PHI KIM VÀ CÁC HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA PHI KIM Nhóm VII A Halogen: 9 F 19 17 Cl 35,5 35 Br 80 55 I 127 (At) Cấu hình e ngoài cùng ns 2 np 4 nd 1 + 3 Cơ bản ns 2 np 5 → kích thích ns 2 np 3 nd 2 + 5 Số oxi hoá-1 ns 1 np 3 nd 3 + 7 Tính chất đơn chất Là các phi kim mạnh nhất tác dụng hầu hết kim loại, phi kim, hiđrô, các chất khử tạo X -1 nX 2 + 2M → 2MXn X 2 + H 2 → 2HX X 2 + H 2 O + SO 2 → 2HX + H 2 SO 4 Flo mạnh nhất F 2 +H 2 → 2HF tối lạnh nổ F 2 + H 2 O → 2HF + 1/2 O 2 nước bốc cháy Clo, Brom vừa khử vừa oxi hoá. X 2 + HOH → HX + HXO Nước Clo tẩy màu sát trùng Tính oxi hoá : I 2 < Br 2 < Cl 2 Br 2 + 2NaI → 2NaBr + I 2 Điều chế Oxi hoá HX : 4HX + MnO 2 → MnX 2 + X 2 + 2H 2 O Điện phân nóng chảy 2 NaX → 2Na + X 2 Tính chất hợp chất Hiđrua halogen HX ↑ đều là khí, tan trong nước tạo axit halogen hiđríc HX. HX đều là axit mạnh (+bazơ, Oxit bazơ, muối, kim loại trước H → H 2 ) HX ↑ và HX đều là chất khử 16HX + 2KMnO 4 → 5X 2 + 2KX+2MnX 2 +8H 2 O Đặc biệt HF ăn mòn thuỷ tinh 4HF + SiO 2 → 2H 2 O + SiF 4 Điều chế tổng hợp H 2 + X 2 → 2HX Sunfat 2NaX + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + 2HX Các hợp chất có oxi của Halogen đều có số oxi hoá dương Không bền 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2 Oxi hoá mạnh CaOCl 2 +2HCl→CaCl 2 +H 2 O+Cl 2 Điều chế: tác dụng với kiềm Cl 2 +2NaOH- NaCl+NaClO+H 2 O Cl 2 + Ca(OH) 2 → CaOCl 2 + H 2 O Nhóm IV A: 6 C 12 14 Si 28 32 Ge 72,6 50 Sn 118,7 82 Pb 207 Cấu hình e ngoài cùng Cơ bản ns 2 np 2 → kích thích ns 1 np 3 Tính chất đơn chất Là các phi kim trung bình, kim loại yếu C 2 2 2 x y 2 4 3 Al 4 3 H 4 O ;CO ;M O H SO ;HNO 2 Al C CH CO kh CO  →    →   →    →  oxi ho¸ ö 3 dạng thù hình: kim cương, than chì, Fuloren Si 2 2 F 4 O 2 Mg 2 SiF kh SiO Mg Si  →    →  → ö oxi ho¸ 2 dạng thù hình: tinh thể, vô định hình Tính chất hợp chất * CO trung tính, khử mạnh CO + CuO → CO 2 + Cu * CO 2 oxít axít CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3 CO 2 + NaOH → Na 2 CO 3 + H 2 O Oxi hoá yếu CO 2 + Mg → CO + MgO * H 2 CO 3 và M 2 (CO 3 ) n không bền SiO 2 + 2NaOH → Na 2 SiO 3 + H 2 O SiO 2 + 4HF → SiF 4 + 2H 2 O * H 2 SiO 3 yếu hơn H 2 CO 3 * Muối silitcát thuỷ phân Na 2 SiO 3 + 2H 2 O – 2NaOH + H 2 SiO 3 Nhóm VI : 8 O 16 16 S 32 34 Se 79 52 Te 27,6 84 Po 209 Cấu hình e ngoài cùng Cơ bản s 2 np 4 → kích thích ns 2 np 3 nd 1 +4 Số oxi hoá-2 ns 1 np 3 nd 2 + 6 Tính chất đơn chất Là các phi kim mạnh (trừ Po) yếu hơn halogen. Tác dụng hầu hết KL, nhiều PK, H 2 (trừ Cl 2 , F 2 ) * Oxi: 2O 2 + 3Fe - Fe 3 O 4 O 2 + 2H 2 → 2H 2 O 2O 2 + CH 4 – CO 2 + 2H 2 O * Lưu huỳnh rắn màu vàng 2 dạng thù hình - Tính oxi hoá: nS + 2M → M 2 S n S +H 2 → H 2 S - Tính khử : S + O 2 → SO 2 S + 2H 2 SO 4 → 3SO 2 + 2H 2 O * Ozon O 3 : Oxi hoá mạnh hơn oxi: 2Ag + O 3 → Ag 2 O + O 2 2O 3 → O 2 2KI + O 3 + H 2 O → 2KOH + I 2 + O 2 Tính chất hợp chất * Hiđropezoxit Lỏng không màu, không bền H 2 O 2 → 1/2 O 2 + H 2 O Tính OXH H 2 O 2 + KI → I 2 + KOH Tính khử H 2 O 2 + Ag 2 O → Ag + O 2 + H 2 O * Hiđrôsunphua H 2 S - Khí không màu, thối, độc, tan tốt. - Tính khử: Tác dụng với O 2 ; nước clo; I 2 - Tính axit yếu: tác dụng với dung dịch NaOH * Đioxit sunphua SO 2 - Khí không màu hắc, độc - Có cả tính oxi hoá và tính khử + Tính khử : tác dụng O 2 + Tính oxi hoá: tác dụng H 2 S - Là oxit axit: tác dụng bazơ và oxit bazơ * H 2 SO 4 - H 2 SO 4 đặc có tính oxi hoá rất mạnh: tác dụng chất khử tạo SO 2 ; S hay H 2 S. - H 2 SO 4 loãng có tính axit mạnh: tác dụng với bazơ; oxit bazơ; kim loại, muối Nhóm VA : 7 N 14 15 P 32 33 Ag 75 51 Sb 121,75 84 Bi 209 Cấu hình e ngoài cùng Cơ bản ns 2 np 3 (+3) → Kích thích ns 1 np 3 nd 4 (+5) Riêng nitơ : +1 +2 +3 +4 +5 Tính chất đơn chất Là các phi kim (trừ Bi) Tính oxi hoá > khử, tác dụng nhiều kim loại một số phi kim, H 2 * Nitơ N 2 có liên kết ≡ bền trơ ở t 0 thường 2 N 2 2 H 3 Ca 3 2 O ; NH Ca N NO : kh  →    →  → tl® oxi ho¸ ö N 2 điều chế bằng pp chưng cất phân đoạn không khí lỏng hoặc nhiệt phân NH 4 NO 2 * Photpho có 2 dạng thù hình, P đỏ, P trắng. Có cả tính oxi hoá và tính khử - Tính oxi hoá P + Ca → Ca 3 P 2 - Tính khử: 4P + 5O 2 → 2P 2 O 5 P + Cl 2 → PCl 3 hoặc PCl 5 Tính chất hợp chất * Amoniăc: khí khai tan rất nhiều trong nước - Khí NH 3 có tính khử o o 3 2 2 2 t 3 2 2 t 3 2 2 3 2 2 4NH  3O  2N 6H O 4NH  5O  4NO 6H O 2NH 3CuO 3Cu N 3H O 2NH 3Cl N 6HCl + → + + → + + → + + + → + - Dung dịch NH 3 có tính bazơ 3 4 3 2 3 4 2 NH HCl NH Cl 4NH Cu(OH) [Cu(NH ) ](OH) tan + → + → Điều chế : NH 3 →NO→NO 2 →HNO 3 * H 3 PO 4 axit 3 lần trung bình Muối trung tính 3Ag + + PO 4 3- → Ag 3 PO 4 (dùng nhận ra PO − 3 4 ) Muối axit Ca(H 2 CO) 4 + 2Ca(OH) 2 → Ca 3 (PO 4 ) 2 + 4H 2 O MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP PHI KIM I. Điều chế - sơ đồ phản ứng Bài 1.PhảnứngđượcdùngđểđiềuchếSO 2 trongcôngnghiệplà A.3S+2KClO 3(đặc)  0 t → 3SO 2 +2KCl. B.Cu+2H 2 SO 4  (đặc)  0 t → SO 4 +CuSO 4 +2H 2 O C.4FeS 2 +11O 2  0 t → 8SO 2 +2Fe 2 O 3 D.C+2H 2 SO 4  (đặc)  0 t → 2SO 2 +CO 2 +2H 2 O Bài 2.Chosơđồphảnứngsau:  X(khí)+Y(khí) o xt,p,t → Z(khí)  Z+Cl 2  → X+HCl  Z+HNO 2  → T  T → X+2H 2 O Cácchất X,Y,Z,Ttươngứngvớinhómchấtlà A.H 2 ,N 2 ,NH 3 ,NH 4 NO 2 . B.N 2 ,H 2 ,NH 3 ,NH 4 NO 2 . C.N 2 ,H 2 ,NH 4 Cl,NH 4 NO 3 . D.N 2 O,H 2 ,NH 3 ,NH 4 NO 3 . II. Phân biệt và tách Bài 1.Cho4chấtbộtmàutrắng:Na 2 CO 3 ,Na 2 SO 4 ,BaCO 3 ,BaSO 4 .Hoáchấtdùngđểnhậnbiết4 chấtbộtriêngbiệtmàutrắngđólà A.H 2 O. B.CO 2 . C.dungdịchHClvàH 2 O.D.dungdịchNaOHvàH 2 O. Bài 2.LàmthếnàođểtáchriêngđượckhíNH 3 khicólẫnkhíO 2 ? A.DẫnhỗnhợpđiquaCaO. B.DẫnhỗnhợpđiquaNaOHrắn. C.DẫnhỗnhợpđiquaH 2 SO 4 đặcrồichosảnphẩmtácdụngvớidungdịchkiềmdunnóng. D.DẫnhỗnhợpđiquaP. III. Bài toán về chất khí Bài 1:ChohỗnhợpkhígồmN 2 vàH 2 cótỉkhốisovớiH 2 là3,6.Saukhiđunnóng1thờigianvới bộtsắtthấytỉkhốicủahỗnhợptănglênvàbằng4,5.Thànhphần%vềthểtíchcủahỗnhợpkhísau phảnứnglà: A.N 2 (12,5%);H 2 (62,5)vàNH 3 (25%) B.N 2 (62,5%);H 2 (12,5)vàNH 3 (25%) C.N 2 (12,5%);H 2 (25)vàNH 3 (62,5%) D.N 2 (62,5%);H 2 (62,5)vàNH 3 (25%) Hướng dẫn: Hỗnhợptrướcphảnứng:  N 2 H 28 2 7,2 2 5,2 20,8 = 1 4 GiảsửsốmolN 2 banđầulà1mol→SốmolH 2 là4mol;n 1 =5. GọisốmolN 2 phảnứngbằngx(mol) N 2 +3H 2  0 450 - 500 C, 200 - 300 atm, Fe → ¬   2NH 3 Hỗnhợpsauphảnứng: 2 2 3 N : (1 - x) (mol) H : (4 - 3x) (mol) NH : 2x (mol)      Tổngsốmolhỗhợpsauphảnứngn 2 =5-2x(mol) 1 2 2 1 n M x 0,5 n M = ⇒ = Vậy:tổngsốmolkhísauphảnứngn 2 =5-2.0,5=4(mol) 2 N 1 0,5 %V = .100% = 12,5% 4 − ; 2 H 4 3.0,5 %V = .100% = 62,5% 4 3 NH 2.0,5 %V = .100% = 25% 4 Bi 2.Trongbỡnhkớndungtớch56lớtchaN 2 ,H 2 0 0 Cv200atmcútkhihisovikhụngkhớ bng0,25vmtớtchtxỳctỏc.Nungnúngbỡnhmtthigiansauúabỡnhv0 0 Cthyỏpsut trongbỡnhgim10%soviỏpsutbanu(khụngkhớcú20%O 2 ,80%N 2 ).Hiusutphnng tnghpNH 3 l A.30%. B.25%. C.20%. D.40%. Hng dn Smolhnhpbanu=500(mol) Vỡkhụngkhớcú20%VO 2 v80%VN 2 kk 20.32 80.28 M 28,8 100 + = = M hỗn hợp hỗn hợp/KK d 0,25 M 7,2= = Hnhptrcphnng: N 2 H 28 2 7,2 2 5,2 20,8 = 1 4 Vy:smolN 2 =100(mol);smolH 2 =400(mol);n 1 = 500. GissmolN 2 phnnglxmol Theophnng: N 2 +3H 2 0 450 - 500 C, 200 - 300 atm, Fe ơ 2NH 3 x 3x2x smolkhớgim=2x(mol) Tngsmolkhớsauphnngn 2 = 500 - 2x(mol) VỡV,Tkhụnginờn 1 1 2 2 p n = p n 100 500 = 90 500-2x x=25(mol) phản ứng 25 H = .100% 25% 100 = IV. Bi toỏn axit thng tỏc dng vi kim loi Bi 1:Cho5,35gamhnhpXgmMg,Fe,Alvo250mldungdchYgmH 2 SO 4 0,5MvHCl 1Mthuc3,92lớtkhớ(ktc)vdungdchA.CụcndungdchAtrongiukinkhụngcú khụngkhớ,thucmgamchtrnkhan.Giỏtrcaml A.20,0. B.41,8. C.20,9. D.15,6 Hng dn + H n = 0, 25+ 0,25 = 0,5(mol) 2 H 3,39 n = = 0,175(mol) 22, 4 m mui =m kimloi +m gcaxit + (phảnứng) H n = 0,175.2 = 0,35(mol) <0,5(mol) ⇒ Axitdư; + H d n = 0,5 - 0,35 = 0,15(mol) Vậydungdịchsauphảnứngcócácion:Mg 2+ ,Fe 2+ ,Al 3+ ,H + dưvàCl - ,SO 4 2- Khicôcạndungdịchthìaxitsẽbayhơi,theotínhchấtvậtlýcủaaxitthìHCldễbayhơivàH 2 SO 4 khóbayhơi.  ⇒ khiđunnóngdungdịchthìH + vàCl - sẽtáchrakhỏidungdịchtrướctheophảnứng: H + +Cl -  0 t → HCl ↑ n Cl -=0,25–0,15=0,1mol. - 2- 4 muèi kim lo¹i Cl (t¹o muèi) SO (t¹o muèi) m = m + m + m =5,35+0,1.35,5+96.0,125=20,9(gam) Bài 2:Hoàtan0,56gamFevào100mldungdịchhỗnhợpHCl0,2MvàH 2 SO 4 0,1MthuđượcV lítH 2 (ởđktc).GiátrịcủaVlà A.0,224. B.0,112. C.0,336. D.0,448. Hướng dẫn: n Fe = 0,56 =0,01(mol) 56  + H n ∑ (trongHClvà 2 4 H SO ) =0,1.0,2+2.0,1.0,1=0,04(mol) Bảotoànmole: + Fe H n =2n =0,01.2=0,02<0,04 (mol) ⇒ Axitdư 2 H Fe n =n =0,01(mol) ⇒ 2 H V =0,01.22,4=0,224(lít) . PHI KIM VÀ CÁC HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA PHI KIM Nhóm VII A Halogen: 9 F 19 17 Cl 35,5 35 Br 80 55 I 127 (At) Cấu. ns 2 np 3 nd 2 + 5 Số oxi hoá-1 ns 1 np 3 nd 3 + 7 Tính chất đơn chất Là các phi kim mạnh nhất tác dụng hầu hết kim loại, phi kim, hiđrô, các chất khử tạo X -1 nX 2 + 2M → 2MXn X 2 + H 2 →. ns 1 np 3 nd 4 (+5) Riêng nitơ : +1 +2 +3 +4 +5 Tính chất đơn chất Là các phi kim (trừ Bi) Tính oxi hoá > khử, tác dụng nhiều kim loại một số phi kim, H 2 * Nitơ N 2 có liên kết ≡ bền trơ ở t 0