Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính

8/18/2019 Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính

1/66

Xây d ự ng hệ thố ng bài t ậ p ở bậc đại học về kim loại nhóm chính

1GVHD: Đinh Quý Hươ ng – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượ ng

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜ NG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA HÓA HỌC

TIỂU LUẬNMôn: Đại cươ ng về kim loại

Đề tài: Xây dự ng hệ thống bài tập ở bậc đại họcvề kim loại nhóm chính.

Giáo viên hướ ng dẫn: Sinh viên thự c hiện:

Đinh Quý Hươ ng Phạm Thị Hồng Phượ ng

Huế , tháng 12 nă m 2013

W.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUY

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOng góp PDF bở i GV. Nguy ễ n Thanh Tú


2/66



MỤC LỤC A. MỞ ĐẦU

I. Lý do chọn đề tài:

II. Mục đích nghiên cứ u:

III.Phươ ng pháp nghiên cứ u:

B. NỘI DUNG

I.Các nguyên tố nhóm IA (Các kim loại kiềm)

II.Các nguyên tố nhóm IIA (Các kim loại kiềm thổ)

III.Các nguyên tố nhóm IIIA

IV.Các nguyên tố nhóm IVA

C. KẾT LUẬN

D. TÀI LIỆU THAM KHẢO




3/66



A. MỞ ĐẦU I Lý do chọn đề tài:

Đất nướ c ta đang trong thờ i kỳ công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nướ c, đã và

đang có nhiều bướ c nhảy vọt trong nhiều l ĩ nh vực của cuộc sống. Công cuộc đổi mớ i nàyđề ra những yêu cầu mớ i đối vớ i hệ thống giáo dục nướ c ta. Giáo dục đang trở thành một

bộ phận đặc biệt của cấu trúc hạ tầng xã hội, là tiền đề quan trọng cho sự phát triển của

tất cả các l ĩ nh vực kinh tế, chính trị, văn hoá, quốc phòng an ninh. Bở i lẽ con ngườ i đượ c

giáo dục tốt và giáo dục thườ ng xuyên mớ i có khả năng giải quyết một cách sáng tạo và

có hiệu quả những vấn đề do sự phát triển của xã hội đặt ra. Chính vì vậy giáo dục là một

bộ phận hữu cơ rất quan trọng trong chiến lượ c hay kế hoạch phát triển kinh tế xã hội,

trong đó mục tiêu giáo dục phải đượ c coi là một trong những mục tiêu quan trọng nhấtcủa sự phát triển đất nướ c.

Hiện nay ở nướ c ta, giáo dục đã có sự chuyển biến rõ rệt, đặc biệt là việc đổi mớ i

phươ ng pháp dạy học, nâng cao trình độ của đội ngũ giáo viên, giảng viên, đặc biệt có rất

nhiều giảng viên đạt trình độ tiến s ĩ và có nhiều đóng góp trong việc nghiên cứu khoa học

nhờ đó mà chất lượ ng giáo dục nướ c ta ngày một đi lên.

Mặc dù đã đạt đượ c những thành tựu bướ c đầu song ngành giáo dục nướ c ta vẫn

còn một số hạn chế. Đặc biệt là trang thiết bị dạy học, số lượ ng và chất lượ ng sách giáotrình, sách tham khảo chưa đáp ứng đầy đủ nhu cầu của ngườ i học. Mặt khác trong quá

trình học tập đôi lúc lý thuyết chưa gắn liền vớ i thực tế, chưa làm cho ngườ i học có tính

năng động, sáng tạo.

Vớ i những lý do trên tôi đã chọn đề tài: “Xây d ự ng hệ thố ngbài tậ p ở bậ c đại họ c

về kim loại nhóm chính”. Hy vọng góp một phần nhỏ bé của mình vào việc xây dựng hệ

thống các bài tập phù hợ p vớ i nhu cầu của sinh viên nhằm nâng cao chất lượ ng học tập.

II. Mục đích nghiên cứ u

Xây dựng hệ thống bài tập phần kim loại nhóm A ở bậc đại học giúp sinh viên

vận dụng kiến thức hoá học đại cươ ng để làm rõ vấn đề hoá học vô cơ . Bài tập có mở

rộng nâng cao nhưng không làm mất đi tính cơ bản, tính hệ thống của chươ ng trình.




4/66



Lựa chọn những bài tập nhằm vào các l ĩ nh vực tri thức trọng tâm để tạo điều kiện

cho học viên có thể phân loại, sắp xếp và làm sáng tỏ các vấn đề chủ chốt trong giáo trình

hoá học vô cơ phần kim loại.

Thông qua bài tập, sinh viên biết cách vận dụng tri thức và năng lực vào thực tiễn,

đồng thờ i làm quen vớ i các tình huống ứng dụng.

Đưa ra những bài tập nâng cao và hiện đại phát huy tính sáng tạo tích cực của

sinh viên.

III.Phươ ng pháp nghiên cứ u:

1. Nghiên cứu lý luận về bài tập hoá học làm cơ sở cho việc xây dựng hệ thống bài tập

bậc đại học.

2. Nghiên cứu thực tiễn.Tìm hiểu thực tiễn về hệ thống bài tập hoá vô cơ phần kim loại nhóm A đã dùng cho

sinh viên.

Trao đổi kinh nghiệm về việc ra bài tập hoá học vô cơ phần kim loại nhóm A cho sinh

viên.




5/66



B. NỘI DUNG I.Các nguyên tố nhóm IA (Các kim loại kiềm)

Bài 1:

1. Nêu vị trí của kim loại kiềm trong bảng hệ thống tuần hoàn? Vì sao kim loại này

có tính khử mạnh?

2. Tại sao kim loại kiềm mềm và dễ bay hơ i?

3. So sánh khả năng phản ứ ng của kim loại kiềm và hiđro. Có thể giải thích như thế

nào khi biết rằng hiđro cũng có phản ứ ng khác hẳn kim loại kiềm mặc dù lớ p vỏ

ngoài cùng có cấu trúc như nhau?

Trả lờ i:

1. Các kim loại kiềm nằm ở phân nhóm chính nhóm I, ở đầu mỗi chu kì và từ chu kì 2 trở

đi. Sở d ĩ kim loại kiềm có tính khử mạnh vì chúng có một electron ở lớ p ngoài cùng nên

dễ dàng nhườ ng đi một electron để trở thành cấu hình bền của khí hiếm.

2. Các kim loại kiềm kết tinh theo mạng lập phươ ng tâm khối, năng lượ ng kim loại trong

mạng xếp khít không lớ n và chỉ có một electron hoá trị ở mỗi nguyên tử kim loại. Vì vậy

kim loại kiềm mềm, có nhiệt độ nóng chảy thấp và dễ bay hơ i.

3. Năng lượ ng ion hoá của hiđro lớ n gấp vài ba lần năng lượ ng ion hoá của kim loại

kiềm. Khả năng nhườ ng electron của kim loại kiềm dễ hơ n hiđro. Nguyên tử hiđro cũng

giống như kim loại kiềm có một electron hoá trị nên dễ dàng nhườ ng đi một electron tạo

thành ion H+ nhưng ion H+ không tồn tại trong dung dịch nướ c do H+ có một AO 1s trống

duy nhất nên dễ dàng nhận cặp electron tự do của nướ c tạo ra H3O+. Còn các ion kim loại

kiềm không có khả năng này mà các ion kim loại kiềm tồn tại độc lập do các ion này có

cấu hình khí trơ rất bền vững.

Bài 2:1. Các kim loại kiềm đều có độ dẫn điện cao như ng còn kém hơ n so vớ i Ag. Au, Cu.

Điều đó có mâu thuẫn gì không khi so sánh hoạt tính hoá học của kim loại kiềm vớ i

các kim loại Ag, Au, Cu. Giải thích nguyên nhân?




6/66



2. Cho khối lượ ng riêng của các kim loại kiềm theo bảng sau:

Li Na K Rb Cs

Khối lượ ng

riêng(g/cm3)

0,53 0,97 0,86 1,53 1,87

Dự a vào giá trị khối lượ ng riêng hãy tính số nguyên tử kim loại trong 1cm3 kim

loại ở trạng thái rắn.

3. Giải thích tại sao Natri lại có độ dẫn điện cao hơ n các nguyên tố còn lại mặc dù có

số nguyên tử kim loại trong 1cm3 kim loại bé hơ n so vớ i Liti ở trạng thái rắn?

Trả lờ i:

1. Khả năng hoạt động của các nguyên tố phụ thuộc vào cấu trúc electron. Các kim loạikiềm có khả năng hoạt động mạnh là do có một electron ở lớ p ngoài lớ p vỏ khí trơ nên

kim loại này dễ nhườ ng đi một điện tử. Còn độ dẫn điện của kim loại phụ thuộc vào khối

lượ ng riêng của kim loại tức phụ thuộc vào số nguyên tử kim loại trong 1cm3 kim loại ở

trạng thái rắn.

Ví dụ : Theo tính toán số nguyên tử Na trong 1cm3: 0,25. 1023

Số nguyên tử Ag trong 1cm3: 5,85. 1023

Tươ ng tự số nguyên tử Cu, Au lớ n hơ n rất nhiều so vớ i kim loại kiềm trong 1cm3 kim loại.

2. Số nguyên tử trong 1cm3 kim loại ở trạng thái rắn của kim loại nào nhiều hơ n sẽ có khả

năng dẫn điện tốt hơ n (vì chứa nhiều electron tự do hơ n).

1cm3 Li có số nguyên tử: = 0,46.1023 nguyên tử

1cm3 Na có số nguyên tử: = 0,25.1023 nguyên tử

1cm3 K có số nguyên tử: = 1,33.1022 nguyên tử

1cm3 Rb có số nguyên tử: = 1,08.1022 nguyên tử

1cm3 Cs có số nguyên tử: = 8,46.1021 nguyên tử




7/66



3. Na có độ dẫn điện cao hơ n các kim loại kiềm khác mặc dù dù có số nguyên tử kim loại

trong 1cm3 kim loại bé hơ n so vớ i Li ở trạng thái rắn nhưng trong nguyên tử Na còn có

các obitan d trống, electron từ vùng hóa trị sang vùng dẫn sẽ thuận tiện hơ n so vớ i

nguyên tử Li nên tính dẫn điện của Na cao hơ n Li. Từ K đến Cs đều có obitan d trống

như Na nhưng bán kính nguyên tử tăng nên độ dẫn điện giảm từ Na đến Cs.

Bài 3:

1. So sánh nhiệt độ nóng chảy và độ hòa tan trong nướ c của NaCl và RbCl?

2. Để điều chế NaCl tinh khiết ngườ i ta thườ ng cho HCl qua dung dịch bão hoà

muối ăn. Giải thích cơ sở lý luận của phươ ng pháp đó?

Trả lờ i:

1. Nhiệt độ nóng chảy của NaCl > RbCl và độ hòa tan trong nướ c của NaCl < RbCl dobán kính của ion Na+ < Rb+ nên tinh thể NaCl bền hơ n.

2. NaCl tan trong nướ c. Độ tan của chúng giảm xuống khi sục HCl vào vì nồng độ Cl-

tăng làm cho cân bằng chuyển dịch sang trái tạo thành NaCl.

Bài 4:

1. Nêu vai trò của NaCl và KCl khi điện phân nóng chảy NaCl để điều chế kim loại

Na.

2. Viết phươ ng trình phản ứ ng xảy ra trên bề mặt điện cự c khi điện phân NaClnóng chảy hoặc NaOH nóng chảy.

Trả lờ i:

1. Vai trò của NaCl và KCl khi điện phân nóng chảy NaCl là để làm giảm nhiệt độ nóng

chảy, cho phép điện phân ở nhiệt độ 610oC – 650oC.

2. Na đượ c sản xuất chủ yếu bằng phươ ng pháp điện phân NaCl nóng chảy.

Ở catot 2Na+ + 2e 2Na(l)

Ở anot 2Cl- Cl2(k) + 2e

2NaCl 2Na + Cl2

Ngoài ra, Na còn đượ c điều chế bằng phươ ng pháp điện phân NaOH nóng chảy.

Ở catot 4Na+ + 4e 4Na(l)




8/66



Ở anot 4OH- O2(k) + 2H2O + 4e

4NaOH 4Na + O2 + 2H2O

Bài 5:

1. Điều chế LiH như thế nào? Tại sao LiH lại bền hơ n NaH?2. Viết phươ ng trình của các phản ứ ng:

a. LiH + N2

b. NaH + Cl2

c. NaH + O2

d. LiH + H2O

Trả lờ i:

1.

LiH đượ c điều chế bằng cách cho Li tác dụng trực tiếp vớ i H2:2Li + H2 2LiH

LiH bền hơ n NaH vì khoảng cách giữa hai hạt nhân của Li và H ngắn hơ n khoảng

cách hạt nhân giữa Na và H.

2. Phươ ng trình phản ứng:

a. 2LiH + 3N2 2LiN3 + H2

b. 2NaH + Cl2 2NaCl + H2

c. 4NaH + O2 2 Na2O + 2H2

d. LiH + H2O LiOH + H2

Bài 6:

1. Bằng phươ ng pháp nào điều chế đượ c các oxit: Li2O, Na2O, K2O?

2. Tại sao các kim loại kiềm dễ tạo ra các peoxit? Tại sao Li không có khả năng đó?

Trả lờ i:

1.Trừ oxit của Li2O các oxit của kim loại kiềm khác đều hấp thụ oxi tạo thành peoxit nên

việc điều chế monooxit rất khó khăn. Li2O tinh khiết có thể điều chế bằng cách nung

LiOH, Li2CO3, LiNO3 trong luồng khí hiđro ở 800oC :

2LiOH Li2O + H2O




9/66



Còn các oxit của các kim loại kiềm khác điều chế bằng cách cho peoxit hoặc hiđroxit tác

dụng vớ i kim loại kiềm tươ ng ứng.

M2O2 + 2M 2M2O

Ví dụ: 2NaOH + 2Na 2Na2O + 2H2 KO2 + 3K 2K2O

2. Khả năng tạo peoxit phụ thuộc vào bán kính nguyên tử và năng lượ ng ion hoá của các

kim loại. Vì ái lực electron của phân tử oxi rất nhỏ bằng 0,87eV (còn ái lực electron của

nguyên tử oxi là 1,46eV). Do đó các nguyên tử có năng lượ ng ion hoá càng nhỏ bán kính

càng lớ n thì khả năng tạo ra peoxit càng lớ n. Chẳng hạn như Na2O2. Nguyên nhân đó đã

gây ra khả năng chuyển 2 electron hóa trị của 2 nguyên tử Na cho phân tử oxi để tạo ra

ion O22-

hình thành phân tử ion Na2O2. Vớ i Li không có khả năng tạo ra peoxit vì nănglượ ng ion hoá thứ nhất I1 = 5,339 eV là khá cao, bán kính rLi = 0,68 Å lại bé nên không

đủ sức để giữ anion O22-.

Bài 7: Độ tan (mol/lit) ở 18oC của muối florua và iotua kim loại kiềm có giá trị sau:

Li+ Na+ K+ Rb+ Cs+

Muối florua 0,1 1,1 15,9 12,5 24,2

Muối iotua 12,2 11,8 8,6 7,2 2,8

Hãy giải thích vì sao muối florua có độ hòa tan tăng từ liti đến xezi như ng độ tancủa muối iotua lại giảm?

Trả lờ i:

Độ tan của các chất phụ thuộc hai yếu tố chính:

- Năng lượ ng mạng lướ i của tinh thể.

- Năng lượ ng hidrat hóa của cation.

- Cả hai yếu tố đều ảnh hưở ng mạnh đến độ hòa tan các chất. Năng lượ ng mạng lướ i

giảm độ hòa tan các chất tăng. Năng lượ ng hiđrat hóa càng bé độ hòa tan các chất

càng giảm.

Năng lượ ng mạng của muối florua có giá trị như sau:




10/66



LiF NaF KF RbF CsF

(kJ/mol) 991,6 891,2 786,6 753,1 728,0

Năng lượ ng hidrat hóa của cation kim loại kiềm có giá trị như sau:

Li

+

Na

+

K

+

Rb

+

Cs

+

(kJ/mol) 506 397 313 288 255

Như vậy theo chiều tăng từ Li+ đến Cs+:

- Trong các florua các kim loại kiềm, năng lượ ng mạng lướ i giảm nhanh nên độ hòa

tan nhanh.

- Trong các muối iotua các kim loại kiềm, năng lượ ng hidrat hóa giảm nên độ hòa

tan giảm.

Bài 8:1. Trong hai hiđroxit KOH và CsOH. Hiđroxit nào có tính bazơ mạnh hơ n? Giải

thích?

2. Tại sao trong các hiđrôxit của kim loại kiềm chỉ có LiOH là có khả năng tạo ra

Li2O?

Trả lờ i:

1. Tinh thể KOH cũng như CsOH là tinh thể ion, khi hoà tan trong nướ c các tinh thể đó

chuyển thành ion vớ i độ điện li thực bằng đơ n vị. Tuy nhiên độ điện li của hai chất đó

không như nhau vì ion K+ tươ ng tác mạnh vớ i ion OH- hơ n Cs+.

2. Các hiđroxit của kim loại kiềm đều bền vớ i nhiệt, chúng có thể nóng chảy bay hơ i mà

không bị phân huỷ, riêng LiOH khi bị nung đến sôi thì bị phân huỷ thành Li2O và nướ c.

Sở d ĩ có sự khác biệt này vì ion Li+ có kích thướ c đặc biệt nhỏ so vớ i ion kim loại

kiềm khác, lớ p vỏ electron của nó quá mỏng (chỉ có 2e) nên nó hút mạnh ion O2- trong

OH-.

2LiOH Li2O + H2O

Còn các kim loại kiềm khác không có khả năng này vì kích thướ c của ion lớ n, có 8

electron ở lớ p ngoài cùng.




11/66



Bài 9: Hãy giải thích tại sao CsI3(r) bền, còn NaI3(r) lại không bền?

Trả lờ i:

Bán kính của các ion Cs+, Na+, I3- tươ ng ứng là 0,167; 0,102 và 0,3 nm. Do bán

kính của Na+ quá nhỏ so vớ i I3

- nên NaI3 không bền. Thực tế, nó không tồn tại trong dung

dịch.

Na+(dd) + I3-(dd) NaI(r) + I2(r)

Bài 10:

Bán kính r của các ion kim loại kiềm, kim loại kiểm thổ, bo và nhôm như sau:

Ion r, Å Ion r, Å Ion r, Å

Li+ 0,60 Be2+ 0,31 B3+ 0,20

Na+

0,95 Mg2+

0,65 Al3+

0,50K+ 1,33 Ca2+ 0,99

Rb+ 1,48 Sr2+ 1,13

Cs+ 1,69 Ba2+ 1,35

a. Giải thích tại sao trong mỗi phân nhóm, bán kính ion tăng khi tăng số thứ tự

nguyên tử của nguyên tố.

b. Hãy giải thích tại sao trong mỗi chu kì bán kính ion giảm khi tăng số thứ tự

nguyên tố?

c. Trong số các ion trên, ion nào dễ tạo thành nhất, ion nào khó tạo thành nhất?

Trả lờ i:

a. Bán kính ion tăng do lớ p vỏ electron tăng (n tăng).

b. Các ion có cùng số electron nhưng điện tích hạt nhân tăng lên nên hạt nhân hút

electron mạnh hơ n nên trong mỗi chu kì bán kính ion giảm.

c. Cs+ dễ tạo thành nhất do có r lớ n nhất, B3+ khó tạo thành nhất do có r nhỏ nhất.

Bài 11:

1. Cạnh của tế bào tinh thể Na là 4,29 . Hỏi khoảng cách ngắn nhất giữ a 2

nguyên tử trong tế bào là bao nhiêu?




12/66



2. Khoảng cách ngắn nhất giữ a 2 nguyên tử trong tế bào tinh thể K là 4,5986 .

Hỏi độ dài cạnh của tế bào tinh thể K là bao nhiêu?

Trả lờ i:

1.

Vì kim loại Na kết tinh theo mạng lập phươ ng tâm khối nên khoảng cách ngắnnhất giữa 2 hạt nhân nguyên tử bằng ½ đườ ng chéo của hình lập phươ ng.

d = = 3,715 Å

2. Vì kim loại K kết tinh theo mạng lập phươ ng tâm khối nên ½ đườ ng chéo hình lập

phươ ng là 4,5986 Å. Do đó độ dài cạnh của tế bào tinh thể K là:

4,5986 a = 5,31

Bài 12:

1. Viết phươ ng trình phản ứ ng khi thủy phân Na2CO3 và NaHCO3 và cho biết

trong trườ ng hợ p nào dung dịch có tính kiềm mạnh hơ n?

2. Năm 1791, ngườ i ta sản xuất sođa theo phươ ng pháp của Blanc bằng cách

nung hỗn hợ p Na2SO4, đá vôi và than ở 1000oC. Hiện nay chỉ dùng phươ ng

pháp amoniac của Solvay. Viết phươ ng trình phản ứ ng điều chế và phân tích

ư u nhượ c điểm của từ ng phươ ng pháp.

Trả lờ i:1. Khi tan trong nướ c, natri cacbonat bị thủy phân làm cho dung dịch có phản ứng

kiềm:

Na2CO3 + H2O NaHCO3 + NaOH

Khi tan trong nướ c, natri hiđrocacbonat bị thủy phân cho môi trườ ng kiềm rất yếu có thể

phát hiện bằng quỳ nhưng không thể phát hiện đượ c bằng phenolphtalein.

NaHCO3 + H2O H2CO3 + NaOH

2. Trướ c đây, sođa (Na2CO3) đượ c sản xuất theo phươ ng pháp sunfat do Blanc đề ra năm1791 bằng cách nung hỗn hợ p Na2SO4, đá vôi và than ở 1000

oC.

Na2SO4 + 2C Na2S + 2CO2

Na2S + CaCO3 CaS + Na2CO3




13/66



Hòa tan hỗn hợ p sản phẩm phản ứng vào nướ c sẽ tách đượ c CaS ít tan ra khỏi

Na2CO3. Ư u điểm của phươ ng pháp này là nhanh chóng, dễ thực hiện. Nhượ c điểm của

phươ ng pháp này là tiêu tốn nguồn nguyên liệu lớ n, phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao,

Na2CO

3 sinh ra có thể lẫn CaS.

Ngày này, sođa hầu như chỉ đượ c sản xuất theo phươ ng pháp amoniac do Solvay

đề ra năm 1864. Phươ ng pháp này dựa chủ yếu vào phản ứng hóa học:

NaCl + NH4HCO3 NaHCO3 + NH4Cl

Đây là phản ứng thuận nghịch, cả 4 chất đều tan trong nướ c nhưng NaHCO3 hơ i ít

tan hơ n. Thực tế trong công nghiệp ngườ i ta cho khí NH3 rồi khí CO2 đi qua dung dịch

NaCl bão hòa:

NaCl + CO2 + NH3 + H2 NaHCO3 + NH4ClLọc tách NaHCO3 ra và đun nóng để chuyển thành Na2CO3 khan. Quá trình này

giải phóng một nửa lượ ng CO2 đã sử dụng. Khí CO2 này đượ c đưa lại vào quá trình sản

xuất. Chế hóa sản phẩm phụ NH4Cl vớ i vôi tôi để tái sinh NH3 và đưa lại vào quá trình

sản xuất. Trong khi nung vớ i khí CO2 giải phóng cũng đượ c đưa vào quá trình sản xuất.

Như vậy từ những nguyên liệu ban đầu là NaCl và CaCO3 phươ ng pháp Sonvay cho phép

điều chế những sản phẩm là Na2CO3 và CaCl2 mà về mặt lí thuyết phản ứng:

NaCl + CaCO3 Na2CO3 + CaCl2 không thể thực hiện đượ c. Ư u điểmcủa phươ ng pháp trên là nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm, cho chất lượ ng sản phẩm cao, thực

hiện ở nhiệt độ không cao. Nhượ c điểm của phươ ng pháp này là hiệu suất thấp, đầu tư

xây dựng cơ sở sản xuất lớ n, thải ra lượ ng lớ n phế thải cần xử lí.

Bài 13: Vì sao các kim loại kiềm tan đượ c trong ammoniac lỏng?

Trả lờ i:

Các kim loại kiềm tan đượ c trong amoniac lỏng. Dung dịch loãng có màu xanh và dẫn

điện đượ c, dung dịch vớ i nồng độ cao hơ n có màu đỏ đồng và có tính ánh kim. Trong

dung dịch loãng kim loại kiềm phân li thành ion và electron đượ c solvat hóa bở i amoniac:

M + (x + y)NH3 → [M(NH3)x]+ + [e(NH3)y]

-




14/66



chính những electron amoniac hóa này gây nên màu xanh của dung dịch. Bằng phươ ng

pháp phổ cộng hưở ng từ electron, xác định đượ c sự tồn tại của electron tự do trong dung

dịch (dung dịch có tính thuận từ). Tuy nhiên, tính thuận từ giảm xuống khi nồng độ của

dung dịch tăng lên, bở i vì các electron đượ c amoniac hóa có thể kết hợ p vớ i nhau tạo nên

hợ p chất nghịch từ chứa cặp electron

[(NH3)ye]- + [e(NH3)y]

- → (NH3)ye2(NH3)y.

Dung dịch kiềm trong NH3 lỏng có tính khử rất tốt, đượ c ứng dụng nhiều trong

hóa học vô cơ và hữu cơ .

Bài 14: Một hợ p chất A đượ c tạo thành khi cho một kim loại nhóm IA tác dụng vớ i

O2. A phản ứ ng vớ i H2O tạo thành AOH, còn M phản ứ ng vớ i H2O (ở điều kiện

thích hợ p) tạo thành MOH và một sản phẩm B khác. Hãy xác định M, A và B. Viếtcác phươ ng trình phản ứ ng. So sánh phản ứ ng của O2 vớ i M và vớ i kim loại nhóm

IA khác.

Trả lờ i:

Do A phản ứng vớ i H2O tạo thành MOH nên A phải là oxit M2O. Do đó M là Li.

Các phản ứng xảy ra như sau:

4Li + O2 2Li2O

Li2O + H2O 2LiOH

2Li + 2H2O 2LiOH + H2

Như vậy, M là Li, A là Li2O và B là H2.

Trong số các kim loại nhóm IA, chỉ có Li phản ứng vớ i O2 tạo thành oxit, còn các

kim loại khác phản ứng vớ i oxi cho sản phẩm chủ yếu là các peoxit và supeoxit, ví dụ

như Na2O2, KO2, RbO2, CsO2.

Bài 15: Tại sao ngườ i ta không bao giờ đun nóng chảy hiđroxit của kim loại kiềm

trong ống thủy tinh, chén sứ và cả chén Pt khi có không khí?




15/66



Trả lờ i:

Ở trạng thái nóng chảy, các hiđroxit của kim loại kiềm ăn mòn thủy tinh, sứ và cả

chén Pt khi có không khí nên không thể thực hiện đượ c phản ứng kiềm chảy. Cho nên để

nấu chảy chúng cần phải dùng các dụng cụ bằng sắt, niken hoặc bạc.

Bài 16: Viết phươ ng trình phản ứ ng nếu có xảy ra khi cho Na2O2 lần lượ t tác dụng

vớ i H2O, CO, CO2, H2O + CO2, dung dịch HCl loãng nguội, S, C, Al, dung dịch

KMnO4 / H2SO4, dung dịch NaI/ H2SO4, dung dịch FeSO4 / H2SO4, dung dịch

Na3[Cr(OH)6] nóng.

Trả lờ i:

2Na2O2 + 2H2O → O2 + 4NaOH

Na2O2 + CO → Na2CO3

2Na2O2 + 2CO2 → 2Na2CO3 + O2

Na2O2 + H2O + CO2 → Na2CO3 + H2O2

2Na2O2 + C → Na2CO3 + Na2O

2Na2O2 + S Na2SO3 + Na2O

3Na2O2 + 2Al(bột) → 2NaAlO2 + 2Na2O

Na2O2 + 2HCl (loãng, nguội) →

2NaCl + H2O2 5Na2O2 + 2KMnO4 + 8H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5 Na2SO4 + 5O2 + 8H2O

Na2O2 + 2NaI + 2H2SO4 → I2 + 2Na2SO4 + 2H2O

Na2O2 + FeSO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + Na2SO4 + H2O

3Na2O2 + 2Na3[Cr(OH)6] (nóng) → 2Na2CrO4 + 8NaOH + 2H2O.




16/66



II. Các nguyên tố nhóm IIA (Các kim loại kiềm thổ)

Bài 1: Nêu nhận xét sự biến thiên các đặc tính trong dãy từ Be đến Ra, so sánh vớ i

kim loại kiềm. Nguyên nhân của sự biến đổi đó?

Trả lờ i:Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, độ dẫn điện từ Be đến Ra biến đổi không đều

đặn, đều cao hơ n so vớ i kim loại kiềm. Nguyên nhân do các kim loại kiềm thổ có cấu trúc

mạng lướ i tinh thể khác nhau. Be, Mg có cấu trúc lục phươ ng. Ca, Ba, Ra có cấu trúc lập

phươ ng tâm mặt và lập phươ ng tâm khối dẫn đến nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của

chúng biến đổi không theo một quy luật nhất định như đối vớ i kim loại kiềm.

Bài 2:

1.Tại sao các kim loại kiềm thổ có I2 lớ n hơ n I1 như ng lại tạo ra ion M2+

dễ dànghơ n M+?

2. Thế ion hoá của kim loại kiềm thổ lớ n hơ n thế ion hoá của kim loại kiềm như ng

tại sao thế điện cự c lại tuơ ng đươ ng?

Trả lờ i:

1. Trong dung dịch ion M2+ tạo ra có năng lượ ng hiđrat hoá lớ n nhiệt tạo ra có thể bù lại

cho năng lượ ng ion hoá lớ n do đó làm cho kim loại kiềm thổ rất dễ mất 2 electron trở

thành ion M2+.2. Thế điện cực phụ thuộc vào năng lượ ng ion hoá và năng lượ ng hiđrat hoá. Đối vớ i

kim loại kiềm có năng lượ ng ion hoá thấp nhưng lại có năng lượ ng hiđrat hoá kém kim

loại kiềm thổ. Còn kim loại kiềm thổ mặc dù có thế ion hoá lớ n nhưng năng lượ ng hiđrat

hoá âm nhiều do đó thế điện cực của kim loại kiềm thổ vẫn tươ ng đươ ng kim loại kiềm.

Bài 3:

1. Tại sao kim loại kiềm thổ có độ dẫn điện cao mặc dù vùng hoá trị trong tinh thể

đã lấp đầy e?

2. Thế điện cự c của Be cao hơ n (dươ ng hơ n) so vớ i kim loại kiềm thổ khác như ng

thế điện cự c của Li thấp hơ n (âm hơ n) so vớ i kim loại kiềm khác. Thự c tế có mâu

thuẩn gì vớ i nhau không?




17/66



Trả lờ i:

1. Kim loại kiềm thổ có vùng năng lượ ng ns đã đượ c lấp đầy số electron nên việc kích

thích electron từ vùng hoá trị lên vùng tự do rất khó. Để giải thích tính dẫn điện cao của

kim loại kiềm thổ ta phải giả thiết các vùng ns và np đã xen phủ vào nhau tạo thành vùng

năng lượ ng chưa lấp đầy electron do đó không thể tạo thành chất cách điện mà tạo ra chất

có độ dẫn điện cao.

2. Không mâu thuẫn vớ i Li có năng lượ ng hiđrat hoá cao có thể bù lại năng lượ ng ion

hoá cao do đó Li có thế điện cực âm hơ n các kim loại kiềm khác, còn Be có năng lượ ng

hiđrat hoá lớ n nhưng không bù lại cho năng lượ ng ion hoá cao của Be do đó Be có thế

điện cực dươ ng hơ n các kim loại kiềm thổ khác.

Bài 4:1. Tại sao Be có khuynh hướ ng tạo hợ p chất cộng hoá trị?

2. Tại sao phân tử X - Be - X chỉ tồn tại trong pha khí?

Trả lờ i:

1. Be có bán kính ion rất nhỏ, năng lượ ng ion hoá và năng lượ ng thăng hoa lớ n, do đó

trong trườ ng hợ p này năng lượ ng hiđrat hoá lớ n không để tách hoàn toàn điện tích. Do đó

ngay cả BeF2 và BeO thể hiện như hợ p chất cộng hoá trị, còn hợ p chất cộng hoá trị liên

kết vớ i cacbon rất bền. Để tạo thành 2 liên kết cộng hoá trị cần kích thích nguyên tử từ trạng thái 2s2 đến trạng thái 2s2p. Do đó phân tử BeX2 thẳng hàng.

2. Để tạo thành 2 liên kết cộng hoá trị cần kích thích nguyên tử từ trạng thái 2s2 đến trạng

thái 2s2p. Do đó phân tử BeX2 phải thẳng. Nhưng các phân tử như thế không bão hoà

phối trí. Ở pha ngưng tụ tạo thành hợ p chất số phối trí 4. Chúng chỉ tồn tại ở pha khí.

Bài 5:

1. Khi Mg cháy phát ra ánh sáng chói giàu tia tử ngoại, như ng khi đốt cháy kim loại

kiềm hoặc kiềm thổ khác không có hiện tượ ng đó. Giải thích, ứ ng dụng hiện tượ ng

này là gì?

2. Có dùng nướ c để dập tắt đám cháy Mg đượ c không? Vì sao?




18/66



Trả lờ i:

1. Mg cháy trong không khí phát ra ánh sáng chói giàu tia tử ngoại. Có hiện tượ ng đó là

do ion Mg2+ và ion O2- đều có bán kính nhỏ kết hợ p vớ i nhau tạo ra mạng tinh thể chặt

khít của MgO và phát nhiệt rất mạnh (năng lượ ng mạng lướ i của MgO là 3924 kJ/mol)

lớ n nhất trong các oxit kim loại kiềm thổ. Chính lượ ng nhiệt lớ n này đã nung nóng mạnh

các hạt MgO làm phát ra ánh sáng chói và giàu tia tử ngoại. Lợ i dụng hiện tượ ng này

ngườ i ta đã trộn Mg vớ i các chất oxi hóa như KClO3, KMnO4, KNO3 để phát ra pháo

sáng, đạn lửa và trướ c kia dùng chiếu sáng trong k ĩ thuật chụp ảnh.

2. Không dùng nướ c cũng như CO2, SiO2 để dập tắt đám cháy Mg vì khi Mg đượ c đốt

nóng phản ứng mảnh liệt vớ i nướ c, cũng như CO2 ,SiO2 toả nhiệt lớ n.

Mg + H2O MgO + H2 Bài 6:

1. Tính chất hiđroxit của kim loại kiềm thổ M(OH)2 biến đổi như thế nào? Đư a ra

các số liệu chứ ng minh.

2. Tại sao hiđroxit của các kim loại kim loại kiềm thổ bị nhiệt phân để tạo ra oxit

tươ ng ứ ng, như ng hiđroxit của kim loại kiềm không có khả năng này.

3.Tại sao trong thự c tế ngườ i ta không điều chế hidroxit kim loại kiềm thổ theo

phươ ng pháp điều chế kim loại kiềm và ngượ c lại.Trả lờ i:

1.

M(OH)2 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2

Tích số tan 2.10-1 6.10-1 5,5.10- 3,2.10- 5,0.10-

Khi tan trong nướ c chúng là những bazơ mạnh. Tính bazơ của chúng yếu hơ n so

vớ i các hiđroxit của kim loại kiềm trong cùng một chu kì và cũng biến đổi theo cùng một

quy luật là tăng theo số thứ tự.

Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2

Lưỡ ng tính Trung tính Bazơ mạnh

Độ bền nhiệt tăng dần từ Be(OH)2 đến Ba(OH)2 .




19/66



Be(OH)2 mất nướ c ở 138oC. Mg(OH)2 mất nướ c ở 150

oC. Ca(OH)2 mất nướ c ở 580oC.

Ba(OH)2 mất nướ c ở nhiệt độ >1000oC

2. Hiđroxit của kim loại kiềm thổ bị nhiệt phân tạo ra oxit do độ phân cực hoá của cation

M2+ vớ i nguyên tử oxi trong nhóm OH- dễ bị biến dạng. Vì vậy hiđroxit của kim loại

kiềm thổ kém bền vững hơ n hiđroxit của kim loại kiềm.

3. Một trong những phươ ng pháp thông dụng để điều chế hiđroxit của kim loại kiềm là

điện phân dung dịch muối có màng ngăn. Đối vớ i kim loại kiềm thổ ta không thể áp dụng

phươ ng pháp này vì phần lớ n kim loại kiềm thổ tồn tại ở dạng hợ p chất như muối

cacbonat, sunfat, khi nhiệt phân tạo thành oxit. Oxit này dễ dàng tác dụng vớ i nướ c tạo

thành hiđroxit.

Bài 7:1. Độ cứ ng của nướ c là gì? Phân loại độ cứ ng của nướ c. Tác hại của nướ c cứ ng đối

vớ i công nghiệp và sinh hoạt.

2. Trong một cốc nướ c cứ ng chứ a 0,01 mol Na+, 0,02 mol Ca2+, 0,01 mol Mg2+ , 0,05

mol HCO3- và 0,02 mol Cl-

a. Hỏi nướ c trong cốc thuộc loại độ cứ ng gì?

b. Nếu đun sôi nướ c thì nướ c còn cứ ng không?

c. Có thể dùng hoá chất nào trong các chất sau để làm mềm dung dịch nướ c trên:Ca(OH)2, dd HCl, dd Na2CO3, Na3PO4. Viết phươ ng trình phản ứ ng.

d. Ngày nay ngườ i ta sử dụng phươ ng pháp nào để làm mềm nướ c cứ ng.

Trả lờ i:

1. Độ cứng của nướ c là để chỉ nướ c có nhiều ion Ca2+ và Mg2+.

- Độ cứng của nướ c bao gồm:

* Độ cứng tạm thờ i: do các muối hiđrocacbonat M(HCO3)2 gây nên.

* Độ cứng v ĩ nh cữu: là do muối Ca2+ và Mg2+.

* Độ cứng toàn phần.




20/66



- Tác hại của nướ c cứng: Nướ c gây nhiều tác hại trong sinh hoạt và trong k ĩ thuật. Nướ c

cứng làm kết tủa xà phòng do đó làm mất tác dụng giặt rửa của nó và làm bẩn sợ i vải do

kết tủa bám vào.Ví dụ:

M

2+

+ 2C17H33COONa 2Na + M(C17H33COONa)(xà phòng)

Nướ c cứng tạo ra một lớ p cặn bám vào thành các nồi đun nướ c, các ống dẫn nướ c nóng,

và các nồi cấp hơ nướ c. Lớ p cặn này gây nhiều tác hại, chẳng hạn làm giảm hiệu suất

truyền nhiệt của nồi hơ i, làm nồi hơ i mau hỏng và dễ bị vỡ .

2.

* Nếu ta có:

Ca2+

+ 2HCO3-

Ca(HCO3)2 Mg2+ + 2HCO3

- Mg(HCO3)2

Theo hai phươ ng trình trên ta they tỉ lệ số mol Ca2+ , Mg2+ và HCO3- là tỉ lệ 1: 2. Mà

tổng số mol Mg2+ và Ca2+ là 0,03 mol và số mol HCO3- bằng 0,03 mol. Vậy HCO3

- thiếu,

ngh ĩ a là khi đun sôi độ cứng của nướ c chưa mất hẳn. Vậy nướ c ban đầu vừa có độ cứng

tạm thờ i vừa có độ cứng v ĩ nh cữu.

*Nếu khi đun sôi thì:

Ca2+ + 2HCO3- CaCO3 + H2O + CO2

Mg2+ + 2HCO3- MgCO3 + H2O + CO2

Theo hai phươ ng trình trên: tổng số mol Ca2+, Mg2+ tạo kết tủa vớ i số mol HCO3-

=0,025 mol.

Sau khi đun sôi xong tổng số mol Ca2+, Mg2+ còn lại là 0,005 mol. Vậy nướ c sau khi

đun vẫn còn cứng.

Dùng Na2CO3, Na3PO4 làm mềm nướ c trên và có thể dùng Ca(OH)2 nhưng phải vừa đủ.*Phươ ng pháp trao đổi ion(Zeolit, nhựa trao đổi ion) để làm mềm nướ c cứng.




21/66



Bài 8: Hiđroxiapatit Ca5(PO4)3OH có trong thành phần của men răng. Trong miệng,

các ion Ca2+, PO43- có trong nướ c bọt tham gia vào việc tạo thành và phân hủy

hiđroxiapatit. Ion hiđroxit của hiđroxiapatit có thể đượ c thay thế bằng ion florua

tạo thành floapatit Ca5(PO4)3F có độ tan nhỏ hơ n.a.

Tính độ tan (theo mol/lit) của hiđroxiapatit và floapatit trong nướ c.

b. Tính hằng số cân bằng của phản ứ ng tạo thành floapatit từ hiđroxiapatit.

Cho tích số tan (T) của hiđroxiapatit và floapatit lần lượ t bằng 6,8.10-37 và 10-60

Trả lờ i:

a. Độ tan của hiđroxiapatit và floapatit trong nướ c:

Trong dung dịch:

Ca5(PO4)3OH(r) 5Ca2+

+ 3PO43-

+ OH-

x 5x 3x x

vớ i x là độ tan của hiđroxiapatit

Ta có:

T = [Ca2+]5.[ PO43-]3. [OH-]

(5x)2. (3x)3. x = 6,8.10-37

x = 2,7.10-5

Tươ ng tự, trong dung dịch:

Ca5(PO4)3F(r) 5Ca2+ + 3PO4

3- + F-

x’ 5x’ 3x’ x’

vớ i x’ là độ tan của floapatit

T = [Ca2+]5.[ PO43-]3. [F-] = 10-60

(5x’)2. (3x’)3. x’ = 10-60

x’ = 6,1.10-8

b. Hằng số cân bằng của phản ứng tạo thành floapatit từ hiđroxiapatit:

Ca5(PO4)3OH + F- Ca5(PO4)3F + OH

- K

Cân bằng trên là tổ hợ p của hai cân bằng:

Ca5(PO4)3OH(r) 5Ca2+ + 3PO4

3- + OH- T1




22/66



5Ca2+ + 3PO43- + F- Ca5(PO4)3F(r) T2

-1

Vậy K = T1. T2-1 = 6,8.10-37 : 10-60 = 6,8.1023

Vì K quá lớ n nên phản ứng xảy ra rất dễ dàng.

Bài 9: Bằng dung dịch NH3, ngườ i ta có thể làm kết tủa hoàn toàn ion Al3+

trongdung dịch nướ c ở dạng hiđroxit, như ng chỉ làm kết tủa đượ c một phần ion Mg2+

trong dung dịch nướ c ở dạng hiđroxit. Hãy làm sáng tỏ các điều nói trên bằng phép

toán cụ thể. Cho biết tích số tan của Al(OH)3 là 5.10-33, tích số tan của Mg(OH)2 là

4.10-12; hằng số phân ly bazơ của NH3 là 1,8.10-5

Trả lờ i:

Tính hằng số cân bằng K của phản ứng kết tủa hiđroxit:

3

x NH3 + H2O NH4+ + OH- KNH3 = 1,8.10-5 - Al(OH)3 Al

3+ + 3OH- KS/Al(OH)3 = 5.10-33

Al3+ + 3NH3 + H2O Al(OH)3 + NH4+ K = : KS/Al(OH)3

= 1,17.10-18

Tươ ng tự như vậy đối vớ i phản ứng:

Mg2+ + 2NH3 + 2H2O Mg(OH)2 + 2NH4+

Phản ứng thuận nghịch, Mg2+ không kết tủa hoàn toàn dướ i dạng magiê hiđroxit như

Al3+.

Bài 10: Dung dịch bão hòa CaCO3 trong nướ c có độ pH = 9,95. Hằng số axit của axit

cacbonic là Ka1 = 4,5.10-7, Ka2 = 4,7.10

-11

a. Hãy tính độ tan của CaCO3 trong nướ c và tích số tan của CaCO3

b. Hãy tính nồng độ tối đa của ion Ca2+ trong dung dịch CaCO3 vớ i pH = 7,4;

Ksp = 5,2.10-9 và [HCO3

-] = 0,022M.

Trả lờ i:

CaCO3 hòa tan trong nướ c, ion CO32- hình thành phản ứng tiếp vớ i nướ c thành ion

HCO3- dẫn đến giá trị pH = 9,95. Phản ứng tiếp tục tạo thành H2CO3 không ảnh hưở ng

đến giá trị của pH.




23/66



a. Ta có:

CaCO3(r) Ca2+ + CO3

2- (1)

x x – C

CO32-

+ H2O HCO3-

+ OH-

(2)x – C C C

Vớ i C = [OH-] = 10-14 : [H+] = 10-4,05, x là độ tan của CaCO3

Hằng số cân bằng của phản ứng (2) là:

Kb = =

=

x = 1,26.10-4

mol/lVậy độ hòa tan của CaCO3 là 1,26.10

-4 mol/l

Tích số tan của CaCO3 là:

Ksp = x(x – C) = 1,26.10-4 . (1,26.10-4 – 10-4,05) = 4,65.10-9 mol/l

b. Ta có: Ka2 =

[CO32-] = Ka2. = 4,7.10

-11. = 2,6.10-5 mol/l

[Ca2+]max = = = 2.10-4 mol/l

Bài 11: Một dung dịch chứ a BaCl2 0,01M và SrCl2 0,1M. Tìm khoảng pH tối ư u để

tách hoàn toàn Ba2+ ra khỏi Sr2+ bằng dung dịch K2Cr2O7 1M.

Cho pKs(BaCrO4) = 10-9,93; pKs(SrCrO4) = 10

-4,65

Cr2O72- + H2O 2CrO4

2- + 2H+ K = 10-14,64

Trả lờ i:

Các cân bằng trong dung dịch:Cr2O7

2- + H2O 2CrO42- + 2H+ K = 10-14,64

Ba2+ + CrO4- BaCrO4 Ks1

-1 = 109,93

Sr2+ + CrO4- SrCrO4 Ks2

-1 = 104,65

Để Ba2+ kết tủa hoàn toàn thì xem như [Ba2+] = 10-6 M




24/66



Nếu không có kết tủa SrCrO4 thì: = 10-3,93

Nếu kết tủa hoàn toàn Ba2+ mà không kết tủa SrCrO4 thì trong dung dịch phải có:

10-3,65 10-3,93

Cr2O72- + H2O 2CrO42- + 2H+ K = 10-14,64

1 - C x

Có thể coi 1 - = 1 vì hằng số cân bằng K rất bé, x là [H+] cần thiết lập.

Ta có: = 10-14,64 nên C =

10-3,65 10-3,93 nên 3,39 pH 3,67

Bài 12: MgF2(r) →← Mg2+

(aq) + 2 F-

(aq)Trong dung dịch bão hoà MgF2 ở 18°C, nồng độ của Mg

2+ là 1,21.10-3 M.

(a) Hãy viết biểu thứ c tích số tan T, và tính giá trị này ở 18°C.

(b) Hãy tính nồng độ cân bằng của Mg2+ trong 1,000 lit dung dịch MgF2 bão hoà ở

18°C chứ a 0,100 mol KF.

(c) Hãy dự đoán kết tủa MgF2 có tạo thành không khi trộn 100,0 ml dung dịch

Mg(NO3)2 3.10-3 M vớ i 200,0 ml dung dịch NaF 2,00.10-3 M ở 18°C.

Trả lờ i:

a. Biểu thức tính tích số tan: = [Mg2+].[ F-]2

MgF2(r) →← Mg2+(aq) + 2F-(aq)

1,21.10-3M 2,42. 10-3M

Tích số tan của MgF2 ở 18°C là:

= [Mg2+].[ F-]2 = 1,21.10-3.(2,42. 10-3)2 = 7,09.10-9

b.

KF K+ + F-

0,1M 0,1M

MgF2(r) →← Mg2+(aq) + 2F-(aq)




25/66



Ban đầu 1M 0 0,1M

Phản ứng x x 2x

Cân bằng 1 – x x 0,1 + 2x

Vì nhiệt độ không thay đổi nên tích số tan cũng chính là hằng số cân bằng. Ta có:

K = = 7,09.10-9

x = 7,09.10-7

Vậy nồng độ cân bằng của Mg2+ trong 1,000 lit dung dịch MgF2 bão hoà ở 18°C chứa

0,100 mol KF là 7,09.10-7M.

c. Nồng độ Mg2+ sau khi trộn là: = 10-3

Nồng độ F- sau khi trộn là: = 10-3

[Mg2+].[F-]2 = 10-3.( 10-3)2 = 1,78.10-9 < nên không có kết tủa tạo thành.

Bài 13: Một dung dịch chứ a BaCl2 và SrCl2 có cùng nồng độ là 0,01 M. Câu hỏi đặt

ra là liệu có thể tách hoàn toàn hai muối này ra khỏi nhau bằng cách thêm dung

dịch bão hòa natri sunfat hay không. Biết điều kiện để tách hoàn toàn là ít nhất

99,9% Ba2+ đã bị kết tủa ở dạng BaSO4 và SrSO4 chiếm không quá 0,1 % khối

lượ ng kết tủa. Biết các giá trị tích số tan như sau: T BaSO4 = 1×××× 10-10 và T SrSO4 = 3×××× 10-7. Hãy tính nồng độ của Ba2+ còn lại trong dung dịch khi 99,9% Ba2+ đã bị kết tủa và

cho biết phươ ng pháp này có dùng đượ c để tách hoàn toàn hai muối ra khỏi nhau

hay không?

Trả lờ i:

M Ba 52 10.0,101,0100

9,99100][ −+ =×

−=

Sau khi 99,9% Ba2+ đ ã bị k ế t t ủa thì nồng độ SO42- trong dung d ịch là:

M Ba

T SO

BaSO 55

10

224 1010.0,1

10.1][

][ 4 −−

−

+

−===




26/66



⇒ M M SO

T Sr

SrSO 01,010.310.0,1

10.3

][][ 2

5

7

24

2 4>===

−

−

−

−

+

⇒ Sr 2+

chư a k ế t t ủa. V ậ y có thể sử d ụng phươ ng pháp này để tách hoàn toàn hai muố i

ra khỏi nhau.Bài 14: Có tạo kết tủa Mg(OH)2 không khi:

a. Trộn 100 ml dung dịch Mg(NO3)2 1,5.10-3M vớ i 50 ml dung dịch NaOH

3.10-5M.

b. Trộn hai thể tích bằng nhau của hai dung dịch Mg(NO3)2 2.10-3M và NH3

4.10-3M. Biết rằng = 10-11 và = 1,8.10-5

Trả lờ i:

a. = = 10-3 M

= = 10-5 M

Mg2+ + 2OH- Mg(OH)2

Ta có [Mg2+].[ OH-]2 = 10-3.(10-5)2 = 10-13 = 10-11 nên vẫn chưa tạo kết

tủa Mg(OH)2

b.

Sau khi trộn thể tích dung dịch tăng gấp đôi nên nồng độ mỗi chất giảm đi mộtnửa: = 10-3 M, = 2.10-3 M

Trướ c hết tính [OH-] trong dung dịch NH3 2.10-3 M vớ i giả thiết là chưa xảy ra sự kết

tủa Mg(OH)2

Vì Kb.Cb = 1,8.10-5.2.10-3 10-14 nên

NH3 + H2O NH4+ + OH-

Ban đầu 2.10-3 M

Cân bằng 2.10-3 – x x x

Kb = = 1,8.10-5

x = 1,8095.10-4 x2 = [OH-]2 = 3,27.10-8




27/66



Từ đó [Mg2+].[ OH-]2 = 10-3.(3,27.10-8)2 = 3,27.10-11 = 10-11 nên có tạo

kết tủa Mg(OH)2

Bài 15: Viết phươ ng trình hóa học của các phản ứ ng xảy ra để chứ ng tỏ BeF2 là hợ p

chất lưỡ ng tính.Trả lờ i:

Chứng minh BeF2 là axit: 2KF + BeF2 K2[BeF4]

Chứng minh BeF2 là bazơ : BeF2 + SiF4 Be[SiF6]

Bài 16: Canxi xianamit (CaCN2) là một loại phân bón đa năng và có tác dụng tốt. Nó

có thể đượ c sản xuất rất dễ dàng từ các loại hóa chất thông thườ ng như CaCO3.

Quá trình nhiệt phân của CaCO3 cho ra một chất rắn màu trắng XA và một khí

không màu XB không duy trì sự cháy. Một chất rắn màu xám XC và khí XD đượ chình thành bở i phản ứ ng khử XA vớ i cacbon. XC và XD còn có thể bị oxi hóa để tạo

thành các sản phẩm có mứ c oxi hóa cao hơ n. Phản ứ ng của XC vớ i nitơ cuối cùng

cũng dẫn tớ i việc tạo thành CaCN2.

a. Viết tất cả các phươ ng trình phản ứ ng xảy ra.

b. Khi thuỷ phân CaCN2 thì thu đượ c chất gì? Viết phươ ng trình phản ứ ng

Trả lờ i:

a.Các phươ ng trình phản ứng xảy ra:

1) CaCO3 CaO + CO2

2) CaO + 3C → CaC2 + CO

3) CaC2 + N2 → CaCN2 + C

Quá trình trên đượ c gọi là quá trình Frank – Caro. Quá trình này rất quan trọng trong

kỹ thuật.

b.Khi thủy phân CaCN2 thu đượ c CaCO3 và khí amoniac.CaCN2 + 3H2O → CaCO3 + 2NH3




28/66



Bài 17: Một học sinh điều chế dung dịch bão hòa magie hiđroxit trong nướ c tinh

khiết tại 25oC. Trị số pH của dung dịch bão hòa đượ c tính bằng 10,5.

a. Dùng kết quả này để tính độ tan của magie hiđroxit trong nướ c. Phải tính độ tan

theo mol.l

-1

cũng như g/100ml.b. Hãy tính tích số tan của magie hiđroxit.

c. Hãy tính độ tan của magie hiđroxit trong dung dịch NaOH 0,01M tại 25oC.

Trả lờ i:

a. Mg(OH)2 Mg2+ + 2OH-

pOH = 14 – 10,5 = 3,5 [OH-] = 10-3,5 = 3,2.10-4M

Tươ ng ứng vớ i [Mg2+] = [Mg(OH)2 điện ly] = độ tan của Mg(OH)2 = 1,6.10-4M hay

9,2.10-4

g/100ml.b. = [Mg2+].[OH-]2 = 1,6.10-11 M

c. NaOH Na+ + OH-

0,01M 0,01M

Mg(OH)2 Mg2+ + 2OH-

x 0,01 + 2x

= [Mg2+].[OH-]2 = x.(0,01 + 2x)2 = 1,6.10-11

x = 1,6.10-7 M

Độ tan bằng 1,6.10-7 hay 9.10-7 g/100ml

Bài 18: Một dung dịch chứ a BaCl2 và SrCl2 đều ở nồng độ 0,01M. Khi ta thêm một

dung dịch bão hòa natri sunfat vào dung dịch thì 99,9% BaCl2 sẽ kết tủa dướ i dạng

BaSO4 và SrSO4 chỉ có thể kết tủa nếu trong dung dịch còn dướ i 0,1% BaSO4. Tích

số tan của các chất đượ c cho sau đây: TBaSO4 = 10-10 và TSrSO4 = 3.10

-7

a.Viết các phươ ng trình tạo kết tủa.

b.Tính nồng độ Ba2+ còn lại trong dung dịch khi SrSO4 bắt đầu kết tủa.

c.Tính %Ba2+ sau khi tách ra.




29/66



Trả lờ i:

a. Các phản ứng tạo kết tủa:

Ba2+ + SO42- BaSO4

Sr

2+

+ SO42-

SrSO4 b. Kết tủa BaSO4 sẽ xảy ra khi [SO4

2-] = = 10-8 M

Kết tủa SrSO4 sẽ xảy ra khi [SO42-] = 3.10-5 M

Nếu không xảy ra các điều kiện về động học (như sự hình thành kết tủa BaSO4 là vô

cùng chậm) thì BaSO4 sẽ đượ c tạo thành trướ c, kết tủa sẽ có sự giảm nồng độ Ba2+. Khi

nồng độ SO42- thỏa mãn yêu cầu kết tủa SrSO4 thì lúc này nồng độ còn lại của ion Ba

2+

trong dung dịch có thể đượ c tính từ công thức:

= [Ba2+][SO42-] = [Ba2+].(3.10-5)2 = 10-10

[Ba2+] = 0,333.10-5 M

%Ba2+ còn lại trong dung dịch = = 0,033%

Bài 19: Xét các giá trị năng lượ ng ion hóa (tính theo eV) của natri và magie: 5,1;

7,6; 15,0; 47,3; 71,6; 80,1; 98,9; 109,3. Điền các giá trị này vào bảng dướ i đây và giải

thích.

Nguyên tố I1 I2 I3 I4 Na … … … …

Mg … … … …

Trả lờ i:

Vớ i mỗi nguyên tố I1 < I2 < I3… Thông thườ ng I1(Na) < I1 (Mg), trừ trườ ng hợ p của

I2(Na) > I2(Mg) do Na+ đạt cấu hình bền của khí hiếm gần kề.

Nguyên tố I1 I2 I3 I4

Na

1s22s22p63s1

5,1

1s22s22p6

47,3

1s22s22p5

71,6

1s22s22p4

98,9

1s22s22p3

Mg

1s22s22p63s2

7,6

1s22s22p63s1

15,0

1s22s22p6

80,1

1s22s22p5

109,3

1s22s22p4




30/66



Bài 20: Viết phươ ng trình thự c hiện chuyển hóa sau:

Thạch cao sống thạch cao nung thạch cao khan thạch cao chết

Trả lờ i:

Thạch cao sống tồn tại ở dạng CaSO4.2H2O. Khi đun nóng đến gần 128

o

C thạchcao mất một phần H2O kết tinh thành hemihi đ rat 2CaSO4.H2O gọi là thạch cao nung.

2[CaSO4.2H2O] 2CaSO4.H2O + 2H2O

Khi nung trong khoảng 200 – 350oC thạch cao nung chuyển thành CaSO4 khan tan

đượ c trong nướ c:

2CaSO4.H2O 2CaSO4 + H2O

Khi nung đến gần 500oC, chuyển thành dạng không tan trong nướ c, không tươ ng

tác vớ i nướ c gọi là thạch cao chết.

Bài 21: Nhận xét về độ tan các muối halogenua, nitrat, sunfat, cacbonat của các kim

loại nhóm IIA và cho biết yếu tố ảnh hưở ng đến độ tan của các muối này là yếu tố

nào?

Trả lờ i:

Các muối halogenua của kim loại kiềm thổ đều dễ tan, trừ các florua MF2 ít tan. Muối

nitrat của các kim loại kiềm thổ đều dễ tan trong nướ c, trừ Ba(NO3)2 ít tan. Các muốicacbonat của kim loại kiềm thổ đều là chất ở dạng tinh thể, đều khó tan trong nướ c.

Các muối Sunfat đều khó tan trong nướ c, trừ BeSO4 và MgSO4 dễ tan trong nướ c.

Độ tan của các muối phụ thuộc vào 2 yếu tố: Năng lượ ng mạng lướ i của tinh thể

muối và năng lượ ng hiđrat hóa của cation. Năng lượ ng mạng lướ i giảm, độ hòa tan của

muối tăng (và ngượ c lại); năng lượ ng hiđrat hóa của cation giảm, độ hòa tan giảm (và

ngượ c lại), tùy theo trườ ng hợ p mà có một yếu tố là chủ yếu.

Từ CaSO4 đến BaSO4: yếu tố ảnh hưở ng chính đến độ tan là năng lượ ng hiđrathóa. Từ Ca2+ đến Ba2+ năng lượ ng hiđrat hóa giảm (từ 377 kcal/ mol ở Ca2+ đến 308 kcal/

mol ở Ba2+) nên độ tan giảm.




31/66



Từ CaF2 đến BaF2: yếu tố quyết định đến độ tan là năng lượ ng mạng lướ i. Từ

CaF2 đến BaF2 năng lượ ng mạng lướ i giảm (từ 624 kcal/ mol ở CaF2 đến 566 kcal/ mol ở

BaF2) nên độ tan tăng.

Bài 22: Giải thích vì sao BeCl2 có cấu tạo mạch polime ở nhiệt độ thườ ng, có cấu tạođườ ng thẳng ở thể hơ i? Vì sao dễ tan trong benzen?

Trả lờ i:

BeCl2 có khả năng trùng hợ p tạo nên cấu trúc mạch ở trạng thái rắn vì lớ p vỏ hóa

trị của Be còn thiếu electron. Be chỉ có 4 electron ở lớ p vỏ hóa trị, có thể nhận thêm 2 cặp

electron của nguyên tử Cl (liên kết cho nhận) của phân tử BeCl2 bên cạnh để vỏ hóa trị

đạt cấu trúc bền của khí hiếm (quy tắc bát tử). Xung quanh mỗi nguyên tử Be có 4

nguyên tử Cl, 2 nguyên tử Cl tạo liên kết cộng hóa trị, 2 nguyên tử Cl còn lại tạo liên kếtcho nhận.

BeCl2 tồn tại dạng đi me ở trạng thái hơ i, bị phân hủy thành monome ở 120oC.

BeCl2 là hợ p chất cộng hóa trị, tan tốt trong các dung môi hữu cơ . Vì vậy mà nó

tan tốt trong benzen.

Bài 23: Vì sao thự c tế ngườ i ta thườ ng dùng CaCl2 làm chất làm khô một số khí và

một số dung môi hữ u cơ như ete, benzen? Có thể dùng CaCl2 để làm khan NH3,

C2H5OH, (CH3)2CO không?Trả lờ i:

CaCl2 khan là hợ p chất ở dạng tinh thể lập phươ ng không màu, hút ẩm rất mạnh

nên đượ c dùng để làm khô các khí và một số dung môi hữu cơ như ete, benzen. Nó rất dễ

tan trong nướ c và phát ra nhiều nhiệt.

CaCl2 khan có thể kết hợ p vớ i amoniac, rượ u, axeton tạo nên những sản phẩm như

CaCl2.8NH3, CaCl2.3C2H5OH, CaCl2.(CH3)2CO. Do đó không thể dùng CaCl2 để làm

khô những chất như NH3, C2H5OH, (CH3)2CO.




32/66



III.Các nguyên tố nhóm IIIA

Bài 1:

1. Nhận xét sự thay đổi bán kính nguyên tử , thế ion hoá của các nguyên tố nhóm

IIIA ? Giải thích sự thay đổi bất thườ ng đó.2.Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nguyên tố nhóm IIIA có giá trị sau:

B Al Ga In Tl

Ton/c(oC) 2030 660 30 156 303

Tosôi (oC) 3930 2520 2230 2000 1460

Nhiệt độ sôi giảm liên tục, nhiệt độ nóng chảy thay đổi bất thườ ng. Tại sao nhiệt độ

nóng chảy rất cao ở B như ng lại thấp ở Ga?

Trả lờ i:1. Bán kính nguyên tử của các nguyên tố IIIA biến đổi không theo quy luật, từ Al đến Ga

giảm đột ngột còn từ Ga đến Tl thì tăng dần. Còn năng lượ ng ion hoá tăng từ Al đến Ga,

giảm từ Ga đến In, từ In đến Tl lại tăng dẫn đến tính kim loại không tăng theo một chiều

từ Al đến Tl mà thực tế từ Al đến Ga tính kim loại hơ i giảm, sau đó lại tăng lên ở In và

rồi lại giảm xuống ở Tl. Sỡ d ĩ như vậy vì: ở Ga và In sau lớ p vỏ khí hiếm còn có 10

electron phân lớ p (n – 1)d, ở Tl còn có 4 electron (n – 2)f và 10 electron (n – 1)d nữa.

Chính sự khác nhau này đã làm cho tính chất của các kim loại nhóm IIIA không giống

nhau như kim loại kiềm và kiềm thổ. Mặt khác cũng do ảnh hưở ng của các electron của

phân lớ p 3d10 đến Ga (sự co d) và của các electron phân lớ p 4f 14 đến Tl (sự co f) tính kim

loại không tăng theo một chiều.

2. Tinh thể Bo có cấu tạo đặc khít. Nó bao gồm những hình hai chục mặt B12 (cứ 12

nguyên tử B tạo ra một tế bào tinh thể hai chục mặt). Liên kết giữa các nguyên tử B là

liên kết cộng hoá trị, do đó B rất khó nóng chảy. Trái lại tinh thể Gali có mạng lướ i phân

tử, tại mắt mạng lướ i là phân tử Ga2, vì vậy Gali có nhiệt độ nóng chảy thấp. Nhưng nhiệt

độ bay hơ i cao là do khi sôi phân tử Ga2 phải phân huỷ thành Ga nguyên tử.




33/66



Bài 2:

1. Sự biến thiên tính bazơ trong dãy Al(OH)3 đến Tl(OH)3. Giải thích nguyên nhân?

2. So sánh tính axit của các oxit M2O3

Trả lờ i:

1.Tính bazơ tăng dần từ Al(OH)3 đến Tl(OH)3 điều đó liên quan đến sự tăng kích thướ c

và sự giảm phân cực của ion M3+ (M là Al, Ga, In, Tl)

Al(OH)3 Ga(OH)3 In(OH)3 Tl(OH)3

Hiđrôxit lưỡ ng tính Tính bazơ và tính

axit gần bằng nhau

Tính bazơ mạnh

hơ n tính axit

Tính axit rất yếu

2.Tính axit của các oxit giảm dần từ B đến Tl.B2O (axit yếu) > Al2O3 > Ga2O3 > In2O3 > Tl2O3 (bazơ mạnh)

(oxit lưỡ ng tính)

Bài 3: Nhôm đượ c sản xuất vớ i quy mô công nghiệp bằng phươ ng pháp điện phân

nóng chảy của Al2O3 và Na3AlF6.

1. Viết phươ ng trình phản ứ ng xảy ra ở mỗi điện cự c trong quá trình điện phân.

Nêu vai trò của criolit.

2. Tại sao không thể điều chế phân tử dung dịch muối nhôm tan trong nướ c bằngcách điện phân?

Trả lờ i:

1.Nhôm oxit nóng chảy ở nhiệt độ rất cao (2050oC ) do đó yếu tố then chốt của việc sản

xuất nhôm bằng phươ ng pháp điện phân là dùng criolit nóng chảy hoà tan nhôm oxit. Khi

đó chỉ cần đến gần 1000oC là đã có dung dịch điện giải dạng nóng chảy.

Vỏ thép ghép liền vớ i than chì làm thành catôt

Al3+ + 3e Al(l)

Ở anôt:

2O2- O2 + 4e

Oxi tạo ra phản ứng vớ i C tạo ra CO2 và CO




34/66



Criolit (Na3AlF6) có vai trò quan trọng nhất là làm giảm nhiệt độ nóng chảy của Al2O3 từ

2050oC xuống khoảng 900oC, ngoài ra nó còn làm tăng độ dẫn điện của hệ và tạo lớ p

ngăn cách giữa các sản phẩm điện phân và môi trườ ng ngoài. Anot làm bằng than chì thì

điện cực bị ăn mòn dần do chúng cháy trong oxi mớ i sinh:

C + O2 CO2 và 2C + O2 2CO

Qua phản ứng vớ i các điện cực thấy: Cần 3 Farađay để tạo thành 1mol Al tức là 27g Al.

Vậy mỗi Faraday chỉ sản xuất đượ c 27/3 = 9g Al.

Khi điện phân MgCl2 và CaCl2 nóng chảy.

Mg2+ + 2e Mg

Ca2+ + 2e Ca

Mỗi Faraday sản xuất đượ c 1/2 mol Mg tức là 24/2 = 12g Mg

Cũng như vậy, mỗi Faraday sản xuất đượ c 1/2 mol Ca tức là 40/2 = 20g Ca.

Nếu so sánh vớ i việc sản xuất các kim loại nhẹ bằng phươ ng pháp điện phân thì lượ ng

điện năng tiêu thụ cho mỗi lượ ng Al lớ n hơ n rất nhiều so vớ i các kim loại khác.

2.Al3+ dễ bị thuỷ phân.

Al tan trong nướ c E0Al3+

/Al


35/66



Phèn Crom: K2SO4.Cr2(SO4)3.24H2O

Phèn Mangan: K2SO4.Mn2(SO4)3.24H2O

3.Các phươ ng trình phản ứng thực hiện quá trình điều chế phèn chua

K2SO

4.Al

2(SO

4)

3.24H

2O

2KOH(aq) + H2SO4(aq) K2SO4 + 2H2O(l)

Al2O3 + 3H2SO4(aq) Al2(SO4)3(aq) + 3H2O(l)

Trộn hai dung dịch K2SO4 và Al2(SO4)3 theo tỉ lệ 1:1. Cho kết tinh tạo thành muối kép.

Bài 5:

1. LiAlH4 đượ c điều chế như thế nào? Tại sao nó nổ khi tiếp xúc vớ i nướ c, còn

LiBH4 hoà tan trong nướ c.

2. Tại sao ion Tl+

có khả năng tạo phèn như các ion kim loại kiềm? Về một số phươ ng diện ion Tl+ lại giống Ag+. Lấy ví dụ minh hoạ.

Trả lờ i:

1. 4LiH + AlCl3 LiAlH4 + 3LiCl

Độ bền nhiệt và hoá của anion này thay đổi phụ thuộc vào khả năng của nhóm MH3 tham

gia vớ i tính cách là chất nhận trong phản ứng.

MH3 + H+ MH4

+

Trên phươ ng diện này ta quan sát thấy thứ tự sau: B > Al > Ga

BH4- bền trong nướ c. Khi đó muối AlH4

- bị nướ c thuỷ phân nhanh và có tiếng nổ kèm

theo.

2.Bán kính của ion Tl+ = 0,154 nm, gần vớ i bán kính của ion K+, Rb+, và Ag+ (0,144;

0,158 và 0,127 nm tươ ng ứng). Vì vậy về một số phươ ng diện ion Tl+ giống vớ i ion kim

loại kiềm nhưng về một số phươ ng diện khác lại giống Ag+.

TlOH: màu vàng là bazơ mạnh nhưng khác NaOH và KOH bị mất nướ c khi nung

giống như AgOH.

Tl2SO4, Tl2CO3, TlClO4, TlCH3COO tan đượ c trong nướ c nhưng ít hơ n các muối

kali tươ ng ứng.




36/66



TiCl, TlBr, TlI không tan giống muối bạc halogenua TlCl cũng bị hoá đen ngoài

ánh sáng giống AgCl.

Bài 6: Trong dung dịch nướ c, axit boric là một axit yếu (pKa = 9,25):

B(OH)3 + H2O [B(OH)4]

-

+ H3O

+

a. Hãy vẽ cấu trúc của B(OH)3 và [B(OH)4]

-

b. Hãy cho ví dụ chứ ng minh tính axit của B(OH)3

c. Có thể viết công thứ c của axit boric là H3BO3. Hãy so sánh tính axit của

H3BO3 và H3PO3.

Trả lờ i:

a. B(OH)3 có cấu trúc tam giác phẳng (B có lai hóa sp2), còn [B(OH)4]

- có cấu tạo tứ

diện (B có lai hóa sp3

)b. Trong dung dịch nướ c, B(OH)3 không phân li ra H

+ mà nó kết hợ p thêm 1 nhóm

OH- của H2O, tạo thành [B(OH)4]- và giải phóng H+, nó là 1 axit Bronsted. Các

phản ứng thể hiện tính axit của B(OH)3 là phản ứng của nó vớ i rượ u tạo thành

este, vớ i dung dịch NaOH tạo thành muối borat.

c. Khác vớ i H3BO3, H3PO3 có cấu trúc tứ diện.

Do chỉ có 2 trong 3 nguyên tử H liên kết vớ i P qua O nên nó gọi là axit 2 nấc. Sự

có mặt của liên kết đôi P=O làm liên kết O – H phân cực hơ n (O có độ âm điệnlớ n hơ n P), vì vậy H3PO3 có tính axit mạnh hơ n H3BO3. H3PO3 là axit 2 nấc có độ

mạnh trung bình. Trong dung dịch nướ c, H3PO3 phân li cho ra ion H+:

H3PO3 + H2O H2PO3- + H3O

+ , Ka1 = 3.10-2

H2PO3- + H2O HPO3

2- + H3O+ , Ka2 = 2.10

-7

Trong khi đó tính axit của H3BO3 đượ c quyết định do sự thiếu electron (trong

H3BO3, nguyên tử B mớ i đạt lớ p vỏ 6e). Nó kết hợ p thêm 1 nhóm OH- để đạt lớ p

vỏ 8 electron. Do đó H3BO3 chỉ là axit đơ n chức.

Bài 7: Nhôm florua hầu như không tan trong HF khan, như ng lại dễ dàng tan khi có

mặt NaF. Khi thêm BF3 vào dung dịch này lại tách ra kết tủa AlF3. Hãy viết các

phươ ng trình phản ứ ng xảy ra và giải thích.




37/66



Trả lờ i:

AlF3 + 3NaF Na3[AlF6]

Na3[AlF6] + 3BF3 AlF3 + 3NaBF4

Phản ứng trên xảy ra do có khả năng tạo phức của Al

3+

vớ i F

-

kém hơ n so vớ i B

3+

.Do quá trình này tươ ng tự như hòa tan Al(OH)3 trong NaOH, sau đó thêm vào dung dịch

này một axit yếu, ví dụ như sục CO2 vào dung dịch, thì lại tạo thành kết tủa Al(OH)3.

Bài 8:

1. Tại sao bo triclorua tồn tại dạng monome (BCl3) trong khi nhôm triclorua lại tồn

tại dạng dime (Al2Cl6)?

2. Tại sao AlCl3 ở trạng thái rắn dẫn điện tốt hơ n ở trạng thái nóng chảy?

Trả lờ i:1.* BCl3: B có 3 electron hóa trị. Khi tạo thành liên kết vớ i 3 nguyên tử Cl, ở nguyên tử

B chỉ có 6 electron, phân tử không bền. Để có bát tử nguyên tử B sử dụng 1 obitan p

không lai hóa để tạo liên kết vớ i 1 trong 3 nguyên tử Cl. Kết quả là tạo thành phân tử

BCl3 có dạng tam giác đều.

* AlCl3: AlCl3 cũng thiếu electron như BCl3, nhưng Al không có khả năng tạo liên kết

kiểu như B. Để có đủ bát tử, 1 trong 4 obitan lai hóa sp3 của nguyên tử Al nhận 1

cặp electron không liên kết từ 1 nguyên tử Cl ở phân tử AlCl3 bên cạnh. Phân tử AlCl3 này cũng xử sự như vậy. Kết quả tạo thành một đime.

2.Ở trạng thái rắn, AlCl3 dẫn điện tốt do có cấu trúc ion, ở trạng thái nóng chảy đã

chuyển từ cấu trúc ion sang cấu trúc phân tử dạng dime do đó độ dẫn điện giảm.

Bài 9:

1. Phèn là gì? Phèn chua là chất gì?

2.Giải thích câu ca dao: “Anh đứ ng bắc bậc làm cao, phèn chua em đánh nướ c nào

cũng trong”.

3.Nêu công dụng của phèn và nêu cơ sở khoa học của nhữ ng ứ ng dụng đó.




38/66



Trả lờ i:

1.Phèn là loại muối kép có công thức chung là M2ISO4.M2

II(SO4)3.24H2O trong đó

MI là các kim loại Na, K, Rb, Cs, Tl, NH4+.

MII là các kim loại Ti, V; Cr, Mn, Fe, Co; Al, Ga, In; Rh, Ir.

Trừ Li không có khả năng tạo phèn vì ion Li+ có thể tích quá bé nên không bảo

đảm tính bền của mạng tinh thể.

Phèn chua là muối sunfat kép của nhôm và kali. Ở dạng tinh thể ngậm 24 phân tử

H2O nên có công thức hoá học là K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O.

2. Phèn chua không độc, có vị chát chua, ít tan trong nướ c lạnh nhưng tanrất nhiều trong

nướ c nóng nên rất dễ tinh chế bằng kết tinh lại trong nướ c. Cũng do tạo ra kết tủa

Al(OH)3 khi khuấy phèn vào nướ c đã dính kếtcác hạt đất nhỏ lơ lửng trong nướ c đụcthành hạt đất to hơ n, nặng và chìm xuống làm trong nướ c. Phèn chua rất cần cho việc xử

lí nướ c đục ở các vùng lũ để có nướ c trong dùng cho tắm, giặt.

3. Công dụng của phèn: Phèn đượ c dùng rộng rãi trong công nghiệp nhuộm vải, dùng làm

chất cắn màu; trong công nghệ thuộc trắng da; trong công nghệ hồ giấy; làm trong nướ c.

Trong y khoa, dùng làm chất sát trùng, nhỏ mắt, bôi họng, cầm máu chân răng...

Bài 10:

1.Nhờ đặc điểm cấu tạo nào mà Al2O3 có sinh nhiệt lớ n, có nhiệt độ nóng chảy cao(2050oC), có độ cứ ng lớ n?

2. Dự a vào khả năng nào của AlCl3 ngườ i ta thườ ng dùng chất này để làm chất xúc

tác trong tổng hợ p hữ u cơ ?

Trả lờ i:

1. Vì ion Al3+ có điện tích lớ n (3+) và bán kính ion nhỏ (0,048 nm) bằng ½ bán kính ion

Na+ hoặc bằng 2/3 bán kính ion Mg2+ nên lực hút giữa ion Al3+ và O2- là rất mạnh, tạo ra

liên kết rất bền vững. Do cấu trúc này mà Al2O3 có sinh nhiệt lớ n, có nhiệt độ nóng chảy

cao và độ cứng lớ n.

2. AlCl3 khi hòa tan vào một số dung môi hoặc khi bay hơ i ở nhiệt độ không quá cao thì

tồn tại ở dạng đime. AlCl3 cho phép phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thấp, dễ chế tạo, các chất




39/66



hữu cơ chuyển hóa nhanh hơ n. Trong môi trườ ng nướ c, AlCl3 kết hợ p vớ i nướ c cho

proton H+.

AlCl3 + H2O [AlCl3OH]- + H+

Bài 11:1. Corundum là gì? Ứ ng dụng của corundum? Corundum có thể tan đượ c trong

các chất sau đây không? H2O, HCl, NaOH, Na2CO3, K2S2O7. Nếu có, phản

Documents

Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính