 + 2KOH + 4H2O

15 2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 loãng → 2MnSO4 + 5O2 + K2SO4 + 8H2O

16 2KMnO4 + 5KNO2 + 3H2SO4 loãng → 2MnSO4 + 5KNO3 + K2SO4 + 3H2O

17 2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 loãng → 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O

18 2KMnO4 + 3H2S → 2MnO2↓ + 3S + 2KOH + 2H2O

19 2KMnO4 + 10KI + 8H2SO4 loãng → 2MnSO4 + 5I2 + 6K2SO4 + 8H2O

Câu 12: Hòa tan sản phẩm rắn của quá trình nấu chảy hỗn hợp gồm bột của một khoáng vật

màu đen, kali hidroxit và kali clorat, thu được dung dịch có màu lục đậm Khi đó trong khôngkhí, màu lục của dung dịch chuyển dần thành màu tím Quá trình chuyển đó còn xảy ra nhanhhơn nếu sục khí clo vào dung dịch hay khi điện phân dung dịch

1) Hãy cho biết khoáng vật màu đen là chất gì.

2) Viết phương trình của tất cả các phản ứng xảy ra trong quá trình thí nghiệm.

Giải:

1) Khoáng vật màu đen là MnO2

2) Dung dịch màu lục đậm chuyển dần thành màu tím khi để trong không khí chỉ có thể là

dung dịch MnO42- vậy phản ứng xảy ra khi nấu chảy hỗn hợp là

3MnO2 + 6KOH + 6KlO3 = 3K2MnO4 + 3H2O + KCl (1)

3K2MnO4 + 2H2O = 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH (2)

Phản ứng này làm cân bằng (2) chuyển dịch dần sang phải

2K2MnO4 + Cl2 = 2KMnO4 + 2KCl

2K2MnO4 + 2H2O →

®iÖn ph©n

2KMnO4 + 2KOH + H2

Câu 13: Nước máy màu hồng

(đề thi Cambridge Chemistry Challenge 2017

Kali pemanganat, KMnO4, có màu tím sặc

sỡ trong nước, được dùng làm tác nhân oxi

hóa trong xử lí nước uống Vai trò của

KMnO4 là loại bỏ các ion sắt, mangan và

lưu huỳnh – quá trình này dựa vào tính chất

có nhiều số oxi hóa của mangan Vào tháng

ba năm 2017, cư dân của thị trấn Onoway –

Canada phát hiện nguồn cung cấp nước của

họ đã chuyển sang màu tím do sự rò rỉ

dung dịch KMnO4 vào hệ thống nước May

mắn là dung dịch KMnO4 loãng chỉ có độc

tính thấp, tuy nhiên người dân vẫn được

khuyên không nên sử dụng loại nước này

Phần 1: KMnO 4 và ion MnO 4

cấuhình

electron của manganese

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2

Đồ thị dưới đây biểu diễn 10 giá trị nănglượng ion hóa đầu tiên của Mn (khí)

b) Dự đoán số oxi hóa cao nhất có thể có của manganese trong các hợp chất và giải thích

+7 Do số oxi hóa +7 tương ứng với việc mất tất cả các electron trên các phân lớp 4s

và 3d

c)

i. Vẽ công thức Lewis để biểu diễn các liên kết trong ion MnO4- (chỉ biểu diễn electron ở

lớp vỏ ngoài của các nguyên tử) và dự đoán góc liên kết trong MnO4

-ii. Dự đoán góc liên kết trong MnO4-

Khoảng 109,5o

KMnO4 được sản xuất công nghiệp từ pyrolusite, một loại khoáng vật tự nhiên chứa mangan(IV) oxit Trong giai đoạn đầu tiên của quá trình sản xuất KMnO4, pyrolusite được đun vớikali hidroxit trong không khí, tạo thành K2MnO4 và một sản phẩm khác Sau đó K2MnO4

được hòa tan vào dung dịch KOH và chuyển thành KMnO4

d) Viết phương trình của phản ứng này

2MnO2 + 4KOH + O2 → 2K2MnO4 + 2H2O

Sau đó, K2MnO4 được hòa tan vào dung dịch potassium hydroxide và chuyển thành KMnO4

bởi một giai đoạn oxid hóa điện phân Trong quá trình này, nước bị khử thành khí hydrogen

e)

i. Nhớ rằng sự khử là sự nhận electron Hãy viết bán phản ứng dạng ion của sự khử nước

thành khí hydrogen và hydroxide ion

2H2O (l) + 2e → H2 + 2OH

-ii. Viết bán phản ứng dạng ion của quá trình oxid hóa manganate(VI) ion thành

manganate(VII)

MnO42- → MnO4- + e

iii. Viết phương trình phản ứng của chuyển hóa potassium manganate(VI) trong nước

thành potassium manganate(VII)

2K2MnO4 + 2H2O → 2KMnO4 + 2KOH + H2

Dung dịch nước của potassium manganate(VI) chỉ bền ở pH cao Ở pH trung tính sẽ xảy raphản ứng dị phân (tự oxid hóa-khử), sản phẩm khử là manganese(IV) oxide

f) Viết phương trình phản ứng tự oxid hóa-khử

3MnO4- + 2H2O → 2MnO4- + MnO2 + 4OH

-Phần 2: KMnO 4 trong nước uống

Nguyên nhân gây ra hiện tượng nước uống màu tím ở Onoway được cho là bởi van điềukhiển việc bổ sung kali pemanganat đã bị rò Các báo cáo không cho biết chính xác hàmlượng kali pemanganat trong hệ thống cấp nước, nhưng chỉ các dung dịch với nồng độ tốithiểu 0,050 mg dm-3 mới có thể tạo màu rõ Màu của các dung dịch được định lượng bằngcách đo lượng ánh sáng bị hấp thụ khi ánh sáng ứng với một bước sóng cụ thể truyền quadung dịch Độ hấp thụ, A, của một dung dịch được xác định bởi phương trình sau: A = εclTrong đó c là nồng độ của dung dịch, tính theo mol dm-3, l là chiều dày cuvette (ở đây là 1,0cm), và ε là độ hấp thụ mol ở bước sóng cụ thể

g) Biết rằng độ hấp thụ, A, không có đơn vị Đơn vị của l là cm Xác định đơn vị của độ hấpthụ mol

3,16.10 158,034

i. Giả sử rằng độ hấp thụ của nước ở Onoway là 0,40 Tính nồng độ (theo mg dm-3) của

potassium manganate(VII) trong nước uống

28 mg

ii. Giả sử rằng liều độc1 của potassium manganate(VII) là 1,0 gam trên mỗi kg cơ thể

người Tính thể tích nước ô nhiễm mà một người dân Onoway nặng 75 kg khi uốngvào sẽ đạt tới ngưỡng liều độc?

2600 lít

Phần 3: Các phản ứng của KMnO 4

KMnO4 phản ứng với H2SO4 đặc trong các điều kiện được kiểm soát cẩn thận, tạo thành mộttiểu phân chứa mangan Hợp chất X có 49,5 % Mn và 50,5 % O về khối lượng Phân tíchkhối phổ cho thấy công thức thực nghiệm cũng và công thức phân tử của chất này giốngnhau

k)

i. Xác định công thức phân tử của hợp chất X

Mn2O7

ii. Viết phương trình phản ứng của KMnO4 với H2SO4 đặc

2KMnO4 + H2SO4 → K2SO4 + Mn2O7 + H2O

iii. Đề xuất một cấu trúc của hợp chất X

Hợp chất X bị phân hủy nổ, tạo thành MnO2 và O2 là các sản phẩm duy nhất Ở 298 K, cáctiểu phân tham gia phản ứng có biến thiên enthalpy tạo thành chuẩn như sau:

O

KMnO4 thường được dùng trong phòng thí nghiệm làm tác nhân oxid hóa các chất hữu cơ Ví

dụ, nó oxi hóa dễ dàng heptanal thành axit heptanoic (công thức ở trên), là tiền chất quantrọng để điều chế nhiều hợp chất hữu cơ khác dùng làm thuốc, nước hoa và hương liệu Phương trình phản ứng oxid hóa heptanal thành heptanoic acid trong dung dịch nước đượccho dưới đây:

3C6H13CHO + 2 KMnO4+ H2SO4 → 3C6H13COOH + H2O + K2SO4 + 2MnO2

l) Hiệu suất toàn phần (tổng) của phản ứng trên thường là 77 % Giả sử rằng KMnO4 đượclấy dư 10 % thì khối lượng KMnO4 cần để thu được 300 gam heptanoic acid là bao nhiêu?

347 gam

Trong khi potassium permanganate là tác nhân phổ biến thì muối sodium tương ứng lại khóđiều chế và đắt hơn đáng kể Một nhà cung cấp hiện đang bán 1 kg KMnO4 với giá £54.20,trong khi đó 500 ml dung dịch có 40 % NaMnO4 về khối lượng lại được bán với giá £67.80

m) Hãy tính xem chi phí để thực hiện phản ứng oxid hóa heptanal sẽ đắt hơn bao nhiêu lầnnếu sử dụng NaMnO4 thay vì KMnO4

Đắt hơn 5,62 lần

Câu 14: Bột rhenium bị đốt cháy trong không khí tạo thành oxide A chứa 76.9% kim loại Khử A bằng CO khi đun nóng tạo thành một rhenium oxit C khác Ô mạng cơ sở của C là

hình lậ phương (cho ở dưới) với độ dài cạnh a = 3.734 ∙ 10-10 m

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

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 đồngnhau

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

Khi pha loãng với nước, dung dịch Re(VI) có tính chất tương tự Mn(VI), tức là sẽ bị dị phân

và màu sắc của các hợp chất của Re tương tự của Mn

→ E: ReO2

F: KReO4

Trong G, tỉ lệ K : Re = 6,95/39,1 : 33,08/186,2 = 0,177/0,177 = 1 : 1

Do tổng hàm lượng của K và Re nhỏ hơn 50% nên sẽ có 1 nguyên tố nặng nữa trong F Trong

số các nguyên tố xuất hiện trong hệ phản ứng, Br là khả thi nhất Khối lượng mol của G(dạng tối giản) là 186.2/0,3308 = 562,9

M K + Re = 225,3 Phần còn lại – tương đương 337,6 g/mol-1 thuộc về brom và các nguyên tốnhẹ khác Do 337,6/79,9 = 4,23 nên số nguyên tử brom tối đa là 4, phần còn lại là 337,6 –4.19,9 = 18 = M nước

Vậy công thức đơn giản của G là KReBr4.H2O

Do G có 2 nguyên tử Re nên công thức phân tử của G là K2[Re2Br8].2H2O

Công thức các chất:

Phương trình phản ứng:

4Re + 7O2 → 2Re2O7

Re2O7 + H2O → 2HReO4

Re2O7 + CO → 2ReO3 + CO2

ReO3 + 2KOH → K2ReO4 + H2O

3K2ReO4 + 2H2O → 2KreO4 + ReO2↓ + 4KOH

2KReO4 + 4H3PO2 + 8HBr → K2[Re2Br8].2H2O + 4H3PO3 + 2H2O

2) B là axit mạnh, do có 3 nguyên tử oxi đầu mạch (hút electron mạnh)

3) Do ô mạng cơ sở của ReO3 chứa 1 đơn vị phân tử ReO3 nên:

Do các electron-d của Re xảy ra sự tạo thành liên kết kim loại – kim loại và điều này đến từ

số lượng và hình dạng của các obitan d, nên có thể rút ra một kết luận rằng 1 liên kết đượctạo thành bởi sự xen phủ các obitan d dọc theo đường nối xuyên qua các nguyên tử Re (tạmgọi là trục z), nghĩa là một liên kết xichma - σ

Hai liên kết khác được tạo thành bởi sự xenphủ của các obitan d trong mặt phẳng xy (liên kết delta - δ

) Do vậy liên kết bậc 4 trong

K2[Re2Br8].2H2O có thể được mô tả là (1σ

+ 2π + 1δ)

Câu 15: “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 khoáng chất X, là nguồn chính để sản xuất kim loại M và

“Trong chất C, số oxid hóa của kim loại M đạt cực đại, do đó trong công nghiệp thường điều

chế chất này bằng cách sục chlorine vào dung dịch của hợp chất B (phản ứng 4) Cũng như

B, chất C có tính oxid hóa mạnh (đặc biệt là trong môi trường acid) và các nhà hóa học gọi

nó là “tắc kè hoa”.” - Thầy giáo lại tiếp tục thí nghiệm bằng cách thêm vài giọt dung dịchsulfuric acid và một lượng nhỏ potassium sulfide vào dung dịch B, kết quả là dung dịch mất

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

4 Các phản ứng 2 và 3 thuộc loại phản ứng oxid 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 potassium

sulfite trong các môi trường acid (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 oxid hóa mạnh Viết phương trình phản ứng của B với

potassium sulphite trong môi trường sulfuric acid

Phương trình phản ứng:

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

(hoặc 5MnO2 + 2KNO3 + 2KOH → 5K2MnO4 + N2 + 4H2O)

(2) 3K2MnO4 + 4CO2 + 2H2O → 2KMnO4 + MnO2 + 4KHCO3

(hoặc 3K2MnO4 + 2CO2 + 2H2O → 2KMnO4 + MnO2 + 2K2CO3

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

4) Phản ứng dị phân (tự oxi hóa khử)

5) Khử với nhôm (nhiệt nhôm): 3MnO2 + Al

o t

→

3Mn + Al2O3

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

2KMnO4 + 5K2SO3 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 6K2SO4 + 3H2O

(dung dịch không màu)

2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O → 2MnO2↓ + 3K2SO4 + 2KOH

a) Đề xuất cấu trúc của [Te2Cl10]2-

b) Cation [(Ph3PO)2H]+ có nguồn gốc từ phosphine oxide Ph3PO Đề xuất cấu trúc của cationnày

Giải:

a) [Te2Cl10]2- có hai nguyên tử trung tâm Te bát diện, do đó phải có các cầu clo

b) Công thức [(Ph3PO)2H]+ có thể bị tách ra thành 2Ph3PO + H+ Điều này gợi ý đây làmột tiểu phân liên kết hydrogen, với cầu proton giữa hai phân tử Ph3PO Có thể đây làmột cầu đối xứng như trong trường hợp [H5O2]+

Câu 17(QG 2018): Cho sơ đồ chuyển hóa như hình bên:

Các hợp chất A1, A2, A3, A4, A5 và A6 đều chứa nguyên tố kim loại A và nguyên tố oxi, số oxihóa của A tăng dần từ +2 đến +7 trong các hợp chất từ A1, A2, A3 đến A4 Hợp chất A2 chỉgồm 2 nguyên tố, phần trăm khối lượng của oxi trong A2 là 36,78%

1) Xác định công thức phân tử của các chất từ A1 đến A6 Viết phương trình hóa học của cácphản ứng xảy ra trong sơ đồ trên

2) Trong phòng thí nghiệm, dung dịch A4 thường được sử dụng trong các phép chuẩn độ oxihóa khử Giải thích (bằng các phương trình hóa học) tại sao:

a) Khi thực hiện phép chuẩn độ này, người ta cho dung dịch của A4 vào buret, chất khử vàobình tam giác mà không làm ngược lại

b) Dung dịch của A4 được bảo quản trong các bình tối màu

3) Cho dung dịch của A4 tác dụng với AgNO3 thu được kết tủa màu đỏ X1 Cho BaCl2 vừa đủvào dung dịch bão hòa của X1, thu được kết tủa trắng X2 và dung dịch của X3 Khi cho H2SO4

loãng vào dung dịch của X3 thu được kết tủa trắng X4 và dung dịch của X5 Đun nóng dungdịch của X5 thì thu được kết tủa của A2 Còn nếu cho A4 tác dụng với H2SO4 đậm đặc thì thuđược oxit X6 là một chất oxi hóa rất mạnh Xác định công thức phân tử các chất từ X1 đến X6

và viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra trong thí nghiệm trên Biết các hợpchất X1, X3, X5 và X6 đều chứa nguyên tố kim loại A

Các phương trình hóa học:

(1) Mn(NO3)2

o t

→

MnO2 + 2NO2

(2) K2MnO4 + 2Fe(OH)2 + 2H2O → MnO2 + 2Fe(OH)3 + 2KOH

(3) 3MnO2 + KClO3 + 6KOH

o t

→

K2MnO4 + MnO2 + O2

(6) 2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O → 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH

(7) 2KMnO4 + 5K2SO3 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 6K2SO4 + 3H2O

(8) 3MnSO4 + 2KMnO4 + H2O → 5MnO2 + K2SO4 + 2H2SO4

(9) MnSO4 + 2NaOH → Mn(OH)2 + Na2SO4

(10) Mn(OH)2 + H2O2 → MnO2 + 2H2O

2) Giải thích:

a) Nếu để KMnO4 trong bình tam giác, khi chuẩn độ oxi hóa khử sẽ tạo thành Mn2+, Mn2+

phản ứng với lượng dư MnO4- tạo thành kết tủa khó tan MnO2, gây sai số chuẩn độ Phươngtrình phản ứng

2MnO4- + 3Mn2+ + 2H2O → 5MnO2↓ + 4H+

b) Dung dịch KMnO4 để lâu trong các bình sáng màu sẽ bị phân hủy nhanh hơn dưới tácdụng của ánh sáng:

3x 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2

3K2MnO4 + 2H2O → 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH

4KMnO4 + 2H2O → 4MnO2 + 3O2 + 4KOH

3) Xác định chất và viết phương trình hóa học

(1) KMnO4 + AgNO3 → AgMnO4 ít tan + KNO3