Phn hai: Chun b kin thc cho k thi tuyn sinh Các chủ đề về hoá học vô cơ Chủ đề 1: Phân tích, so sánh, giải thích và viết phơng trình hóa học: A. NộI DUNG Và HƯớNG DẫN ÔN TậP: I. Oxit I.1. Oxit bazơ : - Thành phần: thường có kim loại + oxi - Tính chất: tác dụng với axit muối + nước (Na 2 O; CaO; CuO .) Fe 2 O 3 + 3H 2 SO 4 Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O oxit bazơ của các kim loại mạnh (KL kiềm và Ca, Sr, Ba) tác dụng với nớc tạo thành bazơ kiềm: Na 2 O + H 2 O 2NaOH Oxit bazơ mạnh tác dụng với oxit axit tạo thành muối: CaO + CO 2 CaCO 3 I.2. oxit axit : - Thành phần: thường có Phi kim + oxi - Tính chất: tác dụng với bazơ kiềm muối + nước (CO 2 ; P 2 O 5 ; SiO 2 .) CO 2 + 2NaOH Na 2 CO 3 + H 2 O Nhiều oxit axit tác dụng với nớc tạo thành axit (gọi là anhiđrit của axit): SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 P 2 O 5 + 3H 2 O 2H 3 PO 4 Oxit axit tác dụng với oxit bazơ tạo thành muối: SO 3 + Na 2 O Na 2 SO 4 I.3. oxit lỡng tính Vừa tác dụng đợc với axit, vừa tác dụng đợc với bazơ kiềm đều tạo muối + nớc Al 2 O 3 + 6HCl 2AlCl 3 + 3H 2 O Al 2 O 3 + 2NaOH 2NaAlO 2 + H 2 O (Natri aluminat) ZnO + 2HCl ZnCl 2 + H 2 O ZnO + 2NaOH Na 2 ZnO 2 + H 2 O (Natri zincat) I.4. Oxit không tạo muối không tác dụng với dung dịch axit và dung dịch bazơ. (CO, NO, N 2 O, .) II. Axit II.1. Axit là hợp chất mà phân tử gồm một hay nhiều nguyên tử hiđro có thể thay thế đợc bởi nguyên tử kim loại (hoặc nhóm NH 4 ). Hai loại axit theo thành phần: Axit chứa oxi ( H 2 SO 4 , HClO 4 , H 3 PO 4 .) và axit không chứa oxi (HCl, H 2 S .). Các axit mạnh: HClO 4 (axit pecloric); HNO 3 , H 2 SO 4 , HCl, HBr, HI. Các axit trung bình: H 3 PO 4 , H 2 SO 3 là 2 axit thuộc loại trung bình (H 2 SO 3 kém bền, dễ bị phân huỷ thành SO 2 và H 2 O). Các axit yếu: HF , H 2 S , H 2 CO 3 (H 2 CO 3 kém bền, dễ bị phân huỷ thành CO 2 và H 2 O). II.2. Đa số các axit tan nhiều trong nớc, tạo thành dung dịch có vị chua và làm đổi màu chất chỉ thị : làm giấy quỳ tím chuyển thành màu đỏ. Axit tác dụng với bazơ tạo thành muối và nớc. Phản ứng của axit với bazơ gọi là phản ứng trung hoà. HCl + NaOH NaCl + H 2 O H 2 SO 4 + 2NaOH Na 2 SO 4 + 2H 2 O axit tác dụng với oxit bazơ tạo thạnh muối và nớc: 6 HCl + Fe 2 O 3 2FeCl 3 +3H 2 O Axit tác dụng với muối tạo thành muối mới và axit mới. Thí dụ : CaCO 3 + 2HCl CaCl 2 + CO 2 + H 2 O H 2 SO 4 +BaCl 2 BaSO 4 + 2HCl Axit tác dụng với kim loại: * Axit không có tính oxi hoá mạnh (nh HCl hoặc H 2 SO 4 dung dịch loãng) tác dụng với kim loại (đứng trớc hiđro trong dãy hoạt động hoá học của kim loại) tạo thành muối và giải phóng ra khí hiđro. Thí dụ : Mg + 2HCl MgCl 2 + H 2 * Axit có tính oxi hoá mạnh nh HNO 3 hoặc H 2 SO 4 (dung dịch đặc) tác dụng với hầu hết kim loại (kể cả kim loại đứng sau hiđro trong dãy hoạt động hoá học của kim loại) trừ Au, Pt và hầu hết các phi kim tạo thành muối kèm theo sự giải phóng ra N 2 , S hoặc các hợp chất của nitơ, các hợp chất của lu huỳnh (dạng khí): 2Fe + 6H 2 SO 4 (đặc) 0 t Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O 3Cu + 8 HNO 3 0 t 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O 2 H 2 SO 4 đặc + S 0 t 3SO 2 + 2H 2 O 2HNO 3 đặc + C 0 t 2NO 2 + CO 2 + H 2 O III. Bazơ III.1. Bazơ là hợp chất mà phân tử gồm một hoặc nhiều nhóm hiđroxit (OH) liên kết với nguyên tử kim loại. Hai loại bazơ theo tính tan: - Bazơ tan đợc trong nớc : KOH, NaOH, Ba(OH) 2 , Ca(OH) 2 (gọi là bazơ kiềm) - Bazơ không tan trong nớc : Mg(OH) 2 , Cu(OH) 2 , Al(OH) 3 , . III.2. Các dung dịch kiềm làm đổi màu chất chỉ thị: Quỳ tím chuyển thành màu xanh, phenolphtalein không màu biến thành màu hồng. Bazơ tác dụng với axit tạo thành muối và nớc: Fe(OH) 3 + 3HNO 3 Fe(NO 3 ) 3 + 3H 2 O - phản ứng của bazơ kiềm với axit gọi là phản ứng trung hoà. NaOH + HCl NaCl + H 2 O Bazơ tác dụng với oxit axit tạo thành muối và nớc: Ca(OH) 2 + CO 2 CaCO 3 + H 2 O Bazơ tác dụng với muối tạo thành muối mới () hoặc bazơ mới (): K 2 CO 3 + Ba(OH) 2 BaCO 3 + 2KOH FeCl 3 + 3KOH Fe(OH) 3 + 3KCl Các bazơ không tan hoặc ít tan trong nớc bị nhiệt phân (khi đun nóng) thành oxit kim loại và nớc : 2Al(OH) 3 0 t Al 2 O 3 +3H 2 O Mg(OH) 2 0 t MgO + H 2 O * Có 2 trờng hợp đặc biệt là hiđroxit bạc và hiđroxit thuỷ ngân, khi mới tạo thành đã bị phân huỷ ngay trong nớc tại nhiệt độ thờng : 2AgOH Ag 2 O + H 2 O Hg(OH) 2 HgO + H 2 O IV. hiđroxit lỡng tính Một số ít các hiđroxit kim loại có tính lỡng tính vừa có tính bazơ, vừa có tính axit. nh Al(OH) 3 , Zn(OH) 2 , Pb(OH) 2 . - Tính bazơ: Al(OH) 3 + 3HCl AlCl 3 + 3H 2 O - Tính axit: Al(OH) 3 + NaOH NaAlO 2 + 2H 2 O (natri aluminat) - Tính bazơ: Zn(OH) 2 + H 2 SO 4 ZnSO 4 + 2H 2 O - Tính axit: Zn(OH) 2 + 2KOH K 2 ZnO 2 + 2 H 2 O (kali zincat) V. Muối V.1. Muối là hợp chất mà phân tử gồm nguyên tử kim loại (hoặc nhóm NH 4 ) kết hợp với gốc axit. * Muối là sản phẩm thay thế nguyên tử hiđro của axit bằng nguyên tử kim loại (hoặc nhóm NH 4 ). Một số loại muối sau : * Muối axit : là loại muối trong phân tử còn nguyên tử hiđro có thể bị thay thế bởi nguyên tử kim loại: NaHCO 3 : Natri hiđrocacbonat. NaH 2 PO 4 : Natri đihiđrophotphat. * Muối trung hoà: là muối trong phân tử không còn nguyên tử hiđro có thể bị thay thế bởi nguyên tử kim loại: Na 2 SO 4 : Natri sunfat Ca 3 (PO 4 ) 2 : Canxi photphat. Na 2 HPO 3 : Natri photphit * Muối kép : Là muối chứa 2 kim loại khác nhau cùng kết tinh theo tỉ lệ mol nhất định và thờng là loại tinh thể ngậm nớc: K 2 SO 4 .Al 2 (SO 4 ) 3 .24H 2 O sunfat kép kali và nhôm hoặc còn gọi là phèn chua. Cacbonat axit (hiđrocacbonat) của các kim loại kiềm, amoni, và các kim loại hoá trị (II) kể trên đều tan trong nớc. * Nhôm (Al) và Fe(III) không tạo muối cacbonat trung hoà cũng nh cacbonat axit. * Muối photphat : Muối đihiđrophotphat của các kim loại kiềm thổ tan nhiều trong nớc. Muối hiđrophotphat của kim loại khác kim loại kiềm thổ thực tế không tan trong nớc. V.2. Dung dịch muối tan của nhiều kim loại (trừ kim loại kiềm) tác dụng với các dung dịch kiềm tạo thành bazơ khó tan và muối mới. Thí dụ : MgCl 2 + 2KOH Mg(OH) 2 + 2KCl NH 4 Cl + NaOH 0 t NaCl + NH 3 + H 2 O Muối của các axit yếu (và của axit dễ bay hơi) tác dụng với axit mạnh (hoặc axit khó bay hơi) tạo thành muối mới: CaCO 3 + 2HCl CaCl 2 + H 2 O + CO 2 Ca 3 (PO 4 ) 2 + 3H 2 SO 4 3CaSO 4 + 2H 3 PO 4 Dung dịch các muối tan khác nhau tác dụng với nhau tạo thành các muối mới nếu một trong các sản phẩm đó là muối khó tan hoặc chất khí: AgNO 3 + NaCl AgCl + NaNO 3 2NaHSO 4 + CaCO 3 CaSO 4 + Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O 2NaHSO 4 + Mg MgSO 4 + Na 2 SO 4 + H 2 Một số kim loại hoạt động hơn đẩy đợc kim loại kém hoạt động hơn ra khỏi muối của nó. Thí dụ : Zn + CuSO 4 ZnSO 4 + Cu Cu + HgCl 2 CuCl 2 + Hg Nhiều muối ở trạng thái rắn sẽ bị phân huỷ khi nung nóng ở nhiệt độ cao. Thí dụ : 2CuSO 4 0 t 2CuO + 2SO 2 + O 2 2Fe(NO 3 ) 3 0 t Fe 2 O 3 + 6NO 2 + 1,5O 2 2KNO 3 0 t 2 KNO 2 ( nitrit ) + O 2 Ca(HCO 3 ) 2 0 t CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Muối axit tác dụng với các bazơ kiềm cho muối và nớc: NaHCO 3 + NaOH Na 2 CO 3 + H 2 O NaH 2 PO 4 + NaOH Na 2 HPO 4 + H 2 O Muối lỡng tính: Một số muối axit của các axit yếu vừa tác dụng với các dung dịch kiềm vừa tác dụng với dung dịch axit mạnh hơn. NaHCO 3 + NaOH Na 2 CO 3 + H 2 O NaHCO 3 + HCl NaCl + H 2 O + CO 2 VI. kim loại VI.1. Các kim loại đều có ánh kim (tức là bề mặt đợc đánh bóng thì phản chiếu ánh sáng lấp lánh), tính dẻo, dai (dễ bị dát mỏng, dễ bị kéo thành sợi, dễ bị dập khuôn), dẫn điện và dẫn nhiệt. Kim loại nào dẫn nhiệt tốt thì cũng dẫn điện tốt. Sau đây là một số kim loại thờng gặp đợc sắp xếp theo thứ tự giảm dần độ dẫn điện và dẫn nhiệt : Ag, Cu, Au, Al, Zn, Fe, Pb, Hg. VI.2. Hầu hết kim loại tác dụng với oxi (trừ bạc, platin và vàng) tạo thành oxit: 3Fe + 2O 2 0 t Fe 3 O 4 Đa số các kim loại tác dụng với các phi kim tạo thành muối: 2Fe + 3Cl 2 2FeCl 3 (muối halogenua) Hg + S HgS (muối sunfua) Đa số các kim loại tác dụng với dung dịch axit (xem phần axit tác dụng với kim loại ). Nhiều kim loại đứng trớc khi tác dụng với dung dịch muối (hay muối nóng chảy) của các kim loại đứng sau trong dãy hoạt động hoá học của chúng, tạo thành muối mới và kim loại kém hoạt động hơn: Al + 3 AgNO 3 Al(NO 3 ) 3 + 3Ag VI.3. Dãy hoạt động hoá học của kim loại: * Các kim loại đợc sắp xếp theo thứ tự giảm dần tính hoạt động hoá học : K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Ag, Hg, Pt, Au. * Các kim loại tiếp theo (từ Mg đến Zn) là các kim loại khá hoạt động. Các kim loại từ Fe đến Pb là các kim loại hoạt động trung bình. Các kim loại đứng sau hiđro là những kim loại kém hoạt động. * Các kim loại đứng trớc hiđro trong dãy trên tác dụng với các dung dịch axit HCl và H 2 SO 4 loãng tạo thành muối kim loại và giải phóng ra khí hiđro. VI.4. Kim loại kiềm: Liti (Li), natri (Na), kali (K), rubiđi (Rb), xesi (Cs), franxi (Fr). Chúng là các kim loại hoạt động mạnh nhất và luôn có hoá trị (I) trong các hợp chất. Kim loại kiềm tác dụng mãnh liệt với các phi kim, với nớc và các dung dịch axit ngay ở nhiệt độ thờng: 4Na + O 2 2Na 2 O 2Na + Cl 2 2NaCl 2Na + 2HCl 2NaCl + H 2 2Na + 2H 2 O 2NaOH + H 2 * Khi cho một mẩu kim loại kiềm vào dung dịch muối của kim loại khác kém hoạt động hơn, trớc hết kim loại kiềm tác dụng với nớc tạo thành dung dịch kiềm, sau đó muối của kim loại kém hoạt động hơn mới tác dụng với kiềm. Thí dụ : Khi cho một mẩu Na vào dung dịch muối CuSO 4 sẽ xảy ra các phản ứng sau : 2Na + 2H 2 O 2NaOH + H 2 CuSO 4 + 2NaOH Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4 Kali và các hợp chất của nó cháy trên ngọn lửa đèn khí không màu cho ngọn lửa màu tím đặc trng. Natri và các hợp chất của nó cho ngọn lửa vàng đậm. VI.5. Kim loại kiềm thổ: : Beri (Be), magie (Mg), canxi (Ca), stronti (Sr), bari (Ba) và rađi (Ra: kim loại phóng xạ). Các kim loại kiềm thổ cũng là những kim loại hoạt động rất mạnh, chỉ tồn tại trong tự nhiên ở dạng hợp chất và luôn có hoá trị (II) trong mọi hợp chất. Từ Be đến Ba tính kim loại tăng dần. Các oxit (MO) là những oxit bazơ điển hình: MgO không tan trong nớc, CaO ít tan trong nớc, tuy nhiên dung dịch Ca(OH) 2 mà ta vẫn gọi là nớc vôi trong cũng có tính kiềm còn Ba(OH) 2 tan trong nớc nhiều hơn. ở dạng rắn các hiđroxit M(OH) 2 đều bị nhiệt phân thành oxit MO và hơi nớc. CaSO 4 ít tan trong nớc, là thành phần chính của thạch cao thờng dùng làm phấn viết bảng, nặn tợng, dùng trong y học. Các muối sunfat MSO 4 không bị nhiệt phân khi đun nóng. * CaCO 3 là thành phần chính của đá vôi, đá hoa và dùng trong xây dựng. VI.6. Nhôm: là kim loại màu trắng bạc, nhẹ, dẻo dai, có nhiều tính chất vật lí quý giá nh nhẹ, bền, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt. Nhôm là kim loại hoạt động khá mạnh, tính hoạt động của nó chỉ kém các kim loại kiềm và kiềm thổ. 4Al + 3O 2 2Al 2 O 3 2Al + 3Cl 2 2AlCl 3 2Al + 3H 2 SO 4 Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 2Al + 6H 2 SO 4 (đặc) 0 t Al 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O 2Al + 3CuSO 4 Al 2 (SO 4 ) 3 + 3 Cu Nhôm khử đợc các oxit kim loại đứng sau nó trong dãy hoạt động hoá học (nh các oxit của sắt, mangan, crom, đồng, . ). phản ứng đợc gọi là phản ứng nhiệt nhôm: 2Al + Fe 2 O 3 Al 2 O 3 + 2 Fe + Q 2Al + Cr 2 O 3 Al 2 O 3 + 2Cr + Q Phản ứng nhiệt nhôm của các oxit sắt đợc ứng dụng để hàn đờng ray xe lửa. Nhôm tác dụng đợc với các dung dịch kiềm giải phóng ra khí hiđro : 2Al + 2H 2 O + 2NaOH 2NaAlO 2 + 3H 2 (Muối aluminat) Ngay ở nhiệt độ thờng các đồ dùng bằng nhôm đã bị oxi hoá bởi oxi không khí tạo nên một lớp oxit rất mỏng (không quá 10 6 cm), nhng rất bền và chắc, bảo vệ cho nhôm không bị oxi hoá tiếp và không tác dụng với nớc, đảm bảo độ bền của các đồ dùng bằng nhôm khi đun nóng trong thời gian dài. Oxit nhôm là hợp chất lỡng tính, vừa tác dụng với axit, vừa tác dụng với kiềm : Al 2 O 3 + 6HCl 2AlCl 3 + 3H 2 O Al 2 O 3 + 2NaOH 2NaAlO 2 + H 2 O Hiđroxit nhôm thể hiện tính lỡng tính: Al(OH) 3 + 3HCl AlCl 3 + 3H 2 O Al(OH) 3 + NaOH NaAlO 2 + 2H 2 O Các muối nhôm thờng gặp có nhiều ứng dụng là AlCl 3 , Al 2 (SO 4 ) 3 , phèn chua. (Trong mọi hợp chất và mọi phản ứng nhôm luôn có hoá trị III) VI.7. Sắt Sắt dẻo, dai, bền, nó dẫn điện và dẫn nhiệt chỉ kém đồng và nhôm, sắt bị nam châm hút. Sắt là kim loại có tính hoạt động hoá học trung bình. Trong các phản ứng hoá học, sắt thờng thể hiện hoá trị II hoặc hoá trị III. (Khi phản ứng với các chất oxit hoá mạnh nh : clo, oxi d khi đun nóng, axit nitric, hoặc axit sunfuric đặc đun nóng nó thể hiện hoá trị III) 2Fe + 3Cl 2 2FeCl 3 Fe + 2HCl FeCl 2 + H 2 2Fe + 6H 2 SO 4 (đặc) 0 t Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O Fe + 6HNO 3 (đặc) 0 t Fe(NO 3 ) 3 + 3NO 2 + 3 H 2 O Fe + CuSO 4 FeSO 4 + Cu Fe + 2FeCl 3 3FeCl 2 Fe + Fe 2 (SO 4 ) 3 3FeSO 4 * Khi đun nóng Fe trong không khí nó thờng bị oxi hoá thành oxit sắt từ : Fe + 2O 2 0 t Fe 3 O 4 nhng khi đốt nóng lợng nhỏ bột sắt trong oxi hoặc trong không khí d oxi nó bị oxi hoá thành sắt (III) oxit : 4Fe + 3O 2 2Fe 2 O 3 Để lâu sắt trong không khí ẩm, dới tác dụng của oxi và nớc sắt bị han rỉ tạo thành lớp rỉ có chứa Fe 2 O 3 : 4Fe +3O 2 +nH 2 O 2Fe 2 O 3 .nH 2 O Sắt tạo đợc 3 oxit là sắt (II) oxit : FeO, sắt (III) oxit : Fe 2 O 3 và sắt từ oxit: Fe 3 O 4 . (FeO.Fe 2 O 3 ). Các oxit sắt thực tế không tan trong nớc nhng dễ dàng tan trong các dung dịch axit. Khi đun nóng, sắt (II) oxit và sắt từ oxit bị oxi oxi hoá thành sắt (III) oxit. ở nhiệt độ cao các oxit sắt bị các chất khử là CO, H 2 và C khử oxi tạo thành sắt kim loại. Sắt có 2 hiđroxit là sắt (II) hiđroxit : Fe(OH) 2 có màu trắng hơi xanh nhạt và sắt (III) hiđroxit : Fe(OH) 3 có màu đỏ nâu. * Fe(OH) 2 dễ dàng oxi hoá bởi oxi không khí ngay trong dung dịch khi mới đợc tạo thành: 4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O 4 Fe(OH) 3 Các muối clorua, nitrat, sunfua của sắt (II) và sắt (III) tan nhiều trong nớc. Dung dịch muối sắt (II) thờng có màu xanh hơi nhạt còn dung dịch muối sắt (III) thờng có màu vàng hoặc vàng hơi nâu. Sắt tạo thành một số muối kép kết tinh ngậm nớc: Muối Mo(NH 4 ) 2 Fe(SO 4 ) 2 .6H 2 O và phèn sắt (III) amoni : FeNH 4 (SO 4 ) 2 .12H 2 O. VI.8. Hợp kim sắt Hai hợp kim rất phổ biến của sắt là gang và thép. Gang là hợp kim của sắt và cacbon trong đó cacbon chiếm từ 2 - 6% khối lợng, ngoài ra còn có lợng nhỏ gồm một số ít nguyên tố khác (nh P, S, Mn và Si ). Ngời ta luyện gang trong lò cao. Nguyên liệu là các loại quặng chứa oxit sắt nh hematit đỏ (Fe 2 O 3 ), hematit nâu (Fe 2 O 3 .H 2 O), manhetit (Fe 3 O 4 ) đã đợc làm giàu bằng cách loại bỏ bớt tạp chất. Nguyên liệu luyện gang còn có than cốc, không khí giàu oxi và chất chảy là CaCO 3 . Sau đây là các phản ứng hoá học chính xảy ra trong quá trình luyện gang : Than cốc cháy tạo ra CO và nhiệt độ cao trong lò : C + O 2 CO 2 CO 2 + C 2CO Từ thân lò xuống đến nồi lò nhiệt độ tăng dần, các oxit sắt bị khử dần thành sắt: 3Fe 2 O 3 + CO 0 t 2Fe 3 O 4 + CO 2 Fe 3 O 4 + CO 0 t 3FeO + CO 2 FeO + CO 0 t Fe + CO 2 Sắt kim loại bị nóng chảy thành thể lỏng ở nhiệt độ cao (trên 1500 0 C) đồng thời hoà tan cacbon, tạo thành gang. Chất chảy CaCO 3 đợc thêm vào để liên kết với tạp chất là SiO 2 tạo thành CaSiO 3 dới dạng xỉ: CaCO 3 0 t CaO + CO 2 CaO + SiO 2 0 t CaSiO 3 Xỉ nhẹ hơn gang sẽ nổi lên trên đợc loại ra dễ dàng. Thép là hợp kim của sắt và cacbon trong đó hàm lợng của cacbon nhỏ hơn, chiếm từ 0,15 - 2% (ngoài ra còn lợng nhỏ vài nguyên tố khác) nên ngời ta dùng gang để luyện thép. Nguyên tắc của việc luyện thép là khử bớt các tạp chất (C, Mn, Si .) trong gang. FeO + C Fe + CO FeO + Si Fe + SiO 2 FeO + Mn Fe + MnO VII. Đại cơng về hợp kim VII.1. Hợp kim là hỗn hợp giữa kim loại với kim loại (đôi khi phi kim) khi nấu nóng chảy rồi để nguội. Riêng hợp kim của kim loại với thuỷ ngân gọi là hỗn hống. VII.2. Tính chất của hợp kim phụ thuộc vào bản chất của các kim loại, thành phần và các điều kiện chế tạo chúng. Tính chất vật lí của hợp kim thờng khác với tính chất chất vật lí của các kim loại thành phần, tuy vậy các hợp kim vẫn giữ đợc các tính vật lí chung của kim loại là có ánh kim, dẫn điện, dẫn nhiệt, hợp kim thờng cứng hơn nhng kém dẻo hơn các kim loại thành phần. Nhiệt độ nóng chảy của hợp kim thờng thấp hơn nhiệt độ của kim loại thành phần. Nói chung hợp kim có nhiều tính chất hoá học tơng tự các kim loại tạo nên chúng. Bảng dới đây trình bày công dụng chính của một số hợp kim thờng gặp. Hợp kim Thành phần chính Công dụng chính Bạc đúc 90% Ag, 10% Cu Đúc tiền, đúc huy chơng. Đồng thau 60% Cu, 39% Zn, 1%Sn Chế đồ dùng, công cụ Hợp kim hàn 67%Pb, 33%Zn Dùng hàn kim loại Gang Fe, 2 - 6% C Chế tạo công cụ, nguyên liệu luyện thép Thép cacbon Fe và 1% C Chế tạo máy móc, công cụ Thép không rỉ 80%Fe, 18%Cr, 0,2% C Máy móc tốt, dụng cụ học tập Thép đặc biệt 67%Fe, 18%Cr, 12%Ni, 3%Mo Chế dụng cụ phẫu thuật. Đura 95%Al, 5%Cu, 0,5%Mg Chế tạo máy bay Vàng 18 cara 75% Au, 25%Cu Chế tạo đồ trang sức VIII. Sự ăn mòn kim loại VIII.1. Ăn mòn kim loại là sự phá huỷ kim loại và hợp kim do tác dụng hoá học của môi trờng. Sự phá huỷ kim loại và hợp kim dới tác dụng trực tiếp của các hoá chất có trong môi tr- ờng tự nhiên nh khí oxi, khí cacbonic trong không khí hoặc hoá chất do hoạt động của con ngời thải ra nh nớc thải sinh hoạt, các khí có tính axit (nh HCl, NO 2 , SO 2 , SO 3 ), các khí có tính oxi hóa (nh Cl 2 , hơi HNO 3 , . ) và thờng ở nhiệt độ cao gọi là sự ăn mòn hóa học. Thí dụ: Fe làm thanh ghi lò bị mòn dần ở nhiệt độ cao Fe trong nhà máy hóa chất bị oxi hóa bởi O 2 , Cl 2 .ở nhiệt độ cao Sự phá huỷ các hợp kim và kim loại chứa tạp chất càng trở nên dễ dàng nếu chúng tiếp xúc với các dung dịch nớc của các axit và các muối (ta thờng nói là dung dịch của các chất điện li). Trong trờng hợp này các kim loại sẽ bị phá huỷ dần giống nh hiện tợng xảy ra trong các pin điện, nên ngời ta gọi đó là sự ăn mòn điện hoá. Giả sử ta để một hợp kim của 2 kim loại Zn và Cu tiếp xúc với nớc ma chứa axit HCl, hợp kim sẽ bị phá huỷ nh sau : Các phân tử Zn là kim loại hoạt động hơn đóng vai trò điện cực âm, các phân tử Cu đóng vai trò điện cực dơng. Trong dung dịch HCl miếng hợp kim trở thành hệ gồm vô số các viên pin điện (các vi nguyên tố ganvanic), khi các pin đó hoạt động cực Zn sẽ tan vào dung dịch, electron từ cực Zn chuyển sang cực Cu, các ion H + trong dung dịch đi đến cực Cu nhận electron đó tạo thành khí H 2 bay khỏi dung dịch, kết quả trong pin đã xảy ra phơng trình hoá học : Zn + 2HCl ZnCl 2 + H 2 và tạo nên dòng điện. Đối với các hợp kim của sắt, nh gang và thép thì các pin điện bao gồm các phân tử Fe đóng vai trò điện cực âm và các phần tử cacbon đóng vai trò điện cực dơng, khi tiếp xúc với dung dịch chất điện li, các vi pin hoạt động, cực âm Fe tan ra, khí hiđro thoát ra ở cực dơng cacbon. * Các vật dụng, dụng cụ máy móc chế tạo bằng sắt thép để lâu ngày trong không khí ẩm, nóng sẽ bị phá huỷ dần dần bằng quá trình sau : 2Fe + O 2 + 2H 2 O 2Fe(OH) 2 4Fe(OH) 2 + O 2 + 2 H 2 O 4Fe(OH) 3 4 Fe(OH) 3 0 t 2Fe 2 O 3 + 6 H 2 O VIII.2. Để bảo vệ các hợp kim, kim loại khỏi sự ăn mòn hoá học cũng nh điện hoá ngời ta dùng các biện pháp thích hợp, cách li kim loại và hợp kim với các hoá chất của môi trờng nh phủ các loại sơn, các chất bôi đặc biệt và mạ một lớp mỏng và bóng các kim loại quý hoặc kim loại khó ăn mòn (nh Ag, Cr, Ni) lên bề mặt hợp kim, kim loại, . Ngoài ra ngời ta còn sử dụng các hợp kim đặc biệt chống đợc sự han gỉ để chế tạo dụng cụ máy móc hoặc các loại chất chống lại sự ăn mòn và dùng các biện pháp điện hoá đặc biệt để bảo vệ kim loại, hợp kim nh bảo vệ vỏ tàu biển thờng xuyên tiếp xúc với nớc biển rất dễ bị han gỉ. IX. phi kim IX.1. ở điều kiện thờng đơn chất phi kim có thể tồn tại dới dạng chất rắn kết tinh (nh kim cơng, lu huỳnh) hoặc vô định hình (nh than gỗ, bồ hóng), dới dạng chất lỏng (nh brom) hoặc dới dạng chất khí (nh flo, clo, oxi, ozon, nitơ, hiđro). Đa số các phi kim thờng không có ánh kim, không có tính dẫn hoặc tính dẫn rất kém. IX.2. Các phi kim điển hình có tính hoạt động hóa học mạnh là flo, clo, brom (halogen), oxi, lu huỳnh, các phi kim còn lại có tính hoạt động hóa học trung bình hoặc kém. Tính chất hóa học chung của các phi kim là tính oxi hóa: Tác dụng với các kim loại tạo thành muối hoặc oxit. Thí dụ : 3Cl 2 + 2Fe 2FeCl 3 2O 2 + 3Fe Fe 3 O 4 S + Hg HgS Các phi kim mạnh oxi hóa đợc các phi kim có tính hoạt động hóa học yếu hơn, thí dụ : S + O 2 SO 2 C + O 2 CO 2 2 P + 3 Cl 2 2PCl 3 Nhiều oxit của phi kim là oxit axit, chúng thờng là các anhiđrit, thí dụ : SO 2 + H 2 O H 2 SO 3 SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 P 2 O 5 + 3 H 2 O 2H 3 PO 4 IX.3. Halogen: flo (F = 19) ; clo (Cl = 35,5) ; brom (Br = 80) và Iot (I = 127). Phân tử các đơn chất halogen gồm 2 nguyên tử : F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 Hai đơn chất đầu là các chất khí. Flo có màu lục nhạt, clo có màu vàng lục, brom là chất lỏng nặng, màu nâu đỏ, iot là chất rắn kết tinh màu tím sẫm. Các đơn chất này tan ít trong n- ớc, tan nhiều trong benzen và một số dung môi hữu cơ khác. Tính chất cơ bản của các đơn chất là tính oxi hoá. * Flo là chất oxi hoá mạnh nhất, nó oxi hoá nớc mãnh liệt: 2F 2 + 2H 2 O 4HF + O 2 Các halogen khác phản ứng với nớc theo phản ứng thuận nghịch : X 2 + H 2 O ơ HX + HXO * Từ F 2 I 2 tính oxi hoá giảm dần, các halogen nhẹ đẩy đợc các halogen nặng hơn ra khỏi hợp chất của chúng : F 2 + 2KCl 2KF + Cl 2 Cl 2 + 2KBr 2KCl + Br 2 Br 2 + 2KI 2KBr + I 2 * Các halogen tác dụng với H 2 tạo thành hiđro halogenua (HX) : H 2 + X 2 2HX Các hiđro halogenua tan trong nớc tạo thành các dung dịch axit. HF là axit yếu còn HCl, HBr và HI đều là các axit mạnh. Khi đun nóng các dung dịch đó thì các phân tử axit sẽ bay hơi khỏi dung dịch. Các dung dịch đặc bay hơi ngay ở nhiệt độ thờng. Các muối halogen tan nhiều trong nớc chỉ có AgCl (màu trắng), AgBr (màu vàng nhạt) và AgI (màu vàng) thực tế không tan trong nớc và các dung dịch axit loãng. Các muối chì halogenua PbX 2 ít tan trong nớc lạnh nhng tan nhiều trong nớc khi đun nóng. IX.4. Cacbon Cacbon tồn tại ở một số dạng đơn chất, tức là nó có một số dạng thù hình. Đó là kim c- ơng, than chì và cacbon vô định hình (nh than gỗ, than xơng, mồ hóng). * Dạng thù hình của nguyên tố là những đơn chất khác nhau do cùng một nguyên tố hoá học tạo nên. * Kim cơng là chất rắn kết tinh, trong suốt, không màu, khúc xạ ánh sáng mạnh, có độ cứng rất cao, đợc dùng làm đồ trang sức, làm mũi khoan, dao cắt thủy tinh. * Than chì có cấu trúc tinh thể, nhng đục, màu đen xám, có cấu trúc lớp và khá mềm, dẫn điện đợc. Than chì đợc dùng làm bút chì và làm điện cực trong các nguồn điện và trong các bình điện phân. * Cacbon vô định hình (than gỗ là điển hình) có nhiều lỗ xốp và vì vậy có diện tích bề mặt rất lớn khiến nó có khả năng hấp thụ cao (tức là rất dễ giữ các chất khí và các chất tan trong dung dịch trên bề mặt của nó). Vì vậy, cacbon vô định hình đợc dùng rộng rãi làm chất hấp phụ trong các loại mặt nạ phòng độc. Cacbon là chất khử mạnh, nó cháy trong oxi và trong không khí : C + O 2 CO 2 C + CO 2 2CO Phản ứng cháy của cacbon toả ra nhiệt lợng rất lớn, vì vậy ngời ta dùng cacbon (than) làm chất đốt trong công nghiệp cũng nh trong cuộc sống. * ở nhiệt độ cao cacbon khử đợc nhiều oxit kim loại (các kim loại từ sắt và đứng sau sắt trong dãy hoạt động hoá học của kim loại) và các oxit của phi kim: Fe 2 O 3 + 3C 0 t 2Fe + 3CO CuO + C 0 t Cu + CO SiO 2 + 3C 0 t SiC + 2CO C + H 2 O 0 t CO + H 2 Các hợp chất quan trọng của cacbon là axit H 2 CO 3 , CO, CO 2 và các muối cacbonat. * Axit H 2 CO 3 là axit rất yếu, nó chỉ đổi màu quỳ tím thành màu hồng. Axit H 2 CO 3 yếu hơn các axit : HCl, H 2 SO 4 , HNO 3 , H 2 SO 3 , CH 3 COOH và không bền nên bị các axit này đẩy ra khỏi muối cacbonat. H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O CO là chất khử mạnh, ở nhiệt độ cao nó khử đợc oxit của các kim loại từ Fe Ag trong dãy hoạt động hoá học. CO là oxit không tạo muối, nó không tan trong nớc và không tác dụng với nớc, không tác dụng với dung dịch axit cũng nh các dung dịch kiềm. CO 2 là oxit axit tơng ứng với axit H 2 CO 3 là một đa axit rất yếu và rất dễ bị phân huỷ thành CO 2 và H 2 O ở nhiệt độ thờng. Để hấp thụ CO 2 ngời ta thờng dùng các dung dịch kiềm d : CO 2 + 2NaOH Na 2 CO 3 + H 2 O * Khi cho khí CO 2 đi qua dung dịch nớc vôi trong thì xảy ra các phản ứng sau : CO 2 + Ca(OH) 2 CaCO 3 + H 2 O nếu d CO 2 : CaCO 3 + H 2 O + CO 2 Ca(HCO 3 ) 2 (tan). Muối cacbonat : Chỉ các kim loại hoá trị I và II mới tạo đợc muối cacbonat. Có hai loại muối cacbonat : * Muối cacbonat trung hoà : Phần lớn các muối này không tan trong nớc, trừ các muối Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , (NH 4 ) 2 CO 3 . Muối cacbonat dễ bị nhiệt phân huỷ, khi tác dụng với dung dịch axit, giải phóng khí CO 2 : CaCO 3 0 t CaO + CO 2 CaCO 3 + 2HCl CaCl 2 + CO 2 + H 2 O * Muối cacbonat axit (muối hiđrocacbonat): Phần lớn đều tan trong nớc nh Ca(HCO 3 ) 2 , Mg(HCO 3 ) 2 , Ba(HCO 3 ) 2 . Dung dịch các muối hiđrocacbonat vừa có tính axit, vừa có tính bazơ và dễ bị nhiệt phân : 2NaHCO 3 + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + 2CO 2 + 2H 2 O Ca(HCO 3 ) 2 + 2NaOH CaCO 3 + Na 2 CO 3 + 2H 2 O Ca(HCO 3 ) 2 0 t CaCO 3 + CO 2 + H 2 O [...]... glucozơ, saccarozơ Viết sơ đồ phản ứng c) Sự làm khô và sự hoá than nói trên khác nhau nh thế nào? 10 Có một ống nghiệm chứa dung dịch xút Cho mẩu giấy quỳ tím vào dung dịch Sau đó cho từ từ từng giọt dung dịch HCl vào dung dịch nói trên Mầu của giấy quỳ sẽ biến đổi nh thế nào? Giải thích thí nghiệm trên 11 Cho 100 ml nớc vào cốc thuỷ tinh Sau đó cho thêm 40g muối ăn vào khuấy đều cho đến khi còn một ít muối... At2O7 Vì vậy, dựa vào vị trí của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn ta có thể biết đợc nó là kim loại hoặc phi kim, biết đợc các tính chất hóa học cơ bản của chúng Sau này trong chơng trình hóa học lớp 10 Trung học Phổ thông chúng ta sẽ hiểu sâu nguyên nhân của tính tuần hoàn chính là tính tuần hoàn của cấu trúc electron của nguyên tử các nguyên tố B Câu hỏi, bài tập ôn tập theo chủ đề: I Câu hỏi tự... phân tử chất hữu cơ, cacbon luôn có hoá trị IV 4 Hidrocacbon gồm các nguyên tố cacbon, oxi và hidro 5 S Công thức cấu tạo cho biết thành phần phân tử và trật tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử Khoanh tròn vào một trong các chữ cái A, B, C, D chỉ đáp án đúng ở các câu từ 91 95: 4 Khí oxi có lẫn hơi nớc Chất tốt nhất để làm khô oxi là: A nhôm oxit B đồng (II) sunfat khan C nớc vôi trong D axit... với H2SO4 đ Ví dụ: 2NH3 + H2SO4 (NH4)2SO4 H2S + 3H2SO4 4SO2 + 4H2O H2 SO4 dac b) C6H12O6 6C + 6H2O C12H22O11 12C + 11H2O c) Sự làm khô phần lớn là phản ứng hoá hợp Sự hoá than là phản ứng phân huỷ 10 Màu quỳ tím hoá xanh, sau đó lại trở về tím và cuối cùng chuyển sang đỏ Do kiềm làm xanh quỳ tím, khi axit trung hoà hết kiềm thì màu quỳ trở về tím và axit d làm quỳ tím hoá đỏ 11 Hoà tan d NaCl tạo . không bị nhiệt phân khi đun nóng. * CaCO 3 là thành phần chính của đá vôi, đá hoa và dùng trong xây dựng. VI.6. Nhôm: là kim loại màu trắng bạc, nhẹ, dẻo. nhôm đã bị oxi hoá bởi oxi không khí tạo nên một lớp oxit rất mỏng (không quá 10 6 cm), nhng rất bền và chắc, bảo vệ cho nhôm không bị oxi hoá tiếp và không