Bài giảng Hóa vô cơ A - Chương X: Các nguyên tố phân nhóm VIIIB - Nguyễn Văn Hòa

Chương X nvhoa102@gmail.com 1 CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB NỘI DUNG NHẬN XÉT CHUNG I. ĐƠN CHẤT Fe, Co, Ni II. HỢP CHẤT CỦA Fe, Co, Ni TÀI LIỆU [1] – Tập 3, Chương 7: trang 153 – 204 [2] – Chương 11: trang 233 – 246 [3] – Phần III, Chương 8: trang 538 – 572 Chương X nvhoa102@gmail.com 2 NHẬN XÉT CHUNG CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB Nguyên tố Cấu hình e hóa trị RK (Å) Số oxi hóa Fe 3d64s2 1,26 (+6), +3, +2 Co 3d74s2 1,25 (+4), +3, +2 Ni 3d84s2 1,24 (+3), +2 Nguyên tố Cấu hình e hóa trị RK (Å) Số oxi hóa Ru 4d75s1 1,35 (+8), +4 Rh 4d85s1 1,34 (+6), +3 Pd 4d105s0 1,37 (+4), +2 Nguyên tố Cấu hình e hóa trị RK (Å) Số oxi hóa Os 5d66s2 1,35 (+8), +6 Ir 5d76s2 1,35 (+6), +4 Pt 5d96s1 1,35 (+6), +4, +2 Chương X nvhoa102@gmail.com 3 Cấu hình e hóa trị: (n-1)d6,7,8 ns2 - Quy luật biến đổi trạng thái oxi hóa dương cực đại: theo hàng ngang:  ; theo cột dọc:  - Dễ tạo hợp kim với nhau, với nguyên tố khác. - Các oxit, hydroxit có tính bazo yếu, axit yếu, lưỡng tính. - Dễ tạo phức với CO, NO, CN-. - Dễ hấp phụ H2 và hoạt hóa H2  hoạt tính xúc tác. CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB Chương X nvhoa102@gmail.com 4 I ĐƠN CHẤT Fe, Co, Ni 1 Tính chất vật lý - Màu trắng xám hoặc trắng bạc (Ni) - Dễ rèn, dát móng (trừ Co) - Có tính sắt từ: + Bị nam châm hút + dưới tác dụng của dòng điện nam châm - Hợp kim của Fe với C: Sắt mềm (<0,2%C); thép (0,2-1,7%C); gang (1,7-5%C) CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB Chương X nvhoa102@gmail.com 5 2 Tính chất hóa học - Hoạt tính hóa học trung bình: tính khử  từ Fe  Ni - Trạng thái khô, t0 thấp, dạng cục bền với KK - Khi đốt nóng, hoặc bột mịn: 3Fe + 2O2  Fe3O4 2Co + O2  2CoO 2Ni + O2  2NiO - Trạng thái ẩm, t0 cao bị ăn mòn 2Fe + 3/2O2 + H2O  Fe2O3.nH2O (gỉ sắt) 1500C 3000C 5000C CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB Chương X nvhoa102@gmail.com 6 Fe2+ + 2OH-  Fe(OH)2 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O  4Fe(OH)4  {Fe2O3.xH2O} CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB Chương X nvhoa102@gmail.com 7 - Phản ứng với axit HCl, H2SO4 loãng  muối X 2+ - Fe, Co, Ni bị thụ động với HNO3, H2SO4 đặc nguội 2Fe + 6H2SO4 đặc, nóng  Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O - Fe, Co, Ni không tác dụng với dung dịch kiềm. - Fe, Co, Ni tác dụng với CO  tạo phức cacbonyl kim loại  ứng dụng để tinh chế kim loại. Fe(tc) + 5CO Fe(CO) 5 Fe(tk) + 5CO 230-330oC 100-200atm 150-200oC CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB Chương X nvhoa102@gmail.com 8 II HỢP CHẤT Fe, Co, Ni 1 Hợp chất (+2) 1.1 Fe (+2): Dạng đơn giản: FeO, Fe(OH)2, Fe 2+. Dạng phức chất: [Fe(H2O)6] 2+, [Fe(CN)6] 4-, [Fe(NO)]2+ - FeO, Fe(OH)2 có tính bazơ > axit tan trong axit, không tan trong kiềm. - Fe (+2) có tính khử mạnh Fe (+3) FeO + O2  Fe2O3 2Fe(OH)2 + O2 + H2O  2Fe(OH)3 5Fe2+ + MnO4 ̅ + 8H3O +  5Fe3+ + Mn2+ + 12H2O CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB Chương X nvhoa102@gmail.com 9 - Muối Mohr: (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O - K4[Fe(CN)6].3H2O (muối vàng máu): thuốc thử của ion Fe3+: FeCl3 + K4[Fe(CN)6] KFe[Fe(CN)6] + 3KCl xanh beclin CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB Chương X nvhoa102@gmail.com 10 1.2 Co (+2): Dạng đơn giản: CoO, Co(OH)2, Co 2+. Dạng phức chất: [Co(H2O)6] 2+ , [Co(NH3)6] 2+ , [CoCl4] 2- - CoO, Co(OH)2 có tính bazơ > axit tan trong axit, không tan trong kiềm, nước CoO + 2HCl  CoCl2 + H2O CoO + 2HCl + 2 H2O [Co(H2O)6]Cl2 - Điều chế: Co2+ + 2OH-  Co(OH)2 Co(OH)2  CoO + H2O t0 CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB Chương X nvhoa102@gmail.com 11 - CoO, Co(OH)2 có tính khử trung bình CoO + O2  Co3O4 4Co(OH)2 + O2  4CoO(OH) + 2H2O (chậm) - Tinh thể hydrat muối Co(+2) thay đổi màu sắc khi đốt nóng: 500 oC CoCl2.6H2O CoCl2.4H2O CoCl2.2H2O CoCl2.H2O CoCl2 hồng hồng tím xanh xanh da trời xanh da trời    [Co(H2O)4Cl2] [Co(H2O)2Cl4] [CoCl6] to H2O ⇌ CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB Chương X nvhoa102@gmail.com 12 1.3 Ni (+2): Dạng đơn giản: NiO, Ni(OH)2, Ni 2+. Dạng phức chất: [Ni(H2O)6] 2+, [Ni(NH3)6] 2+, [NiCl4] 2- - NiO, Ni(OH)2 có tính bazơ > axit tan trong axit, không tan trong kiềm, nước: NiO + 2HCl  NiCl2 + H2O - Tính khử yếu: Ni(OH)2 + ½Br2 + KOH  Ni(OH)3 + KBr - Ni (+2) dễ tạo thành phức amicat: NiCl2 + 6NH3(k)  [Ni(NH3)6]Cl2  Ni(OH)2 dễ tan khi có mặt NH3 hoặc muối NH4 +: Ni(OH)2(r) + 6NH3(dd) [Ni(NH3)6](OH)2(dd) CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB Chương X nvhoa102@gmail.com 13 2 Hợp chất (+3) 2.1 Fe (+3): Dạng đơn giản: Fe2O3, Fe(OH)3, Fe 3+. Dạng phức chất: [Fe(H2O)6] 3+, [Fe(CN)6] 3-, [FeCl4] - - Fe2O3, Fe(OH)3: lưỡng tính (bazơ > axit) Fe2O3 + 6HCl + 6H2O 2[Fe(H2O)6]Cl3 Fe2O3 + 2KOHrắn  2KFeO2 + H2O Fe(OH)3 + 3HCl + 3H2O [Fe(H2O)6]Cl3 Fe(OH)3 + 3NaOHđđ  Na3[Fe(OH)6] to tnc CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB Chương X nvhoa102@gmail.com 14 - Fe3+ bền, có tính oxi hóa yếu FeCl3 + 2KI  2FeCl2 + I2 + 2KCl - Muối Fe(+3) bị thủy phân: [Fe(H2O)6] 3+ + H2O  [Fe(H2O)5(OH)] 2+ + H3O + [Fe(H2O)5(OH)] 2+ + H2O  [Fe(H2O)4(OH)2] + + H3O + - K3[Fe(CN)6] (muối đỏ máu): thuốc thử cho ion Fe 2+: FeCl2 + K3[Fe(CN)6]  KFe[Fe(CN)6] + 2KCl Xanh tuabin CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB Chương X nvhoa102@gmail.com 15 2.2 Co (+3): - Hợp chất đơn giản Co(+3) không bền Tính oxi hóa mạnh Cho Co2O3, Co(OH)3 tác dụng với axit  không tạo muối Co3+ mà tạo thành Co2+ 2Co2O3 + 4H2SO4  4CoSO4 + O2 + 4H2O 2Co(OH)3 + 6HCl 2CoCl2 + Cl2 + 6H2O CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB Chương X nvhoa102@gmail.com 16 2.3 Ni (+3): - Hợp chất Ni (+3) không đặc trưng, không bền Tính oxi hóa mạnh 2Ni(OH)3 + 6HCl  2NiCl2 + Cl2 + 6H2O QUY LUẬT BIẾN ĐỔI TÍNH CHẤT: Fe - Co – Ni: tính khử  Fe(+2) – Co(+2) – Ni(+2): độ bền ; tính khử  Fe(+3) – Co(+3) – Ni(+3): độ bền ; tính oxihóa  CHƯƠNG X: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIIIB