I. Các chất oxi hóa thường gặp
I.1. Các hợp chất của mangan: KMnO4, K2MnO4, MnO2(MnO4
-
, MnO4
2-
, MnO2)
+7 +6 +4
- KMnO4, K2MnO4, MnO2trong môi trường axit(H
+
) thường bịkhửthành muối
+2
Mn2+
Thí dụ:
+7 +2 +2 +3
2KMnO4+ 10FeSO4+ 8H2SO4 → 2MnSO4+ 5Fe2(SO4)3+ K2SO4+ 8H2O
Kali pemanganat Sắt (II) sunfat Mangan (II) sunfat Sắt (III) sunfat
Thuốc tím
(Chất oxi hóa) (Chất khử)
+7 +3 +2 +5
2KMnO4+ 5KNO2+ 3H2SO4 → 2MnSO4+ 5KNO3+ K2SO4+ 3H2O
Kali nitrit Kali nitrat
(Chất oxi hóa) (Chất khử)
o dữ kiện đã cho. c. Xác định m và V. (N = 14; O = 16; H = 1; Al = 27) ĐS: a. 28,57% NO; 28,57% N2O; 42,86% N2 b. 52Al + 192HNO3 → 52Al(NO3)3 + 6NO + 6N2O + 9N2 + 96H2O c. m = 4,68g; V = 113,898 ml I.4. Axit sunfủric đậm đặc nóng, H2SO4(đ, nóng); Khí sunfurơ (SO2) +6 +4 - H2SO4(đ, nóng) thường bị khử tạo khí SO2. Các chất khử thường tác dụng với H2SO4(đ, nóng) là: các kim loại, các hợp chất của kim loại số oxi hóa trung gian (như FeO, Fe3O4), một số phi kim (như C, S, P), một số hợp chất của phi kim (như HI, HBr, H2S) Thí dụ: 0 +6 +2 +4 Cu + 2H2SO4(đ, nóng) → CuSO4 + SO2 + 2H2O Đồng Axit sunfuric (đặc, nóng) Đồng (II) sunfat Khí sunfurơ (Chất khử) (Chất oxi hóa) 0 +6 +3 +4 2Fe + 6H2SO4(đ, nóng) → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Sắt Sắt (III) sunfat 0 +6 +1 +4 2Ag + 2H2SO4(đ, nóng) → Ag2SO4 + SO2 + 2H2O Bạc Bạc sunfat +2 +6 +3 +4 2FeO + 4H2SO4(đ, nóng) → Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O Sắt (II) oxit Sắt (III) sunfat (Chất khử) (Chất oxi hóa) Giáo khoa hóa vô cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái © và Võ Hồng Thái 180 +8/3 +6 +3 +4 2Fe3O4 + 10H2SO4(đ, nóng) → 3Fe2(SO4)3 + SO2 + 10H2O Sắt từ oxit Sắt (III) sunfat Khí sunfurơ Fe2O3 + 3H2SO4(đ, nóng) → Fe2(SO4)3 + 3H2O (phản ứng trao đổi) Sắt (III) oxit Sắt (III) sunfat 0 +6 +3 +4 Cr + H2SO4(đ, nóng) → Cr2(SO4)3 + SO2 + H2O Crom Crom (III) sunfat 0 +6 +4 S + 2H2SO4(đ, nóng) → 3SO2 + 2H2O Lưu huỳnh Axit sunfuric đậm đặc nóng Khí sunfurơ (Chất khử) (Chất oxi hóa) 0 +6 +4 +4 C + 2H2SO4(đ, nóng) → CO2 + 2SO2 + 2H2O Cacbon (Chất khử) (Chất oxi hóa) 0 +6 +5 +4 2P + 5H2SO4(đ, nóng) → 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O Photpho Axit photphoric (Chất khử) (Chất oxi hóa) -1 +6 0 +4 2HI + H2SO4(đ, nóng) → I2 + SO2 + 2H2O Axit iothiđric Iot Khí sunfurơ (Chất khử) (Chất oxi hóa) -1 +6 0 +4 2HBr + H2SO4(đ, nóng) → Br2 + SO2 + 2H2O Axit bromhiđric Brom Khí sunfurơ (Chất khử) (Chất oxi hóa) -2 +6 0 +4 H2S + H2SO4(đ, nóng) → S + SO2 + 2H2O Axit sun fuahiđric Lưu huỳnh Khí sunfurơ (Chất khử) (Chất oxi hóa) - Các kim loại mạnh như Mg, Al, Zn không những khử H2SO4 đậm đặc, nóng thành SO2 mà còn thành S, H2S. H2SO4 đậm đặc nhưng nếu loãng bớt thì sẽ bị khử tạo lưu huỳnh (S) hay hợp chất của lưu huỳnh có số oxi hóa thấp hơn (H2S). Nguyên nhân của tính chất trên là do kim loại mạnh nên dễ cho điện tử (để H2SO4 nhận nhiều điện tử) và do H2SO4 ít đậm đặc nên nó không oxi hóa tiếp S, H2S. Thí dụ: Giáo khoa hóa vô cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái © và Võ Hồng Thái 181 Al + H2SO4(đ, nguội) 0 +6 +3 +4 2Al + 6H2SO4(đ, nóng) → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Nhôm Khí sunfurơ 0 +6 +3 0 2Al + 4H2SO4(khá đặc, nóng) → Al2(SO4)3 + S + 4H2O Lưu huỳnh 0 +6 +3 -2 8Al + 15H2SO4(hơi đặc, nóng) → 4Al2(SO4)3 + 3H2S + 12H2O Hiđro sunfua 0 +1 +3 0 2Al + 3H2SO4(loãng) → Al2(SO4)3 + 3H2 Hiđro - Khí sunfurơ (SO2) oxi hóa được các chất khử mạnh như các hợp chất của phi kim có số oxi hoá thấp (như H2S, CO), một số phi kim (như H2, C), các kim loại mạnh (như Na, K, Ca, Ba, Mg). Nếu SO2 là chất oxi hóa thì nó thường bị khử tạo S. +4 -2 0 SO2 + H2S → S + H2O Khí sunfurơ Khí hiđro sunfua Lưu huỳnh (Chất oxi hóa) (Chất khử) Khí mùi hắc Khí có mùi trứng thúi Chất rắn, màu vàng nhạt +4 +2 0 +4 SO2 + 2CO → COAlXt 032 500)( S + CO2 (Chất oxi hóa) (Chất khử) +4 0 0 +2 SO2 + 2C → C0800 S + 2CO (Chất oxi hóa) (Chất khử) +4 0 0 +1 SO2 + 2H2 → C0500 S + 2H2O (Chất oxi hóa) (Chất khử) +4 0 0 +2 SO2 + 2Mg → 0t S + 2MgO (Chất oxi hóa) (Chất khử) Ghi chú G.1. Khác với HNO3, dung dịch H2SO4 loãng là a xit thông thường (tác nhân oxi hóa là H+), chỉ dung dịch H2SO4 đậm đặc, nóng mới là axit có tính oxi hóa mạnh (tác nhân oxi hóa là SO42-). Trong khi dung dịch HNO3 kể cả đậm đặc lẫn loãng đều là axit có tính o xi hóa mạnh (tác nhân oxi hóa là NO3-) Giáo khoa hóa vô cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái © và Võ Hồng Thái 182 Thí dụ: 0 +1 +2 0 Fe + H2SO4(l) → FeSO4 + H2 0 +6 +3 +4 2Fe + 6H2SO4(đ, nóng) → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O 0 +5 +3 +2 Fe + 4HNO3(l) → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O 0 +5 +3 +4 Fe + 6HNO3(đ, nóng) → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O G.2. Ba kim loại Al, Fe, Cr không bị hòa tan trong dung dịch H2SO4 đậm đặc nguội (cũng như trong dung dịch HNO3 đậm đặc nguội) (bị thụ động hóa, trơ) Al, Fe, Cr H2SO4(đ, nguội) G.3. Khi một kim loại tác dụng dung dịch H2SO4 tạo các chất SO2, S, H2S thì tổng quát mỗi chất là một phản ứng độc lập. Chỉ khi nào biết tỉ lệ số mol giữa các chât này thì mới viết chung một phản ứng gồm các chất này được. Bài tập 81 A là một kim loại. Hòa tan hoàn toàn 1,43 gam A bằng dung dịch H2SO4 có dư 20% so với lượng cần, thu được một khí có mùi hắc, một chất không tan có màu vàng nhạt (có khối lượng 0,192 gam) và dung dịch B (có chứa muối sunfat của A). Cho hấp thụ lượng khí mùi hắc trên vào 100 ml dung dịch Ca(OH)2 0,03M, thu được 0,24 gam kết tủa màu trắng. a. Xác định kim loại A. Cho biết dung dịch H2SO4 đem dùng không có phản ứng với chất rắn màu vàng. b. Tính thể tích dung dịch Ba(OH)2 0,1M cần dùng vừa đủ để khi cho tác dụng với lượng dung dịch B trên thì thu được: - Lượng kết tủa cực đại - Lượng kết tủa cực tiểu. c. Tính khối lượng kết tủa lớn nhất và nhỏ nhất thu được ở câu (b). Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. (Na = 23; Mg = 24; Al = 27; K = 39; Ca = 40; Cr = 52; Mn = 55; Fe = 56; Cu = 64; Zn = 65; Ag = 108; Ba = 137; Hg = 200; Pb = 207; S = 32; O = 16; H = 1) ĐS: Zn; 284ml; 504ml; 8,7952g; 6,6172g Bài tập 81’ X là một kim loại. Hòa tan hết 3,78 gam A trong 51ml dung dịch H2SO4 (dùng dư 40% so với lượng cần), thu được 1,68 lít hỗn hợp hai khí H2S và H2 (đktc) và dung dịch Y. Dẫn hỗn hợp hai khí trên vào dung dịch CuCl2 dư, thu được 4,32 gam kết tủa màu đen. a. Xác định kim loại X. Viết một phản ứng giữa kim loại X vừa tìm được với dung dịch H2SO4 theo dữ kiện cho. Giáo khoa hóa vô cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái © và Võ Hồng Thái 183 b. Tính nồng độ mol/lít của dung dịch H2SO4. c. Cho từ từ V (lít) dung dịch NaOH 0,1M vào lượng dung dịch Y trên. Tìm khoảng xác định của V hoặc trị số của V để: α. Không có kết tủa. β. Thu được kết tủa nhiều nhất. Tính khối lượng kết tủa nhiều nhất này. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. (Li = 7; Be = 9; Na = 23; Mg = 24; Al = 27; Ca = 40; Cr = 52; Mn = 55; Fe = 56; Ni = 59; Cu = 64; Ag = 108; Hg = 200; Pb = 208; O = 16; H = 1; S = 32) ĐS: Al; H2SO4 7M; 2,04lít ≥ V ≥ 7,64lít; V = 6,24lít ; 10,92gam Al(OH)3 I.5. Ion H+ - Ion H+ của axit thông thường oxi hóa được các kim loại đứng trước H trong dãy thế điện hóa. Ion H+ bị khử tạo khí H2, còn kim loại bị khử tạo muối tương ứng (ion kim loại). K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Hg Pt Au Thí dụ: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 0 +1 +2 0 Zn + 2H+ → Zn2+ + H2 (Chất khử) (Chất oxi hóa) (Chất oxi hóa) (Chất khử) Phản ứng trên xảy ra được là do: Tính khử: Zn > H2 Tính oxi hóa: H+ > Zn2+ Fe + H2SO4(l) → FeSO4 + H2 0 +1 +2 0 Fe + 2H+ → Fe2+ + H2 (Chất khử) (Chất oxi hóa) (Chất oxi hóa) (Chất khử) Phản ứng trên xảy ra được là do: Tính khử: Fe > H2 Tính oxi hóa: H+ > Fe2+ Al + 3HBr → AlBr3 + 2 3 H2 0 +1 +3 0 Al + 3H+ → Al3+ + 2 3 H2 (Chất khử) (Chất oxi hóa) (Chất oxi hóa) (Chất khử) Phản ứng trên xảy ra được là do: Tính khử: Al > H2 Tính oxi hóa: H+ > Al3+ Giáo khoa hóa vô cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái © và Võ Hồng Thái 184 Na + HCl → NaCl + 2 1 H2 Cu + HCl Ag + H2SO4(l) Cr + 2HCl → CrCl2 + H2 Crom Crom (II) clorua Mg + 2CH3COOH → Mg(CH3COO)2 + H2 Magie Axit axetic Magie axetat Ni + 2HCl → NiCl2 + H2 Niken Niken clorua Hg + HBr Thủy ngân - Ion H+ của nước (H2O) ở nhiệt độ thường chỉ oxi hóa được các kim loại rất mạnh là kim loại kiềm (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) và kim loại kiềm thổ (Ca, Sr, Ba, Ra). Kim loại kiềm, kiềm thổ bị oxi hóa tạo hiđroxit kim loại, còn H+ của nước bị khử thành khí hiđro (H2). Vì nồng ion H+ của nước rất nhỏ, nên ở nhiệt độ thường nó chỉ oxi hóa các kim loại rất mạnh là kiềm, kiềm thổ, mà không oxi hóa được các kim loại khác. Thí dụ: 0 +1 +1 0 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 Natri Nước Natri hiđroxit Khí hiđro (Chất khử ) (Chất oxi hóa) 2K + 2H2O → 2KOH + H2 Kali 0 +1 +2 0 Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2 Canxi Nước Canxi hiđroxit Hiđro (Chất khử ) (Chất oxi hóa) Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2 Bari Nước Bari hiđroxit Hiđro Al + H2O Mg, Fe, Cu, Ag Giáo khoa hóa vô cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái © và Võ Hồng Thái 185 - Ion H+ của nước (H2O) có thể oxi hóa các kim loại đứng trước H trong dãy thế điện hóa ở nhiệt độ cao, kim loại bị oxi hóa tạo oxit kim loại, còn H+ của nước bị khử tạo thành khí H2. Vì ở nhiệt độ cao nên hiđroxit kim loại bi nhiệt phân nên ta không thu được hiđroxit kim loại mà là oxit kim loại. Thí dụ: Fe + H2O 3Fe + 4H2O < 5700C Fe3O4 + 4H2 Sắt Hơi nước Săt từ oxit Hiđro Fe + H2O > 5700C FeO + H2 Sắt Hơi nước Săt (II) oxit Hiđro Mg + H2O → 0 +1 +2 0 Mg + H2O → caot 0 MgO + H2 Magie Hơi nước Magie oxit Hiđro Cu + H2O → Cu + H2O t0 Zn + H2O Zn + H2O → caot 0 ZnO + H2 Kẽm Kẽm oxit Ghi chú G.1. Khi cho kim loại kiềm (Li, Na, K, Rb, Fr) kiềm thổ (Ca, Sr, Ba, Rn) tác dụng với dung dịch axit thông thường thì kim loại kiềm, kiềm thổ tác dụng với H+ của axit trước (tạo muối và khí H2), khi hết axit mà còn dư kim loại kiềm, kiềm thổ, thì kim loại kiềm, kiềm thổ mới tác dụng tiếp với dung môi nước của dung dịch sau (tạo hiđroxit kim loại và khí H2). Thí dụ: Cho Na vào dung dịch HCl: 2Na + 2HCl → 2NaCl + H2 Hết HCl mà còn dư: 2Na(còn dư) + 2H2O → 2NaOH + H2 Giáo khoa hóa vô cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái © và Võ Hồng Thái 186 Cho Ba vào dung dịch CH3COOH: Ba + 2CH3COOH → Ba(CH3COO)2 + H2 Hết CH3COOH, còn Ba dư: Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2 Bài tập 82 Cho m gam kali kim loại vào 100 ml dung dịch HCl 0,1M. Sau đó cần thêm tiếp 10 ml dung dịch HBr 0,2M để thu được dung dịch có pH = 7. a. Tính m. b. Tính thể tích khí hiđro thoát ra trong thí nghiệm trên ở 27,30C; 83,6 cmHg. c. Xác định nồng độ mol/lít của dung dịch có pH = 7 trên. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Coi thể tích dung dịch không thay đổi trong quá trình phản ứng. (K = 39) ĐS: m = 0,468g; 134,4ml; KCl 0,091M; KBr 0,018M Bài tập 82’ Cho m gam canxi kim loại vào 200 gam dung dịch HBr 0,81%. Sau đó cần thêm tiếp 50 gam dung dịch HCl 0,73% vào để thu được dung dịch D có pH = 7. a. Tính m. b. Tính thể tích khí thoát ra ở đktc. Coi hơi nước bay hơi không đáng kể. c. Xác định nồng độ % mỗi chất tan của dung dịch D. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. (Ca = 40; H = 1; Br = 80; Cl = 35,5) ĐS: m = 0,6g; 336ml H2; CaBr2 0,8%; CaCl2 0,222% I.6. Ion kim loại Ion kim loại luôn luôn là ion dương. Tất cả ion kim loại đều có thể là chất oxi hóa. Nếu là chất oxi hóa thì nó bị khử tạo ion kim loại có số oxi hóa thấp hơn hay thành kim loại đơn chất tương ứng. - Ion kim loại (trong dung dịch) oxi hóa được các kim loại đứng trước nó trong dãy thế điện hóa (trừ kim loại kiềm, kiềm thổ). K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Hg Pt Au → Chiều các chất khử có độ mạnh giảm dần K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Mn2+ Zn2+ Cr3+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Ag+ Hg2+ Pt2+ Au3+ → Chiều các chất oxi hóa có độ mạnh tăng dần Thí dụ: 2FeCl3(dd) + Fe → 3FeCl2(dd) Giáo khoa hóa vô cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái © và Võ Hồng Thái 187 +3 0 +2 2Fe3+ + Fe → 3Fe2+ Chất oxi hóa Chất khử FeCl2(dd) + Zn → Fe + ZnCl2(dd) +2 0 0 +2 Fe2+ + Zn → Fe + Zn2+ Chất oxi hóa Chất khử 2Al + 3CuSO4(dd) → Al2(SO4)3(dd) + 3Cu 0 +2 +3 0 2Al + 3Cu2+ → 2Al3+ + 3Cu Chất khử Chất oxi hóa Ag + Fe(NO3)3(dd) → 3Zn(dư) + 2Fe(NO3)3(dd) → 3Zn(NO3)2(dd) + 2Fe 0 +3 +2 0 3Zn(dư) + 2Fe3+ → 3Zn2+ + 2Fe Chất khử Chất oxi hóa Zn + 2Fe(NO3)3(dd, dư) → Zn(NO3)2(dd) + 2Fe(NO3)2(dd) Zn + 2Fe3+(dư) → Zn2+ + 2Fe2+ AgNO3(dd) + Fe(NO3)3(dd) → AgNO3(dd) + Fe(NO3)2(dd) → Ag + Fe(NO3)3(dd) +1 +2 0 +3 Ag+ + Fe2+ → Ag + Fe3+ Chất oxi hóa Chất khử Fe + Cu(CH3COO)2(d d) → Fe(CH3COO)2 + Cu Cu + FeSO4(dd) → CuSO4(dd) + Fe Cu + Fe2(SO4)3(dd) → CuSO4 + 2FeSO4 +3 -2 -1 -1 +2 +2 +4 0 0 - Ion Fe3+(dd) oxi hóa được H2S, HI, KI, Sn2+, Na2S2O3, SO32-, Cu, Fe. Fe3+ bị khử tạoFe2+, còn các chất khử trên bị o xi hóa tạo S, I2, I2, Sn4+, Na2S4O6, SO42-, Cu2+, Fe2+. Giáo khoa hóa vô cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái © và Võ Hồng Thái 188 Thí dụ: +3 -2 +2 0 2FeCl3 + H2S → 2FeCl2 + S + 2HCl Chất oxi hóa Chất khử +3 -1 +2 0 2FeCl3 + 2HI → 2FeCl2 + I2 + 2HCl Chất oxi hóa Chất khử +3 -1 +2 0 2FeCl3 + 2KI → 2FeCl2 + I2 + 2KCl Chất oxi hóa Chất khử + 3 +2 +2 +4 2FeCl3 + SnCl2 → 2FeCl2 + SnCl4 Sắt (III) clorua Thiếc (II) clorua Sắt (II) clorua Thiếc (IV) clorua (Chất oxi hóa) (Chất khử) +3 +2 +2 +2,5 2FeCl3 + 2Na2S2O3 → 2FeCl2 + Na2S4O6 + 2NaCl Natri tiosunfat; Natri hiposun fit Natri terationat (Chất oxi hóa) (Chất khử) +3 +4 +2 +6 2FeCl3 + Na2SO3 + H2O → 2FeCl2 + Na2SO4 + 2HCl Natri sunfit Natri sunfat (Chất oxi hóa) (Chất khử) 2FeCl3 + Cu → 2FeCl2 + CuCl2 2FeCl3 + Fe → 3FeCl2 Fe2(SO4)3 + 6KI → 2FeI + I2 + 3K2SO4 Fe2(SO4)3(dd) + 3Na2S(dd, dư) → 2FeS + S + 3Na2SO4 Fe2(SO4)3(dd, dư) + Na2S(dd, dư) → 2FeSO4 + S + Na2SO4 (Nếu trong dung dịch loãng, còn có sự thủy phân: Fe2(SO3)3 + 3Na2S → 2Fe(OH)3 + H2S + 3Na2SO4) Fe2(SO4)3(dư) + 2KI → 2FeSO4 + I2 + K2SO4 Fe2(SO4)3 + 6KI(dư) → 2FeI2 + I2 + 3K2SO4 Chú ý Giáo khoa hóa vô cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái © và Võ Hồng Thái 189 Do tính oxi hóa của Fe3+, nó oxi hóa được I-, SO32-, S2-, nên không có FeI3, Fe2(SO3)3, Fe2S3 trong dung dịch. Cũng do sự thủy phân nhiều của Fe3+ mà không có Fe2(CO3)3, Fe2S3 trong dung dịch (Sự thủy phân của các muối này đã đề cập ở phần qui luật thực nghiệm sự hòa tan muối trong nước). Sự không hiện diện Fe2S3 trong dung dịch, có tài liệu là do sự thủy phân, tạo Fe(OH)3 và H2S; Có tài liệu cho là do Fe3+ đã oxi hóa S2- tạo S, còn Fe3+ bị khử tạo Fe2+. Có lẽ, khi dung dịch loãng (có nhiều nước) thì có sự thủy phân hoặc có cả sự thủy phân lẫn sự oxi hóa khử. Nói chung, không thu được Fe2S3 trong dung dịch. Bài tập 83 Hoãn hôïp chaát raén A goàm boät saét vaø muoái baïc nitrat. Cho 250 ml H2O vaøo coác coù chöùa m gam hoãn hôïp A. Khuaáy ñeàu ñeå phaûn öùng xaûy ra hoaøn toaøn, thu ñöôïc 5,4 gam moät kim loaïi vaø 250 ml dung dòch B coù chöùa hoãn hôïp muoái. Cho töø töø boät kim loaïi ñoàng vaøo löôïng dung dòch B treân thì dung dòch naøy hoøa tan ñöôïc toái ña 0,32 gam boät ñoàng vaø thu ñöôïc dung dòch trong suoát. a. Vieát caùc phöông trình phaûn öùng xaûy ra. b. Tính m. c. Tính noàng ñoä mol/lít moãi chaát tan trong dung dòch B. (Fe = 56 ; Ag = 108 ; N = 14 ; O = 16 ; Cu = 64) ĐS: m = 9,62g; Fe(NO3)2 0,04M; Fe(NO3)3 0,04M Bài tập 83’ Hỗn hợp chất rắn X gồm bột kẽm và muối sắt (III) sunfat. Cho 200 ml nước vào một bình chứa m gam hỗn hợp X. Dùng đũa thủy tinh khuấy đều để phản ứng xảy ra hoàn toàn. Thu được chất không tan gồm 3,36 gam một kim loại và dung dịch Y có hòa tan hỗn hợp muối. Cho dung dịch xút lượng dư vào dung dịch Y, sau khi phản ứng xong, lọc lấy kết tủa đem nung ngoài không khí cho đến khối lượng không đổi thì thu được 11,2 gam một chất rắn. a. Viết các phản ứng xảy ra. b. Tính m. c. Tính nồng độ mol của chất tan của dung dịch Y. Coi thể tích dung dịch Y bằng thể tích nước đã dùng. (Zn = 65; Fe = 56; S = 32; O = 16) ĐS: m = 50,4g; ZnSO4 0,8M; FeSO4 0,7M I.7. Halogen X2 và các hợp chất của nó, như F2, Cl2, Br2, I2, NaClO, KClO3, Ca(ClO)2, CaCl2O, KBrO3, KIO3, HClO4. Các chất oxi hóa halogen đơn chất có số oxi hóa 0 hay hợp chất của halogen có số oxi hóa +1, +3, +5, +7 thường bị khử tạo thành muối halogenua X- (Cl-, Br-, I-) trong đó halogen có số oxi hóa bằng –1. - Halogen nằm ở chu kỳ trên đẩy được halogen nằm ở chu kỳ dưới ra khỏi dung dịch muối halogenua. Hay halogen đẩy được phi kim yếu hơn nó ra khỏi dung dịch muối cũng như axit. Thực chất cũng là chất oxi hóa mạnh tác dụng với chất khử mạnh trong dung dịch để tạo chất khử và chất oxi hóa tương ứng yếu hơn. Giáo khoa hóa vô cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái © và Võ Hồng Thái 190 Thí dụ: Cl2 + 2KBr(dd) → 2KCl(dd) + Br2 0 -1 -1 0 Cl2 + 2Br- (dd) → 2Cl- (dd) + Br2 Chất oxi hóa Chất khử Chất khử Chất oxi hóa Phản ứng xảy ra được là do: Tính oxi hóa: Cl2 > Br2 Tính khử: Br- > Cl- 0 -1 -1 0 Br2 + 2KI → 2KBr + I2 Brom Kali iođua Kali bromua Iot (Chất oxi hóa) (Chất khử ) (Chất khử) (Chất oxi hóa) Phản ứng xảy ra được là do: Tính oxi hóa: Br2 > I2 Tính khử: I- > Br- I2 + NaCl → Br2 + KF → F2 + 2NaCl → 2NaF + Cl2 Flo (Fluor) Natri clorua Natri florua Clo Cl2 + 2NaI → 2NaCl + I2 Br2 + 2HI → 2HBr + I2 I2 + H2S → 2HI + S 0 +2 +3 0 3F2 + 2FeCl2(khan) → 2FeF3 + 2Cl2 - Halogen X2 oxi hóa được hầu hết các kim loại để tạo muối halogenua X-. Riêng F2 (flo) có tính oxi hóa mạnh nhất, nó phản ứng được với tất cả các kim loại (kể cả vàng và bạch kim) để tạo muối florua. F2, Cl2, Br2 tác dụng Fe tạo muối sắt (III), riêng I2 chỉ tạo muối sắt (II) (Vì Fe3+ oxi hóa được I- tạo I2) Thí dụ: 2Na + Cl2 → 2NaCl Natri nóng chảy cháy trong bình khí clo cho ngọn lửa sáng chói, tạo natri clorua. 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 Sắt (III) clorua Giáo khoa hóa vô cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái © và Võ Hồng Thái 191 Bột sắt nóng cháy trong bình khí clo tạo thành khói màu nâu, đó là những hạt rất nhỏ sắt (III) clorua. Fe + 2 3 F2 → FeF3 Sắt (III) florua Fe + 2 3 Br2 → FeBr3 Sắt (III) bromua Fe + I2 → FeI2 Sắt (II) iođua Cu + Cl2 → CuCl2 Nung sợi dây đồng nóng đỏ rồi cho vào bình khí clo, sợi dây đồng cháy sáng, tạo đồng (II) clorua. 2Al + 3Br2 → 2AlBr3 2Al + 3I2 → 2AlI3 - Cl2, Br2 oxi hóa được dung dịch muối sắt (II) tạo muối sắt (III). Cl2 oxi hóa H2S tạo H2SO4. Br2, I2 o xi hoá H2S tạo S. +2 0 +3 -1 2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3 Sắt (II) clorua Clo Sắt (III) clo rua (Chất khử) (Chất oxi hóa) +2 0 +3 +3 -1 2 3 FeCl2 + 4 3 Br2 → FeCl3 + 2 1 FeBr3 6FeCl2 + 3Br2 → 4FeCl3 + 2FeBr3 +2 0 +3 -1 2FeBr2 + Br2 → 2FeBr3 0 -2 -1 +6 4Cl2 + H2S + 4H2O → 8HCl + H2SO4 Clo Hiđro sunfua Axit clohiđric Axit sunfuric (Chất oxi hóa) (Chất khử) Br2 + H2S → 2HBr + S Nếu cho dung dịch H2S (axit sunfuahiđric) vào nước brom, thí thấy brom mất màu đỏ nâu và dung dịch đục (do có tạo kết tủa S) I2 + H2S → 2HI + S Giáo khoa hóa vô cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái © và Võ Hồng Thái 192 - X2 oxi hóa được SO2 trong dung dịch tạo H2SO4 0 +4 -1 +6 Cl2 + SO2 + 2H2O → 2HCl + H2SO4 Clo Khí sunfurơ Axit clohiđric Axit sunfuric (Chất oxi hóa) (Chất khử) 0 +4 -1 +6 Br2 + SO2 + 2H2O → 2HBr + H2SO4 Brom Khí sunfurơ Axit bromhiđric Axit sunfuric (Chất oxi hóa) (Chất khử) Khí SO2 làm mất màu đỏ nâu của nước brom 0 +4 -1 +6 I2 + SO2 + 2H2O → 2HI + H2SO4 Iot Khí sunfurơ Axit iothiđric Axit sunfuric (Chất oxi hóa) (Chất khử) Khí SO2 làm mất màu vàng của dung dịch iot. - Cho luồng khí flo (fluor, F2) đi qua nước nóng thì nước bốc cháy và tạo ra khí oxi 0 -2 -1 0 2F2 + 2H2O → 0t 4HF + O2 Khí flo Hơi nước Hiđro florua Khí oxi (Chất oxi hóa) (Chất khử) Nước dập tắt lửa đám cháy, nhưng nước bốc cháy trong khí flo, giải phóng khí oxi. Do đó khi cho F2 tác dụng với dung dịch NaCl không thu được khí clo (Cl2) mà là có phản ứng giữa khí F2 với dung môi nước (H2O) của dung dịch tạo khí O2. - X2 oxi hóa được các phi kim như: H2, S, P F2 + H2 → 2HF (Phản ứng nổ mạnh ngay cả trong bóng tối ở nhiệt độ rất thấp, -2000C) Cl2 + H2 →as 2HCl (Ở nhiệt độ thường và trong bóng tối, phản úng xảy ra rất chậm. Nhưng khi đun nóng hay chiếu sáng mạnh thì phản ứng xảy ra ngay và kèm theo tiếng nổ mạnh) Br2 + H2 → 0t 2HBr (Phản ứng chỉ xảy ra khi đun nóng) I2 + H2 t0 cao 2HI (Phản ứng chỉ xảy ra khi đun nóng ở nhiệt độ cao và phản ứng thuận nghịch) 2S + Cl2 → S2Cl2 Giáo khoa hóa vô cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái © và Võ Hồng Thái 193 P + 2 3 Cl2 → PCl3 P + 2 5 Cl2 → PCl5 P + 2 3 Br2 → PBr3 2P + 3I2 → 0t 2PI3 - KClO3, NaClO, KBrO3, KIO3 oxi hóa được các chất khử như: C, S, P, Fe2+, S2- , SO32-, NH3. Còn các chất oxi hóa trên bị khử tạo Cl-, Br-, I- Thí dụ: +5 0 –1 +4 2KClO3 + 3C → 0t 6KCl + 3CO2 Kali clo rat Cacbon Kali clo rua Khí cacbonic (Chất oxi hóa) (Chất khử) KClO3 + 6HCl → KCl + 3Cl2 + 3H2O +5 -1 -1 0 KClO3 + 6HBr → KCl + 3Br2 + 3H2O Kali clorat Axit bromhiđric Kali clorua Brom (Chất oxi hóa) (Chất khử) +5 -1 -1 0 KBrO3 + 6HI → KBr + 3I2 + 3H2O Kali bromat Axit iothiđric Kali bromua Iot (Chất oxi hóa) (Chất khử) +1 -3 -1 0 3NaClO + 2NH3 → 3NaCl + N2 + 3H2O Natri hipoclorit Amoniac (Chất oxi hóa) (Chất khử) +1 -1 -1 0 NaClO + H2O2 → NaCl + O2 + H2O Natri hipoclorit Hiđropeoxit (Chất oxi hóa) (Chất khử) +1 -1 -1 0 NaClO + 2KI + H2O → NaCl + I2 + 2KOH Giáo khoa hóa vô cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái © và Võ Hồng Thái 194 +5 -1 -1 0 NaClO3 + 6KI + 3H2SO4 → NaCl + 3I2 + 3K2SO4 + 3H2O Natri clorat Kali iođua Natri clorua Iot (Chất oxi hóa) (Chất khử) Lưu ý L.1. Khi cho khí clo vào dung dịch xút, có phản ứng: 0 -1 +1 Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O Clo Natri clorua Natri hipoclorit (Chất oxi hóa, Chất khử) (Phản ứng oxi hóa khử nội phân tử) Sở dĩ có phản ứng trên là do: Cl2 + H2O → HCl + HClO
Tài liệu đính kèm: