Bài giảng Hoá học vô cơ 2 - Nguyễn Thị Nhi Phương

h kiềm đặc, nóng. Fe(OH)2 + 4NaOH = Na4[Fe(OH)6]: tinh thể màu lục nhạt Fe(OH)2 được điều chế bằng cách cho muối sắt (II) tác dụng với dung dịch kiềm: Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2↓ c. Muối sắt (II) + Muối sunfat: FeSO4.7H2O Muối FeSO4 khan có màu trắng, bền nhiệt, chỉ phân huỷ ở nhiệt độ >580oC, dễ hút ẩm và dễ tan trong nước. o o o60 80 C 150 C 300 C 4 2 4 2 4 2 4 2FeSO .7H O FeSO .4H O FeSO .2H O FeSO .H O    Ở nhiệt độ cao, muối khan phân huỷ tạo thành oxit o350 C 4 2 3 2 32FeSO Fe O SO SO   Ở điều kiện thường FeSO4.7H2O kém bền 4FeSO4 + O2 + 2H2O = 4FeOHSO4 Trong môi trường kiềm, ion Fe2+ thể hiện tính khử mạnh hơn nhiều: Fe(OH)3 + e = Fe(OH)2 + OH - 10.2.3.2. Hợp chất Fe(III) a. Oxit sắt (III): Fe2O3 - Có hai dạng thù hình: Fe2O3-α và Fe2O3-γ - Fe2O3 khá bền nhiệt, tnc = 1550oC Fe2O3 bị H2, CO, Al hay bản thân kim loại Fe khử đến Fe3O4, FeO hay Fe: ot 2 3 3 4 23Fe O CO 2Fe O CO   ot 3 4 2Fe O CO 3FeO CO   ot 2FeO CO Fe CO   Fe2O3 có thể tan trong NaOH nóng chảy tạo thành ferit Fe2O3 + 2NaOH = 2NaFeO2 + H2O Fe2O3 + Na2CO3 = 2NaFeO2 + CO2 98 Fe2O3 được điều chế bằng cách nhiệt phân hiđroxit, cacbonat hay nitrat ở trong không khí: 2Fe(OH)3 ot Fe2O3 + 3H2O b. Hidroxit sắt (III): Fe(OH)3 - Fe(OH)3 kết tủa màu nâu đỏ, có cấu tạo và tính chất giống Al(OH)3. Nó bền trong không khí, không tan trong nước và trong dung dịch NH3. - Khi đun nóng nhẹ, Fe(OH)3 mất nước biến thành Fe2O3. - Khi đun nóng trong dung dịch kiềm đặc, Fe(OH)3 tạo thành hidroxoferit Fe(OH)3 + 3KOH = K3[Fe(OH)6] c. Muối sắt (III) - Ion Fe3+ tạo nên muối với các anion không có tính khử. - Đa số muối Fe(III) dễ tan trong nước cho dung dịch chứa ion bát diện [Fe(H2O)6] 3+ có màu tím nhạt. - Muối sắt (III) thường ở dạng tinh thể hiđrat, ví dụ: FeF3.3H2O màu đỏ, FeCl3.6H2O màu nâu vàng, Fe(NO3)3.9H2O màu tím, Fe(ClO4).10H2O màu hồng, Fe2(SO4)3.10H2O màu vàng và phèn sắt MFe(SO4)2.12H2O (M: Na, K, Cs, NH4+) màu tím nhạt. - Muối sắt (III) thuỷ phân mạnh: [Fe(H2O)6] 3+ + H2O





[FeOH(H2O)5]2+ + H3O+ [FeOH(H2O)5] 2+ + H2O





[Fe(OH)2(H2O)4]+ + H3O+ Chỉ trong dung dịch có phản ứng axit mạnh (pH <1) sự thuỷ phân mới bị đẩy lùi. - Khi thêm kiềm hoặc đun nóng dung dịch, phản ứng thuỷ phân xảy ra đến cùng tạo phức chất hiđroxo nhiều nhân: - Muối sắt (III) trong dung nước bị khử dễ dàng bởi ion I- ; S2-, Sn2+ H 2 OH OH 2 OH 4 + OH OH OH OH H 2 OH OH OH 4+ o700 C 3 3 2 3 2 24Fe(NO ) 2Fe O 12NO 3O   99 Fe2(SO4)3 + 6KI = 2FeI2 + I2 + 3K2SO4 2FeCl3 + H2S = 2FeCl2 + 2HCl + S 2FeCl3 + SnCl2 = 2FeCl2 + SnCl4 2FeCl3 + 2Na2S4O3 = 2FeCl2 + Na2S4O6 + 2NaCl 10.3. Coban, Niken 10.3.1. Trạng thái thiên nhiên, phương pháp điều chế - Hai nguyên tố Ni và Co thường đi kèm với nhau trong tự nhiên, tồn tại trong các quặng phổ biến là dạng sunfua và asenua. Quặng niken đỏ (niklin NiAs), niken trắng (NiAs2), niken antimonua sunfua (NiSbS), coban asenua (CoAs2), coban asenua sunfua (CoAsS), - Ni tinh khiết được điều chế bằng phương pháp điện phân dung dịch NiSO4. - Với Co, trước hết ta phải tách Ni và tạp chất ra khỏi Co thô bằng các phản ứng hoá học, sau đó dùng H2 để khử oxit để thu được Co. 10.3.2. Tính chất lí, hóa học và ứng dụng của Co, Ni a. Tính chất vật lí - Co là kim loại màu trắng xám, óng ánh, có tính chống từ giống sắt. Co có 2 dạng thù hình: Coα cấu trúc tinh thể lục phương, Coβ có cấu trúc lập phương tâm diện. Co cứng và dòn còn Ni dễ rèn, dễ dát mỏng. - Ni là kim loại màu trắng bạc, ánh vàng nhạt rất cứng, dễ đánh bóng, bị nam châm hút. Nó có độ bền cao (do ma sát) và hơi trơ về mặt hoá học. Ni có 2 dạng thù hình: Niα cấu trúc tinh thể mạng lập phương tâm diện và có tính sắt từ, Niβ cấu trúc tinh thể mạng lục phương và không có tính sắt từ. Bảng 10.3. Một số thông số vật lí quan trọng của Co và Ni Kim loại tnco C tsôioC nhiệt thăng hoa kJ/mol Tỉ khối Độ cứng (Moxơ) Độ dẫn điện (Hg=1) Co 1495 3100 425 8,9 5,5 10 Ni 1453 3185 424 8,9 5 14 b.Tính chất hoá học 523KNi Ni  100 Hoạt tính hoá học của Co và Ni yếu hơn Fe: Ở nhiệt độ thường nếu không có hơi ẩm thì chúng không tác dụng rõ rệt với những nguyên tố không kim loại điển hình như O2, S, Cl2, Br2 vì có màng oxit bảo vệ. Khi đun nóng, phản ứng xảy ra mãnh liệt. Đặc biệt ở trạng thái bột mịn Co, Ni có thể tự cháy ngay ở nhiệt độ thường. Nguyên nhân là do tổng bề mặt tiếp xúc rất lớn giữa các hạt kim loại với không khí và sự sai lệch trong mạng lưới tinh thể so với kiến trúc bền của kim loại. Ni + Cl2 = NiCl2 Co + Cl2 = CoCl2 - Co, Ni tạo các oxit CoO (NiO) và Co2O3 (Ni2O3) khi tác dụng với oxi - Co và Ni tạo nên muối với F2 không bay hơi nên Co và nhất là Ni bền với khí F2 ở nhiệt độ cao. Ni không bị F2 phá huỷ. - Co, Ni tác dụng trực tiếp với CO tạo nên cacbonyl kim loại. - Co, Ni bền với kiềm ở các trạng thái dung dịch và nóng chảy vì oxit của chúng hầu như không thể hiện tính lưỡng tính. - Với axit: Co, Ni tác dụng với axit thường tạo muối M2+ và giải phóng H2. với axit có tính oxi hoá thì Co, Ni cho phản ứng tương tự các kim loại khác. c. Ứng dụng Ni nguyên chất và các hợp kim được sử dụng rộng rãi: Ni được dùng làm: chất xúc tác, dụng cụ nung, sấy để sản xuất các hiđroxit và muối, mạ các vật dụng bằng sắt, thép và bằng đồng,vì Ni giữ nguyên được ánh kim ngoài không khí. Hợp kim của Ni: + Ni-Cu: làm đồng tiền, điện trở chuẩn, dụng cụ đo điện trở. + Ni-Cu-Zn: sản xuất bình giữ nhiệt bằng kim loại (phích kim loại) + Ni-Cr: dây điện trở cho bếp điện Co cũng có những ứng dụng tương tự Ni: làm bột màu xanh dưới dạng muối silicat kép và dùng làm men màu xanh cho gốm sứ dưới dạng oxit. Co được dùng sản xuất thép không gỉ và thép có từ tính, sản xuất hợp kim siêu rắn, 10.3.3. Các hợp chất quan trọng của Co và Ni 101 10.3.3.1. Hợp chất Co(II) và Ni(II) a. Oxit: CoO và NiO - CoO khan có màu lục (dung dịch và hidrat tinh thể có màu hồng), tnc = 1810oC - NiO có màu luc, tnc = 1990 oC. - Cả hai oxit đều bị khử dễ dàng bởi H2, CO, C, Si, Al, Mg ... - Cả hai oxit đều không tan trong nước, tan dễ dàng trong axit. Chỉ có CoO thể hiện tính lưỡng tính, nó tan trong dung dịch kiềm mạnh, đặc và nóng tạo nên dung dịch màu xanh chứa ion [Co(OH)4]2-. CoO và NiO được điều chế trực tiếp từ các đơn chất hoặc bằng nhiệt phân các muối cacbonat, nitrat và oxalat hay nhiệt phân hiđroxit: o230 C 2 2Ni(OH) NiO H O  o300 400 C 2 4 2CoC O CoO + CO + CO  b. Hidroxit Co(OH)2 và Ni(OH)2 - Co(OH)2 có màu hồng, trong không khí chuyển chậm thành Co(OH)3 màu nâu. - Ni(OH)2 có màu lục, bền với không khí và chỉ biến đổi khi tác dụng với các chất oxi hoá mạnh. Ví dụ: 2Ni(OH)2 + Br2 + 2KOH = 2Ni(OH)3 + 2KBr - Co(OH)2, Ni(OH)2 tan trong dung dịch NH3 tạo phức chất: Co(OH)2 + 6NH3 = [Co(NH3)6](OH)2 Ni(OH)2 + 6NH3 = [Ni(NH3)6](OH)2 Cả hai hiđroxit này được điều chế bằng tác dụng của dung dịch kiềm mạnh với muối kim loại (II): M2+ + 2OH- = E(OH)2 c. Muối Co(II), Ni(II) + Đihalogenua: EX2.6H2O - Muối CoCl2.6H2O bị tách nước ở các mức nhiệt độ khác nhau như sau o940 C 22Co O 2CoO  102 o o o o49 C 58 C 90 C 140 C 2 2 2 2 2 2 2 2 2CoCl .6H O CoCl .4H O CoCl .2H O CoCl .H O CoCl    - Dễ tan trong nước và cả trong rượu. - Ở dạng khan, màu sắc của các muối phụ thuộc vào bản chất của các ion. Bảng 10.4. Màu sắc của hợp chất muối halogen với Co và Ni F- Cl- Br- I- Co2+ Đỏ nhạt Xanh lam Lục Đen Ni2+ Lục vàng Nâu sẫm Đen + Muối Sunfat: Là chất dạng tinh thể, CoSO4 màu hồng, NiSO4 màu vàng chanh. Chúng tương đối bền nhiệt, dễ hút ẩm và dễ tan trong nước nhưng không tan trong rượu. Khi kết tinh từ dung dịch nước thu được tinh thể dạng hiđrat: ESO4.7H2O. khi đun nóng chúng mất nước dần và biến thành muối khan. Các hiđrat CoSO4.7H2O và NiSO4.7H2O bền ở trong không khí. 10.3.3.2. Hợp chất Co(III) và Ni(III): a. Oxit: Co2O3 Oxit Co2O3 có màu đen, kém bền, phân huỷ ở 265oC tạo thành Co3O4. Khi đun nóng nó bị khử bởi H2, CO, Al hay Co đến Co3O4 hoặc CoO, Co: 3Co2O3 + H2 = 2Co3O4 + H2O CoO + H2 = Co + H2O Co3O4 + H2 = 3CoO + H2O Co2O3 là chất oxi hoá mạnh, tác dụng với HCl giải phóng khí Cl2 và tác dụng với H2SO4 giải phóng khí Cl2. Co2O3 + 6HCl = 2CoCl2 + 3H2O + Cl2 2Co2O3 + 4H2SO4 = CoSO4 + 4H2O + O2 b. Hiđroxit: Co(OH)3 và Ni(OH)3 - Co(OH)3 là kết tủa màu nâu, Ni(OH)3 kết tủa màu đen Khi đun nóng chúng mất nước và biến thành oxit: Ni(OH)3 = 4NiO + O2 + H2O 103 o o o159 C 250 C 940 C 3 3 4Co(OH) CoOOH Co O CoO   Có thể điều chế Co(OH)3 và Ni(OH)3 bằng tác dụng của chất oxi hoá mạnh với Co(II) và Ni(II): 2Co(OH)2 + H2O2 = 2Co(OH)3 2Ni(OH)2 + KBrO + H2O = 2Ni(OH)3 + KBr 10.4. Họ Platin Một số điểm chung của các nguyên tố kim loại họ Pt: Trong các hợp chất, các nguyên tố họ Pt tạo nên liên kết hoá học chủ yếu là liên kết cộng hoá trị. Những hợp chất: oxit, halogenua, sunfua, photphua,... không có vai trò quan trọng về lí thuyết cũng như thực tiễn. Điểm nổi bật của các nguyên tố kim loại họ Pt là khả năng tạo nên nhiều phức chất. Liên kết giữa kim loại và phối tử trong các phức chất đó bền hơn trong các phức chất của Fe, Co và Ni. Số hợp chất đơn giản của nguyên tố họ Pt chỉ là hàng chục trong khi số phức chất chúng có đến hàng ngàn. Các phức chất thường của Pd và Pt có độ bền cao của liên kết cộng hoá trị nên trơ về mặt động học. Tất cả các nguyên tố (trừ Pd và Pt) đều tạo nên những cacbonyl kim loại. Đa số các cacbonyl đó là hợp chất nhiều nhân. Cả 6 nguyên tố đều tạo nên những halogenuacacbonyl và những phức chất của hỗn hợp CO với phối tử khác. Đa số phức chất của kim loại họ Pt ở trạng thái hoá trị 3 và 4 có cấu hình bát diện. Những hợp chất của các ion với cấu hình d8 như Rh(I), Ir(I), Pd(II), Pt(II) thường là phức chất hình vuông hoặc có cấu hình với số phối trí là 5. Các kim loại có hoạt tính xúc tác cao, nhất là Pd và Pt. Riêng Pt kim loại có thể xúc tác cho 70 phản ứng hoá học khác nhau. Các kim loại họ platin hoạt động hoá học kém hơn nhiều so với kim loại họ sắt, ở điều kiện thường các kim loại họ platin không tác dụng với oxi của không khí. - Tác dụng với hầu hết các nguyên tố phi kim: H2, S, P, với Cl2 khi đun nóng. - Không tác dụng với axit không có tính oxi hoá, chỉ tan trong nước cường thuỷ. BÀI TẬP CHƯƠNG 10 104 Câu 1: Viết phương trình phản ứng và nêu rõ các điều kiện khi cho Fe tác dụng với O2, Cl2, S, H2O, H2SO4 loãng và đặc. Câu 2: Sắt có bị ăn mòn không khí để sắt trong không khí có chứa SO2, H2 hoặc CO2? Câu 3: Viết các PTPƯ khi cho các oxit FeO, Fe2O3 và Fe3O4 tác dụng với HCl loãng, H2SO4 loãng và đặc nóng, HNO3 đặc nóng. Câu 4: Hãy trình bày phương pháp điều chế Fe(CO)5 và ứng dụng của hợp chất. Câu 5: Trong dung dịch nước ion Fe3+ có tính khử mạnh nhất là trong môi trường kiềm, ion Fe3+ có tính oxi hoá mạnh trong môi trường axit. Hãy lấy ví dụ minh hoạ. Câu 6: Có phản ứng xảy ra hay không khí cho dung dịch FeCl3 tác dụng với dung dịch KI, KBr? Giải thích. Câu 7: Xét các hệ sau có thể tồn tại đồng thời trong dung dịch các ion sau đây không? a. Fe2+ và Sn2+ b. Fe3+ và Sn2+ c. Fe2+ và MnO4 - d. Fe3+ và MnO4 - e. Fe2+ và Cr2O7 2- f. Fe3+ và Cr2O7 2- Câu 8: Viết PTPƯ của các phản ứng sau dưới dạng ion a. FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 → b. FeSO4 + HClO3 + H2SO4 → HCl c. FeSO4 + KBrO3 + H2SO4 → d. K4[Fe(CN)6] + KMnO4 + H2SO4 → 105 Chương 11. CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IB (Cu, Ag, Au) 11.1. Vị trí trong bảng tuần hoàn, đặc điểm và tính chất của nguyên tử nguyên tố nhóm IB Bảng 11.1. Một số đặc điểm của các nguyên tố nhóm IB Nguyên tố Thông số Cu Ag Au Cấu hình 3d104s1 4d105s1 5d106s1 I1 (eV) 7,72 7,57 9,22 I2 (eV) 20,29 21,50 20,50 I3 (eV) 36,9 34,82 30,5 Rnt A o 1,28 1,44 1,44 Eo (V) +0,337 Cu2+/Cu +0,799 Ag+/Ag +1,498 Au3+/Au Đặc tính chung của nhóm IB là khó ion hoá nhất so với các nhóm khác - Năng lượng ion hoá lớn (lớn hơn nhiều so với nhóm IA do sự co d và Z tăng), tỉ trọng lớn, ... Do đó chúng là các kim loại kém hoạt động, độ hoạt động giảm dần từ Cu đến Ag và Au. - Trạng thái oxi hoá của kim loại nhóm IB: mặc dù e ở (n-1)d đã bão hòa nhưng vì mới hoàn thành nên chưa ổn định (trừ Ag), nên một số e vẫn tham gia liên kết. Ngoài số oxi hóa là +1 còn có trạng thái oxi hoá +2 (Cu2+), +3 (Au3+). - Các hợp chất của các kim loại phân nhóm IB thường tạo liên kết cộng hoá trị do sự phân cực hóa ion. 11.2. Trạng thái thiên nhiên, phương pháp điều chế, tính chất lí hóa học và ứng dụng của Cu, Ag, Au 11.2.1.Trạng thái thiên nhiên và phương pháp điều chế 11.2.1.1. Trạng thái thiên nhiên - Trữ lượng các nguyên tố trong vỏ trái đất: Cu 0,003%; Ag 2.10-6 % và Au 5.10-8%. Ngoài ra chúng còn có thể tồn tại được trạng thái tự do dưới dạng kim loại tự sinh. 106 - Khoáng vật chính của Cu là: cancosin (Cu2S) chứa 79,8%Cu, cuprit (Cu2O) chứa 88,8% Cu, covelin (CuS) chứa 66,5%, cancopirit (CuFeS2) chứa 34,57% Cu. - Khoáng vật chính của Ag là acgentit (Ag2S) chứa 87,1% Ag. Ngoài dạng tự do, vàng còn ở dạng hợp chất như AuTe2. 11.2.1.2. Phương pháp điều chế a. Điều chế đồng + Phương pháp nhiệt luyện : CuFeS2 + 4O2 = Cu2S + 2FeO + 3SO2 Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2 Sau đó khống chế hỗn hợp không có oxi rồi đốt tiếp, phản ứng xảy ra : Cu2S + 2Cu2O = 6Cu + SO2 Muốn thu Cu có độ tinh khiết cao hơn người ta đốt Cu2S thành toàn bộ Cu2O, sau đó khử Cu2O bằng C ở nhiệt độ cao : 2Cu2O + C = 4Cu + CO2 + Phương pháp điện phân: thanh Cu bẩn làm anot, thanh Cu tinh khiết làm catot, dung dịch CuSO4 làm chất điện giải. b. Điều chế Ag + Phương pháp xianua: 4Ag + O2 + 8NaCN + 2H2O = 4Na[Ag(CN)2] + 4NaOH 2Na[Ag(CN)2] + Zn = Na2[Zn(CN)4] + 2Ag↓ c. Điều chế Au Au được điều chế từ các loại quặng tự sinh bằng phương pháp trọng lực. + Phương pháp thủy luyện xianua: 2Na[Au(CN)2] + Zn = Na2[Zn(CN)4] + 2Au↓ 11.2.2. Tính chất lí, hoá học và ứng dụng 11.2.2.1. Tính chất vật lí. - Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi cũng như năng lượng thăng hoa của các nguyên tố nhóm IB cao hơn so với kim loại nhóm IA. - Tỉ trọng của kim loại nhóm này cũng lớn hơn nhiều so với kim loại nhóm IA. - Tất cả các kim loại nhóm IB đều có cấu trúc lập phương tâm mặt. 107 - Các kim loại nhóm IB đều mềm, dễ cán mỏng và kéo sợi. - Có khả năng dẫn nhiệt tốt, đặc biệt khả năng dẫn điện của chúng là tốt nhất. Bảng 11.2. Một số thông số vật lí quan trọng của kim loại nhóm IB 11.2.2.2. Tính chất hoá học Là những kim loại kém hoạt động, hoạt tính giảm dần từ Cu đến Au - Với đơn chất: 2Cu + O2 + 2H2O = 2Cu(OH)2 Cu(OH)2 + Cu = Cu2O + H2O + Khi có mặt chất tạo phức: NaCN; NH3 4Au + O2 + 8NaCN + H2O = 4Na[Au(CN)2] + 2NaOH + Trong môi trường axit 2Cu + O2 + 2H2SO4 = 2CuSO4 + 2H2O Nếu trong không khí có mặt CO2, đồng bị bao phủ một lớp màu lục gồm cacbonat bazơ Cu(OH)2CO3 (gọi là tanh đồng). + Với Clo: 2Au + 3Cl2 ot C 2AuCl3 2Ag + Cl2 ot C 2AgCl Cu + Cl2 ot C CuCl2 Au, Cu dễ tạo hợp kim với nhau và hợp kim với nhiều kim loại khác. - Với hợp chất: Nguyên tố Cu Ag Au Khối lượng riêng, g/cm3 9,94 10,45 19,32 Tnc o (oC) 1083 960 1062 Tsôi o, (oC) 2595 2212 2966 Năng lượng thăng hoa ở 25oC, kcal/mol 81,25 69,12 82,290 Màu sắc Đỏ Trắng bạc Vàng 108 + Cu, Ag, Au không tác dụng với dung dịch axit không có tính oxi hóa: HCl, H2SO4 loãng, ... + Cả 3 kim loại có thể tác dụng được với dung dịch HCN đậm đặc. 2Cu + 4HCN = 2H[Cu(CN)2] + H2 + Cu và Ag tan trong axit HNO3 và H2SO4 đậm đặc: 3Ag + 4HNO3 loãng = 3AgNO3 + NO + 2H2O 2Ag + 2H2SO4 đặc = Ag2SO4 + SO2 + 2H2O + Au chỉ có thể tan được trong nước cường thuỷ hoặc trong dung dịch HCl khi có mặt khí Clo: Au + HNO3 + 4HCl = H[AuCl4] + 2H2O + NO + Trong dung dịch HCl bão hoà clo 2Au + 3Cl2 + 2HCl = 2H[AuCl4] 2Cu + O2 + 4HCl = 2CuCl2 + 2H2O 2Cu + 8NH3 + O2 + 2H2O = 2[Cu(NH4)3](OH)2 4E + 8KCN + O2 + 2H2O = 4K[E(CN)2] + 4KOH 11.2.2.3. Ứng dụng - Đồng nguyên chất được dùng để sản xuất các vật liệu dẫn điện, các loại nồi hơi, ống sinh hàn, giàn trao đổi nhiệt và các hợp kim. - Bạc nguyên chất được dùng để sản xuất các loại chén thí nghiệm, nồi hơi, ống sinh hàn, điện cực, làm đồ trang sức, tráng gương, thuốc sát trùng, ... - Vàng nguyên chất dùng để chế tạo vật dụng và đồ trang sức, điện cực, vi điện tử, ngành hàng không vũ trụ, ... 11.3. Hợp chất đồng (II) 11.3.1. Đồng (II) oxit: CuO - CuO là chất bột màu đen, có tnc= 1026oC, trên nhiệt độ đó nó mất bớt oxi biến thành Cu2O. - CuO không tan trong nước nhưng tan dễ trong dung dịch axit tạo muối Cu(II) và trong dung dịch tạo phức amoniacat: CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O CuO + 4NH3 + H2O = [Cu(NH3)4](OH)2 109 - Khi đun nóng CuO là chất oxi hoá mạnh, nó dễ bị H2, CO, NH3 khử thành kim loại: CuO + CO o300 C Cu + CO2 o250 C 2 2CuO H Cu H O   - Khi đun nóng với dung dịch SnCl2, FeCl2, Cu(II) bị khử thành Cu(I): 2CuO + SnCl2 = 2CuCl + SnO2 3CuO + 2FeCl2 = 2CuCl + CuCl2 + Fe2O3 + CuO được điều chế trực tiếp từ đơn chất hoặc bằng cách nhiệt phân hiđroxit, nitrat hay cacbonat: o600 C 2du2Cu O 2CuO  o50 80 C 2 2Cu(OH) CuO H O   11.3.2. Đồng (II) hiđroxit: Cu(OH)2 - Cu(OH)2 là kết tủa màu lam. - Tan dễ dàng trong dung dịch axit, dung dịch NH3 đặc và chỉ tan trong dung dịch kiềm 40% khi đun nóng: Cu(OH)2 + 2NaOH = Na2[Cu(OH)4] Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4](OH)2 tetraamin đồng hiđroxit 11.3.3. Muối đồng (II) - CuSO4 là chất bột màu trắng, pentahiđrat CuSO4.5H2O là những tinh thể màu xanh lam. Khi đun nóng CuSO4.5H2O có sự biến đổi như sau: o o o110 C 250 C 700 C 4 2 4 2 4 2 2CuSO .5H O CuSO .H O CuSO CuO 2SO O     - Tác dụng với dung dịch NH3 2CuSO4 + 2NH4OH = (CuOH)2SO4↓ + (NH4)2SO4 (CuOH)2SO4 + 6NH4OH + (NH4)2SO4 = 2[Cu(NH3)4]SO4 + 8H2O - Tác dụng với KI (KCN) dư 2Cu2+ + 4I- = 2CuI2 2CuI2 + 4I- = 2CuI↓ + 2I2 + Điều chế: 110 - Cho Cu tan trong dung dịch H2SO4 đặc, nóng: Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + H2O - Cho Cu tan trong H2SO4 loãng, nóng có thêm oxi không khí: 2Cu + 2H2SO4 + O2 = 2CuSO4 + 2H2O - Cho CuO tan trong H2SO4 loãng: CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O 11.4. Hợp chất bạc (I) 11.4.1. Bạc (I) nitrat: AgNO3 - AgNO3 là tinh thể hình thoi không màu, tan nhiều trong nước cho dung dịch chứa các ion Ag+ ngậm nước. - AgNO3 bị phân huỷ ở các nấc nhiệt độ khác nhau: Ở 450oC AgNO3 = AgNO2 + O2 Ở 700oC 2AgNO3 = 2Ag + NO2↑ + O2↑ - Dung dịch amoniac của AgNO3 tác dụng với axetilen cho kết tủa bạc axetien Ag2C2 AgNO3 + 2NH3 = [Ag(NH3)2]NO3 C2H2 + [Ag(NH3)2]NO3 = Ag2C2↓ + 2NH4NO3 + 2NH3↑ AgNO3 được ứng dụng để điều chế các hợp chất khác của bạc, để tráng gương, dùng trong y học, ảnh, trong phân tích hoá hoc. 11.4.2. Bạc (I) halogenua: AgX - Độ hoà tan trong dãy giảm từ AgCl đến AgI, trừ AgF là tan nhiều trong nước. - AgCl và AgBr tan ít trong nước nhưng tan được trong dung dịch NH3, CN-, S2O3 2- AgCl + 2NH4OH = [Ag(NH3)2]Cl + H2O AgCl + 2CN- = [Ag(CN)2]Cl - Một phản ứng đặc biệt của AgX là phản ứng quang hoá (trừ AgF ): Br- + hν → Br + e Ag+ + e → Ag màu đen 111 11.5. Hợp chất của vàng Số oxi hóa của Au đặc trưng +3. Hợp chất được ứng dụng nhiều nhất là H[AuCl4].H2O và AuCl3, khi kiềm hóa các hợp chất này thu được hidroxit vàng (sấy khô) → AuOOH (đun nóng 140- 150oC) → Au2O3 (ở nhiệt độ cao hơn thu được Au và O2). - Tính lưỡng tính Au(OH)3 + NaOH = Na[Au(OH)4] Au(OH)3 + 4HNO3 = H[Au(NO3)4 + 3H2O - Khả năng tạo phức: hình thành hợp chất phức [Au(CN)4]-; [AuHal4]-; [Au(SO4)2 ] -. - Tính oxi hóa HAuCl4 + 3FeSO4 = Au + Fe2(SO4)3 + 3FeCl3 + HCl Phản ứng này dùng để tách Au ra khỏi nguyên tố khác. 112 BÀI TẬP CHƯƠNG 11 Câu 1: Các nguyên tố Cu, Ag và Au có khả năng hình thành phân tử dạng Cu2, Ag2, Au2 hay không? Câu 2: Viết các phương trình phản ứng khi cho Cu, Ag tác dụng với HNO3, H2SO4; Cu tác dụng với O2, Cl2, F2 và nước cường thuỷ. Câu 3: Bằng phương pháp hoá học hãy điều chế Cu kim loại từ CuO, CuS2, CuCO3 và Cu(OH)2. Câu 4: a. Quá trình nào sẽ xảy ra trên bề mặt điện cực và thu được sản phẩm gì khi điện phân dung dịch CuCl2 với điện cực bằng than chì. b. Quá trình nào sẽ xảy ra khi điện phân dung dịch CuSO4 với điện cực dương bằng đồng và bằng platin. Câu 5: Giải thích tại sao Ag không bị oxi hoá trong không khí nhưng thường bị oxi hoá trong ozon hoặc bị oxi hoá khi điện phân dung dịch axit chứa oxi nếu dùng bạc làm điện cực? Câu 6: Có hiện tượng gì xảy ra khi cho dung dịch KOH hoặc luồng khí H2S tác dụng với dung dịch [Cu(NH4)4]SO4? Giải thích và viết các phản ứng xảy ra. Câu 7: Có hai dung dịch CuSO4 và AgNO3. Cho thêm vào các dung dịch đó từng giọt dung dịch NaOH. Tiếp tục cho thêm NaOH có hiện tượng gì thay đổi? Giải thích nguyên nhân và viết các phản ứng xảy ra trong hệ. Câu 8: Giải thích tại sao a. AgI có khả năng tan trong dung dịch KI? b. AgBr có khả năng tan trong dung dịch Na2S2O3? c. Phản ứng xảy ra như thế nào khi cho H2S tác dụng với dung dịch có chứa ion [Ag(S2O3)2] 3-? Câu 9: Hoàn thành các phương trình phản ứng sau a. Au(OH)3 + NaOH → b. Au(OH)3 + HNO3 → c. Au(OH)3 + HCl → 113 Chương 12. CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IIB (Zn, Cd, Hg) 12.1. Vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn, đặc điểm và tính chất của các nguyên tử kẽm, cadimi, thuỷ ngân Bảng 12.1. Một số đặc điểm của các nguyên tố nhóm IIB Nguyên tố Zn Cd Hg Cấu hình e [Ar]3d104s2 [Kr]4d105s2 [Xe]4f145d106s2 I1 (eV) 9,39 8,99 10,43 I2 (eV) 17,96 16,90 18,75 Rnt (A o) 1,39 1,56 1,60 Eo (V) -0,763 -0,402 0,854 - Các nguyên tố nhóm IIB chỉ có một trạng thái oxi hoá duy nhất là +2 (trừ Hg có 2 trạng thái oxi hoá +1 và +2) 12.2. Trạng thái thiên nhiên và phương pháp điều chế 12.2.1. Trạng thái thiên nhiên - Trữ lượng của chúng trong vỏ quả đất tương ứng là 1,5.10-3; 7,6.10-6; 7.10- 7% nguyên tố. - Khoáng vật chính của Zn là sphalerit (ZnS), calamin (ZnCO3), của Cd là grenokit (CdS) và của Hg là xinaba hay thần sa (HgS). Chúng thường tồn tại trong các khoáng đa kim. Riêng Hg có thể tồn tại ở trạng thái đơn chất. 12.2.2. Phương pháp điều chế 12.2.2.1. Điều chế Zn Nguyên liệu chính để điều chế Zn là quặng sphalerit. Đốt tinh quặng trong lò nhiều tầng ở nhiệt độ 700oC, quặng sunfua chuyển thành oxit và khí SO2: 2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2 ZnO được chế hoá theo một trong hai phương pháp: nhiệt luyện và thuỷ luyện. + Phương pháp nhiệt luyện Chất khử cho ZnO là C, nhiệt độ phản ứng là 1200 – 1350oC: ZnO + C = Zn + CO 114 + Phương pháp thuỷ luyện: - Hòa tan ZnO thô vào dung dịch H2SO4 loãng - Loại tạp chất có trong ZnSO4 - Điện phân dung dịch ZnSO4 2ZnSO4 + 2H2O = 2Zn + O2 + 2H2SO4 Zn thu được bằng phương pháp này có độ tinh khiết 99,99% 12.2.2.2. Điều chế Cd Cd thường có thể tách ra khi tinh chế dung dịch ZnSO4 thu được trong thuỷ luyện sau đó để thu được Cd ta dùng phương pháp điện phân hoặc dùng Zn khử: Hình 12.1. Sơ đồ điều chế Cd - Phản ứng loại tạp chất FeSO4 FeSO4 + MnO2 + 2H2O = FeOHSO4 + Mn(OH)3 FeOHSO4 + CaCO3 + H2O = Fe(OH)3 + CaSO4 + CO2 12.2.2.3. Điều chế Hg o700 800 C 2 2HgS O Hg SO    o600 700 CHgS Fe Hg FeS   ot C 44HgS 4CaO 4Hg CaSO 3CaS    Hg được làm sạch bằng cách rửa với dung dịch HNO3 20%. Hg tinh khiết hơn được điều chế bằng cách chưng cất trong chân không hoặc điện phân dung dịch muối. CdSO4, FeSO4, CuSO4 CdSO4, CuSO4 MnO2, CaCO3 Bột Zn Cd, Cu Bột Zn, H2SO4 Cd 115 12.3. Tính chất lí, hoá học và ứng dụng của Zn, Cd, Hg 12.3.1. Tính chất vật lí Zn, Cd, Hg là những kim loại màu trắng bạc, mềm và dễ nóng chảy, đặc biệt Hg là chất lỏng ở nhiệt độ thường. Tỷ khối nhỏ hơn so với kim loại tương ứng ở nhóm IB. Bảng 12.2. Một số hằng số vật lí quan trọng của Zn, Cd, Hg Kim loại tnco C tsôio C Nhiệt thăng hoa, kJ/mol Tỉ khối Độ dẫn điện Zn 419,5 906 140 7,13 16 Cd 321 767 112 8,63 13 Hg -38,86 356,66 61 13,55 1 - Do mạng tinh thể của các nguyên tố IIB không có electron d tham gia tạo liên kết kim loại. Hơn nữa Hg có cấu hình electron 6s2 rất bền, nên liên kết kim loại của Hg cực yếu. Vì vậy ở điều kiện thường nó ở dạng lỏng. - Khả năng dẫn điện, dẫn nhiệt kém hơn nhiều so với kim loại nhóm IB do chúng không có electron độc thân. - Chúng dễ tạo hợp kim, các hợp kim của Hg gọi là hỗn hống. 12.3.2. Tính chất hoá học + Tác dụng với đơn chất: - Cả 3 kim loại đều tác dụng với phi kim khi đun nóng, đặc biệt Hg phản ứng với S và I2 ngay ở nhiệt độ thường. Hg + S = HgS - Phản ứng với oxi: Xảy ra chậm ở nhiệt độ thường, xảy ra nhanh ở khoảng nhiệt độ 300 - 350oC, nhưng trên 400oC phản ứng sẽ xảy ra theo chiều nghịch. o o 300 350 C 2 400 C Hg O HgO     + Tác dụng với hợp chất - Với nước: Zn + H2O = ZnO + H2 116 - Với Bazơ Chỉ Zn mới phản ứng với bazơ mạnh cho ion phức: Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2 Zn còn có thể tan trong dung dịch NH3 tạo phức: Zn + 4NH3 + 2H2O = [Zn(NH3)4](OH)2 + H2 - Với axit HCl: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 - Với axit HNO3 thật loãng Zn có thể khử HNO3 thành ion NH4+ 4Zn + 10HNO3 = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O Hg cho NO và Hg2(NO3)2: 6Hg + 8HNO3 loãng = 3Hg2(NO3)2 + 2NO + 4H2O - Với HNO3 đặc, nóng Cd + H2SO4 đặc, nóng = CdSO4 + SO2 + H2O Hg tác dụng với HNO3 đặc tạo NO2 và Hg(NO3)2: Hg + 4HNO3 đặc, nóng = Hg(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O - Với H2SO4 đặc nóng: + Nếu thừa Hg thì sản phẩm là SO2 và Hg2SO4 + Nếu thừa axit thì sản phẩm là SO2 và HgSO4 12.3.3. Ứng dụng - Zn được sử dụng để mạ các vật liệu bằng sắt, điều chế hợp kim, điện cực trong kỹ nghệ pin. - Cd được dùng trong hợp kim của đồng để làm tăng độ bền của chúng, làm thanh điều chỉnh trong kỹ nghệ điện tử. - Hg được dùng làm điện cực âm trong kỹ nghệ điều chế NaOH, làm xúc tác cho nhiều phản ứng hữu cơ. 12.4. Hợp chất quan trọng của Zn(II), Cd(II) và Hg (II) Các hợp chất Zn2+, Cd2+ hầu như không thể hiện tính oxy hoá hoặc khử. Còn các hợp chất Hg2+ thể hiện tính oxy hoá. 12.4.1. Oxit: MO - HgO 117 - ZnO là chất rắn màu trắng ở nhiệt độ thường và có màu vàng khi đun nóng. - CdO có các màu từ vàng đến nâu gần như đen tuỳ thuộc nhiệt độ. - ZnO và CdO là các chất khó nóng chảy, tonc của ZnO là 1950oC, của CdO là 1813oC, chúng có thể thăng hoa mà không bị phân huỷ ở nhiệt độ cao. Cả hai oxit không tan trong nước. - Với axit: Chúng tác dụng nhanh với axit ZnO + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O - Với bazơ: ZnO tan trong dung dịch kiềm, còn CdO chỉ tan trong kiềm nóng chảy ZnO + 2NaOH + H2O = Na2[Zn(OH)4] ZnO + 2KOH (nóng chảy) = K2ZnO2 + H2O CdO + 2KOH (nóng chảy) = K2CdO2 + H2O - Cả hại oxit có thể điều chế bằng cách đốt cháy kim loại trong không khí hoặc nhiệt phân hiđroxit hay các muối cacbonat, nitrat: o170 300 C 2 2Cd(OH) CdO H O   o100 250 C 2 2Zn(OH) ZnO H O   12.4.2. Hiđroxit: M(OH)2 Zn(OH)2 kết tủa keo màu trắng, Cd(OH)2 trắng, Hg(OH)2 không tồn tại, nó phân huỷ ngay khi vừa tạo thành. Hg(NO3)2 + 2KOH = HgO + 2KNO3 + H2O Zn(OH)2 có tính lưỡng tính điển hình, dễ dàng tan trong axit và kiềm. Ngoài ra có khả năng tạo phức với NH3 Zn(OH)2 + 4NH3 = [Zn(NH3)4](OH)2 Cd(OH)2 thể hiện tính lưỡng tính kém hơn, tan trong axit nhưng chỉ tan trong kiềm đặc. 12.4.3. Muối ZnS: trắng; CdS: vàng; HgS: đen Các muối ăn Zn2+, Cd2+, Hg2+ hầu hết dễ tan, trừ muối cacbonat, oxalat, phosphat, sunfat và HgI2. Các muối tan bị thuỷ phân một phần khi hoà tan. Sự thuỷ phân tăng từ muối Zn2+ đến Hg2+. 118 BÀI TẬP CHƯƠNG 12 Câu 1: Hãy giải thích tại sao Zn không tan được trong nước mặc dù thế điện cực của Zn thấp hơn thế điện cực của H2 trong môi trường trung tính. Câu 2: Muốn cho H2 thoát ra nhanh khi cho Zn tác dụng với HCl thì chúng ta phải làm thế nào? Giải thích. Câu 3: a. Trong môi trường nào Zn thể hiện tính khử mạnh hơn? b. Zn có khă năng tan trong dung dịch ZnCl2 không? Câu 4: Một hỗn hợp gồm ZnO, CdO, HgO bằng phương pháp nào có thể tách được các oxit đó ra khỏi hỗn hợp, viết các phản ứng xảy ra của quá trình. Câu 5: Phản ứng xảy ra như thế nào khi cho các dung dịch muối của các kim loại nhóm IIB tác dụng với dung dịch kiềm mạnh? Viết PTPƯ nếu có. Câu 6: a. Viết PTPƯ thuỷ phân các muối ZnCl2, Zn(NO3)2, ZnSO4 b. Khi thuỷ phân Na2[Zn(OH)4] sản phẩm thu được là gì? Câu 7: Có sản phẩm gì được tạo thành khi cho ZnCO3 tác dụng với dung dịch K2S? Giải thích bằng PTPƯ. Câu 8: a. Có phản ứng xảy ra không khi cho Hg(NO3)2 tác dụng với dung dịch NaCl? b. Tại sao các muối HgCl2, Hg(CN)2 là chất điện ly yếu? 119 Chương 13. CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IIIB VÀ CÁC NGUYÊN TỐ HỌ LANTAN 13.1. Trạng thái thiên nhiên và phương pháp điều chế - Trong tự nhiên các nguyên tố phân nhóm IIIB không tồn tại dưới dạng khoáng riêng mà thường đi kèm với các nguyên tố họ lantan phân tán trong các quặng kim loại khác. - Các quặng có ý nghĩa nhất được dùng làm nguyên liệu để sản xuất các nguyên tố đất hiếm là: monazit và bastnaesit. - Hàm lượng trong vỏ trái đất: Sc (6.10-4%NT); Y (2,8.10-3); La và các nguyên tố họ lantan (6.10-3). - Một số nguyên tố họ lantan (Ce, Pr, Pm, ) là sản phẩm phân rã của hạt nhân urani trong lò phản ứng nguyên tử. * Điều chế: - Điện phân muối nóng chảy - Để điều chế Sc, Y, La và Ln người ta chuyển về dạng oxit hoặc clorua sau đó dùng Ca khử hoặc điện phân nóng chảy các muối. 2LnF3 + 3Ca = 2Ln + 3CaF2 - Để điều chế Sc người ta có thể sử dụng quá trình sau: 13.2. Tính chất lí hóa học - Các kim loại nhóm IIIB và kim loại họ lantan mềm dẻo, dễ dát mỏng, kéo thành sợi. - Sc: có ánh hơi vàng; Y và La: có màu trắng bạc. - Ở trạng thái đơn chất Sc, Y, La là các kim loại rất hoạt động, chỉ kém các kim loại kiềm và kiềm thổ. - Trong không khí Sc và Y không bị biến đổi. La bị phủ một lớp màng hidroxit. - Phản ứng với hầu hết phi kim khi đun nóng. - Sc không phản ứng với nước, La phản ứng với nước → H2 2La + 6H2O = 2La(OH)3 + 3H2 o o 2 2 4H C OC,t HCl t 2 7 4 3 3 2 2 4 3 2 3ScSi O Sc O ScCl Sc (C O ) Sc O     120 - Dễ tạo hợp kim với nhiều kim loại khi nấu chảy. - Ở nhiệt độ thường các nguyên tố đất hiếm tác dụng rất chậm với không khí khô. - Ở nhiệt độ cao các nguyên tố đất hiếm cháy trong không khí. - Eu và Yb hoà tan được trong dung dịch NH3 lỏng tạo dung dịch có màu xanh đen. 13.3. Hợp chất của các nguyên tố nhóm IIIB và lantanit (III) 13.3.1. Oxit Các nguyên tố đất hiếm có ái lực hoá học rất lớn với oxi. Các oxit với số oxi hoá +3 là những chất không màu hoặc có màu nhạt. Kết tinh theo những cấu trúc tinh thể đặc trưng. Các oxit không tan trong nước ở nhiệt độ thường, nhưng bị tan khi đun nóng Sc2O3 + 3H2O = 2Sc(OH)3 Y2O3 + 3H2O = 2Y(OH)3 La2O3 + 3H2O = 2La(OH)3 Các oxit với số oxi hoá +4 là những hợp chất có màu: CeO2 có màu vàng nhạt; PrO2 có màu tím. Kết tinh theo hệ lập phương. 13.3.2. Hidroxit Các hidroxit của các nguyên tố đất hiếm có công thức chung Ln(OH)3 là những chất khó tan. Lantan hidroxit là bazơ mạnh, tính bazơ của các hidroxit dãy Lantan giảm khi số thứ tự nguyên tử tăng: Ce(OH)3 > Pr(OH)3 > ... > Lu(OH)3 Sc(OH)3 tan được trong axit và tan được trong kiềm đặc hay khi nóng chảy Sc(OH)3 + 3HCl = ScCl3 + 3H2O Sc(OH)3 + 3NaOH = Na3[Sc(OH)6] Ce(OH)3 hidroxit dễ bị oxi hoá bởi oxi trong không khí thành Ce(OH)4 13.3.3. Muối + Muối sunfua: Các muối sunfua có công thức chung Ln2S3 hoặc LnS. Riêng Ce có thể hình thành Ce3S4. Nhiệt độ nóng chảy cao. Kết tinh theo kiểu lập phương. + Muối halogenua: Các florua có công thức chung LnF3 là những hợp chất khó tan. Muối clorua dễ tan trong nước, có thể hình thành các hidrat dễ chảy rửa ngoài không khí. 121 Khi đun nóng các muối clorua chuyển thành oxi clorua có công thức chung LnOCl. + Muối cacbonat: Phần lớn muối cacbonat không tan trong nước nhưng với cacbonat kim loại kiềm dư, chúng hình thành các muối kép dễ tan KLa(CO3)2.6H2O. + Muối oxalat: Hầu hết muối oxalat rất khó tan trong nước, nhưng chúng có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình tách các nguyên tố đất hiếm. 122 MỤC LỤC Lời mở đầu .............................................................................................................2 Chương 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI 1.1. Kim loại, phi kim, bán kim, bán dẫn ...................................................3 1.1.1. Vị trí của kim loại trong bảng tuần hoàn các nguyên tố ............3 1.1.2. Kim loại và phi kim .................................................................3 1.1.3. Nguyên tố bán dẫn ..................................................................... 4 1.2. Cấu trúc electron của nguyên tử kim loại .............................................. 4 1.3. Cấu trúc tinh thể phổ biến của kim loại ................................................. 5 1.3.1. Cách sắp xếp chặt khít của nguyên tử kim loại ................... ......5 1.3.2. Cấu trúc tinh thể của các kim loại thông thường ................. ......7 1.4. Liên kết kim loại và tính chất lý học của kim loại ......................... ......8 1.4.1. Liên kết kim loại . ............................................................. .......8 1.4.2. Tính chất vật lý ................................................................. ......9 1.5. Tính chất hóa học của kim loại ........................ .............................. ....10 1.5.1. Tác dụng với đơn chất........................................................ . ...10 1.5.2. Với hợp chất ...................................................................... ....10 1.6. Trạng thái thiên nhiên .......................................................................... 12 1.7. Phương pháp điều chế ..................................................................... ....12 1.7.1. Phương pháp nhiệt phân ..................................................... ....12 1.7.2. Phương pháp thuỷ phân .......................................................... 13 1.7.3. Phương pháp điện phân ............................................................ 13 BÀI TẬP CHƯƠNG 1 ................................................................................. ....15 Chương 2. CÁC NGUYÊN TỐ KIM LOẠI KIỀM 2.1. Đặc điểm của nguyên tử các nguyên tố kim loại kiềm......................... 17 2.2. Trạng thái thiên nhiên, phương pháp điều chế......................................17 2.2.1. Trạng thái thiên nhiên ....................................................... . ....17 2.2.2. Phương pháp điều chế ............................................................. .18 2.3. Tính chất lí, hoá học và ứng dụng.................................................. ....18 2.3.1.Tính chất lí học ................................................................... ....18 2.3.2. Tính chất hoá học............................................................... ....19 2.3.3. Ứng dụng........................................................................... ....20 2.4. Điều chế, tính chất và ứng dụng của oxit, peoxit và supeoxit......... ....20 2.4.1. Điều chế............................................................................. ....20 2.4.2. Tính chất vật lí ................................................................... ....20 2.4.3. Ứng dụng........................................................................... ....21 2.4.4. Natri peoxit: Na2O2 ........................................................... ....21 2.4.5. Kali supeoxit...................................................................... ....21 2.4.6. Ozonit: MO3 ...................................................................... ....22 2.5. Hiđroxit kim loại kiềm .................................................................. ....22 2.5.1. Điều chế............................................................................. ....22 123 2.5.2. Tính chất............................................................................ ....22 2.5.3. Natri hidroxit: NaOH ......................................................... ....23 2.6. Các muối clorua, cacbonat, nitrat kim loại kiềm............................ ....24 2.6.1. Muối clorua ....................................................................... ....24 2.6.2. Muối cacbonat ................................................................... ....25 2.6.3. Muối nitrat ......................................................................... ....27 BÀI TẬP CHƯƠNG 2 ................................................................................. ....28 Chương 3. CÁC NGUYÊN TỐ KIM LOẠI KIỀM THỔ 3.1. Đặc điểm và tính chất của nguyên tử các nguyên tố kim loại kiềm thổ ... 30 3.2. Trạng thái thiên nhiên, phương pháp điều chế ............................... ....30 3.2.1. Trạng thái thiên nhiên ........................................................ ....30 3.2.2.Điều chế .....................................................................................31 3.3. Tính chất lí - hóa học và ứng dụng ................................................ ....31 3.3.1. Tính chất vật lí ................................................................... ....31 3.3.2. Tính chất hoá học............................................................... ....33 3.3.3. Ứng dụng........................................................................... ....34 3.4. Các oxit, peoxit và supeoxit của các kim loại kiềm thổ, canxioxit . ....35 3.4.1. Các oxit của kim loại kiềm thổ: MO .................................. ....35 3.4.2. Các peoxit (MO2) và supeoxit (MO4) của kim loại kiềm thổ ...36 3.4.3. Hiđroxit của kim loại kiềm thổ........................................... ....38 3.4.4. Các muối clorua, cacbonat và sunfat của kim loại kiềm thổ ....39 3.5. Nước cứng và phương pháp làm mềm nước .................................. ....44 3.5.1. Phân loại nước cứng .......................................................... ....44 3.5.2. Phương pháp làm mềm nước.............................................. ....45 BÀI TẬP CHƯƠNG 3 ................................................................................. ....46 Chương 4. CÁC NGUYÊN TỐ KIM LOẠI NHÓM IIIA 4.1. Đặc điểm của nguyên tử các nguyên tố kim loại nhóm IIIA .......... ....47 4.2. Nhôm .......................................... .................................................. ....47 4.2.1. Trạng thái thiên nhiên, phương pháp luyện nhôm............... ....47 4.2.2. Tính chất lí – hoá học và ứng dụng của nhôm .................... ....49 4.2.3. Các hợp chất quan trọng của ............................................. ....50 4.3. Gali - Indi - Tali ............................................................................ ....52 4.3.1. Trạng thái thiên nhiên, phương pháp điều chế .................... ....52 4.3.2. Các hợp chất của Ga, In và Tl ........................................... ....53 BÀI TẬP CHƯƠNG 4.................................................................................. ....55 Chương 5. CÁC NGUYÊN TỐ KIM LOẠI NHÓM IVA 5.1. Đặc điểm của nguyên tử các nguyên tố kim loại nhóm IVA........... ....56 5.2. Trạng thái thiên nhiên và phương pháp điều chế............................ ....56 5.3. Tính chất lí hoá học và ứng dụng của Ge, Sn, Pb........................... ....57 5.3.1. Tính chất vật lí ................................................................... ....57 5.3.2. Tính chất hoá học............................................................... ....57 124 5.3.3. Ứng dụng........................................................................... ....59 5.4. Một số hợp chất của Ge, Sn, Pb..................................................... ....59 5.4.1. Oxit của Ge, Sn, Pb............................................................ ....59 5.4.2. Ăcquy chì .......................................................................... ....61 5.4.3. Hidroxit của Ge, Sn, Pb ..................................................... ....62 5.4.4. Chì octhoplombat: Pb2PbO4 hay Pb3O4 .............................. ....63 5.4.5. Muối của Ge, Sn, Pb .......................................................... ....63 BÀI TẬP CHƯƠNG 5.................................................................................. ....67 Chương 6. KIM LOẠI NHÓM VA (Bi) 6.1. Trạng thái thiên nhiên và phương pháp điều chế............................ ....68 6.2. Tính chất lí hoá học và ứng dụng................................................... ....68 6.2.1. Tính chất lí học .................................................................. ....68 6.2.2. Tính chất hoá học............................................................... ....68 6.2.3. Ứng dụng........................................................................... ....68 6.3. Hợp chất của Bi............................................................................. ....68 6.3.1. Oxit Bi2O3.......................................................................... ....69 6.3.2. Oxit Bi2O5.......................................................................... ....69 6.3.3. Bitmut hidroxit Bi(OH)3 .................................................... ....69 6.3.4. Hợp chất muối của Bi ........................................................ ....69 Chương 7. ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP 7.1. Sơ lược về phức chất ..................................................................... ....71 7.1.1. Định nghĩa ......................................................................... ....71 7.1.2. Cấu tạo của phân tử phức chất ........................................... ....71 7.1.3. Phân loại phức chất ............................................................ ....71 7.1.4. Cách gọi tên phức chất....................................................... ....71 7.1.5. Hiện tượng đồng phân........................................................ ....72 7.2. Định nghĩa các nguyên tố chuyển tiếp ........................................... ....73 7.2.1. Định nghĩa ......................................................................... ....73 7.2.2. Cấu trúc electron và vị trí của các kim loại chuyển tiếp trong bảng hệ thống tuần hoàn............................................................................... ....74 7.2.3. Tính chất đặc trưng của kim loại chuyển tiếp ..................... ....74 7.3. Một số nhận xét so sánh với kim loại thuộc các phân nhóm chính . ....78 Chương 8. CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM VIB (Cr, Mo, W) 8.1. Cấu trúc electron và một số đặc điểm chung.................................. ....79 8.2. Nhận xét chung về tính chất lí hoá học của Cr, Mo, W và hợp chất của chúng ........................................................................................................... ....79 8.3. Crom ............................................................................................ ....80 8.3.1.Trạng thái thiên nhiên, phương pháp điều chế ..................... ....80 8.3.2. Tính chất lí hóa học và ứng dụng ....................................... ....81 8.3.3. Ứng dụng........................................................................... ....81 8.4. Các hợp chất của Crom ................................................................. ....81 125 8.4.1. Hợp chất của Cr(III) Oxit và hiđroxit, muối ....................... ....81 8.4.2. Một số hợp chất quan trọng của Cr(VI).............................. ....82 BÀI TẬP CHƯƠNG VIII ............................................................................. ....84 Chương 9. CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM VIIB (Mn, Tc, Re) .................... ....85 9.1. Vị trí trong bảng tuần hoàn, đặc điểm và tính chất của nguyên tử Mn, Tc và Re ............................................................................................................ ....85 9.2. Trạng thái thiên nhiên ................................................................... ....85 9.3. Phương pháp điều chế ................................................................... ....85 9.4. Tính chất vật lí .............................................................................. ....86 9.5. Mangan ......................................................................................... ....86 9.5.1. Trạng thái thiên nhiên và phương pháp điều chế ................ ....86 9.5.2. Tính chất lí, hoá học và ứng dụng của Mn.......................... ....86 9.6. Các hợp chất của Mn..................................................................... ....87 9.6.1. Hợp chất của Mn(II) .......................................................... ....87 9.6.2. Hợp chất Mn(IV) ............................................................... ....88 9.6.3. Hợp chất Mn(VII) .............................................................. ....88 BÀI TẬP CHƯƠNG 9.................................................................................. ....90 Chương10. CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM VIIIB (Họ sắt và họ platin) 10.1. Đặc điểm và tính chất của các nguyên tử các nguyên tố họ sắt và họ platin ............................................................................................................ ....91 10.2. Họ sắt.......................................................................................... ....92 10.2.1. Sắt.................................................................................... ....92 10.2.2. Tính chất lí, hoá học và ứng dụng của Fe ......................... ....95 10.2.3. Các hợp chất quan trọng của Fe ....................................... ....96 10.3. Coban, Niken .............................................................................. ....99 10.3.1. Trạng thái thiên nhiên, phương pháp điều chế .................. ....99 10.3.2. Tính chất lí, hóa học và ứng dụng của Co, Ni................... ....99 10.3.3. Các hợp chất quan trọng của Co và Ni ............................. ..101 10.4. Họ Platin ..................................................................................... ..103 BÀI TẬP CHƯƠNG 10 ............................................................................... ..104 Chương 11. CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IB (Cu, Ag, Au) 11.1. Vị trí trong bảng tuần hoàn, đặc điểm và tính chất của nguyên tử nguyên tố nhóm IB ....................................................................................... ..105 11.2. Trạng thái thiên nhiên, phương pháp điều chế, tính chất lí hóa học và ứng dụng của Cu, Ag, Au.............................................................................. ..105 11.2.1.Trạng thái thiên nhiên và phương pháp điều chế................ ..105 11.2.2. Tính chất lí, hoá học và ứng dụng..................................... ..106 11.3. Hợp chất đồng (II) ...................................................................... ..108 11.3.1. Đồng (II) oxit: CuO......................................................... ..108 11.3.2. Đồng (II) hiđroxit: Cu(OH)2............................................. ..109 11.3.3. Muối đồng (II) ................................................................. ..109 126 11.4. Hợp chất bạc (I)........................................................................... .. 110 11.4.1. Bạc (I) nitrat: AgNO3....................................................... .. 110 11.4.2. Bạc (I) halogenua: AgX.................................................... .. 110 11.5. Hợp chất của vàng....................................................................... ..111 BÀI TẬP CHƯƠNG 11 ............................................................................... ..112 Chương 12. CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IIB (Zn, Cd, Hg) 12.1. Vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn, đặc điểm và tính chất của các nguyên tử kẽm, cadimi, thuỷ ngân ................................................................ .. 113 12.2. Trạng thái thiên nhiên và phương pháp điều chế .......................... .. 113 12.2.1. Trạng thái thiên nhiên ...................................................... .. 113 12.2.2. Phương pháp điều chế ...................................................... .. 113 12.3. Tính chất lí, hoá học và ứng dụng của Zn, Cd, Hg ....................... .. 115 12.3.1. Tính chất vật lí ................................................................. .. 115 12.3.2. Tính chất hoá học............................................................. .. 115 12.3.3. Ứng dụng......................................................................... .. 116 12.4. Hợp chất quan trọng của Zn(II), Cd(II) và Hg (II) ....................... .. 116 12.4.1. Oxit: MO ......................................................................... .. 116 12.4.2. Hiđroxit: M(OH)2 ............................................................ .. 117 12.4.3. Muối ................................................................................ .. 117 BÀI TẬP CHƯƠNG 12 ............................................................................... ..118 Chương 13. CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IIIB VÀ CÁC NGUYÊN TỐ HỌ LANTAN .................................................................................................... ..119 13.1. Trạng thái thiên nhiên và phương pháp điều chế.......................... ..119 13.2. Tính chất lí hóa học ..................................................................... .. 119 13.3. Hợp chất của các nguyên tố nhóm IIIB và lantanit (III) ............... ..120 13.3.1. Oxit.................................................................................. ..120 13.3.2. Hidroxit ........................................................................... ..120 13.3.3. Muối ................................................................................ ..120 127 LIỆU THAM KHẢO [1]. Nguyễn Tinh Dung (2003), Hóa học phân tích, phần 2, Các phản ứng ion trong dung dịch nước, NXB giáo dục, Hà Nội. [2]. Nguyễn Thế Ngôn (2004), Hóa học vô cơ tập 2, NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội. [3]. Hoàng Nhâm (2000), Hóa học vô cơ tập 2, NXB Giáo dục, Hà Nội. [4]. Hoàng Nhâm (2001), Hóa học vô cơ tập 3, NXB Giáo dục, Hà Nội. [5]. Nguyễn Đức Vận (1983), Bài tập hóa học vô cơ, NXB Giáo dục, Hà Nội. [6]. Wikipedia: thiết bị điện phân dung dịch NaCl, sản xuất gang,thép, cấu trúc tinh thể hợp chất.