Các axit của halozen: HCl , HBr , HI, HF * Trong các axit của halozen thì HCl, HBr, HI là các axit mạnh.. Một số bài tập minh họa Bài 1: Hòa tan hoàn toàn oxit FeO trong dung dịch H2SO4
Trang 1Chuyên đề bồi dỡng học sinh Giỏi
Môn hoá học - Lớp 9
Phần axit
Kiến thức
I Phân loại
* Phân loại dựa vào thành phần cấu tạo:
+ A xit có oxi
+ A xit không có oxi
* Phân loại dựa vào khả năng tham gia phản ứng :
+ Axit mạnh: HCl, H2SO4, HNO3, HClO4
+ A xit yếu: H2CO3, H2SO3, H2S
+ A xit trung bình: H3PO4
* Phân loại dựa vào bản chất:
+ Axit có tính oxi hóa: HNO3 , H2SO4 đặc
+ Axit không có tính oxi hóa: HCl , H2SO4 loãng, H2S
1 Các axit của halozen:
HCl , HBr , HI, HF
* Trong các axit của halozen thì HCl, HBr, HI là các axit mạnh Còn axit HF là axit yếu và
có tính chất khác hẳn
a tính chất hoá học:
- Tính chất chung của axit:
+ Làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ
+ Tác dụng với bazơ tạo muối và nớc
+ tác dụng với oxit bazơ tạo muối và nớc
+ Tác dụng với các kim loại đứng trớc H tạo ra muối và H2
+ Tác dụng với muối tạo muối mới và axit mới
- Tác dụng với các chất có tính oxi hóa:
4HCl + MnO2 MnCl2 + Cl2 + 2H2O
2KMnO4 + 16HCl 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
HBr + H2SO4(đ) SO2 + Br2 + H2O
- Các halozen mạnh có thể đẩy các halozen yếu hơn ra khỏi dung dịch axit
F2 + 2HCl HF + Cl2
- Điện phân dung dịch:
2HCl f H2 + Cl2
* Riêng HF có thể hòa tan thủy tinh
4HF + SiO2 SiF4(k) + 2H2O
( Dựa vào phản ứng này mà ngời ta dùng để khắc thuỷ tinh)
Trang 2b Điều chế
- Cho các halozen tác dụng với H2 , lấy sản phẩm hòa tan vào nớc đợc dung dịch axit
H2 + Cl2 2HCl
- Cho các halozen tác dụng với nớc
Cl2 + H2O HCl + HClO
- Phơng pháp sunfat ( dùng trong phòng thí nghiệm)
NaCl + H2SO4 70 80 0NaHSO4 + HCl
2NaCl + H2SO4 200 0 Na2SO4 + 2HCl
- phi kim mạnh đẩy phi kim yếu hơn ra khỏi dung dịch axit
Cl2 + 2HBr 2HCl + Br2
Hoặc:
Cl2 + 2H2O + SO2 2HCl + H2SO4
Axit sunfuric : H 2 SO 4
a Tính chất
* Axit H2SO4 loãng thể hiện tính axit Là axit mạnh
* Axit H2SO4 đặc có tính oxi hóa
Ngoài tính chất chung của a xit còn có tính chất riêng
- Tác dụng với phi kim tạo ra khí SO2
2H2SO4(đ) + C t0 CO2 + SO2 + 2H2O
2H2SO4(đ) + 3S t0 3SO2 + 2H2O
- Tác dụng với kim loại
+ Tác dụng với kim loại yếu, TB ( từ Fe trở đi) giải phóng SO2
Cu + 2H2SO4(đ) t0 CuSO4 + SO2 + H2O
+ Tác dụng với kim loại mạnh tạo ra: SO2 , S , H2S
Mg + H2SO4(đ) MgSO4 + H2S + H2O
+ Không tác dụng với Au, Pt
+ H2SO4 đặc nguội không tác dụng với Fe, Al, Cr
b Sản xuất
Nguyên liệu thờng dùng là S hoặc quặng firit (FeS2)
S + O2 t0 SO2
4FeS2 + 11O2 t0 2Fe2O3 + 8SO2
2SO2 + O2 t0 2SO3
SO3 + H2O H2SO4
- Trên thực tế ngời ta dùng H2SO4 đặc để hấp thụ SO3 vì nếu dùng nớc hấp thụ thì sẽ tạo ra các
ôlêum ( H2SO4 nSO3 ) làm giảm hiệu suất phản ứng
V 2 O 5
Trang 33 Axit nitric : HNO 3
Là axit có tính oxi hóa mạnh
a Tính chất:
Ngoài tính chất chung của axit còn có tính chất riêng
+ Tác dụng với phi kim
4HNO3 + C 4 NO2 + CO2 + 2H2O
6HNO3 + S H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
5HNO3 + 3P + 2H2O 3H3PO4 + 5NO2
+ Tác dụng với kim loại:
- HNO3 tác dụng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt
* HNO3 đặc nguội không phản ứng với : Fe, Al, Cr
* HNO3 đặc tác dụng với kim loại sản phẩm khử là NO2
4HNO3 + Cu Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Fe + 6HNO3 Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
* HNO3 loãng
- Tác dụng với các kim loại yếu và TB ( từ Fe trở đi ) sản phẩm khử là NO
8HNO3 + 3Cu 3Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO
- Tác dụng với kim loại mạnh thì có tối đa 5 sản phẩm khử là: N2O, N2, NO, NO2, NH4NO3
5Mg + 12HNO3 5Mg(NO3)2 + N2 + 6H2O
4Mg + 10HNO3 4Mg(NO3)2 + N2O + 5H2O
4Mg + 10HNO3 4 Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
- Au không tác dụng trực tiếp với axit kể cả axit có tính oxi hóa mà chỉ tan trong nớc cờng toan ( hỗn hợp của HNO3 và HCl)
Au + 3HCl + HNO3 AuCl3 + NO + 2H2O
b Điều chế axit HNO 3
* Trong công nghiệp
Điều chế HNO3 chia làm 3 giai đoạn:
+ Oxi hóa NH3 thành NO
4NH3 + 5NO t0 4NO + 6H2O
+ Oxi hóa NO thành NO2
2NO + O2 t0 2NO2
+ Chuyển hóa NO2 thành HNO3
3NO2 + H2O 2HNO3 + NO
* Trong phòng thí nghiệm
KNO3 + H2SO4 KHSO4 + HNO3
NaNO3 + H2SO4 NaHSO4 + HNO3
4 Axit sunfuhiđric : H 2 S
Thể hiện tính axit yếu
Trang 4- có đầy đủ tính chất của một axit
Có tính khử nên tác dụng đợc với hầu hết các chất có tính oxi hóa
H2S + H2SO4(đ) 2SO2 + 2H2O
- Tác dụng với muối
+ Chú ý: các muối : CuS , PbS, HgS , Ag2S, là những kết tủa bền vững với axit , do đó:
H2S + CuSO4 CuS + H2SO4
CuS + H2SO4 : Không xảy ra phản ứng
+ Muối sunfua của kim loại kiềm thổ và Al2S3 bị thủy phân trong môi trờng nớc
BaS + 2H2O Ba(OH)2 + H2S
Al2S3 + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2S
5 Axit photphoric : H 3 PO 4
Là axit trung bình yếu hơn các axit HCl , H2SO4 , HNO3
- Có đầy đủ tính chất của một axit
+ Khi tác dụng với kiềm cho 3 muối:
NaOH + H3PO4 NaH2PO4 + H2O
NaOH + H3PO4 Na2HPO4 + 2H2O
3NaOH + H3PO4 2Na3PO4 + 3H2O
B Một số bài tập minh họa
Bài 1: Hòa tan hoàn toàn oxit FeO trong dung dịch H2SO4 đặc nóng thu đợc dung dịch A1 và khí B1
a Cho khí B1 tác dụng với dung dịch NaOH, dung dịch Br2, dung dịch K2CO3
b Cho dung dịch A1 tác dụng với NaOH d , lọc kết tủa rồi nung trong không khí đến khối lợng không đổi đợc chất rắn A2 Trộn A2 với bột Al rồi nung ở nhiệt độ cao đợc hỗn hợp A3 gồm 2 oxit trong đó có một oxit là Fe3O4 Hòa tan A3 trong HNO3 loãng d thu đợc khí NO duy nhất Hãy viết các PTHH xảy ra
H
ớng dẫn giải giải
2FeO + 4H2SO4 Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O
Dd A1 : Fe2(SO4)3
khí B1 : SO2
a SO2 + 2NaOH Na2SO3 + H2O
SO2 + NaOH NaHSO3
SO2 + Br2 + 2H2O 2HBr + H2SO4
SO2 + K2CO3 K2SO3 + CO2
b Fe2(SO4)3 + 6NaOH 2Fe(OH)3 + 3Na2SO4
2Fe(OH)3 t0 Fe2O3 + 3H2O
A2 : Fe2O3
9Fe2O3 + 2Al t0 6Fe3O4 + Al2O3
A3 : Fe3O4, Al2O3
Al2O3 + 6HNO3 2Al(NO3)3 + 3H2O
Trang 53Fe3O4 + 28HNO3 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O
Bài 2: Chỉ dùng một thuốc thử để nhận ra các dung dịch riêng biệt sau:
HCl , HNO3 , H2SO4 , H3PO4
H
ớng dẫn giải:
Chọn thuốc thử là Ba
- Có khí màu nâu thoát ra khi đun nóng là HNO3
- Có kết tủa là H2SO4 và H3PO4
- Lọc kết tủa cho vào dd HCl , kết tủa nào tan là kết tủa của H3PO4
Bài 3: Cho hỗn hợp gồm FeS2 , Fe3O4 , FeCO3 hòa tan hết trong dung dịch HNO3 đặc nóng thu đợc dung dịch trong suốt và hỗn hợp 2 khí NO2 và CO2 Thêm dung dịch BaCl2 vào dung dịch trên thấy xuất hiện kết tủa trắng không tan trong dung dịch axit d Giải thích và viết PTHH
H
ớng dẫn giải:
FeS2 + 18HNO3 Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + 15NO2 + 7H2O
Fe3O4 + 10HNO3 3Fe(NO3)3 + NO2 + 5H2O
FeCO3 + 4HNO3 Fe(NO3)3 + NO2 + CO2 + 2H2O
BaCl2 + H2SO4 BaSO4 + 2HCl
Bài 4: Khi hòa tan cùng một kim loại R vào dung dịch HNO3 loãng và vào dung dịch H2SO4 loãng thì thu đợc khí NO và H2 có thể tích bằng nhau ( ở cùng điều kiện) Biết rằng khối lợngmuối nitrat thu đợc bằng 159,21% khối lợng muối sunfat Xác định R
H
ớng dẫn giải
Một kim loại có hóa trị thay đổi khi tác dụng với HNO3 , H2SO4đặc thờng là cho hóa trị cao
nhất , và tác dụng với H2SO4 loãng và HCl cho hóa trị thấp nhất
3R + 10nHNO3 3R(NO3)n + nNO + H2O
2R + mH2SO4 R2(SO4)m + mH2
- Nếu gọi số mol của R tham gia phản ứng là 1mol thì từ PTHH ta có:
m
n
=
2
3
n = 1,5m ( R + 62n) = 1.5921( 2R + 96m) 0,5
R + 93n = 1,5921R + 76,4208m
0,5921R = 16,5792m
R = 28m
Vậy kim loại cần tìm là Fe
Trang 6Bài 5: Hòa tan hoàn toàn 10,02 gam hỗn hợp Mg , Al , Al2O3 trong V ml dung dịch HNO3 1M đợc 6,72 lit khí NO ( ở đktc) và dung dịch A Cho dung dịch NaOH 2M vào A đến khi khối lợng kết tủa không thay đổi thì hết 610 ml dd NaOH và đợc 6 gam chất rắn
a Tính số gam mỗi chất trong hỗn hợp đầu và V
b Nếu chỉ dùng 500ml dung dịch NaOH 2M thì thu đợc bao nhiêu gam kết tủa
H
ớng dẫn giải
a Đặt x, y, z là số mol Mg , Al , Al2O3
Ta có: 24x + 27y + 102z = 10,02 (*1)
Hòa tan trong HNO3
3Mg + 8HNO3 3Mg(NO3)2 + 2NO + 4H2O
x
3
8
x x
z
x
2
Al + 4HNO3 Al(NO3)3 + NO + 2H2O
y 4y y y
Al2O3 + 6HNO3 2Al(NO3)3 + 3H2O
z 6z 2z
Số mol NO =
3
2x
+ y = 0,3 ( *2) Dung dịch A có: Mg(NO3)2 x mol
Al(NO3)3 y + 2z mol
HNO3 d n - (
3
8
x + 4y + 6z) mol ( đặt là a mol) (*3) Khi cho A tác dụng với dd NaOH
Số mol NaOH = 0,61 2 = 1,22 (mol)
HNO3 + NaOH NaNO3 + H2O
a mol a mol
Mg(NO3)2 + 2NaOH Mg(OH)2 + 2NaNO3
xmol 2x mol xmol
Al(NO3)3 + 3NaOH Al(OH)3 + NaNO3
( y + 2z) 3(y+2z) (y + 2z)
Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O
( y+ 2z) (y + 2z)
Ta có : a + 2x + 4(y + 2z) = 1,22 (*4)
Kết tủa còn lại là Mg(OH)2
Mg(OH)2 MgO + H2O
x mol x mol
x =
40
6
= 0,15 (mol) Thay vào (*2) ta có : y = 0,2 (mol)
Trang 7Thay x và y vào (*1) ta có: z = 0,01 (mol)
mMg = 0,15.24 = 3.6(g)
mAl =27 0,2 = 5,4 (g)
mAl2O3 = 102 0,01 = 1,02 (g)
* Tính V
Thay x, y, z vào (*4) ta đợc a = 0,04
Thay vào (*3) ta đợc số mol HNO3 ban đầu là: n = 1,3 (mol)
V = 1,3 : 1 = 1,3 (l)
b n NaOH = 0,5 2 = 1 (mol)
Số mol NaOH tác dụng với Mg(NO3)2 và Al(NO3)3 là:
a+ 2x + 3(y + 2z) = 1( mol)
Vậy Al(OH)3 cha bị hòa tan nên kết tủa là Mg(OH)2 và Al(OH)3
m = (58 0,15) + (78 0,22) = 25,86 (g)
Bài 6: 100 ml dung dịch X chứa H2SO4 và HCl theo tỉ lệ 1 : 1 Để trung hòa 100ml dung dịch X cần 400ml dung dịch NaOH 5% ( D = 1,2 g/ ml)
a Tính nồng độ mol mỗi axit trong X
b Nếu nồng độ % của NaCl trong dung dịch thu đợc sau phản ứng là 1,95 Tính nồng độ % mỗi axit trong X
H
ớng dẫn giải :
a
PTHH: HCl + NaOH NaCl + H2O
H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + H2O
mNaOH =
100
5 2 , 1 400
= 24 (g) nNaOH = 0,6 (mol) Gọi x là số mol của HCl và H2SO4 ta có : 3x = 0,6 (mol)
x = 0,2(mol)
Nồng độ của 2 axit là: 0,2: 0,1 = 1M
b C% NaCl =
dd
NaCl
m
= 1,95
mdd =
95 , 1
100
NaCl
m
Mà theo PTHH n NaCl = nHCl = 0,1 0,2 = 0,2 (mol)
mNaCl = 0,2 58,5 = 11,7 (g)
mdd = 111,7,95.100 = 600 (g)
mddX = mdd – mdd NaOH
= 600 - 400.1,2 = 120 (g)
Trang 8C% H2SO4 =
120
100 98 2 , 0
16,33%
C% HCl =
120
100 5 , 36 2 , 0
6,08%