Chuyên đề bồi dưỡng HSG 6

Tính chất vật lí của phi kim ở điều kiện thờng các phi kim tồn tại ở cả ba trạng thái: + Một số phi kim tồn tại ở trạng thái rắn nh: cacbon, silic, lu huỳnh, photpho …+ Có phi kim tồn tạ

Chơng 3phi kim sơ lợc bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học

A - một số Kiến thức cần nhớ

I Tính chất vật lí của phi kim

ở điều kiện thờng các phi kim tồn tại ở cả ba trạng thái:

+ Một số phi kim tồn tại ở trạng thái rắn nh: cacbon, silic, lu huỳnh, photpho …+ Có phi kim tồn tại ở trạng thái lỏng nh brom

+ Một số phi kim tồn tại ở trạng thái khí nh: oxi, clo, flo, nitơ …

- Phần lớn các phi kim không dẫn điện

- Các phi kim đều dẫn nhiệt kém

- Một số phi kim độc nh clo, brom, iot …

II tính chất hoá học chung của phi kim

1 Tác dụng với kim loại

- Oxi tác dụng với hầu hết các kim loại tạo thành oxit

Thí dụ 1: Kali phản ứng với oxi tạo thành kali oxit:

- Các phi kim khác tác dụng với các kim loại tạo thành muối

Thí dụ 1: Magie phản ứng với khí clo tạo thành muối magiê clorua tinh thể:

Mg + Cl2   → t o MgCl2

Thí dụ 2: Sắt phản ứng với lu huỳnh ở nhiệt độ cao tạo thành sắt sunfua:

Fe + S   → t o FeS

2 Tác dụng với hidro

- Oxi tác dụng với hidro tạo thành hơi nớc

Nhiều phi kim tác dụng với oxi tạo thành oxit axit

C + O2   → t o CO2

S + O2   → t o SO2

4P + 5O2   → t o 2P2O5

4 Mức độ hoạt động hoá học của phi kim

Mức độ hoạt động hoá học mạnh hay yếu của các phi kim đợc xét dựa trênkhả năng và mức độ phản ứng của chúng với kim loại và hidro Flo, oxi và clo lànhững phi kim hoạt động mạnh, còn lu huỳnh, photpho, cacbon là những phi kimhoạt động yếu hơn

III Clo

Clo là chất khí màu vàng lục, mùi hắc, tan một phần trong nớc Clo là khí độc

1 Tính chất hoá học

a Tác dụng với kim loại

Clo tác dụng với hầu hết các kim loại tạo thành muối clorua

Mg + Cl2   → t o MgCl2

2Fe + 3Cl2   → t o 2FeCl3

Cu + Cl2   → t o CuCl2

b Tác dụng với hidro

Clo tác dụng với hidro tạo thành khí hidroclorua, khí này tan trong nớc tạothành dung dịch axit clohidric

d Tác dụng với dung dịch kiềm

2NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O

Clo tác dụng với dung dịch NaOH tạo thành muối natri clorua và muối natrihipoclorit (hỗn hợp muối NaCl và NaClO trong nớc gọi là nớc Gia-ven)

6KOH + 3Cl2   → t o 5KCl + KClO3 + 3H2O

Chú ý: Clo không tác dụng trực tiếp với oxi tạo thành oxit.

2 ứng dụng và điều chế

a ứng dụng

Clo có nhiều ứng dụng trong đời sống và trong sản suất nh: khử trùng nớc sinhhoạt, tẩy trắng vải, sợi, bột giấy và đợc sử dụng nhiều trong công nghiệp cao su,chất dẻo …

a Tính chất vật lí của cacbon

- Dạng thù hình: " Dạng thù hình của nguyên tố là dạng tồn tại của những đơn chấtkhác nhau do cùng một nguyên tố hoá học tạo nên" Cacbon có ba dạng thù hìnhchính:

+ Kim cơng: là chất rắn trong suốt, cứng và không có khả năng dẫn điện Kim

c-ơng thờng đợc dùng làm đồ trang sức, mũi khoan, dao cắt kính …

+ Than chì: là chất rắn mềm, có khả năng dẫn điện Than chì thờng đợc dùng làm

điện cực, chất bôi trơn, ruột bút chì …

+ Cacbon vô định hình: là chất rắn, xốp không có khả năng dẫn điện Thờng đợc

sử dụng làm nhiên liệu trong đời sống và trong sản suất

- Tính chất hấp phụ: Một số dạng cacbon vô định hình nh than gỗ, than xơng mới

điều chế có khả năng hấp phụ các chất khí, chất màu … trên bề mặt của chúng (gọi

là than hoạt tính)

b Tính chất hoá học

Cacbon là một phi kim hoạt động hoá học yếu

- Cacbon tác dụng với oxi: Cacbon cháy trong oxi tạo thành cacbon đioxit và toảnhiều nhiệt

a Các oxit của cacbon

- Cacbon oxit: CO là chất khí không màu rất độc không tan trong nớc Cacbon oxit

là oxit trung tính không tác dụng với axit và kiềm

Cacbon oxit có tính khử mạnh, ở nhiệt độ cao có thể khử đợc nhiều oxit kim loại:

CO + CuO   → t o CO2 + Cu

3CO + Fe2O3   → t o 3CO2 + 2Fe

Cacbon oxit cháy trong không khí hoặc trong oxi toả nhiều nhiệt:

2CO + O2   → t o 2CO2 + Q

- Cacbon đioxit: CO2 là chất khí không màu, không mùi, nặng hơn không khí, khi

bị nén và làm lạnh bị hoá rắn thành nớc đá khô (tuyết cacbonic) dùng để bảo quảnthực phẩm

Cacbon đioxit là oxit axit

b Axit cacbonic và muối cacbonat

* Axit cacbonic (H2CO3) tạo thành khi hoà tan CO2 vào nớc H2CO3 là một axityếu không bền dễ bị phân tích thành CO2 và nớc, dung dịch H2CO3 làm quỳ tímchuyển sang màu đỏ

* Muối cacbonat: có hai loại muối cacbonat trung hoà và muối cacbonat axit(hidrocacbonat)

- Đa số muối cacbonat không tan trong nớc (trừ các muối cacbonat của kim loạikiềm: Na2CO3, K2CO3 … Hầu hết các muối hidrocacbonat tan tốt trong nớc nh:Ca(HCO3)2, Ba(HCO3)2, Mg(HCO3)2 …

- Tính chất hoá học của muối cacbonat

+ Tác dụng với dung dịch axit

Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2 + H2O

2NaHCO3 + H2SO4 → Na2SO4 + 2CO2 + 2H2O

+ Tác dụng với dung dịch bazơ

K2CO3 + Ca(OH)2 → 2KOH + CaCO3↓

NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O

+ Tác dụng với dung dịch muối tạo thành hai muối, trong đó ít nhất có mộtmuối ít tan

K2CO3 + CaCl2 → 2KCl + CaCO3↓

+ Muối cacbonat dễ bị nhiệt phân huỷ: Hầu hết các muối cacbonat đều dễ

bị nhiệt phân huỷ (trừ các muối cacbonat của kim loại kiềm)

ở nhiệt độ cao silic phản ứng với oxi tạo thành silic đioxit:

Si + O2   → t o SiO2

2 Silic đioxit (SiO 2 )

Silic đioxit là oxit axit không tan trong nớc, tác dụng với kiềm và oxit bazơ

ở nhiệt độ cao tạo thành muối silicat:

2NaOH(r) + SiO2 (r)   → t o Na2SiO3 + H2O

CaO(r) + SiO2 (r)   → t o CaSiO3

3 Công nghiệp silicat

a Sản xuất gốm, sứ

- Đồ gốm, sứ: gạch, ngói, gạch chịu lửa sành, sứ …

- Từ nguyên liệu chính là đất sét, thạch anh, fenspat đợc trộn với nớc để hoá dẻosau đó tạo hình, sấy khô và cuối cùng là nung ở nhiệt độ thích hợp

- Nung hỗn hợp trên trong lò quay hay lò đứng ở nhiệt độ 1400oC- 1500oC thu đợcclanhke.

- Nghiền clanhke thành bột mịn (xi măng)

c Sản xuất thuỷ tinh

Thành phần chính của thuỷ tinh là hỗn hợp canxi silicat (CaSiO3) và Natrisilicat (Na2SiO3)

Các công đoạn chính để sản xuất thuỷ tinh:

- Trộn hỗn hợp cát (SiO2), đá vôi (CaCO3) và xôđa (Na2CO3) theo tỉ lệ thích hợp

- Nung hỗn hợp trên trong lò nung ở nhiệt độ khoảng 900oC thu đợc thuỷ tinh:

CaO(r) + SiO2 (r)   → t o CaSiO3

Na2CO3(r) + SiO2 (r)   → t o Na2SiO3 + CO2

- Làm nguội thuỷ tinh đến dẻo rồi tạo hình thành các đồ vật

VI - Sơ lợc về bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học

1 Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong bảng tuần hoàn

Các nguyên tố đợc sắp xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhânnguyên tử

2 Cấu tạo bảng tuần hoàn

b Chu kì

- Chu kì là dãy các nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp electron và

đợc xếp theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần

- Số thứ tự của chu kì bằng số lớp electron

- Có 7 chu kì trong đó các chu kì 1, 2, 3 đợc gọi là chu kì nhỏ, các chu kì 4, 5, 6, 7

là các chu kì lớn

12

MgMagie

24

Số hiệu nguyên tửTên nguyên tố

Kí hiệu hoá học

Nguyên tử khối

Thí dụ: Chu kì 2 gồm 8 nguyên tố có 2 lớp electron trong nguyên tử Điện tích hạt nhân tăng từ Li là 3+ đến Ne là 10+.

c Nhóm

Nhóm gồm các nguyên tố mà nguyên tử của chúng có số electron lớp ngoàicùng bằng nhau và đợc xếp thành cột theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhânnguyên tử

Thí dụ: Nhóm I gồm các nguyên tố kim loại mạnh, chúng đều có 1 electron ở lớp ngoài cùng Điện tích hạt nhân tăng từ Li là 3+ đến Fr là 87+.

3 Sự biến đổi tính chất của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn

a Trong một chu kì

Trong các chu kì nhỏ: Đi từ đầu chu kì đến cuối chu kì theo chiều tăng dần

điện tích hạt nhân:

- Số electron lớp ngoài cùng tăng dần từ 1 đến 8 electron

- Tính kim loại của các nguyên tố giảm dần, đồng thời tính phi kim của cácnguyên tố tăng dần

- Đầu chu kì là một kim loại kiềm, cuối chu kì là halogen và kết thúc là một khíhiếm

4 ý nghĩa của bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học

a Biết vị trí nguyên tố ta có thể suy đoán cấu tạo nguyên tử và tính chất củanguyên tố

Thí dụ: Nguyên tố A ở ô số 9, nhóm V chu kì II trong bảng tuần hoàn các nguyên

tố hoá học Nêu cấu tạo nguyên tử và dự đoán tính chất của nguyên tố A.

Nguyên tố A (Flo) ở ô thứ 9 nên có số hiệu nguyên tử là 9, có điện tích hạt nhân bằng 9+ và có 9 electron và có hai lớp electron Nguyên tố A ở cuối chu kì

II nên là phi kim hoạt động mạnh hơn oxi ở ô số 8 và nguyên tố A ở đầu nhóm VII nên tính phi kim mạnh hơn clo ở ô 17.

b Biết cấu tạo nguyên tử có thể suy đoán vị trí và tính chất của nguyên tố

Thí dụ: Nguyên tố B có điện tích hạt nhân là 12+ có 3 lớp electron và có 2 electron ở lớp ngoài cùng Xác định vị trí của B và dự đoán tính chât hoá học cơ bản của nó.

Nguyên tố B (Magie) có 3 lớp electron và 2 electron lớp ngoài cùng nên nguyên tố B ở chu kì III nhóm II Mg đứng ở gần đầu chu kì II nên nó là một kim loại Tính kim loại của Mg yếu hơn Na đứng trớc nó trong cùng chu kì và Ca đứng dới nó trong cùng nhóm Tính kim loại của Mg mạnh hơn Al đứng sau nó trong cùng chu kì và Be đứng trên nó trong cùng nhóm.

3.2 Trong các nhóm chất phi kim sau, nhóm nào toàn là phi kim tồn tại ở trạng

thái khí trong điều kiện thờng:

Đáp án: d đúng.

3.6 O3 (ozon) là:

a Một dạng thù hình của oxi b Là hợp chất của oxi

c Cách viết khác của O2 d Cả a và c đều đúng

a Giấy quỳ tím tẩm ớt b Dung dich NaOH

c Dung dịch CaCl2 d Dung dich H2SO4

3.9 Có ba lọ đựng ba dung dịch riêng biệt là BaCl2, Ca(HCO3)2 và MgSO4 bị mấtnhãn Có thể dùng một chất nào trong số các chất sau để đồng thời nhận biết đợccả ba dung dịch:

a Dung dịch Ba(OH)2 b Dung dich NaOH

c Dung dịch FeCl3 d Dung dich H2SO4

3.10 Trong những cặp chất sau

1 H2SO4 và Na2CO3 2 Na2CO3 và NaCl

3 MgCO3 và CaCl2 4 Na2CO3 và BaCl2

những cặp chất nào có thể phản ứng đợc với nhau:

những cặp chất nào có thể phản ứng đợc với nhau:

khí đó ở điều kiện tiêu chuẩn cân nặng 3,1696 gam Viết các phơng trình phản ứng

(nếu có) của khí X2 với các chất sau: H2, O2, Cu, dung dịch NaOH và nớc

Giải:

- Một mol khí ở điều kiện tiêu chuẩn chiếm thể tích là 22,4 lít, nên khối lợng mol

phân tử của khí đó là:

M = 2MX = 22,4 3,1696 = 71

⇒ MX = 35,5 vậy nguyên tố X là Clo và khí X có công thức phân tử là Cl2

- Các phơng trình phản ứng của Cl2 với các chất đã cho:

12 1 ,

1 0 ,

36 3 ,

- Khí HCl tan hoàn toàn vào nớc tạo thành dung dịch axit HCl

- Khối lợng dung dịch axit HCl thu đợc:

3 0 5 36

nHCl =

24

40 2,

50 9 ,

- Trong các hợp chất muối clorua, clo có hoá trị I

- Gọi công thức phân tử của muối là MCln, trong đó n là hoá trị của kim loại M

- % khối lợng của M trong hợp chất là: 100% - 79,78% = 20,22%

Ta có:

%,

%,M

n,m

78795

Chỉ có cặp n = 3 và M = 27 (Al) là phù hợp

Vậy công thức phân tử của muối là AlCl3

3.18 Một muối có công thức phân tử là FeX2 trong đó Fe chiếm 44,1% theo khối ợng Xác định công thức phân tử của muối và viết 3 phơng trình phản ứng trực tiếptạo thành muối FeX2

l-Giải

- % khối lợng của X trong hợp chất là: 100% - 44,1% = 55,9%

Ta có:

%,

%,M

.M

M.m

X

144

95556

22

- Ba phơng trình phản ứng trực tiếp tạo thành FeCl2 là:

FeSO4 + BaCl2 → FeCl2 + BaSO4↓ (3)

3.19 Một muối có công thức phân tử là FeX3 Cho dung dịch chứa 1,30 gam FeX3

tác dụng với lợng d dung dịch AgNO3 thu đợc 3,444 gam kết tủa Xác định công

thức phân tử của muối và viết 2 phơng trình phản ứng trực tiếp tạo thành muốiFeX3

Giải

- Phơng trình phản ứng:

FeX3 + 3AgNO3 → Fe(NO3)3 + 3AgX↓ (1)

- Gọi x là số mol của FeX3, theo phơng trình phản ứng (1) thì số mol của AgX là

⇒ MX = 35,5 và x = 0,008 mol Vậy nguyên tố X là Clo và muối là FeCl3

- Hai phơng trình phản ứng trực tiếp tạo thành FeCl3 là:

Fe2(SO4)3 + 3BaCl2 → 2FeCl3 + 3BaSO4↓ (2)

3.20 Hoà tan 18,4 gam hỗn hợp hai kim loại hoá trị II và III bằng dung dịch axit

HCl d thu đợc dung dịch A và khí B Chia khí B làm hai phần bằng nhau Đốt cháyhoàn toàn một phần thu đợc 4,5 gam nớc.

a Hỏi khi cô cạn dung dịch A thu đợc bao nhiêu gam muối khan?

b Đem phần 2 cho phản ứng hoàn toàn với khí clo rồi cho sản phẩm hấp thụ vào200,0 ml dung dịch NaOH 20% (d = 1,20 gam/ml) Tính nồng độ % của các chất

trong dung dịch thu đợc

Giải:

Gọi kim loại hoá trị II là X có số mol trong 18,4 gam hỗn hợp là x mol

Gọi kim loại hoá trị III là Y có số mol trong 18,4 gam hỗn hợp là y mol

Phơng trình phản ứng:

X + 2HCl → XCl2 + H2 (1)

2Y + 6HCl → 2YCl3 + 3H2 (2)

Dung dịch A chứa XCl2, YCl3 và HCl có thể d, khí B là H2.

Đốt cháy một nửa khí B;

a Theo các phơng trình phản ứng từ (1) - (3):

mol , y x n

, y x n

2

3 18

5 4 2

3 2

1 2

1

2 2

2

3 2

m

m 184 36510 205 539

3 2

% , ,

100 40

20 2 1 0

=

nHCl < nNaOH ⇒ NaOH d

Trong dung dịch thu đợc gồm NaOH d và NaCl có số mol:

nNaOH d = 1,2 - 0,5 = 0,7 mol và nNaCl = nHCl = 0,5 mol

Khối lợng dung dịch thu đợc:

mdd = 200,0.1,2 + 36,5.0,5 = 258,25 gam

Nồng độ các chất trong dung dịch:

% ,

% ,

,

%

C

% ,

% ,

, ,

7 0 40

33 11 100 25 258

5 0 5 58

3.21 Tính thể tích khí clo thu đợc ở điều kiện tiêu chuẩn khi đun nóng nhẹ 1,58

gam KMnO4 với dung dịch axit clohiđric đặc d

Giải

- Số mol của KMnO4:

3.22 Tính thể tích khí clo thu đợc ở điều kiện tiêu chuẩn khi đun nóng nhẹ 2,61

nhiêu gam sắt kim loại

3.23 Điện phân có màng ngăn dung dịch NaCl bão hoà bằng dòng điện một chiều

thu đợc 33,6 lít khí clo ở điều kiện tiêu chuẩn Tính khối lợng muối dung dịch nớc

Gia - ven thu đợc khi cho lợng khí clo này phản ứng hoàn toàn với 200,0 gam

dung dịch NaOH 60%

Giải

- Phơng trình phản ứng điện phân:

2NaCl(dd bão hoà) + 2H2O 2NaOH + Cl2 + H2 (1)

- Số mol của Cl2 thu đợc:

2

Cl

n =

4 22

6 33 ,

, = 1,5 mol

- Số mol của NaOH có trong 200,0 gam dung dịch:

nNaOH =

%

% , 100 40

60 0 200

= 3,0 mol

- Phản ứng của clo với NaOH:

Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O (2)

- Số mol NaOH gấp hai lần số mol Cl2 nên phản ứng vừa đủ

- Khối lợng dung dịch nớc Gia - ven thu đợc:

m = mdung dịch NaOH + mCl2= 200,0 + 71.0,15 = 3,6,5 gam

3.24 Tiến hành điện phân có màng ngăn dung dịch NaCl bão hoà bằng dòng điện

một chiều thu đợc 33,6 m 3 khí clo ở điều kiện tiêu chuẩn Tính khối lợng muốiNaCl đã đem điện phân, và tính khối lợng NaOH thu đợc trong quá trình điệnphân Biết hiệu suất thu hồi khí clo là 95%

6 33 ,

,.103 = 1,5.103mol

- Phơng trình phản ứng điện phân:

2NaCl(dd bão hoà) + 2H2O 2NaOH + Cl2 + H2 (1)

- Số mol của NaCl đem điện phân và số mol NaOH thu đợc:

nNaCl = nNaOH = 2nCl2= 1.1,5.103 = 3.103mol

- Khối lợng NaCl cần dùng:

mNaCl = 3.103.58,5

%

% 95

CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O (7)

Na2CO3 + CaCl2 → CaCO3 + 2NaCl (8)

3.26 Kim cơng là:

a Hợp chất của cacbon với kim loại

b Là hợp chất của cacbon với phi kim

c Một dạng thù hình của cacbon

d Cả a và b đều đúng

3.27 Chọn câu đúng trong các câu sau:

a Các dạng thù hình đúng của cacbon là: kim cơng, than chì và than gỗ

b Các dạng thù hình đúng của cacbon là: kim cơng, than chì và cacbon vô địnhhình

c Các dạng thù hình đúng của cacbon là: kim cơng, than chì và than hoạt tính

d Các dạng thù hình đúng của cacbon là: kim cơng, than chì và than đá

c Là chất oxi hoá và chất khử d Không là chất oxi hoá và chất khử

3.30 Cacbon oxit (CO) là:

c Oxit trung tính d Oxit lỡng tính

3.31 Trong các phản ứng hoá học sau:

cacbon oxit luôn là:

a Chất oxi hoá b Không là chất oxi hoá và chất khử

c Là chất oxi hoá và chất khử d Chất khử

3.32 Cacbon đioxit (hay còn gọi là anhiđrit cacbonic, khí cacbonic: CO2) là:

c Oxit trung tính d Oxit lỡng tính

3.34 Hấp thụ toàn bộ 2,24 lít khí CO2 (đo ở đktc) vào 100,0 ml dung dịch NaOH

c NaHCO3 và Na2CO3 d Phản ứng không tạo muối

3.35 Một viên than tổ ong có khối lợng 350,0 gam chứa 60% cacbon theo khối

l-ợng Tính nhiệt lợng toả ra khi đốt cháy hoàn toàn một viên than này Biết khi

đốt cháy 1 mol cacbon sinh ra lợng nhiệt là 394 kJ

% 100 12

60 350

= 17,5 mol