Lý thuyết Hóa vơ 12 – Năm học 2017 – 2018 CHƯƠNG 5: ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI Bài 17: VỊ TRÍ CỦA KIM LOẠI TRONG BTH CẤU TẠO CỦA KIM LOẠI I VỊ TRÍ CỦA KIM LOẠI TRONG BẢNG TUẦN HỒN – Trong nhóm IA (trừ hidro), IIA, IIIA (trừ Bo) phần nhóm IVA, VA, VIA – Trong tồn nhóm B – Họ Lantan, họ Actini IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA H He Li Be Na Mg IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB B C N O F Ne IB IIB Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac 104 105 106 107 108 109 110 Họ Lantan Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Họ Actini Th Pa U Np Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Pu II CẤU TẠO NGUYÊN TỬ KIM LOẠI Cấu tạo nguyên tử – Nguyên tử hầu hết ngun tố kim loại có electron lớp (1, 3e) – Trong chu kỳ, ngun tử kim loại có bán kính ngun tử lớn điện tích hạt nhân nhỏ (so với nguyên tử nguyên tố phi kim) Cấu tạo tinh thể – Ở nhiệt độ thường trừ Hg thể lỏng, kim loại khác thể rắn có cấu tạo tinh thể – Trong tinh thể kim loại, nguyên tử ion kim loại nằm nút mạng tinh thể, electron hóa trị liên kết yếu với hạt nhân nên dễ tách khỏi nguyên tử chuyển động tự mạng tinh thể Có kiểu mạng phổ biến: – Mạng tinh thể lục phương (26% không gian trống): thường gặp kim loại Be, Mg, Zn,… – Mạng tinh thể lập phương tâm diện (26% không gian trống): thường gặp kim loại Cu, Ag, Au, Al,… GV Nguyễn Thị Ngọc Phương – Mạng tinh thể lập phương tâm khối (32% không gian trống): thường gặp kim loại Li, Na, K, V, Mo, Liên kết kim loại Liên kết kim loại liên kết hình thành nguyên tử ion kim loại mạng tinh thể tham gia electron tự • So sánh liên kết kim loại với liên kết ion liên kết cộng hóa trị Liên kết cộng hóa trị: liên kết hình thành hai nguyên tử hay nhiều gặp electron chung Liên kết kim loại Giống Khác Liên kết cộng hóa trị Có electron chung nguyên tử Electron chung nguyên tử Electron chung nguyên kim loại có mặt đơn chất tử Liên kết ion: liên kết tạo thành lực hút tĩnh điện ion mang điện tích trái dấu Liên kết kim loại Giống Khác Liên kết ion Do lực hút tĩnh điện phần tử tích điện trái dấu Phần tử trái dấu ion dương Phần tử trái dấu ion dương ion electron tự âm Bài 18: TÍNH CHẤT CỦA KIM LOẠI DÃY ĐIỆN HĨA CỦA KIM LOẠI I TÍNH CHẤT VẬT LÍ Tính chất vật lí chung a Tính dẻo: Kim loại có tính dẻo ion dương mạng tinh thể kim loại trượt lên dễ dàng mà không tách rời khỏi nhờ electron tự chuyển động kết dính chúng lại Vàng kim loại có tính dẻo cao b Tính dẫn điện – Khi đặt hiệu điện vào hai đầu dây kim loại, electron chuyển động tự kim loại chuyển động thành dòng có hướng từ cực âm đến cực dương tạo dòng điện – Ở nhiệt độ cao, ion dương dao động mạnh cản trở dòng electron chuyển động → tính dẫn điện giảm – Tính dẫn điện kim loại khác (Ag > Cu > Au > Al > Fe…) Lý thuyết Hóa vô 12 – Năm học 2017 – 2018 c Tính dẫn nhiệt: Đốt nóng đầu dây kim loại, electron vùng có nhiệt độ cao có động lớn, chuyển động hỗn loạn nhanh chóng sang vùng nhiệt độ thấp hơn, truyền lượng cho ion dương vùng nên nhiệt lan truyền từ vùng sang vùng khác kim loại → kim loại dẫn nhiệt d Ánh kim: Do electron tự kim loại phản xạ hầu hết tia sáng có bước sóng mà ta nhìn thấy → Những tính chất vật lý chung kim loại electron tự kim loại gây Tính chất vật lí riêng • Tỉ khối: Nhẹ Li (d = 0,5 g/cm3) ; Nặng Os (d = 22,6 g/cm3) • Nhiệt độ nóng chảy: Thấp Hg (–39oC) ; Cao W (3410oC) • Tính cứng: Mềm Cs (độ cứng 0,2) ; Cứng Cr (độ cứng 9) II TÍNH CHẤT HĨA HỌC – Trong chu kỳ, ngun tử kim loại có bán kính ngun tử lớn điện tích hạt nhân nhỏ so với phi kim – Số electron hóa trị ít, lực liên kết với nhân electron tương đối yếu → Nguyên tử kim loại dễ nhường electron → Tính chất hóa học chung kim loại tính khử (dễ bị oxi hóa): M → Mn+ + ne I Tác dụng với phi kim +n → M Cln a Clo (tác dụng hầu hết kim loại): M + nCl  o t → 2NaCl 2Na + Cl2 2Fe t + 3Cl2 → 2FeCl3 Cu + Cl2 o o t → CuCl2 o t b Oxi (trừ Au, Ag, Pt): 4M + nO → 2M 2O n o 4Al t + 3O2 → 2Al2O3 3Fe t + 2O2 → Fe3O4 2Cu + O2 o o t → 2CuO o t c Lưu huỳnh (trừ Au, Ag, Pt): 2M + nS → M 2Sn 2Al + 3S o t → Al2S3 GV Nguyễn Thị Ngọc Phương Fe o t → FeS + S t o thường   → HgS Hg + S (người ta dùng bột lưu huỳnh để thu gom thủy ngân bị rơi vãi) Tác dụng với dung dịch axit + n+ a Với HCl, H2SO4 loãng (kim loại trước H): 2M + 2nH → 2M + nH ↑ → 2AlCl3 + 3H2↑ 2Al + 6HCl 2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2↑ Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑ Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑ Cu + HCl → không phản ứng Cu + H2SO4 → không phản ứng b Với H2SO4 đặc, HNO3 đặc, HNO3 loãng (trừ Au, Pt) +4 S O2 +6 +n M + H S O4  → M (SO ) n + + H 2O S −2 H2 S • H2SO4 đặc: Ví dụ: Cu + 2Ag + 2H2SO4 đặc → CuSO4 H2SO4 đặc + SO2 + 2H2O → Ag2SO4 + SO2 + H2 O +4 N O2 +2 NO +5 +n M + H N O3  → M( NO3 ) n + +1 + H 2O N2 O N2 −3 N H NO3 • HNO3: Ví dụ: Ag + 2HNO3 đặc → AgNO3 + NO2 + H2 O Cu + 4HNO3 đặc → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O 3Cu + 8HNO3 lỗng Lý thuyết Hóa vơ 12 – Năm học 2017 – 2018 8Al + 30HNO3 loãng → 8Al(NO3)3 4Zn + 10HNO3 loãng → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3N2O + 15H2O + 3H2O + KL → sản phẩm khử NO2 • Với HNO3 đặc  Lưu ý: + KL → thường cho sản phẩm khử NO • Với HNO3 lỗng  + HNO • Fe → Fe3+ • Al, Fe, Cr không tác dụng H2SO4 đặc nguội; HNO3 đặc nguội Tác dụng với nước a Ở nhiệt độ thường: Kim loại có tính khử mạnh: nhóm IA IIA (trừ Be, Mg) khử H2O tạo hidroxit giải phóng H2 H2O → NaOH Na + + ½ H 2↑ Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2↑ b Ở nhiệt độ cao • Một số kim loại có tính khử trung bình (Zn, Fe ) tác dụng nước tạo oxit kim loại giải phóng H2 ↑ 3Fe + 4H2O 570o C Fe3O4 + 4H2↑ FeO +   → H2↑ • Những kim loại có tính khử yếu khơng khử H2O: Ag, Au… TÁC DỤNG VỚI MUỐI Kim loại mạnh (trừ kim loại kiềm kiềm thổ) khử ion kim loại yếu dung dịch muối tạo thành kim loại tự Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu↓ Mg + Cu2+ → Mg2+ + Cu↓ Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag↓ Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag↓ III DÃY ĐIỆN HÓA CỦA KIM LOẠI Cặp oxi hóa – khử kim loại Nguyên tử kim loại nhường electron trở thành ion kim loại Ion kim loại nhận electron trở thành nguyên tử kim loại chất oxi hóa chất khử GV Nguyễn Thị Ngọc Phương Fe2+ + 2e Fe Cu2+ + 2e Cu Ag+ + 1e Ag Dạng oxi hóa dạng khử nguyên tố kim loại tạo nên cặp oxi hóa – khử kim loại Ví dụ: Fe2+/Fe ; Cu2+/Cu ; Ag+/Ag So sánh tính chất cặp oxi hóa khử 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag Cu + 2Ag+ chất khử chất oxi hóa → Cu2+ + 2Ag↓ Ví dụ: Cu + Cu khử Ag+ thành Ag → Cu có tính khử mạnh Ag Ag+ oxi hóa Cu thành Cu2+ → Ag+ có tính oxi hóa mạnh Cu2+ Dãy điện hóa kim loại Tính oxi hóa ion kim loại tăng dần K+ Ba2+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Mn2+ Zn2+ Cr3+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Fe3+ Ag+ Hg2+ K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H2 Cu Fe2+ Ag Hg Tính khử kim loại giảm dần Ý nghĩa dãy điện hóa Cho phép dự đoán chiều phản ứng: Giữa cặp oxi hóa – khử xảy theo chiều : chất oxi hóa mạnh oxi hóa chất khử mạnh nhất, sinh chất oxi hóa yếu chất khử yếu Fe 2+ Cu2+ + chất oxi hóa mạnh Cu2+ Fe Fe chất khử mạnh → Cu Fe2+ chất oxi hóa yếu + Cu↓ chất khử yếu Bài 19: HỢP KIM I KHÁI NIỆM: Là vật liệu kim loại có chứa kim loại số kim loại phi kim khác II TÍNH CHẤT: Phụ thuộc vào thành phần đơn chất tham gia cấu tạo mạng tinh thể hợp kim Tính chất hóa học: tương tự tính chất đơn chất tham gia tạo hợp kim Lý thuyết Hóa vơ 12 – Năm học 2017 – 2018 Tính chất vật lí học: khác nhiều so với tính chất đơn chất • Hợp kim khơng bị ăn mòn: Fe–Cr–Mn (thép inox) • Hợp kim siêu cứng: W–Co, Co–Cr–W–Fe… • Hợp kim có to nóng chảy thấp: Sn–Pb (tonc=210oC), Bi–Sn–Pb (tonc=65oC) • Hợp kim nhẹ, cứng bền: Al–Si, Al–Cu–Mn–Mg III ỨNG DỤNG Hợp kim sử dụng nhiều kim loại nguyên chất – Hơp kim nhẹ, bền, chịu nhiệt, áp suất cao: chế tạo tên lửa, tàu vũ trụ, máy bay, ôtô… – Hợp kim có tính bền hóa học học: chế tạo thiết bị ngành dầu mỏ cơng nghiệp hóa chất – Hợp kim cứng, bền: xây dựng nhà cửa, cầu cống… – Hợp kim không gỉ: chế tạo dụng cụ y tế, dụng cụ làm bếp… – Hợp kim vàng với Ag, Cu đẹp cứng: chế tạo trang sức Bài 20: SỰ ĂN MÒN KIM LOẠI I KHÁI NIỆM: Sự phá hủy kim loại hợp kim tác dụng chất môi trường gọi ăn mòn kim loại Hậu là: kim loại bị oxi hóa thành ion dương trình hóa học điện → M n + + ne hóa: M  II CÁC DẠNG ĂN MỊN KIM LOẠI : Có hai dạng ăn mòn kim loại Ăn mòn hóa học: Là q trình oxi – khử, electron kim loại chuyển trực tiếp đến chất mơi trường Ví dụ: Chi tiết kim loại máy móc dùng nhà máy hóa chất, thiết bị lò đốt, nồi hơi, chi tiết động đốt bị ăn mòn tác dụng trực tiếp với hóa chất nước nhiệt độ cao Ăn mòn điện hóa học a Khái niệm: Là q trình oxi hóa khử, kim loại bị ăn mòn tác dụng dung dịch chất điện li tạo nên dòng electron chuyển dời từ cực âm đến cực dương Thí nghiệm: Nhúng kẽm đồng (không tiếp xúc với nhau) vào cốc đựng dung dịch H 2SO4 lỗng Hiện tượng: Bọt khí kẽm GV Nguyễn Thị Ngọc Phương Giải thích: kẽm tác dụng với H2SO4 lỗng → kẽm bị ăn mòn hóa học Nối kẽm với đồng dây dẫn cho qua điện kế: Hiện tượng: Kim điện kế quay → chứng tỏ có dòng điện chạy qua Thanh kẽm mòn dần, bọt khí đồng Giải thích: Ở điện cực âm (anot), kẽm bị ăn mòn: Zn → Zn2+ + 2e Ion Zn2+ vào dung dịch, electron theo dây dẫn sang điện cực đồng Ở điện cực dương (catot): 2H+ + 2e → H2↑ b Ăn mòn điện hóa học hợp kim sắt khơng khí ẩm Ví dụ: Một vật gang (hoặc thép) để khơng khí ẩm – Gang (thép) hợp kim Fe – C cực âm tinh thể Fe, cực dương tinh thể C – Các điện cực tiếp xúc trực tiếp với – Các điện cực tiếp xúc với dung dịch điện ly (trên bề mặt gang có lớp nước mỏng hòa tan O2 khí CO2 tạo dung dịch chất điện li Lý thuyết Hóa vơ 12 – Năm học 2017 – 2018  Ở cực âm (anot): Nguyên tử Fe bị oxi hóa thành Fe2+ tan vào dung dịch chất điện li Fe → Fe2+ + 2e  Ở cực dương (catot): O2 hòa tan nước bị khử thành OH– 2H2O + O2 + 4e → 4OH– Các ion Fe2+ tan vào dung dịch điện ly có hòa tan lượng oxi, oxi hóa Fe 2+ thành Fe3+, tác dụng OH– tạo gỉ sắt có thành phần chủ yếu Fe2O3.nH2O c Điều kiện ăn mòn điện hóa học • Các điện cực phải khác chất: Kim loại mạnh – Kim loại yếu Kim loại – Phi kim Kim loại – Hợp chất hóa học (Fe3C) • Các điện cực phải tiếp xúc với (trực tiếp gián tiếp qua dây dẫn) • Các điện cực tiếp xúc với dung dịch điện li II CÁCH CHỐNG ĂN MÒN KIM LOẠI Phương pháp bảo vệ bề mặt: Dùng chất bền vững mơi trường phủ ngồi mặt đồ vật kim loại Ví dụ: Bơi dầu mỡ, sơn, mạ, tráng men…, sắt tây (sắt tráng thiếc), tôn (sắt tráng kẽm), đồ vật sắt mạ Ni hay Cr Phương pháp điện hóa: Nối kim loại cần bảo vệ với kim loại khác có tính khử mạnh để tạo thành pin điện hóa Kim loại có tính khử mạnh bị ăn mòn, kim loại cần bảo vệ khơng bị ăn mòn Ví dụ: Để bảo vệ vỏ tàu biển người ta gắn vào mặt ngồi vỏ tàu (phần chìm nước) khối kẽm Kẽm bị nước biển ăn mòn thay cho thép Bài 21: ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI I NGUYÊN TẮC ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI Nguyên tắc điều chế kim loại khử ion kim loại thành nguyên tử kim loại: Mn+ + ne → M II PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI Tuỳ thuộc vào độ hoạt động kim loại mà người ta chọn phương pháp điều chế phù hợp Phương pháp nhiệt luyện (điều chế kim loại sau Al) Dùng chất khử C, CO, H2 hay kim loại hoạt động (Al) khử ion kim loại oxit nhiệt độ cao 10 GV Nguyễn Thị Ngọc Phương CuO + H2 Cu + H2O to → Fe2O3 + 3C 2Fe + 3CO to → Fe2O3 + 2Al 2Fe + Al2O3 to → Phương pháp dùng sản xuất kim loại công nghiệp, chất khử hay sử dụng cacbon Phương pháp thủy luyện (điều chế kim loại sau Al) Dùng kim loại mạnh (trừ kiềm kiềm thổ) khử ion kim loại dung dịch Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu↓ Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag↓ Phương pháp điện phân (điều chế hầu hết kim loại)  Kim loại trước Al: điện phân nóng chảy muối clorua 2NaCl ñpnc  → 2Na + Cl2  Riêng Al: điện phân nóng chảy Al2O3 2Al2O3 đpnc  → 4Al + 3O2  Kim loại sau Al: điện phân dung dịch muối CuCl2 ñpdd  → Cu + Cl2 III SỰ ĐIỆN PHÂN Sự điện phân a Khái niệm: Sự điện phân q trình oxi hóa – khử xảy bề mặt điện cực có dòng điện chiều qua chất điện li nóng chảy dung dịch chất điện li b Phản ứng hóa học điện cực thiết bị điện phân • Ở cực âm (catot): xảy khử Chất oxi hóa mạnh bị khử trước: K+ < Ba2+ < … < Al3+ < H2O < …< H+ < Cu2+ < … Cu2+ + 2e → Cu 2H+ + 2e → H2 2H2O +2e → H2 + 2OH– • Ở cực dương (anot): xảy oxi hóa Chất khử mạnh bị oxi hóa trước theo thứ tự: I– > Br– > Cl– > OH– > H2O >>> SO42–, NO3– 34 GV Nguyễn Thị Ngọc Phương CHƯƠNG 8: PHÂN BIỆT MỘT SỐ CHẤT VÔ CƠ Bài 40: NHẬN BIẾT MỘT SỐ ION TRONG DUNG DỊCH I NGUYÊN TẮC NHẬN BIẾT MỘT ION TRONG DUNG DỊCH Thêm vào dung dịch thuốc thử tạo với ion sản phẩm đặc trưng (kết tủa, hợp chất có màu ; chất khí khó tan sủi bọt ; khí bay khỏi dung dịch…) II NHẬN BIẾT MỘT SỐ CATION TRONG DUNG DỊCH Cation Dung dịch thuốc thử Hiện tượng Giải thích Na + Thử màu Ngọn lửa nhuộm lửa màu vàng tươi NH +4 t Khí mùi khai, khí NH + + OH– → NH3↑ + H2O NaOH, đun làm xanh quỳ nóng nhẹ ẩm Ba + H2SO4 loãng Kết tủa trắng NaOH từ từ đến dư Kết tủa trắng keo, Al3+ + 3OH– → Al(OH)3↓ kết tủa tan Al(OH)3 + OH– → AlO2– + 2H2O NaOH Kết tủa màu nâu Fe3+ + 3OH– → Fe(OH)3↓ đỏ NaOH Kết tủa trắng Fe2+ + 2OH– → Fe(OH)2↓ xanh, chuyển dần 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3↓ nâu đỏ o 3+ Al Fe 3+ Fe + Cu 2+ Ba2+ + SO42– → BaSO4↓ • NaOH • Kết tủa màu Cu2+ + 2OH– → Cu(OH)2↓ xanh • Hoặc NH3 • Kết tủa xanh, kết Cu2+ +2NH3 + 2H2O → Cu(OH)2 + tủa tan tạo dung 2NH4+ dịch màu xanh lam Cu(OH)2 + 4NH3 → [Cu(NH3)4](OH)2 đậm III NHẬN BIẾT MỘT SỐ ANION TRONG DUNG DỊCH Anion NO3− Dung dịch thuốc thử Cu H2SO4 Hiện tượng Giải thích Tạo dung dịch màu 3Cu+ 8H+ +2NO3– Lý thuyết Hóa vơ 12 – Năm học 2017 – 2018 35 lỗng xanh, có khí ra, →3Cu2+ + 3NO + 4H2O khí chuyển dần 2NO + O2 → 2NO2 sang nâu đỏ SO 24 − BaCl2 Kết tủa trắng Ba2+ + SO42–→ BaSO4↓ Cl − AgNO3 Kết tủa trắng Ag+ + Cl– → AgCl↓ HCl Sủi bọt khí, khí CO32– + 2H+→ CO2 + H2O làm đục nước vôi CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O CO32 − Bài 41: NHẬN BIẾT MỘT SỐ CHẤT KHÍ I NGUYÊN TẮC CHUNG ĐỂ NHẬN BIẾT MỘT CHẤT KHÍ Dựa vào tính chất vật lí tính chất hóa học đặc trưng II NHẬN BIẾT MỘT SỐ CHẤT KHÍ Khí Mùi Dung dịch thuốc thử • Ca(OH)2 Hiện tượng Giải thích SO2 Mùi hắc • Br2 • Kết tủa SO2 + Ca(OH)2 → CaSO3↓ + H2O trắng SO2 + Br2 + 2H2O → H2SO4 + • Nhạt màu 2HBr dd brom CO2 Khơng mùi Ca(OH)2 Kết tủa trắng H2S Mùi trứng thối Pb(CH3COO)2 Kết tủa đen NH3 Mùi khai Quỳ ẩm Quỳ xanh CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2 O Pb(CH3COO)2 + H2S → PbS↓ + 2CH3COOH hóa CHƯƠNG 9: HĨA HỌC VÀ VẤN ĐỀ PHÁT TRIỂN KINH TẾ, XÃ HỘI, MÔI TRƯỜNG Bài 43: HÓA HỌC VÀ VẤN ĐỀ PHÁT TRIỂN KINH TẾ I VẤN ĐỀ NĂNG LƯỢNG VÀ NHIÊN LIỆU Năng lượng nhiên liệu − Các dạng lượng: nhiệt năng, hóa năng, điện năng, quang năng, 36 GV Nguyễn Thị Ngọc Phương Nhiên liệu bị đốt cháy sinh lượng (nhiệt năng) Nguồn nhiên liệu chủ yếu: than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên, (gọi chung nhiên liệu hóa thạch) → khai thác sử dụng nguồn nhiên liệu hóa thạch: lún đất, ô nhiễm dầu đất, biển, ô nhiễm khơng khí − Các nguồn lượng: + Nhiên liệu hóa thạch; + Năng lượng hạt nhân: nhà máy điện nguyên tử đòi hỏi kỹ thuật đại, đầu tư lớn, đòi hỏi giải pháp an tồn cao; + Năng lượng nước (thủy năng): xem lượng Khi phát triển lượng thủy điện làm cho nhiều vùng canh tác tài nguyên rừng ngập vĩnh viễn; + Năng lượng mặt trời: tái sinh khơng cạn kiệt; + Năng lượng gió (phong năng) − Những vấn đề đặt lượng nhiên liệu − Khai thác sử dụng nhiên liệu gây nhiễm mơi trường như: nhiên liệu hỗn hợp, than đá, than hóa học − Phát triển lượng hạt nhân, lượng nước, lượng mặt trời, dùng hiđro làm nhiên liệu, lượng gió Hóa học góp phần giải vấn đề lượng nhiên liệu − Nghiên cứu sử dụng nhiên liệu ảnh hưởng đến mơi trường: dùng hiđro làm nhiên liệu − Nâng cao hiệu quy trình chế hóa, sử dụng nhiên liệu, quy trình tiết kiệm nhiên liệu − Chế tạo vật liệu chất lượng cao cho ngành lượng Hóa học đóng vai trò việc tạo nhiên liệu hạt nhân II VẤN ĐỀ VẬT LIỆU Vai trò vật liệu phát triển kinh tế Vật liệu sở quan trọng để phát triển kinh tế Hóa học ngành khoa học khác tạo loại vật liệu: đồ đá, đồ gốm, đồ đồng, đồ sắt, thủy tinh, gang thép, xi măng, vật liệu hữu cao phân tử, vật liệu tinh thể, Vấn đề vật liệu đặt cho nhân loại Yêu cầu người vật liệu ngày to lớn, đa dạng: kết hợp kết cấu cơng dụng, loại hình có tính đa dạng, nhiễm bẩn, tái sinh, tiết kiệm lượng, bền chắc, đẹp Hóa học góp phần giải vấn đề vật liệu cho tương lai Hóa học kết hợp ngành khoa học lĩnh vực kĩ thuật vật liệu nghiên cứu khai thác vật liệu như: − Vật liệu compozit (gồm chất polime, chất độn phụ gia khác): có độ bền, chịu nhiệt cao polime nguyên chất − Vật liệu hỗn hợp vô hợp chất hữu cơ: dùng chất vô bổ sung cho vật liệu cao phân tử làm thay đổi tính chất vật liệu Ví dụ: kính thép − Vật liệu hỗn hợp nano (được cấu tạo hạt có kích thước cỡ nanomet): tạo độ rắn siêu cao số kim loại, tính siêu dẻo gốm sứ, Bài 44: HÓA HỌC VÀ VẤN XÃ HỘI I VẤN ĐỀ LƯƠNG THỰC, THỰC PHẨM Lý thuyết Hóa vơ 12 – Năm học 2017 – 2018 37 Vai trò lương thực, thực phẩm người Lương thực, thực phẩm người sử dụng chứa nhiều chất hữu cơ: cacbohiđrat, protein, chất béo, vitamin, nước, khoáng chất, chất vi lượng − Tỉ lệ protein tối ưu cho thể: 70% có nguồn gốc thực vật 30% có nguồn gốc động vật − Vitamin: rau nguồn vitamin quan trọng nhất: Vitamin A có nhiều cà chua, cà rốt, gấc (quả gấc chứa β caroten gấp 68 lần cà chua) − Chất vi lượng: thiếu lượng nhỏ chất vi lượng ảnh hưởng sức khỏe (Thiếu iot: gây phát triển trí nhớ đần độn; thiếu vitamin A: khô mắt giảm sức đề kháng; thiếu sắt gây thiếu máu) Những vấn đề đặt cho nhân loại lương thực, thực phẩm Đảm bảo đủ lương thực, thực phẩm cho nhân loại vấn đề vơ khó khăn Thế giới có nhiều giải pháp “cách mạng xanh:, phát triển công nghệ sinh học, − − − − Hóa học góp phần giải vấn đề lương thực, thực phẩm Nghiên cứu sản xuất loại phân bón; thuốc bảo vệ thực vật; loại thuốc kích thích sinh trưởng, phát triển trồng, vật nuôi; chất bảo quản lương thực, thực phẩm sau thu hoạch Chế biến thực phẩm theo cơng nghệ hóa học như: tổng hợp chất béo nhân tạo, chuyển hóa dầu thành mỡ Chế tạo chất phụ gia thực phẩm Hướng dẫn người sử dụng quy trình vệ sinh an toàn thực phẩm vấn đề quan trọng để giải vấn đề lương thực, thực phẩm II HĨA HỌC VÀ VẤN ĐỀ MAY MẶC Vai trò vấn đề may mặc với sống người − Tơ tự nhiên: chế tạo từ bông, lông thú − Tơ nhân tạo: sản xuất từ polime thiên nhiên từ xenlulozơ chế biến đường hóa học tạo thành tơ visco, tơ xenlulozơ axetat − Tơ tổng hợp: người tổng hợp phương pháp hóa học tơ nilon, tơ capron, Những vấn đề đặt may mặc − Điều kiện sản xuất tơ tự nhiên ngày khó khăn nên u cầu cơng nghiệp chế tạo vải sợi ngày cao Hóa học góp phần giải vấn đề may mặc cho nhân loại − Nâng cao chất lượng, sản lượng loại tơ hóa học, tơ tổng hợp Nghiên cứu chế tạo nhiều loại tơ có tính đặc biệt đáp ứng nhu cầu ngày cao may mặc người − Nghiên cứu chế tạo loại thuốc nhuôm, chất phụ gia làm cho màu sắc loại vải thêm rực rỡ, đẹp, đa dạng tính III HÓA HỌC VỚI VIỆC BẢO VỆ SỨC KHỎE CON NGƯỜI Dược phẩm − Dược phẩm có nguồn gốc từ động vật, thực vật có nguồn gốc từ hợp chất hòa học người tổng hợp nên − Dược phẩm bao gồm: thuốc kháng sinh, thuốc chữa bệnh, vacxin, vitamn, thuốc giảm đau, thuốc tăng cường thể lực 38 − GV Nguyễn Thị Ngọc Phương Công nghiệp hóa tạo hàng trăm chất phụ gia thực phẩm Cơng nghiệp hóa mĩ phẩm chế tạo hàng nghìn loại mĩ phẩm kem đánh răng, dầu gội đầu, Một số chất gây nghiện, chất ma túy a Chất gây nghiện, chất ma túy − Chất ma túy: cocain, amphetamin, thuốc phiện, − Chất gây nghiện khơng phải ma túy: nicotin (có thuốc lá), cafein (có hạt café, chè, cơca, ) b Phòng chống ma túy − Chúng ta đấu tranh để ngăn chặn không cho ma túy xâm nhập vào nhà trường Bài 45: HĨA HỌC VÀ VẤN MƠI TRƯỜNG I VẤN ĐỀ Ơ NHIỄM MƠI TRƯỜNG Ơ nhiễm mơi trường khơng khí a Ngun nhân gây nhiễm − Có nguồn gây nhiễm mơi trường khơng khí là: thiên nhiên hoạt động người − Nguồn gây ô nhiễm người: + Khí thải cơng nghiệp; + Khí thải hoạt động giao thơng vận tải; + Khí thải sinh hoạt − Các chất gây nhiễm khơng khí như: CO, CO 2, SO2, H2S, NOx, CFC (cloroflorocacbon), chất bụi, b Tác hại nhiễm khơng khí − − − − Hiệu ứng nhà kính: CO2, CH4, Phá hủy tâng ozon: CFC Mưa axit: SO2, NO2 Gây hại với lúa mạch, bông, thông, loại hoa, ăn quả: SO2 Ơ nhiễm mơi trường nước a Ngun nhân gây nhiễm − Ơ nhiễm mơi trường nước có nguồn gốc tự nhiên: mưa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt − Ơ nhiễm mơi trường nước có nguồn gốc nhân tạo: nước thải từ vùng dân cư, khu công nghiệp, hoạt động giao thông, phân bón, thuốc trừ sâu, diệt cỏ vào mơi trường nước − Tác nhân hóa học gây nhiễm mơi trường nước: + Các ion kim loại nặng Hg, Pb, Sb, Cu, Mn, + Các anion NO3-, PO43-, SO42-, + Thuốc bảo vệ thực vật, phân bón hóa học b Tác hại nhiễm mơi trường nước Các chất gây nhiễm có tác hại khác đến sinh trưởng, phát triển động thực vật, ảnh hưởng đến sức khỏe người Ô nhiễm mơi trường đất Lý thuyết Hóa vơ 12 – Năm học 2017 – 2018 39 Nguồn gốc tự nhiên: núi lửa, ngập úng, đất bị mặn thủy triều xâm nhập, đất bị vùi lấp cát, − Nguồn gốc người: tác nhân hóa học, tác nhân vật lí, tác nhân sinh học − Tác nhân hóa học gây nhiễm mơi trường đất: + Chất thải nơng nghiệp (sử dụng phân bón hóa học, chất bảo vệ thực vật, chất kích thích sinh trưởng) + Chất thải sinh hoạt − II HÓA HỌC VỚI VẤN ĐỀ PHỊNG CHỐNG Ơ NHIỄM MƠI TRƯỜNG Nhận biết môi trường bị ô nhiễm − Quan sát: mùi, màu sắc − Xác định thuốc thử độ pH, xác định nồng độ số ion kim loại Pb 2+, Ca2+, Mg2+ − Xác định ô nhiễm môi trường dụng cụ đo: dùng máy sắc kí, phương tiện đo lường, − − − − − Vai trò hóa học việc xử lí chất gây ô nhiễm môi trường Trong sản xuất nông nghiệp: phải sử dụng phân hóa học, thuốc bảo vệ thực vật, chất kích thích quy định Trong sản xuất cơng nghiệp: tn thủ quy trình xử lí chất thải xử lí khói bụi, nước thải nhà máy trước thải môi trường Cơ sở nghiên cứu, phòng thí nghiệm trường học: xử lí, phân loại chất thải sau thí nghiệm trước thải môi trường Khu dân cư đô thị: rác thải phải thu gom, phân loại, xử lí để thu hồi, tái chế, chống ô nhiễm môi trường Một số phương pháp xử lí chất thải gây nhiễm mơi trường: + Phương pháp hấp thụ + Phương pháp hấp thụ than bùn, phân rác, đất xốp, than hoạt tính + Phương pháp oxi hóa khử: cho luồng khí thải qua H 2SO4 để hấp thụ amin, amoniac, cho luồng khí qua dd kiềm đểhấp thụ axit cacbooxylic, axit béo, phenol Sau cho luồng khí qua NaClO để oxi hóa anđehit, H2S, xeton, ƠN TẬP PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ CỦA KIM LOẠI I KIM LOẠI TÁC DỤNG PHI KIM Kim loại tác dụng halogen: (hầu hết kim loại) o t 2M + nX  → 2MX n (X nguyên tố halogen: F ; Cl ; Br ; I) Na + F2 → Ba + F2 → Mg + F2 → Al + F2 → Fe + F2 → 40 Cr GV Nguyễn Thị Ngọc Phương + F2 → Na + Cl2 → Ba + Cl2 → Mg + Cl2 → 10 Al + Cl2 → 11 Fe + Cl2 → 12 Cr + Cl2 → 13 Na + Br2 → 14 Ba + Br2 → 15 Mg + Br2 → 16 Al + Br2 → 17 Fe + Br2 → 18 Cr + Br2 → 19 Na + I2 → 20 Ba + I2 → 21 Mg + I2 → 22 Al + I2 → 23 Fe + I2 → 24 Cr + I2 → o t Kim loại tác dụng oxi (trừ Au, Ag, Pt): 4M + nO → 2M 2O n 25 K + O2 → 26 Ca + O2 → 27 Cu + O2 → 28 Al + O2 → 29 Fe + O2 → 30 Cr + O2 → Lý thuyết Hóa vơ 12 – Năm học 2017 – 2018 41 Kim loại tác dụng lưu huỳnh (trừ Au, Ag, Pt) o t 2M + nS  → M 2Sn Viết phương trình phản ứng K, Ba, Mg, Al, Fe, Cr, Hg tác dụng S 31 K + S → 32 Ba + S → 33 Mg + S → 34 Al + S → 35 Fe + S → 36 Cr + S → 37 Hg + S → II KIM LOẠI TÁC DỤNG H2O: 2M + 2nH 2O  → 2M(OH) n + nH2 38 Li + H2 O → 39 Na + H2 O → 40 K + H2 O → 41 Rb + H2 O → 42 Cs + H2 O → 43 Ca + H2 O → 44 Sr + H2 O → 45 Ba + H2 O → (M kim loại nhóm IA, IIA trừ Be Mg) III KIM LOẠI TÁC DỤNG AXIT Kim loại tác dụng HCl, H2SO4 loãng: o t 2M + 2nH + (HCl, H2SO4 )  → 2M n + + nH (M kim loại đứng trước hidđro → Các kim loại Pt, Au, Ag, Cu, Hg không tác dụng) 46 Na + HCl → 47 Mg + HCl → 42 GV Nguyễn Thị Ngọc Phương 48 Al + HCl → 49 Fe + HCl → 50 Cr + HCl → 51 Cu + HCl → 52 Na + H2SO4 → 53 Mg + H2SO4 → 54 Al + H2SO4 → 55 Fe + H2SO4 → 56 Cr + H2SO4 → 57 Cu + H2SO4 → Kim loại tác dụng H2SO4 đặc, HNO3 loãng, HNO3 đặc +4 S O2 +6 +n M + H S O4  → M (SO ) n + + H 2O S −2 H2 S a/ H2SO4 đặc: H2SO4 đặc → sản phẩm khử thường SO2 + Mg, Al, Zn → sản phẩm khử S, H2S H2SO4 đặc  +4 N O2 +2 NO +5 +n M + H N O3  → M( NO3 ) n + +1 N2 O + H 2O N2 −3 N H NO3 b/ HNO3: HNO3 đặc → sản phẩm khử NO2 + Mg, Al, Zn → sản phẩm khử N2O, N2, NH4NO3 HNO3 lỗng  58 Mg + H2SO4 đặc → 59 Mg + H2SO4 đặc → 60 Mg + H2SO4 đặc → Lý thuyết Hóa vơ 12 – Năm học 2017 – 2018 43 61 Al + H2SO4 đặc → 62 Al + H2SO4 đặc → 63 Al + H2SO4 đặc → 64 Zn + H2SO4 đặc → 65 Zn + H2SO4 đặc → 66 Zn + H2SO4 đặc → 67 Fe + H2SO4 đặc → 68 Cr + H2SO4 đặc → 69 Cu + H2SO4 đặc → 70 Ag + H2SO4 đặc → 71 Hg + H2SO4 đặc → 72 Mg + HNO3 đặc → 73 Al + HNO3 đặc → 74 Zn + HNO3 đặc → 75 Fe + HNO3 đặc → 76 Cr + HNO3 đặc → 77 Cu + HNO3 đặc → 78 Ag + HNO3 đặc → 79 Hg + HNO3 đặc → 80 Mg + HNO3 loãng → 81 Mg + HNO3 loãng → 82 Mg + HNO3 loãng → 83 Mg + HNO3 loãng → 84 Al + HNO3 loãng → 85 Al + HNO3 loãng → 86 Al + HNO3 loãng → 44 GV Nguyễn Thị Ngọc Phương 87 Al + HNO3 loãng → 88 Zn + HNO3 loãng → 89 Zn + HNO3 loãng → 90 Zn + HNO3 loãng → 91 Zn + HNO3 loãng → 92 Fe + HNO3 loãng → 93 Cr + HNO3 loãng → 94 Cu + HNO3 loãng → 95 Ag + HNO3 loãng → 96 Hg + HNO3 loãng → IV KIM LOẠI TÁC DỤNG DUNG DỊCH MUỐI Kim loại đứng trước (không tan nước) đẩy kim loại đứng sau khỏi dung dịch muối Viếtt phương trình phản ứng: 97 Mg + ZnSO4 → 98 Mg + FeSO4 → 99 Mg + CuSO4 → 100 Mg + AgNO3 → 101 Al + ZnSO4 → 102 Al + FeSO4 → 103 Al + CuSO4 → 104 Al + AgNO3 → 105 Zn + Fe(NO3)2 → 106 Zn + Cu(NO3)2 → 107 Zn + AgNO3 → 108 Fe + CuSO4 → 109 Fe + AgNO3 → 110 Cu + AgNO3 → Lý thuyết Hóa vơ 12 – Năm học 2017 – 2018 45 ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ELECTRON Kim loại tác dụng clo: o t 2M + nCl  → 2MCln (X nguyên tố halogen: F ; Cl ; Br ; I) Quá trình oxi hóa M: M Q trình khử Cl2 Cl2 + 2e → 2Cl − → M n + + ne a n Cl2 n.a (mol) n.a = 2.n Cl n Cl2 2 Kim loại tác dụng oxi: o t 4M + nO  → 2M 2O n Quá trình oxi hóa M: M Q trình khử O2 O + 4e → 2O2 − → M n + + ne a n O2 n.a n.a = 4.n O n O2 Kim loại tác dụng lưu huỳnh: o t 2M + nS  → M 2Sn Q trình oxi hóa M: M Q trình khử S → M n + + ne a S + 2e → S2 − nS nS n.a n.a = 2.n S Kim loại tác dụng HCl, H2SO4 loãng: o t 2M + 2nH + (HCl, H2SO4 )  → 2M n + + nH Quá trình khử H+ Q trình oxi hóa M: M a 2H + → M n + + ne n.a + 2e → H 2 n.a = 2.n H Kim loại tác dụng H2SO4 đặc, HNO3 loãng, HNO3 đặc n H2 n H2 46 GV Nguyễn Thị Ngọc Phương + M a/ H2SO4 đặc:  +4  S O2 +6 +n 0 H S O  → M (SO ) n + S  −2 H S  Quá trình khử S+6 : Quá trình oxi hóa M : M → M n+ +6 +4 + 2e → SO2 S + ne a + H 2O n.a +6 n SO2 n SO + 6e → S nS nS S +6 −2 + 8e → H S S n H SO = n SO + n S (spk ) → n H SO 2− 4 nH S nH S 2 1.n SO  + 1.n S 1.n H S  = n.a 2 2.n SO  n.a = 6.nS 8.nH S → n H SO 1.n SO 1.n SO   = 3.n S + 1.n S 4.n H S 1.n H S 2 2 ; M +5 + H N O3 b/ HNO3: M a → M +4 N O2 +2 NO +1 + H 2O N2 O N2 −3 N H NO3 Q trình khử N+5 : Q trình oxi hóa M : n+     +n   → M(NO3 ) n +       + ne +5 N +4 + 1.e → N O2 n.a +5 N + 3.e → N O +5 2N +2 +1 + 8.e → N2 O Lý thuyết Hóa vơ 12 – Năm học 2017 – 2018 47 +5 2N + 10.e → N2 10 +5 N −3 + 8.e → N H NO3 1.n NO  3.n NO n.a = 8.n N O 10.n N  8.n NH NO 2 nHNO ; = n NO + n N (spk) − 3 1.n NO 1.n NO 1.n NO    1.n 3.n  NO  NO 1.n NO = n.a + 2.n N O → nHNO = 8.n N O + 2.n N O 2.n N 10.n N 2.n N    2.n NH NO 8.n NH NO 2.n NH NO → nHNO 2 2 2 4 GHI NHỚ: Kim loại tác dụng clo: Kim loại tác dụng oxi: n.a = 2.n Cl n.a = 4.n O Kim loại tác dụng lưu huỳnh: 2 n.a = 2.n S Kim loại tác dụng HCl, H2SO4 loãng: n.a = 2.n H 2.n SO  ne(cho−nhan ) =n.a = 6.nS 8.nH S Kim loại tác dụng H2SO4 đặc: 2 n H SO 2.n SO  = 4.n S 5.n H S 48 GV Nguyễn Thị Ngọc Phương 1.n NO  3.n NO = n.a = 8.n N O 10.n N  8.n NH NO n e(cho-nhan ) nHNO 2 Kim loại tác dụng HNO3: 2.n NO  4.n NO = 10.n N O 12.n N  10.n NH NO 2 ... Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + o t Mg(HCO3)2 → MgCO3↓ + • Dùng Ca(OH)2 CO2 + H2 O CO2 + H2 O 20 GV Nguyễn Thị Ngọc Phương Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3↓ + 2H2O • Dùng Na 2CO3 (Na3PO4) Ca(HCO3)2 + Na 2CO3 ... NaHCO3 Tính chất vật lí NaHCO3 chất rắn màu trắng, tan nước, dễ bị nhiệt phân huỷ tạo Na 2CO3 khí CO2 o t → Na 2CO3 + CO2 ↑ +H2O 2NaHCO3 Tính chất hóa học: NaHCO3 có tính lưỡng tính • NaHCO3... 2Fe3O4 + CO2 500-600oC Fe3O4 + CO 3FeO + CO2 700-800oC FeO + CO Fe + CO2 1000oC CaCO3 1300oC CaO + SiO2 1500oC 1800oC C + CO2 Xỉ Gang CaO + CO2 CaSiO3 2CO C + O2 CO2 Khơng khí nóng Cửa tháo xỉ