Nhãm gåm c¸c nguyªn tè mµ nguyªn tö cña chóng cã sè electron líp ngoµi cïng b»ng nhau vµ ®îc xÕp thµnh cét theo chiÒu t¨ng dÇn cña ®iÖn tÝch h¹t nh©n nguyªn tö.. ThÝ dô: Nhãm I gåm c¸c n[r]
Trang 1Chơng 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:
Thí dụ 2: Nhôm cháy trong oxi tạo thành nhôm oxit:
4Al + 3O2 ⃗t o Al2O3
Thí dụ 3: Đồng cháy trong oxi tạo thành đồng (II) oxit:
2Cu + O2 ⃗t o 2CuO
- 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
2H2 + O2 ⃗t o 2H2O
- Một số phi kim khác tác dụng với hidro tạo thành hợp chất khí
H2 + Cl2 ⃗t o 2HCl
3 Tác dụng với oxi
Nhiều phi kim tác dụng với oxi tạo thành oxit axit
Trang 2Mức 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 …
Trang 3a 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
2 Một số hợp chất của cacbon
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:
3CO + Fe2O3 ⃗t o 3CO2 + 2Fe
Cacbon oxit cháy trong không khí hoặc trong oxi toả nhiều nhiệt:
- 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
+ Tác dụng với nớc
Cacbon đioxit tác dụng với nớc tạo thành dung dịch axit cacbonic là axit yếukhông bền, lầm quỳ tím chuyển sang màu đỏ
+ Tác dụng với dung dịch bazơ: Tuỳ theo tỉ lệ số mol giữa CO2 và bazơ mà tạothành muối trung hoà, muối axit hoặc hỗn hợp hai muối:
Trang 4NaOH + CO2 NaHCO3
+ Tác dụng với oxit bazơ:
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)
2NaHCO3 ⃗t o Na2CO3 + CO2 + H2O
V - Silic và công nghiệp silicat
1 Silic
Là nguyên tố phổ biến thứ 2 (sau oxi) trong thiên nhiên, silic chiếm 1/4khối lợng vỏ trái đất, silic tồn tại chủ yếu dới dạng hợp chất trong cát trắng và đấtsét Silic là chất rắn màu xám, tinh thể tinh khiết có tính bán dẫn nên có nhiều ứngdụng trong công nghệ điện tử, pin mặt trời …
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
Trang 5a 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
- 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
Trang 6- 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
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.
Trang 73.2 Trong các nhóm chất phi kim sau, nhóm nào toàn là phi kim tồn tại ở trạng
thái khí trong điều kiện thờng:
3.4 Khí O2 có lẫn một số khí là CO2 và SO2 Có thể cho hỗn hợp khí này lội qua
dung dịch nào trong các dung dịch sau để loại bỏ các khí độc
a Dung dịch CaCl2 b Dung dịch Ca(OH)2
Đáp án: b đúng.
3.5 Khi điều chế khí SO3 bằng phản ứng:
Na2SO3 + H2SO4 Na2SO4 + SO2 + H2O
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
3.8 Có ba lọ đựng ba khí riêng biệt là clo, hiđroclorua và O2 Có thể dùng một chất
nào trong số các chất sau để đồng thời nhận biết đợc cả ba khí:
a Giấy quỳ tím tẩm ớt b Dung dich NaOH
Trang 8c Dung dịch CaCl2 d Dung dich H2SO4
Đáp án: a đúng.
3.9 Có ba lọ đựng ba dung dịch riêng biệt là BaCl2, Ca(HCO3)2 và MgSO4 bị mất
nhãn 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
Đáp án: d đúng.
3.10 Trong những cặp chất sau
những cặp chất nào có thể phản ứng đợc với nhau:
SO3 + H2O H2SO4
H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2H2O
Na2SO4 + BaCl2 BaSO4 + 2NaCl
3.13 Một chất khí có công thức phân tử là X2 Khí đó là khí gì? Biết rằng 1,0 lít
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:
Trang 9- 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:
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:
3.14 Cho 1,12 lít khí Cl2 (đo ở đktc) tác dụng với H2 d, hấp thụ toàn bộ sản phẩm
vào nớc thu đợc 100,0 ml dung dịch A Tính nồng độ mol/l của dung dịch A.
3.15 Cho 3,36 lít khí Cl2 (đo ở đktc) tác dụng với H2 d, hấp thụ toàn bộ sản phẩm
vào 100,0 gam nớc thu đợc dung dịch B Tính nồng độ % của dung dịch B.
- Khí HCl tan hoàn toàn vào nớc tạo thành dung dịch axit HCl
- Khối lợng dung dịch axit HCl thu đợc:
mdung dịch HCl = mHCl + m H2O = 36,5.0,3 + 100,0 = 110,95 gam
- N ồng độ % HCl trong dung dịch B là:
C%HCl = 36 , 5 0,3
110, 95 100 % = 9,87%
Trang 103.16 Cho 2,40 gam Mg kim loại phản ứng hoàn toàn với V lít khí X2 (đo ở đktc)
- 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%
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
l-ợng Xác định công thức phân tử của muối và viết 3 phơng trình phản ứng trực tiếptạo thành muối FeX2
Vậy X là nguyên tố Clo, công thức phân tử của muối là FeCl2
- Ba phơng trình phản ứng trực tiếp tạo thành FeCl2 là:
Trang 11Fe + 2HCl FeCl2 + H2 (1)
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 côngthức 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 3x mol.
- Ta có hệ phơng trình:
mFeX3 = (56 + 3MX).x = 1,30 gam
mAgX = (108 + MX) 3x = 3,444 gam
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 cháy
hoàn 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 vào
200,0 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
Trang 12Theo định luật bảo toàn khối lợng, khi cô cạn dung dịch A lợng muối thu đợc là:
mmuối khan=mXCl2+mYCl3=18 , 4 +36 , 5 1,0 −2 0,5=53 , 9 gam
b Phần 2 tác dụng với clo:
Hấp thụ HCl vào dung dịch NaOH:
HCl + NaOH NaCl + H2O (5)
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:
3.21 Tính thể tích khí clo thu đợc ở điều kiện tiêu chuẩn khi đun nóng nhẹ 1,58
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
Giải
- Số mol của MnO2:
Trang 133.23 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:
- 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%
Giải
- Số mol của Cl2 thu đợc:
Điện phân có màng ngăn
Trang 14nCl2 = 33 , 6
22 , 4 .103 = 1,5.103 mol
- 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 = 2 nCl2 = 1.1,5.103 = 3.103 mol
Các phơng trình phản ứng:
2NaCl 2Na + Cl2 (1)
HCl + NaOH NaCl + H2O (5)2HCl + Ca(OH)2 CaCl2 + 2H2O (6)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
Đáp án: c 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
Điện phân có màng ngăn
Điện phân nóng chảy