Bài Thuyết Trình Hóa Vô Cơ Các nguyên tố nhóm IIB Giáo Viên Hướng Dẫn : Lê Thị Phương Thảo  Các nguyên tố nhóm IIB Các nguyên tố nhóm IIB 1) Đặc điểm cấu tạo nguyên tử 2) Tính chất vật lý 3) Tính chất hoá học 4) Các hợp chất quan trọng 5) Nhận biết số hợp chất, ion 6) Điều chế Kẽm Kí hiệu: Zn , chu kì: , ô: 30 10 Cấu hình e: [Ar]3d 4s Nhóm IIB Cađimi Thuỷ ngân Kí hiệu: Cd , chu kì: , ô: 48 Kí hiệu: Hg , chu kì: , ô: 80 Cấu hình e: [Kr]4d 10 5s Cấu hình e: [Xe] 4f 14 10 5d 6s 1.Đặc điểm cấu tạo nguyên tử → Đặc điểm lớp electron hóa trị : (n-1)d10ns2 →Tính chất hóa học đặc trưng : M – ne = M+n Số ô xi hóa đặc trưng nguyên tố nhóm IIB +2 2+ Ngoại trừ Hg thể số ôxi hóa +1 hợp chất dạng Hg2 → Bán kính nguyên tử tăng từ Zn đến Cd, tăng chút từ Cd đến Hg →Năng lượng ion hóa giảm từ Zn đến Cd sau lại tăng mạnh từ Cd đến Hg Kim Z Loại Cấu hình Năng lượng ion hóa Bán kính electron (kJ/mol) () I1 I2 I3 M 2+ M Độ âm điện Zn 30 10 [Ar]3d 4s 906,4 1733,3 3833,6 1,39 0,74 1,6 Cd 48 [Kr]4d 10 5s 867,6 1631 3616 1,56 0,97 1,7 Hg 80 10 5d 6s 1007 1809 3300 1,60 1,10 1,9 [Xe]4f 14  Bán kính nguyên tử tăng từ Zn đến Hg  Năng lượng ion hóa giảm từ Zn đến Cd, tăng lại từ Cd đến Hg Nguyên nhân giảm lượng ion hóa từ Zn đến Cd tăng bán kính nguyên tử, từ Cd đến Hg tăng độ bền cặp electron 6s2 Hg cao cặp 5s2 Cd Từ Cd đến Hg, điện tích hạt nhân tăng 32 đơn vị bán kính nguyên tử không tăng đáng kể, nên cặp 6s bị hạt nhân hút mạnh xâm nhập sâu vào lớp bên dẫn tới liên kết với hạt nhân bền Tuy nhiên so với nhóm IIA bán kính nguyên tử nhóm IIB bé nên có lượng ion hóa cao hơn, kim loại nhóm IIB có tính khử yếu ion chúng dễ bị khử 2.Tính chất vật lý Trạng thái tự nhiên Zn Cd Tồn dạng quặng blen Tồn quặng grinokit (CdS) Hg Tồn khoáng vật kẽm (ZnS) , Calamin xinaba, thành phần HgS (ZnCO3),Zincit (ZnO),ferit kẽm (thần sa hay chu sa) (Zn(FeO2)2) Đặc điểm bên Màu trắng xanh óng ánh Mềm, màu trắng ánh xanh, có độc Ở dạng lỏng nhiệt độ thường, có tính ánh bạc Một số số vật lí kim loại nhóm IIB Tính chất Zn Cd Hg Khối lượng riêng ( g/cm ) 7,14 8,64 13,55 419 321 -39 Nhiệt độ sôi o ( C) 907 767 357 Độ dẫn điện 16 13 140 112 61 o Nhiệt độ nóng chảy ( C ) ( so với Hg ) Nhiệt thăng hoa ( kJ/mol ) 3.Tính chất hóa học Nhận xét chung: từ Zn đến Hg hoạt tính hóa học giảm nhanh.Zn nguyên tố hoạt động trung bình, Cd hoạt động hơn, Hg trơ Hg đứng sau hidro dãy hoạt động hóa học, nhiên kim loại trạng thái lỏng nên làm cho phản ứng dễ dàng   Phản ứng với phi kim - Phản ứng với lưu huỳnh, oxi Zn + S ZnS 2Zn + O2 2ZnO Cd + S CdS 2Cd + O2 2CdO Hg + S HgS 2Hg + O2 2HgO - Phản ứng với Halogen tạo halogenua màu trắng, riêng HgI2 màu đỏ Zn + Cl2 ZnCl2 Cd + Br2 CdBr2 Hg + I2 HgI2 ( màu đỏ )  Phản ứng với axit: - Phản ứng với axit tính oxh: Zn + 2HCl ZnCl2 + H2 Cd + H2SO4 loãng CdSO4 + H2 Hg + HCl   - Phản ứng với axit có tính oxh : 4Zn + 10HNO3 loãng 4Zn(NO3) + NH4NO3 + 3H2O 5Cd + 12HNO3 loãng 5Cd(NO3) + N2 + 6H2O 3Hg + 8HNO3 loãng 3Hg(NO3) + 2NO + 4H2O 3Zn + 8HSO4 đặc 3ZnSO4 + 2S + 8H2O - Phản ứng với dung dịch kiềm, dung dịch NH3: Zn + 2NaOH đặc Na2[Zn(OH)4] + H2 4Zn + 7NaOH + NaNO3 + 6H2O 4Na2[Zn(OH)4] + NH3 Zn + 4NH3 + 2H2O [Zn(NH3)4](OH)2 + H2 2Cd + 8NH3 + 6H2O + O2 2[Cd(NH3)4(H2O)2](OH)2   - Một số phản ứng cần lưu ý: Zn + 2NH4Cl đặc,nóng [Zn(NH3)2(H2O)2]Cl2 + H2 2Cd + 10NH4NO3 đặc,nóng [Cd(NH3)4(H2O)2](NO2)2 +H2 Zn + FeCl3 ZnCl2 + FeCl2 2+ 2+ 2Zn +Co +2[Hg(SCN)4] Co[Hg(SCN)4].Zn[Hg(SCN)4] ( xanh chàm thẫm ) Zn + 2Na[Ag(CN)2] Na2[Zn(CN)4] + 2Ag 2Zn + 8HCN đậm đặc 2H2[Zn(CN)4] + 2H2 Các hợp chất quan trọng a)  Zn(II): ) ZnO: •) bột màu trắng, tan nước •) Tính bazơ: ZnO + SO2 ZnSO3 ZnO + H2SO4 + 6H2O ZnSO4.7H2O 2ZnO + SiO2 Zn2SiO4 ZnO + SiO2 ZnSiO3 ZnO + H2 Zn + H2O •) tính lưỡng tính: ZnO + 2HCl ZnCl2 + H2O ZnO + NaOH đậm đặc Na2ZnO2 + H2O ZnO + Fe2O3 Fe2ZnO4   Zn(OH)2 : • Thường dạng kết tủa màu trắng, không tan nước • Tính lưỡng tính: Zn(OH)2 + 2HCl ZnCl2 + 2H2O Zn(OH)2 + 2KOHđậm đặc K2[Zn(OH)4] Zn(OH)2 + 4NH3 [Zn(NH3)4](OH)2 Zn(OH)2 + 4HCNđậm đặc [Zn(CN)4](OH)2 + 2H2 Zn(OH)2 + 2HCNloãng Zn(CN)2 + 2H2O • Nhiệt phân: Zn(OH)2 ZnO + H2O   Zn2+: • Đa số muối kẽm(II) dễ tan nước,ngoại trừ số muối sau: ZnF2, ZnCO3, ZnC2O4, Zn3(PO4)2… • Ion Zn2+ có khả tạo nhiều phức chất bền, phức tạo thường có cấu trúc tứ diện: ZnSO4 + 4NH3 [Zn(NH3)4]SO4 Kkb=2.10-9 ZnSO4 + 4NaOHđậm đặc Na2[Zn(OH)4]+Na2SO4 Kkb=2.10-18 • Phản ứng thủy phân: [Zn(H2O)4]2+ + H2O [Zn(H2O)3(OH)]2- + H3O+ pKa=7,69 • Ngoài muối kẽm (II) phản ứng với số axit,bazo,muối kim loại khác: ZnSO4 + K2S ZnS trắng + K2SO4 ZnSO4 + H2SO4 đậm đặc,lạnh Zn(HSO4)2 ZnSO4 + KOH loãng Zn(OH)4 trắng + K2SO4 3ZnCl2 + 2Al 2AlCl3 + 3Zn a)  Cd(II): )CdO: •) Thường tồn dạng bột màu nâu sẫm,không tan nước điều kiện thường •) Tính bazo: CdO + CO2 CdCO3 2CdO + 3S SO2 + 2CdS CdO + H2 Cd + H2O •) Tính lưỡng tính: CdO + 2KOH nóng chảy K2CdO2 (vàng) + H2 CdO + HClloãng CdCl2 + H2O •) Nhiệt phân: CdO Cd + O2   Cd(OH)2: • Thường tồn dạng kết tủa màu trắng, không tan nước • Tính lưỡng tính: Cd(OH)2 + NH3 [Cd(NH3)6](OH)2 Cd(OH)2 + NaOH đặc Na2[Cd(OH)4] Cd(OH)2 + 2HCl CdCl2 + 2H2O Cd(OH)2 + 2HCNloãng Cd(CN)2 + H2O • Nhiệt phân: Cd(OH)2 CdO + H2O  Cd2+ :  • • Đa số muối cadimi (II) có khả nước Ion Cd 2+ có khả tạo phức chất có cấu trúc tứ diện bát diện: CdSO4 + NH3 [Cd(NH3)6]SO4 CdCl2 rắn + 2HClđậm đặc H2[CdCl4] CdSO4 + 4NaOHđậm đặc Na2[Cd(OH)4] + Na2SO4 • Phản ứng thủy phân: [Cd(H2O)6] • 2+ + + + H2O [Cd(H2O)5(OH)] + H3O Muối cadimi (II) thể đầy đủ tính chất muối kim loại CdCl2 rắn + H2SO4 đậm đặc CdSO4 + HCl CdCl2 + Na2CO3 CdCO3 + 2NaCl CdSO4 + 2KCN loãng Cd(CN)2 + K2SO4 CdCl2 + Na2S CdS + 2NaCl CdSO4 + Zn ZnSO4 + Cd a)  Zn2+: b) Cd2+: c) Hg2+: ) HgO: •) Thường tồn dạng bột màu đỏ cam,không tan nước điều kiện thường •) Tính bazo: HgO + HCl HgCl2 + H2O HgO + 2I2 + H2O HgI2 + 2HIO HgO + HNO3 loãng Hg(NO3)2 + H2O HgO + Cl2 HgCl2 + Cl2O •) Nhiệt Phân: 2HgO Hg + O2   Hg2+: • Tính oxh: 2HgCl2 + SO2 + 2H2O Hg2Cl2 + H2SO4 + 2HCl 2HgCl2 + SnCl2 Hg2Cl2 + SnCl4 Hg2Cl2 + SnCl2 2Hg + SnCl4 4HgCl2 rắn+ 2H2O 4HCl + O2 + 2Hg2Cl2 HgCl2 + (COOH)2 Hg2Cl2 + CO2 + HCl • Phản ứng tạo phức chất: HgI2 + 2KI K2[HgI4] HgCl2 + 4KCNđậm đặc 2KCl + K2[Hg(CN)4]  Hg22+ • Phản ứng dị phân: Hg2X + 2NH3 Hg + HgNH2X + NH4X Hg2(NO3)2 + H2S Hg + HgS + 2HNO3 Hg2(NO3)2 + KCN Hg + Hg(CN)2 + 2KNO3   Ngoài muối Hg (II) phản ứng với số axit, muối, kim loại khác: HgCl2 + H2S HgS + 2HCl HgCl2 + Zn ZnCl2 + Hg HgCl2 + CaI2 HgI2 + CaCl2 Nhận biết số hợp chất ion  2+ Zn + (NH4)2 S  2+ 2+ Zn + Co + 2[Hg(SCN)4 ] Co[Hg(SCN)4].Zn[Hg(SCN)4] ZnS rắng (xanh chàm thẫm)  2+ Cd + (NH4)2S CdS vàng  Hg 2+ + KI HgI2 Hg ↓ xám Điều chế Các kim loại IIB điều chế phương pháp điện phân dung dịch hay điện phân   nóng chảy  Zn + Cd ZnCl2 Zn + Cl2 Trong công nghiệp người ta điều chế kẽm cách khử ôxit kẽm than điều kiện nhiệt độ khoảng 1200 ZnO + C Zn + CO Khi điều chế kẽm người ta thu Cd quặng kẽm có chứa CdS Cd dễ bay Zn nên phần lớn Cd chứa bụi Zn người ta hoà tan bụi vào dung dịch H2SO4 sau dùng Zn để khử ion Cd2+ sau điện phân dung dich Cd2+  Cd Riêng Hg nhiệt phân ôxit kim loại HgO Hg + O2 Có thể dùng Fe hay vôi sống để điều chế Hg từ HgS HgS + Fe Hg + FeS 4HgS + 4CaO → CaSO4 + 3CaS + 4Hg [...]... So sánh nhóm IIA và IIB Tính chất IIA IIB Khả năng tách e Dễ dàng Khó hơn Tính kim loại Tăng từ trên xuống dưới giảm từ trên xuống dưới Độ tương tác hóa học Mạnh Kém hơn nhiều Khả năng tạo phức không Đặc trưng Số oxh +2 +2, +1 ( Hg2 2- )   Phản ứng với phi kim - Phản ứng với lưu... số muối cadimi (II) đều có khả năng trong nước Ion Cd 2+ có khả năng tạo phức chất có cấu trúc tứ diện và bát diện: CdSO4 + NH3 [Cd(NH3)6]SO4 CdCl2 rắn + 2HClđậm đặc H2[CdCl4] CdSO4 + 4NaOHđậm đặc Na2[Cd(OH)4] + Na2SO4 • Phản ứng thủy phân: [Cd(H2O)6] • 2+ + + + H2O [Cd(H2O)5(OH)] + H3O Muối cadimi (II) thể hiện đầy đủ tính chất của muối kim loại CdCl2 rắn + H2SO4 đậm đặc CdSO4 + HCl CdCl2 + Na2CO3 CdCO3... ứng tạo phức chất: HgI2 + 2KI K2[HgI4] HgCl2 + 4KCNđậm đặc 2KCl + K2[Hg(CN)4]  Hg22+ • Phản ứng dị phân: Hg2X + 2NH3 Hg + HgNH2X + NH4X Hg2(NO3)2 + H2S Hg + HgS + 2HNO3 Hg2(NO3)2 + KCN Hg + Hg(CN)2 + 2KNO3   Ngoài ra thì muối Hg (II) còn có thể phản ứng với một số axit, muối, kim loại khác: HgCl2 + H2S HgS + 2HCl HgCl2 + Zn ZnCl2 + Hg HgCl2 + CaI2 HgI2 + CaCl2 5 Nhận biết 1 số hợp chất và ion ... [Cd(NH3)4(H2O)2](NO2)2 +H2 Zn + FeCl3 ZnCl2 + FeCl2 2+ 2+ 2Zn +Co +2[Hg(SCN)4] Co[Hg(SCN)4].Zn[Hg(SCN)4] ( xanh chàm thẫm ) Zn + 2Na[Ag(CN)2] Na2[Zn(CN)4] + 2Ag 2Zn + 8HCN đậm đặc 2H2[Zn(CN)4] + 2H2 4 Các hợp chất quan trọng a)  Zn(II): ) ZnO: •) bột màu trắng, ít tan trong nước •) Tính bazơ: ZnO + SO2 ZnSO3 ZnO + H2SO4 + 6H2O ZnSO4.7H2O 2ZnO + SiO2 Zn2SiO4 ZnO + SiO2 ZnSiO3 ZnO + H2 Zn + H2O •) tính lưỡng... 2HCNloãng Zn(CN)2 + 2H2O • Nhiệt phân: Zn(OH)2 ZnO + H2O   Zn2+: • Đa số muối kẽm(II) đều dễ tan trong nước,ngoại trừ một số muối sau: ZnF2, ZnCO3, ZnC2O4, Zn3(PO4)2… • Ion Zn2+ có khả năng tạo nhiều phức chất khá bền, các phức tạo ra thường có cấu trúc tứ diện: ZnSO4 + 4NH3 [Zn(NH3)4]SO4 Kkb=2.10-9 ZnSO4 + 4NaOHđậm đặc Na2[Zn(OH)4]+Na2SO4 Kkb=2.10-18 • Phản ứng thủy phân: [Zn(H2O)4]2+ + H2O [Zn(H2O)3(OH)]2-... Cd chứa trong bụi Zn người ta hoà tan bụi vào dung dịch H2SO4 sau đó dùng Zn để khử ion Cd2+ sau đó điện phân dung dich Cd2+  Cd Riêng Hg có thể nhiệt phân ôxit kim loại HgO Hg + O2 Có thể dùng Fe hay vôi tôi sống để điều chế Hg từ HgS HgS + Fe Hg + FeS 4HgS + 4CaO → CaSO4 + 3CaS + 4Hg