Xem mẫu
- SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP NHÓM OXI ĐỂ BỒI DƯỠNG
HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC Ở TRƯỜNG THPT
- MỞ ĐẦU
1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Chúng ta đang bước vào giai đoạn quyết định của thời kì công nghiệp hoá –
hiện đại hoá, cùng với sự phát triển như vũ bão của khoa học - kỹ thuật, sự bùng
nổ của công nghệ cao, trong xu thế toàn cầu hóa, việc chuẩn bị và đầu tư vào
con người nhằm tạo ra những con người có đủ năng lực trình độ để nắm bắt
khoa học kỹ thuật, đủ bản lĩnh để làm chủ vận mệnh đất nước là vấn đề sống còn
của quốc gia. “Nâng cao dân trí - Đào tạo nhân lực - Bồi dưỡng nhân tài” luôn là
nhiệm vụ trung tâm của giáo dục - đào tạo. Trong đó việc phát hiện và bồi
dưỡng những học sinh có năng khiếu về các môn học ở bậc học phổ thông chính
là bước khởi đầu quan trọng để góp phần đào tạo các em thành những người đi
đầu trong các lĩnh vực của khoa học và đời sống. Vì lẽ đó nên công tác bồi
dưỡng học sinh giỏi là nhiệm vụ tất yếu của mỗi nhà trường, mỗi giáo viên.
Việc phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa nằm trong nhiệm vụ phát
hiện, bồi dưỡng nhân tài chung của giáo dục phổ thông và là nhiệm vụ quan
trọng, thường xuyên của mỗi giáo viên dạy Hóa học. Có làm tốt điều đó mới có
thể đáp ứng được yêu cầu về chất lượng của các trường chuyên ngày càng được
nâng cao hơn, tiếp cận được với chương trình dạy học quốc tế tốt hơn. Và việc
sử dụng bài tập Hoá học là một trong các phương pháp dạy học quan trọng nhất
để nâng cao chất lượng dạy học bộ môn. Đối với học sinh giải bài tập là một
phương pháp học tập tích cực. Chính vì vậy giáo viên cần tự biên soạn tài liệu
dùng để dạy chuyên cho học sinh.
Với nhiệm vụ bồi dưỡng học sinh trong đội tuyển Olympic Hoá học 10, tôi
nhận thấy học sinh còn lúng túng khi giải một số bài tập vô cơ nhất là các bài tập
ở nhóm oxi. Trong khi đó, bài tập về nhóm oxi hầu như có trong các đề thi
Olympic, đề thi quốc gia. Vì vậy, tôi đã chọn đề tài “Xây dựng hệ thống bài tập
nhóm oxi để bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học ở trường THPT”.
2. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI
Xây dựng hệ thống bài tập nhóm oxi để bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học ở
trường THPT.
3. NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI
- Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài.
- Xây dựng hệ thống bài tập nhóm oxi đối với lớp 10 chuyên.
- Vận dụng đề tài vào giảng dạy thực tế để kiểm tra tính hiệu quả của đề tài.
4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Về nội dung: Xây dựng hệ thống bài tập nhóm oxi (chương trình nâng cao
lớp 10).
- Đối tượng nghiên cứu: Học sinh lớp 10 chuyên hoá năm học 2011-2012
trường THPT Chuyên Lê Quý Đôn.
- 5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Đọc các tài liệu liên quan, phân tích, tổng hợp để hệ thống hoá kiến thức.
- Thực nghiệm sư phạm.
- Thống kê toán học.
6. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
Nếu vận dụng hiệu quả hệ thống bài tập nhóm oxi để bồi dưỡng học sinh giỏi
Hoá học thì khả năng giải quyết bài tập phần này của học sinh sẽ tốt hơn.
7. ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI
Chọn lọc và xây dựng được hệ thống bài tập về nhóm oxi dùng để bồi dưỡng
học sinh giỏi Hoá học.
- PHẦN NỘI DUNG
Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN ĐỀ TÀI
1.1. Cơ sở lí luận
Nét đổi mới trong phương pháp dạy học hiện nay, người giáo viên đặt người
học vào đúng vị trí chủ thể của hoạt động nhận thức, làm cho học sinh hoạt động
trong giờ học, rèn luyện cho học sinh tập giải quyết các vấn đề của khoa học từ
dễ đến khó, có như vậy học sinh mới có điều kiện tốt để tiếp thu và vận dụng
kiến thức một các chủ động sáng tạo.
Trong dạy học hóa học, bài tập hóa học là nguồn quan trọng để học sinh thu
nhận kiến thức, củng cố khắc sâu những lí thuyết đã học phát triển tư duy sáng
tạo của học sinh, nâng cao năng lực nhận thức. Đa số học sinh chuyên hoá hiện
nay gặp rất nhiều khó khăn trong việc phân loại và tìm ra phương pháp giải phù
nhất là đối với những bài toán nâng cao vì vậy học sinh cần nắm được bản chất
hóa học và giải nhiều bài tập để có thể tự rút kinh nghiệm cho bản thân.
Tác dụng của bài tập hoá học
- Phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh.
- Giúp học sinh hiểu rõ và khắc sâu kiến thức.
- Hệ thống hoá các kiến thức, cung cấp thêm kiến thức mới, mở rộng hiểu
biết của học sinh về các vấn đề thực tiễn đời sống và sản xuất hoá học.
- Rèn luyện được một số kỹ năng:các tính toán đại số, phán đoán, độ nhạy
cảm bài toán,...
- Rèn cho học sinh tính kiên trì, chịu khó, cẩn thận, chính xác khoa học,...
Điều kiện để học sinh giải bài tập được tốt
- Nắm chắc lý thuyết: các định luật, quy tắc, các quá trình hoá học, tính
chất lý hoá học của các chất,...
- Nắm được các dạng bài tập cơ bản. Nhanh chóng xác định bài tập cần
giải thuộc dạng bài tập nào.
- Nắm được một số phương pháp thích hợp với từng dạng bài tập.
Một số phương pháp giải toán hóa học vô cơ ở THPT
- Phương pháp bảo toàn:
+ Bảo toàn điện tích.
+ Bảo toàn khối lượng.
+ Bảo toàn nguyên tố.
+ Bảo toàn electron.
- Phương pháp đại số.
- Phương pháp trung bình.
- Phương pháp ghép ẩn số.
- Phương pháp tăng giảm khối lượng.
- - Phương pháp đường chéo.
- Phương pháp biện luận.
Ý nghĩa tác dụng của việc sử dụng bài tập hóa học
Việc dạy học không thể thiếu bài tập. Sử dụng bài tập để luyện tập là một
biện pháp hết sức quan trọng để nâng cao chất lượng dạy học.
Bài tập hóa học có ý nghĩa tác dụng to lớn về nhiều mặt :
Ý nghĩa trí dục:
+ Làm chính xác hóa khái niệm hóa học, củng cố đào sâu và mở rộng
kiến thức một cách sinh động, phong phú, hấp dẫn.
+ Ôn tập hệ thống hóa kiến thức một cách tích cực nhất.
+ Rèn luyện các kỹ năng hóa học như: cân bằng, tính toán theo phương
trình hoá học,…
Ý nghĩa phát triển: Phát triển ở học sinh ở năng lực tư duy logic, biện
chứng, khái quát, độc lập, thông minh và sáng tạo.
Ý nghĩa giáo dục: Rèn luyện đức tính kiên nhẫn, trung thực và lòng say
mê khoa học hóa học. Bài tập thực nghiệm còn có tác dụng rèn luyện văn hóa
lao động.
1.2. Thực tiễn của đề tài
Trong những năm gần đây, việc dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi gặp không ít
khó khăn. Đa số học sinh chẳng mặn mà gì việc thi vào các đội tuyển bởi một
suy nghĩ đơn giản rằng: mình bỏ ra một quỹ thời gian không ít mà thành tích đạt
chưa cao. Còn như với quỹ thời gian đó nếu dành cho việc học chính khóa để
được học sinh giỏi hay học thi đại học,... thì hiệu quả hơn nhiều. Ngoài ra, còn
một số nguyên nhân khác như:
- Mục tiêu của phụ huynh và học sinh chuyên là đỗ đại học có danh tiếng
trong nước hoặc đầu tư vào việc đi du học.
- Tâm lý phụ huynh không muốn con em mình bị áp lực trong việc học thi
vào đội tuyển.
- Đầu tư nhiều thời gian cho một môn chuyên.
- Nguồn tài liệu tham khảo để bồi dưỡng học sinh còn thiếu.
- Giáo viên chưa có kinh nghiệm bồi dưỡng đội tuyển.
Xuất phát từ các cơ sở lí luận và thực tiễn trên, tôi nhận thấy rằng việc xây
dựng hệ thống bài tập cho học sinh sẽ gây hứng thú học tập từ đó nâng cao được
chất lượng bồi dưỡng cho học sinh.
- Chương 2 HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ NHÓM OXI
2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NHÓM OXI
2.1.1. Giới thiệu chung về các nguyên tố nhóm oxi
Nhóm Oxi trong bảng tuần hoàn (còn gọi là nhóm Cancogen) gồm các
nguyên tố oxi (O), lưu huỳnh (S), selen (Se), telu (Te) và poloni (Po).
- Oxi được phát hiện đầu tiên do Karl Wilhem Scheele nhà hoá học người
Thuỵ Điển.
- Lưu huỳnh là nguyên tố đã được biết từ thời cổ đại.
- Selen được Beczenliut (Jons Jakob Benzelius) người Thuỵ Điển tìm ra năm
1817 khi ông nghiên cứu chất thải buồng chì trong quá trình sản xuất H2SO4.
- Telu được phát hiện vào khoảng thập niên 80 thế kỷ thứ 18.
- Poloni là nguyên tố phóng xạ được phát hiện vào năm 1898 cùng với
nguyên tố radi, do Pierre Curie người Pháp và bà Marie Curie người Ba Lan.
Trạng thái tự nhiên O, S, Se, Te, Po.
Oxi
Là nguyên phổ biến nhất trong thiên nhiên, trong khí quyển Trái Đất oxi
có thành phần theo khối lượng là 23,15%, trong chất sống là 79%,...
Lưu huỳnh:
- Là nguyên tố khá phổ biến trong thiên nhiên chiếm khoảng 0,01% theo
khối lượng của vỏ Trái Đất.
- Một phần tồn tại ở dạng hợp chất chủ yếu ở dạng sunfua và sunfat:
+ Các khoáng sunfua như pirit (FeS2); sfalerit (ZnS); galen (PbS);
cancozit (Cu2S); thần sa (HgS); những khoáng đa kim như cancopirit (FeCuS2).
+ Các khoáng sunfat như muối Globe (Na2SO4. 10H2O); thạch cao
(CaSO4. 2H2O); muối MgSO4.7H2O,…
- Lưu huỳnh còn có trong thành phần của khí núi lửa, trong suối nước
nóng, trong thành phần protein của động vật và thực vật.
Selen, telu, poloni
- Trữ lượng của selen trong vỏ Trái đất khoảng 3.10-5% ; của telu vào
khoảng 1.10-6% theo khối lượng. Ít khi gặp khoáng chất riêng của senlen và telu,
thường gặp ở dạng hợp chất lẫn trong những khoáng có chứa lưu huỳnh.
- Poloni là nguyên tố rất hiếm, trong thiên nhiên ở dạng phóng xạ, thường
gặp trong các khoáng của urani và thori.
Phương pháp điều chế:
Oxi
- Trong công nghiệp Oxi được điều chế bằng phương pháp chưng cất phân
đoạn không khí lỏng.
- Trong phòng thí nghiệm:
+ Phương pháp điện phân H 2O: 2H 2O – 4e → 4H + + O2
+ Phương pháp dùng chất oxi hóa mạnh để oxi hóa ion O 2-:
- 2MnO 2 + 2H2SO4 (đặc nóng) → 2MnSO4 + O2 + 2H2O
4CrO3 + 6H2SO4 (đặc nóng) → 2Cr2(SO4)3 + 3O 2 + 6H2O
K2Cr2O7 + 10H2SO4 (đặc nóng) → 2Cr2(SO4)3 + 3O 2 + 8H 2O + 4KHSO4
+ Phương pháp nhiệt phân
Nhiệt phân các oxit kém hoạt động
2HgO → 2Hg + O2
2Ag2O → 4Ag + O 2
Nhiệt phân các oxit bậc cao
3MnO2 → Mn3O 4 + O2
2Pb3O4 → 6PbO + O 2
Nhiệt phân muối chứa nhiều oxi kém bền:
2KNO3 → 2KNO2 + O2
2KMnO 4 → K 2MnO4 + MnO2 + O2
4K2Cr2O7 → 4K2CrO4 + 2CrO 3 + 3O2
+ Phân hủy hidropeoxit với các chất xúc tác là MnO2, bột Au, Ag,...
2H2O 2 → 2H2O + O2
Lưu huỳnh
- Được khai thác chủ yếu từ lưu huỳnh mỏ theo phương pháp Frasch.
- Từ hợp chất:
o
t
2H 2S + O2 2S+ 2H2O
o
t
2H 2S + SO2 3S+ 2H2O
Selen và telu
- Chất bã các cơ sở sản xuất H 2SO4 như bụi các ống dẫn, bã phòng chì,
tháp rửa.
- Kết tủa thu được khi tinh chế Cu bằng phương pháp điện phân.
- Nguyên tắc chung là chuyển các nguyên tố đó thành hợp chất ở trạng
thái hoá trị 4 sau đó khử bằng khí SO2: XO2 + 2SO2 X + 2SO 3 (X là Se, Te)
Poloni
1
0n
209
83 Bi 210 Bi 210 Po
83 84
Tính chất lý học:
Tính chất O S Se Te Po
tà lục lục
phương phương phương
Trạng thái tập hợp khí rắn rắn rắn rắn
không vàng xám trắng bạc -
Màu sắc
màu
Khối lượng riêng 1,468 2,06 4,80 6,24 9,3
(g/cm3)
Nhiệt độ nóng chảy -219 119,3 227 449,8 250
(0C)
Nhiệt độ sôi (0C) -183 444,6 684,9 990 963
Nhiệt nóng chảy 0,2217 1,464 6,694 18,201 -
(kJ/mol-ng tử)
Nhiệt hoá hơi 3,406 10,544 17,866 46,024 -
- (kJ/mol-ng tử)
Thế điện cực chuẩn - -0,44 -0,92 -1,14 -
(V), X + 2e X2-
2.2.1. Tính chất hoá học nhóm oxi
OXI
1. Phản ứng với hiđro
2H 2 + O2 → 2H2O
2. Phản ứng với kim loại kiềm (nhóm IA)
- Khi đốt Li trong khí O2 dư tạo ra Li2O:
4Li + O 2 → 2Li2O
- Với các kim loại Na, K, Rb, Cs tạo ra monoxit M2O, peoxit M2O2,
supeoxit MO2. Khi nung nóng các kim loại kiềm M trong khí O2 tạo ra M2O2
và MO2:
2M + O 2 → M2O 2
M + O 2 → MO 2
M2O2 + 2M → 2M2O
Phản ứng với kim loại kiềm thổ (IIA)
2Be + O2 → 2BeO
2Mg + O2 → 2MgO
Phản ứng với B, Al (nhóm IIIA)
4B + 3O 2 → 2B2O3
4Al + 3O 2 → 2Al2O3
Phản ứng với các nguyên tố nhóm VIA
2C + O 2 → 2CO
C + O2 → CO2
Si + O 2 → SiO2
- Với Ge, Sn, Pb tạo ra các oxit dạng MO, MO2:
Ge + O 2 → GeO2
-Sn + O 2 → SnO2
2Pb + O2 → 2PbO
Phản ứng với nitơ, photpho (nhóm VA)
N2 + O2 2NO
4P + 3O2(thiếu) → P4O 6
4P + 5O2(dư) → P4O 10
Phản ứng với S, Se, Te (nhóm VIA)
S + O2 → SO 2
Te + O2 → TeO2
2Se + 3O 2 → SeO3
Phản ứng với các nguyên tố nhóm VIIA
F2 + O 2 → F2O 2
Phản ứng với một số kim loại chuyển tiếp
- Với Cu, Ag, Au: chỉ có Cu phản ứng trực tiếp khi đốt trong oxi tạo ra
Cu2O và CuO:
- 4Cu + O 2(thiếu) → 2Cu2O
t
2Cu + O 2(dư) 2CuO
Các oxit Ag2O, Au2O, Au2O 3 đều tạo ra bằng phương pháp gián tiếp.
- Với Zn, Cd, Hg: khi nung các kim loại trên trong oxi hoặc không khí đều có
phản ứng trực tiếp tạo ra mono-oxit MO:
t
2M + O 2 2MO
- Với Crom: tạo ra các oxit CrO, Cr2O 3, CrO3.
t
4Cr + 3O2 2Cr2O 3
- Với sắt: tạo ra các oxit FeO, Fe2O3, Fe2O4.
t
3Fe(bột) + 2O2 Fe3O4
3. Với các hợp chất
2H 2S + 3O 2 → 2H2O + 2SO2
4NH3 + 3O2 → 6H 2O + 2N2
CxHy + (x+y/4)O2 → (y/2)H2O + xCO2
2CO + O2 → 2CO2
2NO + O2 → 2NO 2
P4O6 + O2 → P4O10
2SO2 + O2 2SO3
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3
2Mn(OH)2 + O 2 + 2H2O → 2Mn(OH)4
4Cr(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Cr(OH)3
4. Oxi hóa các hợp chất hữu cơ
LƯU HUỲNH
1. Phản ứng với hiđro:
S + H2 H2S
2. Phản ứng với các nguyên tố nhóm I:
- Li, Na tạo ra các hợp chất dạng Li2S, Na2S, Li2S2, Na2Sx (x = 2 5); K,
Rb, Cs tạo ra dạng M2S và M2Sx (x = 2 6).
2M + S M2S
- Cu tạo ra Cu2S và CuS:
o
2Cu + S Cu2S
t , pcao
- Ag tạo ra Ag2S khi đung nóng Ag với S bột :
o
2Ag + S Ag2S
t
Phản ứng với các nguyên tố nhóm II
o
Mg + S MgS t
- Zn, Cd, Hg tạo ra dạng ZnS, ZnS2, CdS, HgS, HgS2.
Hg + S HgS
Phản ứng với các nguyên tố nhóm III
- Al tạo ra Al2S, AlS, Al2S3:
o
2Al + 3S t
Al2S3
- Gali tạo ra Ga2S, GaS, Ga2S3:
o
2Ga + 2S Ga2S3 1200 C
Phản ứng với các nguyên tố nhóm IV
- - Cacbon tạo ra hợp chất CS, C3S2, CS2 nhưng chỉ có hợp chất cacbon
đisunfua CS2 được tạo ra trực tiếp từ các nguyên tố khi cho hơi lưu huỳnh
qua than nung đỏ:
C + 2S CS2
- Si tạo ra SiS và SiS2x nhưng chỉ có SiS2 được điều chế trực tiếp khi nung
silic vô định hình với lưu huỳnh:
Si vđh + 2S SiS2
SiS2 + 6H2O SiO 2 + 6H 2 + 2SO2
- Ge, Sn, Pb đều có khả năng hoá hợp trực tiếp với lưu huỳnh khi nung
nóng tạo ra GeS, SnS, PbS:
o
Pb + S PbS
t
Phản ứng với các nguyên tố nhóm V:
- Nitơ không tác dụng trực tiếp với lưu huỳnh.
- Photpho tạo ra các sunfua P2S3, P2S5 (tương tự P2O3, P2O5) bằng cách
nung photpho với lưu huỳnh trong khí quyển CO2 (cho S tan trong P trắng
nóng chảy rồi nung ở nhiệt độ cao).
o
2P + 5S P2S5
t
- As và Sb cũng tạo ra các hợp chất As2S3, As2S5; Sb2S3, Sb2S5 khi nung
nóng các nguyên tố đó với lưu huỳnh:
o
2As + 3S As2S3t
- Bitmut chỉ tạo ra Bi2S3 khi nung chảy Bi với lưu huỳnh:
o
2Bi + 3S Bi2S3
t
Phản ứng với các nguyên tố nhóm VI:
- Se và Te không tạo ra hợp chất với lưu huỳnh, chỉ tạo ra dung dịch rắn.
- Cr phản ứng trực tiếp với S khi nung nóng tạo ra Cr2S3:
o
2Cr + 3S Cr2S3 t
Phản ứng với các nguyên tố nhóm VII
- Flo tạo ra hợp chất florua hoặc poliflorua dạng S2F2, S2F4, S2F10, SF6,
trong đó chỉ có S2F10 và SF6 là tạo ra trực tiếp từ nguyên tố:
S + 3F2 SF6
- Clo phản ứng trực tiếp với lưu huỳnh khi cho khí Cl2 qua lưu huỳnh
nóng chảy tạo ra S2Cl2 (diclo disunfu):
2S + Cl2 S2Cl2
Sản phẩm tạo thành dễ bị nước phân huỷ:
2S2Cl2 + 2H2O SO 2 + 3S + 4HCl
Ngoài ra còn tạo ra SCl2, SCl4, SxCl2 (x = 2 100) bằng phương pháp gián
tiếp. Chẳng hạn S2Cl2 tạo ra khi hoà tan S trong S2Cl2 trong luồng khí hidro ở
860-875oC.
- Brom tạo ra S2Br2 khi nung nóng S với Br2 trong ampun hàn khí, sản
phẩm cũng dễ bị nước phân huỷ:
o
2S + 2Br2 S2Br t
2S2Br2 + 2H 2O SO2 + 3S + 4HBr
- Iot không phản ứng với lưu huỳnh.
Phản ứng với một số nguyên tố nhóm VIII
- - Fe phản ứng trực tiếp với lưu huỳnh khi nung nóng tạo ra FeS
o
Fe + S FeS
t
- Coban tạo ra các sunfua CoS., Co2S3, CoS2, trong đó CoS là hợp chất
thiên nhiên, trong thực tế có thể điều chế bằng cách nung nóng Co với S:
o
Co + S CoS t
- Niken tạo ra NiS và NiS2 nhưng chỉ có NiS là tạo ra trực tiếp từ các
nguyên tố khi nung nóng :
o
Ni + S NiS t
- Iridi tạo ra Ir2S3 khi nung iridi với lưu huỳnh:
o
2Ir + 3S Ir2S3 t
- Platin tạo ra PtS khi nung nóng hỗn hợp bột mịn platin với lưu huỳnh :
o
Pt + S PtSt
3. Phản ứng với dung dịch axit
- Lưu huỳnh phản ứng với H2SO 4 đặc nóng tạo ra SO2 có Br2 làm xúc tác:
S + 2H 2SO4 đặc nóng 2SO 2 + 2H2O
Br2
- Phản ứng với HNO3 đặc nóng tạo ra NO 2 có Br2 làm xúctác:
S + HNO 3 đặc nóng H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
Br
2
- Phản ứng với dung dịch kiềm :
o
6NaOH + 4S 2Na2S + Na2S2O 3 + 3H 2O
t
Nếu lưu huỳnh dư sẽ phản ứng với sunfua tạo ra polyunfua :
Na2S + 4S Na2S5
Hoặc trong kiềm nóng chảy tạo ra sunfit :
3S + 6NaOH Nóng chảy 2Na2 S + Na2SO 3 + 3H 2O
Nếu đun sôi lưu huỳnh với sữa vôi chất lỏng thu được có chứa canxi
thiosunfat và canxi pentasunfua.
3Ca(OH)2 + 12S 2CaS5 + CaS2O3 + 3H 2O
Nếu sản phẩm phản ứng đó tác dụng với HCl sẽ thu được sữa lưu huỳnh
dạng kết tủa trắng :
2CaS5 + CaS2O3 + 6HCl 3CaCl2 + 12S + 3H2O
4. Phản ứng với muối:
o
2KNO3 rắn + 2S K2SO4 + SO2 + N2
t
o
2KClO3 rắn + 3 S t
2KCl + 3SO 2
o
4K 2Cr2O7 rắn + 3S t
4K 2CrO 4 + 3SO 2 + 2Cr2O3
Tan trong dung dịch sunfit tạo ra thiosunfat :
Na2SO3 + S Na2S2O3
SELEN, TELU, POLONI
1. Phản ứng với hiđro
o
Se + H2 SeH2
t
- Telu không phản ứng với hiđro phân tử nhưng phản ứng được với hiđro mới
sinh :
Te + 2H TeH2
Al HCl
- Poloni không phản ứng với hiđro ở nhiệt độ thường nhưng khi đun nóng tạo
ra hợp chất kém bền:
- o
Po + H2 PoH2
t
2. Phản ứng với các halogen
- Với selen tạo ra các hợp chất :
SeF4, SeF6, Se2Cl2, SeCl2, SeBr2, SeBr4,SeI2, SeI4.
- Với telu tạo ra các hợp chất :
TeF4, TeF6, TeCl2, TeCl4, TeBr2 , TeBr4
- Với poloni tạo ra các hợp chất :
PoCl2, PoCl4, PoBr2, PoBr4
Phản ứng với nitơ và photpho
Selen và telu đều không tác dụng trực tiếp với nitơ.
Khi nung photpho trong khí quyển hiđro tạo ra photpho selenua:
2P + Se P2Se
3. Phản ứng với kim loại
M + X2 M2Xn (n là hoá trị của M)
2Na + Se Na2Se
2Al + 3Te Al2Te3
4. Phản ứng với H2O
- Selen tinh thể không tác dụng với nước, nhưng selen vô định hình khử được
nước ở nhiệt độ cao :
o
Se(vđh) + 2H 2Ohơi SeO2 + 2H 2
t
- Telu cũng có phản ứng tưng tự :
o
Te+ 2H2O TeO2 + 2H2
t
5. Phản ứng với dung dịch axit hoặc dung dịch kiềm :
Se + H2SO4đặc sôi SeO2 + 2SO 2 + 2H2O
Se + 6HNO3đặc nóng H2SeO4 + 6NO 2 + 2H2O
3Se + 6NaOHđặc nóng Na2SeO3 + 2Na2Se + 3H 2O
Te + 3H2SO 4đặc nóng H 2TeO2 + 3SO2 + 2H 2O
2Te + 8HNO3đặc sôi 2TeO 2 + 8NO2 + 4H 2O
3Te + 6NaOHđặc nóng Na2TeO3 + 2Na2Te + 3H2O
HỢP CHẤT HIDRO CỦA S, Se, Te
Lưu huỳnh, selen, telu đều tạo ra những hợp chất hiđro sunfua, hiđro selenua,
hiđro telurua, trong đó hiđro sunfua được nghiên cứu nhiều hơn.
1. Hiđro sunfua H2S
Trong dung dịch nước gọi là axit sunfuhidric, là một axit yếu 2 lần axit (yếu
hơn cả axit cacbonic)
H 2S + H 2O HS H 3O ( K1 8,9.10 8)
HS H 2O S 2 H 3O ( K 2 1,3.1013 )
So với nước, H2S kém bền nhiệt hơn, khi đun nóng đến 4000C bắt đầu phân
huy và đến 17000C thì phân huỷ hoàn toàn thành nguyên tố :
o
H 2S H2 + S
t
Tính khử mạnh
Tác dụng với oxi
- - Trong không khí, H2S cháy theo các phương trình :
2H2S + 3O2dư 2SO2 + 2H2O
cháy
2H2S + 3O2thiếu 2S + 2H2O
cháy
Nếu trong không khí ẩm, ở nhiệt độ thường cũng xảy ra phản ứng tương tự :
2H2S + 3O2( không khí ẩm ) 2S + 2H 2O
Chính phương trình đó đã giải thích vì sao các dung dịch H2S lại bị vẫn đục
và vì sao trong thiên nhiên có nhiều nguồn tạo ra H 2S nhưng không có sự tích tụ
H2S trong khí quyển.
- Nếu H 2S để trong không khí ẩm, ở nhiệt độ thường có chất xúc tác chẳng
hạn chất xốp (bề mặt vải….) có thể bị oxi hoá thành H2SO 4:
H 2S + 2O 2( không khí ẩm )
H2SO4
Phản ứng đó đã giải thích tại sao quần sáo chóng bị hỏng khi tắm ở các suối
nước nóng.
Tác dụng với chất oxi hoá khác
2FeCl3 + H2S 2FeCl2 + S + 2HCl
H 2SO4 + H2S SO2 + S + 2H 2O
SO 2 + 2H 2S 3S + 2H2O
2HNO3 + H 2S 2NO2 + S + 2H2O
8HNO3 + H2S 8NO2 + H2SO4 + 4H2O
H 2S + Br2 S + 2HBr
H 2S + I2 S + 2HI
H 2S + 4Cl2 + 4H2O H 2SO4 + 8HCl
H 2S + 2HNO 2 2NO + S + 2H2O
- Trong môi trường axit:
2KMnO 4 + 5H2S + 4H 2SO4 2KHSO4 + 2MnSO4 + 5S + 8H2O
K 2Cr2O7 + 3H2S + 5H2SO 4 2KHSO4 + Cr2(SO4)3 + 5S + 7H2O
Điều chế H2S
o
t
H 2 + S H 2S
H 20,92kJ / mol
- Cho FeS hoặc Na2S tác dụng với dung dịch HCl 20% hoặc H2SO4 27%:
FeS + H2SO4 FeSO4 + H2S
Na2S + 2HCl 2NaCl + H2S
- Cho H2O tác dụng với nhôm sunfua thu được H 2S tinh khiết :
Al2S3 + 6H 2O 2Al(OH)3 + H2S
2. Các hợp chất H2Se, H2Te
Tính chất
2H2X + O2 (không khí) 2H2O + 2X (X là Se hoặc Te)
H 2X + 3O2 2XO 2 + 2H2O (X là Se hoặc Te)
H 2Se + 6HNO3đặc H2SeO3 + 6NO2 + 3H2O
H 2Te + 6HNO3đặc TeO2 + 6NO2 + 4H2O
Phương pháp điều chế:
Se + H2 H2Se
H 2Te chủ yếu được điều chế bằng phương pháp gián tiếp khi co telurua của
một số kim loại tác dụng với nước hoặc với axit:
Al2Te3 + 6H 2O 2Al(OH)3 + 3H2Te
- CÁC HỢP CHẤT SUNFUA
1. Axit sunfuhidric là axit 2 lần axit nên tạo ra hai loại muối :
- Muối trung tính (chứa anion S ) gọi là muối sunfua
- Muối axit chứa anion HS
Tính chất các sunfua
-Các sunfua các nguyên tố nhóm IA tan trong nước và bị thuỷ phân:
Na2S+HOH NaHS+ NaOH
- Sunfua các nguyên tố phi kim tương tự các oxit phi kim, bị thuỷ phân tạo
thành axit tương ứng nên được gọi là sunfua anhiđrit hoặc thioanhiđrit :
SiS2 + 3H2O H2SiO3 + 2H2S
- Cũng như các oxit axít, các sunfua có tính axit cũng phản ứng với nước
tạo thành axit :
P2S5 + 8H2O 2H3PO 4 + 5H 2S
- Cũng như các oxit lưỡng tính, các sunfua lưỡng tính không tan trong
nước, nhưng trong đó một số sunfua như Al2S3, Fe2S3, Cr2S3 lại bị nước
phân huỷ hoàn toàn :
Al2S3 + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2S
- Cũng như các oxit, các sunfua có tính bazơ tác dụng với sunfua có tính
axit tạo ra muối của axit chứa lưu huỳnh gọi là muối thio:
Na2S + CS2 Na2CS3 (Natri thiocacbonat)
Các muối thio dễ bị phân huỷ tạo thành H2S và sunfua tương tự muối của
axit chứa oxit:
Na2CS3 + H2SO 4 Na2SO4 + H2CS3
H2CS3 H2S + CS2
2. Các nhóm sunfua kim loại
Dựa vào khả năng hoà tan trong nước và trong axit, người ta chia các sunfua
kim loại thành 3 nhóm:
- Các sunfua tan trong nước và phản ứng với nước:
Na2S, K2S, CaS, BaS, Al2S3, Fe2S3,...
- Các sunfua không tan trong nước nhưng tan trong axit loãng:
MnS, FeS, CoS, NiS,...
- Các sunfua không tan trong nước nhưng tan trong axit:
CuS, Ag2S, CdS, HgS, PbS,…
Đa số các sunfua không tan đều có màu đặc trưng, chẳng hạn :
ZnS trắng CdS vàng MnS hồng Sb 2S3 da cam
CuS đen FeS đen HgS đen Bi2S3 đen
Phương pháp điều chế sunfua
Nung kim loại với lưu huỳnh:
Fe + S FeS
Cho H2S tác dụng với bazơ:
H2S + 2NaOH Na2S + 2H2O
Cho muối sunfua tan tác dụng với dung dịch muối:
(NH4)2S + (CH3COO)2 Pb PbS + 2CH3COO NH4
- Cho H2S tác dụng với dung dịch muối :
H2S + (CH 3COO)2Pb PbS + 2CH 3COOH
CÁC HỢP CHẤT CHỨA OXI CỦA LƯU HUỲNH
1. Lưu huỳnh đioxit SO2
Tính chất hoá học của SO2 và muối sunfit
Tính axit: Dung dịch trong nước của SO2 có tồn tại căn bằng :
SO 2 + nH 2O SO2.nH2O H 3O+ + HSO3 + (n- 2) H 2O
Là axit yếu 2 lần axit, gọi là axit sunfurơ tạo ra 2 loại muối hiđrosunfit
chứa anion HSO và muối sunfit chứa anion SO3 2 :
3
H2SO 3 + H2O H3O + + HSO K 1 = 2.10-2
3
HSO + H 2O
3 H 3O + + SO 2
3 K 2 = 6.10-8
Tính khử:
2Na2SO 3 + O2 2Na2SO4
2NaHSO3 + O2 2NaHSO 4
2SO2 + O2 2SO3
SO 2 + Br2 + 2H2O 2HBr + H2SO 4
SO 2 + Cl2 + 2H 2O 2HCl + H2SO4
Na2SO3 + Cl2 + 2H2O 2HCl + Na2SO4
H2O 2 + SO2 H2SO 4
Na2O2 + SO2 Na2SO4
PbO2 + SO 2 PbSO4
2HNO3 + SO2 H2SO 4 + NO 2
2KMnO4 + 5SO2 + 2H 2O 2MnSO4 + K2SO 4 + 2H2SO4.
K2Cr2O7 + 3KHSO3 + H 2O Cr2(SO4)3 + 5KOH
2FeCl3 + SO2 + 2H2O 2FeCl2 + H2SO 4 + 2HCl
Tính oxi hoá:
SO 2 + 2H2S 3S + 2H2O
o
t
SO 2 + 2H2 S + 2H2O
o
t
SO 2 + C S + 2CO (b)
o
t , xt
SO 2 + 2CO S + 2CO 2
2Mg + SO2 2MgO + S
2Mg + 3SO2 MgSO 3 + MgS2O3 (Magie thiosunfat)
4K + 3SO2 K 2SO3 + K 2S2O3
Tính bền nhiệt:
o
1200 C
3SO3 S + 2SO 3
o
600 C
4K 2SO3 3K2SO4 + K2S
Điều chế SO2 và muối sunfit
- Trong công nghiệp: Đốt cháy S hoặc nung các khoáng chứa lưu huỳnh
như pyrit, galen….
4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2
- Trong phòng thí nghiệm được điều chế bằng các phương pháp sau :
Cu + 2H 2SO4đặc CuSO4 + SO 2 + 2H2O
- S + 2H2SO4đặc nóng 3SO2 + 2H 2O
Na2SO3 + 2H2SO 4loãng Na2SO4 + 3SO2 + H2O
2CuSO 4 + S 2CuO + 3SO2
Các muối sunfit được điều chế bằng cách cho SO2 tác dụng với hiđroxit
hoặc muối cácbonat kim loại tương ứng trong dung dịch nước:
Na2CO 3 + 2SO 2 + H 2O 2NaHSO 3 + CO2
Na2CO 3 + 2NaHCO3 2Na2SO3 + CO2 + H2O
2. Axit sunfuric
Tính axit: H 2SO4 là axit mạnh 2 lần axit :
H2SO 4 + H 2O H3O+ + HSO
4 (Phân ly hoàn toàn)
HSO 4 + H2O H 3O + SO 4 K = 10 -2
+ 2
2Cu + O2 + 2H2SO4 2 CuSO 4 + 2H2O
Tính oxi hoá:
Khi tác dụng với chất khử sản phẩm chủ yếu là SO 2 nhưng S và H2S cũng
được tạo thành tuỳ theo hoạt tính khử của chất tác dụng.
Tác dụng với kim loại:
- Đa số kim loại tác dụng với H2SO4 đặc nóng đều tạo ra SO2:
2Ag + 2H2SO 4đặc nóng Ag2SO 4 + SO2 + 2H 2O
Hg + 2H2SO4đặc nóng HgSO 4 + SO 2 + 2H2O
Al + 6H2SO 4đặc nóng Al2(SO 4 )3 + 3SO2 + 6H2O
2Fe + 6H 2SO4đặc nóng Fe2(SO4 )3 + 3SO2 + 6H 2O
- Một số kim loại có hoạt tính khử lớn như Zn, Mg…. thì ngoài sản
phẩm là SO2 còn tạo ra một phần S hoặc H2S:
Zn + 2H2SO4đặc ZnSO 4 + SO 2 + 2H2O
3Zn + 4H2SO4đặc 3ZnSO4 + S + 4H2O
4Zn + 5H2SO4đặc 4ZnSO4 +H2S + 4H2O
- Fe, Cr, Al không tác dụng với H2SO4 đặc nguội.
Tác dụng với phi kim:
C + 2H 2SO4đặc nóng CO2 + SO2 + 2H 2O
S + 2H2SO4đặc nóng 3SO2 + 2H 2O
2P + 5H2SO 4đặc nóng 2H3PO 4 + 5SO 2 + 2H2O
Tác dụng với chất khử khác:
2HI + H2SO 4đặc SO 2 +I2 + 2H2O
2FeSO4 + 4H2SO 4đặc Fe2(SO 4)3 + SO2 + 4H 2O
2HBr + H2SO4đặc SO2 + Br2 + 2H2O
FeO+ 4H 2SO4đặc Fe2(SO4)3 + SO 2 + 4H2O
2Fe(OH)2+ 4H2SO4đặc Fe2(SO 4)3 + SO2 + 6H 2O
2Fe3O4+ 10H2SO4đặc 3Fe2(SO 4)3 + SO2 + 10H2O
2FeS + 10H2SO 4đặc Fe2(SO 4)3 + 9SO2 + 10H2O
Điều chế H2SO4
Phương pháp nitro hoá:
3SO2+ 2H2O + 2HNO 3 3H 2SO4 + 2NO
2NO + O2 2NO2
NO + NO 2 N2O3
- N2O 3 + H 2SO4đặc 2NOHSO4 + H2O
2NOHSO4 + H2O 2 H2SO4 + NO + NO2
Nồng độ H 2SO4 thu được từ phương pháp nitrơ đạt đến 60 – 70%
Phương pháp tiếp xúc :
0
FeS2 O2 SO2 O2 SO3 H 24 oleum H ddH 2 SO4
;t C
xt SO 2 O
o
t
4FeS2 + 11O2 2Fe2O 3 + 8SO2
3. Muối sunfat và hiđrosunfat
Tính chất
Khả năng nhiệt phân huỷ:
- BaSO 4 nóng chảy 15800C và tiếp theo đó là bay hơi hoàn toàn.
- CoSO 4. 7H2O nóng chảy ở 96 – 980C, khi nung mất dần nước kết
tinh, đến 7200C phân huỷ thành CoO.
o
t
2CoSO 4 2CoO + 2SO2 + O2
- (NH4)2SO 4 phân huỷ ở 3550C:
o
t
(NH4)2SO 4 NH 4HSO4 + NH 3
o
t
NH4HSO4 H2SO4 + NH3
o
t
H2SO 4 SO3 + H2O
o
t
3SO3 + 2NH3 3 SO2 + N 2 + 2H2O
Điều chế muối sunfat:
- Cho kim loại tác dụng với H2SO 4 :
Zn + H2SO4 ZnSO 4 + H2
2Fe + 6H2SO4 Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H 2O
- Cho H2SO4 tác dụng với bazơ hoặc oxit bazơ :
2NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2 H2O
Al2O 3 + H 2SO4 Al2( SO4)3 + 3H2O
- Cho H 2SO4 tác dụng với muối clorua, muối nitrat, cacbonat :
H2SO 4 + 2NaCl Na2SO4 + 2HCl
H2SO 4 + MgCO3 MgSO 4 + CO2 + H2O
- Cho muối sunfat tác dụng với muối tan của kim loại tương ứng để điều
chế muối khó tan:
Na2SO4 + Pb(NO 3)2 2NaNO3 + BaSO4
- Cho muối sunfat tác dụng với H2SO 4 để điều chế muối axit :
Na2SO4 + H2SO4 NaHSO4
4. Axit thiosunfuric H2S2O3
Có tính khử mạnh:
2 2
S2 O3 6 H 2 O 6e 2 SO4 10 H
4Cl2 + Na2S2O 3 + 5H2O 2NaHSO4 + 8HCl
hoặc Cl2 + Na2S2O3 + H2O Na2SO4 + S + 2HCl
Trong môi trường axit các muối thiosunfat đều bị phân huỷ :
Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 + H2S2O3
H2S2O 3 H 2SO3 + S
Kết quả là : [S2O 3 ] 2 + 2H+ SO 2 + S + H2O
- Điều chế muối thiosunfat:
Na2SO3 + S Na2S2O3
2.2. HỆ THỐNG BÀI TẬP NHÓM OXI
Lưu ý : khi làm bài tập nên cho học sinh làm quen với những bài tập cơ bản
trướcrồi sau đó cho học sinh giải những bài tập nâng cao dần để học sinh không
bị nản ngay từ ban đầu. Từ đó học sinh có hứng thứ chinh phục những bài tập
khó hơn.
Sau đây là những bài tập sắp xếp từ dễ tới khó:
2.2.1. Bài tập có hướng dẫn
Câu 1: Cần bao nhiêu gam H2SO4.3 SO3 để pha vào 131 gam dd H 2SO4 40% để
tạo oleum có hàm lượng SO3 là 10%?
Hướng dẫn: nH SO .3SO a (mol ) m 338a nSO (oleum) 3a
2 4 3 3
131.40
mH 2 SO4 52, 4 g ; mH 2O = 131 – 52,4 = 78,6g nH 2O = 4,37mol
100
Pt: SO3 + H2O H2SO 4
Mol: 4,37 4,37 4,37
nSO còn lại sau khi pha trộn = 3x - 4,37
3
80(3a 4,37)
% SO3 .100 10 a = 1,76 moleum 1,76.338 594 g
338a 131
Câu 2: Lấy 7,88 gam hỗn hợp A gồm 2 kim loại hoạt động (X, Y) có hóa trị
không đổi chia thành hai phần bằng nhau.
- Phần 1 nung trong oxi dư để oxi hóa hoàn toàn thu được 4,74 gam hỗn hợp
2 oxit.
- Phần 2 hòa tan hoàn toàn trong dung dịch hỗn hợp 2 axit: HCl và H2SO4
loãng.
1/ Tính thể tích khí H2 thu được ở đktc.
2/ Tìm giới hạn khối lượng muối thu được.
Hướng dẫn
7,88
P1 : m0 = 4,74 0,8 g hay 0,05 mol
2
Quá trình nhận e: O + 2e O2-
Mol: 0,05 0,1 0,05
+
P2: Quá trình nhận e: 2H + 2e H2
Mol: 0,1 0,1 0,05
1/ V H = 0,05 .22,4 =1,12 (l)
2
2/ Dung dịch thu được : Cl-, SO42 , ion kim loại dương.
3,94+0,1.35,5
- Pt: 2M + 2nH 2SO4 M2(SO 4)n + nSO2 + 2nH2O
Mol: a an
an = 1,25 a n = 1,25(loại)
X : H2S
Pt: 8M + 5nH 2SO4 4M2(SO4)n + nH2S + 4nH2O
Mol: a 5an/8
5 an /8 = 1,25a n = 2
Viết lại Pt: 4M + 5H 2SO4 4MSO4 + H2S + 4H 2O
Mol: 0,8 0,2
19, 2
M= 24 g / mol ; M: Mg
0,8
Câu 4: Hòa tan 19,2 gam kim loại Z trong H2SO 4 đặc dư thu được khí SO2. Cho
khí này hấp thụ hoàn toàn trong 1 lít dung dịch NaOH 0,7M, sau phản ứng đem
cô cạn dung dịch thu được 41,8 gam chất rắn. Tìm kim loại Z.
Hướng dẫn
Pt: 2Z + 2nH2SO4 Z2(SO 4)n + nSO 2 + 2nH2O
Mol: x 0,5nx
nNaOH = 0,7 mol
TH1: Chỉ tạo Na2SO3, NaOH hết
Pt: SO2 + 2NaOH Na2SO 3 + H2O
0,7
mNa2 SO3 .126 44,1 41,8 : Loại
2
TH2: Chỉ tạo NaHSO3
Pt: SO2 + NaOH NaHSO3
mNaHSO3 0,7.104 72,8 41,8 : Loại
Khối lượng chất rắn thoã mãn: 44,1g
- Câu 6: Cho Fe tác dụng vừa đủ hết với dung dịch H2SO 4 đặc, nóng thu được khí
A và 8,28 gam muối. Tính khối lượng Fe đã tham gia phản ứng, biết số mol Fe
bằng 37,5% số mol H2SO 4 đã dùng.
Hướng dẫn
Gọi nFe: x(mol); nH SO : y(mol)
2 4
0
Pt: 2Fe + 6H2SO4đ t
Fe2(SO 4)3 + 2SO 2 + 6H 2O
b b
Mol: b
3 6
a 37, 5 a 2
Theo đề bài : 0, 375 (1) mà theo pt: 0,333 nên Fe dư.
b 100 b 6
Pt: Fe dư + Fe2(SO 4)3 3FeSO4
b b
Mol: a a 3a – b
3 3
b b b b
nFe2 ( SO4 )3 a a , mmuối = 152( 3a – b) + 400 a 8,28 (2)
6 3 2 2
Giải (1,2): a= 0,045; b = 0,12 mFe = 2,52g
Câu 7: Hai nguyên tố A, B có các oxit tương ứng ở thể khí là AO n, AOm, BOm,
BO i. Hỗn hợp gồm x mol AOn và y mol AO m có khối lượng phân tử trung bình
là 37,6. Hỗn hợp gồm y mol AO nvà x mol AOm có khối lượng phân tử trung
bình là 34,4. Biết tỉ khối hơi của BOm so với BO i là 0,8 và x0 và x0 m>n
B 16 m B 16m
d 0,8(4) 1 m
nguon tai.lieu . vn
