Bài báo cáo các nguyên tố kim loại chuyển tiếp nhóm vii b

  • Số trang: 55 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 32 |
  • Lượt tải: 0
nganguyen

Đã đăng 34173 tài liệu

Mô tả:

Bài 1: KIM LOẠI KIỀM Thí nghiệm 1: Điều chế Na2CO3 bằng phương pháp Solvay ●Cách tiến hành và hiện tượng: -Sục CO2 vào erlen 125ml chứa 50ml dung dịch NaCl bão hòa trong NH3. Ngâm erlen trong chậu nước lạnh, đợi cho đến khi có tinh thể trắng tạo thành. Lọc chân không lấy tinh thể (tráng bằng cồn, không tráng bằng nước lạnh). -Lấy một ít tinh thể trên cho vào cốc nước. Thêm vào một giọt phenolphtalein ta thấy dung dịch chuyển sang màu hồng nhạt. -Cho một ít tinh thể vào ống nghiệm, đậy bằng nút cao su có gắn ống thủy tinh. Đun nóng ống nghiệm bằng đèn cồn. Dẫn khí thoát ra vào nước vôi trong ta thấy dung dịch nước vôi trong bị đục dần. Nếu để trong một thời gian dài thì nước vội bị đục sẽ trong trở lại. ●Phương trình phản ứng và giải thích: CO2 bị hấp thụ trong nước tạo thành H2CO3 theo phản ứng: CO2 + H2O → H2CO3 NH3 + H2CO3 → NH4+ + HCO3HCO3- + Na+ → NaHCO3 Cả 4 chất: NaCl, NH4HCO3, NaHCO3 và NH4Cl đều tan trong nước nhưng NaHCO3 hơi ít tan hơn nên tách ra dưới dạng tinh thể (dung dịch ban đầu là bão hòa NH3). Đây là sự cân bằng giữa khả năng phản ứng và tốc độ phản ứng. Nhiệt độ vừa phải để vận tốc không chậm và độ tan của NaHCO3 không lớn hơn độ tan của NaCl. Tinh thể NaHCO3 là muối tan trong H2O có tính bazơ yếu: H2O + HCO3- → OH- + H2CO3 (a) H2CO3 → CO2 + H2O H2CO3 không bền phân hủy tạo CO2 làm cân bằng của phản ứng (a) dịch chuyển về phía tạo ra OH- làm phenolphtalein hóa hồng. Do xảy ra các phản ứng sau đây: t 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O CO2 + Ca(OH)2→CaCO3 + H2O CO2 + H2O + CaCO3→Ca(HCO3)2 tan ●Kết luận : Điều chế Na2CO3 bằng phương pháp Solvaycos thể tái sử dụng lại NaCl và CO2 vào quy trình sản xuất, sản phẩm có độ tinh khiết cao do NaHCO3 ít tan hơn các sản phẩm còn lại nên dễ chiết tách. 1 Thí nghiệm 2: Quan sát màu ngọn lửa kim loại kiềm. ●Cách tiến hành và hiện tượng: Nhúng một đầu mẫu giấy lọc vào dung dịch LiCl bão hòa rồi đưa vào ngọn lửa đèn cồn ta thấy ngọn lửa có màu đỏ tía. Làm thí nghiệm tương tự như trên với dung dịch NaCl bão hòa ta thấy ngọn lửa có màu vàng, còn với dung dịch KCl bão hòa thì ta thấy ngọn lửa có màu tím. Khi thay LiCl bằng Li2SO4 thì thấy màu ngọn lửa không thay đổi. ●Phương trình phản ứng và giải thích: Ở trong ngọn lửa, những electron của nguyên tử và ion kim loại kiềm được kích thích nhảy lên các mức năng lượng cao hơn. Khi trở về những mức năng lượng ban đầu, các electron này phát ra năng lượng dưới dạng các bức xạ trong vùng khả kiến. Vì vậy, ngọn lửa có màu đặc trưng cho từng kim loại. Do anion SO42- giữ electron chặt hơn Cl- nên năng lượng từ ngọn lửa đèn cồn không đủ lớn để kích thích electron lên trạng thái kích thích nên Li+ trong Li2SO4 không thể hiện được tính chất như LiCl. ●Kết luận : Khi đốt cháy cation kim loại kiềm (trong hợp chất với anion thích hợp) sẽ cho ngọn lửa có màu đặc trưng. Trong phân nhóm chính nhóm IA, khi đi từ trên xuống dưới màu đặc trưng của ngọn lửa sẽ chuyển từ đỏ đến tím, nghĩa là năng lượng tăng dần do bán kính nguyên tử tăng, electron dễ chuyển sang mức năng lượng cao hơn. Thí nghiệm 3: Phản ứng của kim loại kiềm với nước ●Cách tiến hành và hiện tượng: - Cho nước vào chén sứ đến ½ thể tích, nhỏ vào đó 1 giọt phenolphtalein. Dùng kẹp sắt lấy một mẫu kim loại Na, dùng dao nhựa cắt thành một mẫu nhỏ (1x1mm) ta thấy Na rất mềm. Cho mẫu Na vừa cắt vào chén sứ ta thấy Na phản ứng với nước mãnh liệt làm nước nóng lên, có khói trắng bay lên, có tia lửa xẹt, mẫu Na chạy trên mặt nước.Phản ứng ban đầu rất nhanh nhưng sau đó chậm dần và dung dịch chuyển sang màu hồng. Làm lại thí nghiệm trên nhưng thay nước bằng dung dịch CuSO4 0.5M ta thấy phản ứng xảy ra mãnh liệt hơn thí nghiệm trên: Na bốc cháy kèm theo tiếng nổ, có khói trắng xuất hiện, có kết tủa màu lam và tại chỗ bốc cháy có tủa màu đen. Dung dịch chuyển sang màu hồng sau đó mất màu hồng đi. ●Phương trình phản ứng và giải thích: Phương trình phản ứng: 2Na + 2H2O → 2NaOH +H2O Khói trắng là hỗn hợp của H2 và hơi nước. Do phản ứng (a) tỏa nhiệt rất lớn tạo điều kiện cho phản ứng (b) xảy ra. Do phản ứng sinh ra NaOH là một bazơ mạnh nên dung dịch có chứa phenolphtalein hóa hồng. Một phần 2 NaOH sinh ra bao quanh mẫu làm giảm bề mặt tiếp xúc của Na với H2O nên phản ứng xảy ra chậm. H2 sinh ra phân bố không đồng đều tạo nên lực nâng và lực đẩy, đẩy Na chạy trên mặt nước. Ngoài phản ứng (a) còn có phản ứng: 2NaOH +CuSO4→Cu(OH)2 +Na2SO4 Natri phản ứng mãnh liệt hơn vì: + Trong TN đầu NaOH vừa tạo thành bao quanh mẫu Na làm giảm bề mặt tiếp xúc giữa Na với H2O. + Trong TN sau NaOH vừa tạo thành đã phản ứng ngay với CuSO4 nên không làm giảm bề mặt tiếp xúc giữa Na với H2O. Vì vậy, phản ứng mãnh liệt hơn. Mặt khác, do NaOH mới sinh ra phản ứng tức thời với lượng dư CuSO4 nên dung dịch chứa phenolphtalein ban đầu chuyển sang màu hồng nhưng sau đó mất màu. Kết tủa màu đen là do nhiệt tỏa ra của phản ứng (a) làm nhiệt phân tủa Cu(OH)2 thành CuO có màu đen: t Cu(OH)2 → CuO (đen) + H2O ●Kết luận : Kim loại kiềm mềm, dễ cắt, rất hoạt động về mặt hóa học. Trong các phản ứng chúng thể hiện tính khử mạnh.Ở điều kiện thường, trong không khí khô kim loại thường được phủ 1 lớp oxít. Trong không khí ẩm thì lớp oxít sẽ kết hợp với hơi nước tạo thành các hydroxít kết hợp với CO2 tạo muối carbonat vì vậy kim loại kiềm thường được bảo quản trong bình kín hoặc ngâm trong dầu hỏa. Thí nghiệm 4: Độ tan của các muối kiêm loại kiềm ●Cách tiến hành và hiện tượng: Cho vào 2 ống nghiệm mỗi ống khoảng 1 ml dung dịch LiCl 0.5M và 5 giọt NH4OH đậm đặc. Ống 1: thêm vào 1ml dung dịch Nà 0.5M, lắc đều để yên vài phút ta thấy có tủa trắng tạo thành. Khi thêm NH4OH vào thì lượng tủa nhiều hơn. Ống 2: thêm vào 1ml dung dịch NaH2PO4 và lắc đều thì không thấy hiện tượng nhưng khi cho NH4OH vào thì có tủa trắng xuất hiện và tiếp tục đến dư NH4OH thì tủa vẫn không tan. ●Phương trình phản ứng và giải thích: NaF + LiCl→NaCl + LiF Vì NH4OH đặc làm dung môi phân cực hơn mà LiF có một phần liên kết cộng hóa trị nên tủa nhiều hơn. OH- + H2PO4- →H2O + HPO42OH- + HPO42- → H2O + PO433Li+ + PO43- →LiPO4 ↓ ●Kết luận : Đa số các muối kim loại kiềm là dễ tan trừ một số muối của Li.Các muối của K+ dễ tan hơn của Li+ vì khi thay LiCl bằng KCl thì trong các ống đều không có hiện tượng. 3 Thí nghiệm 5 : ●Cách tiến hành và hiện tượng: Lắc chung hỗn hợp gồm 0.5g LiCl và 0.5g KCl với 3ml cồn trong becher 50ml khoảng 5 phút. Lọc và rửa phần rắn không tan 3 lần, mỗi lần với 1ml cồn. Phần cồn qua lọc và cồn dùng để rửa gộp chung trong một becher. Đun cách thủy đền khi cạn khô sẽ thu được 2 khối rắn: m ột ở trên lọc và một do cô cạn. Lấy mẫu rắn trên lạo hòa tan trong 2ml nước rồi chia thành 2 ống nghiệm để thử Li+: Ống 1: thêm 1ml NaF và 5 giọt NH4OH đậm đặc, không có hiện tượng gì xảy ra. Ống 2: thêm 10 giọt acid piric vào có xuất hiện kết tủa hình kim. Làm tương tự với mẫu rắn thu được do cô cạn thì ta thấy mẫu này có chứa Li2+. ●Phương trình phản ứng và giải thích: Khi hòa tan hỗn hợp bằng cồn thì do Li+ có bán kính nguyên tử nhỏ nên lực hút hạt nhân vơi electron ngoài cùng lớn làm cho độ phân c ực trong muối LiCl giảm mà cồn là dung môi phân yếu nên LiCl được hòa tan tốt còn KCl thì không tan do tính phân cực mạnh. Vì vậy, phần qua lọc có chứa LiCl còn mẫu rắn là KCl. Điều này chứng tỏ chất rắn trên lọc không chứa ion Li+ mà chứa ion K+. ●Kết luận :Trong phân nhóm IA khi đi từ trên xuống thì độ phân cực của muối kim loại tăng dần. Các chất sẽ tan dễ dàng trong dung môi tương tự với nó. 4 Bài 2: KIM LOẠI KIỀM THỔ Thí nghiệm1: Quan sát màu của ngọn lửa khi kim loại kiềm thổ cháy ●Cách tiến hành : - Nhúng một đầu giấy lọc sạch vào dung dịch CaCl2 bão hoà rồi hơ trên ngọn lửa đèn cồn. - Tiến hành tương tự với dung dịch SrCl2 bão hòa và dung dịch BaCl2. ●Hiện tượng: - Ngọn lửa có màu đỏ da cam. - Ngọn lửa có màu đỏ tươi ứng với dung dịch SrCl2 và màu vàng lục ứng với dung dịch BaCl2 ●Phương trình phản ứng và giải thích: Hiện tượng này được giải thích là do ion kim loại của muối hấp thụ năng lượng từ ngọn lửa, các electron ở lớp ngoài cùng bị kích thích lên mức năng lượng cao hơn nên khi trở về trạng thái cơ bản nó sẽ phát ra bức xạ có bước sóng trong vùng khả kiến đặc trưng cho mỗi ion kim loại và có màu sắc khác nhau. Thí nghiệm2 Phản ứng của kim loại kiềm thổ với nước ●Cách tiến hành Lấy 2 ống nghiệm cho vào mỗi ống 1-2 giọt nước, một ít bột Mg và 1 giọt phenolphtalein. - Ống 1: Để ở nhiệt độ thường,sau đó đun nóng. - Ống 2: Cho từ từ dung dịch NH4Cl vào. ●Hiện tượng: -Khi để nguội phản ứng xảy ra rất chậm. Tại bề mặt tiếp xúc pha xuất hiện màu hồng nhạt đồng thời có bọt khí nổi lên.Đó là khí hydro. -Khi đun nóng,bọt khí xuất hiện nhiều hơn, màu hồng đậm hơn và lan ra toàn bộ dung dịch. -Khi cho từ từ dung dịch NH4Cl vào,phản ứng xảy ra mãnh liệt, màu dung dịch nhạt dần đến mất màu, đồng thời khí thoát ra nhiều hơn. Sau đó màu hồng xuất hiện trở lại. ●Phương trình phản ứng và giải thích: - Phản ứng xảy ra chậm do Mg(OH)2 tạo thành che phủ bề mặt của Mg: Mg + H2O → Mg(OH)2↓ + H2↑ (1) 1 - Do TMg(OH)2 = 10-9.22 nên vẫn có một phần Mg(OH)2 tan tạo ion OH- khiến phenolptalein hóa hồng tại bề mặt phân chia giữa Mg và nước. Mg(OH)2 →Mg2+ +2OH- (2) - Ở nhiệt độ cao Mg(OH)2 tan nhiều hơn trong nước nên tạo nhiều OH- khiến màu hồng dung dịch đậm hơn. Đồng thời sự che phủ của Mg(OH)2 giảm nên phản ứng (1) xảy ra nhanh hơn → bọt khí thoát ra nhiều hơn. Khi cho NH4Cl vào thì Mg(OH)2 bị hòa tan, giải phóng bề mặt Mg làm phản ứng (1) mãnh liệt hơn và khí thoát ra nhiều hơn. Mg(OH)2 + NH4Cl→MgCl2↓+ NH3↑+ H2O - Do Mg(OH)2 bị hòa tan nên cân bằng (2) bị dịch chuyển theo chiều thuận làm giảm OH- dẫn đến mất màu phenolptalein. - Màu hồng xuất hiện trở lại do hai nguyên nhân: NH3 sinh ra ở phản ứng trên và OH- do phản ứng (2) sinh ra. ●Kết luận : Kim loại kiềm thổ tác dụng mạnh với nước khi đun nóng hoặc có xúc tác thích hợp. Thí nghiệm 3 : aĐiều chế và tính chất của Mg(OH)2: ●Cách tiến hành Điều chế Mg(OH)2 bằng ddNaOH với dung dịch muối Mg2+. Ly tâm bỏ phần dung dịch phía trên và cho phần kết tủa vào 3 ống nghiệm: - Ống 1: Cho tác dụng với HCl. - Ống 2: Cho tác dụng với NH4Cl. - Ống 3: Cho NaOH vào. ●Hiện tượng: - Khi cho dd NaOH vào Mg2+, xuất hiện kết tủa trắng và hầu như không tan trong nước. - Trong dd HCl,kết tủa tan và dung dịch trở nên trong suốt. - Trong dd NH4Cl kết tủa tan tạo ra dung dịch trong suốt và có mùi khai. - Trong dd NaOH,không có hiện tượng gì xảy ra. ●Phương trình phản ứng và giải thích: MgCl2 + 2NaOH → Mg(OH)2↓ + NaCl Mg(OH)2 + 2HCl → MgCl2 + 2H2O 2 Mg(OH)2 +2NH4Cl → MgCl2 +2NH3↑ + 2H2O NaOH và Mg(OH)2 đều có tính bazơ nên không phản ứng. b. Điều chế và tính chất của hydroxit kim loại kiềm thổ ●Cách tiến hành: Lấy 4 ống nghiệm, mỗi ống lần lượt chứa 1 ml dung dịch muối Mg2+, Ca2+, Ba2+ và Sr2+ 0.5M; thêm vào mỗi ống 0.5 ml dung dịch NaOH 1M; ly tâm và quan sát kết tủa. ●Hiện tượng: -Trong các ống nghiệm đều xuất hiện kết tủa. lượng kết tủa tăng dần theo thứ tự: Ba2+ , Sr2+ , Ca2+, Mg2+. Như vậy độ tan của các hydroxyt tương ứng giảm dần theo thứ tự trên. ●Phương trình phản ứng và giải thích: Ca2+ + 2OH- → Ca(OH)2↓ Mg2+ + 2OH- → Mg(OH)2↓ Sr2+ + 2OH- → Sr(OH)2↓ Ba2+ + 2OH- → Ba(OH)2 Do đi từ Mg đến Ba thì bán kính nguyên tử tăng lên nên lực hút hạt nhân với electron ngoài cùng giảm và do oxi có độ âm điện lớn nên rút electron về phía nó làm cho phân tử hydroxyt phân cực mạnh nên tan được trong nước là dung môi phân cực. ●Kết luận : Có thể điều chế các hydroxyt của kim loại kiềm thổ bằng cách cho muối tan của chúng tác dụng với kim loại kiềm. Hydroxyt của kim loại kiềm thổ có tính bazơ. -Khi đi từ Mg,Ca,Sr, đến Ba độ tan của Hydroxyt tăng. Thí nghiệm 4 Khảo sát độ tan của muối sunfat kim loại kiềm thổ: ●Cách tiến hành : - Lấy 4 ống nghiệm, cho vào mỗi ống 1 ml lần lượt các dung dịch MgCl2, CaCl2, BaCl2 và SrCl2, sau đó nhỏ từ từ dung dịch H2SO4 2N vào - Cho H2SO4 đến dư ●Hiện tượng: - Ống chứa MgCl2 không có hiện tượng - Ống chứa CaCl2 bị vẫn đục do tạo chất ít tan 3 - Ống chứa SrCl2 có màu trắng đục - Ống chứa BaCl2 bị đục nhiều. - Khi cho dư H2SO4 các kết tủa không tan . ●Phương trình phản ứng và giải thích: CaCl2 + H2SO4 → CaSO4↓ + 2HCl SrCl2 + H2SO4 → SrSO4↓ + 2HCl BaCl2 + H2SO4 →BaSO4↓ + 2HCl Điều này hoàn toàn phù hợp với tích số tan của chúng TCaSO4 = 10-5.04, TSrSO4 = 10-6.49 TBaSO4 = 10-9.97 Do nồng độ của SO4 2- tăng lên nên cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận nghĩa là tăng lượng kết tủa. Độ tan của hydroxyt và muối sunfat khi đi từ Mg đến Ba ngược nhau vì đối với muối sunfat năng lượng hoạt hóa cation lớn hơn năng lượng mạng tinh thể. Hơn nữa đi từ Mg đến Ba, bán kính ion X2+ tăng dần nên khả năng phân cực trong nước giảm và năng lượng hydrat giảm dẫn đến độ tan giảm từ Mg đến Ba. ●Kết luận : Độ tan muối sunfat giảm dần từ Mg đến Ba. Thí nghiệm5:Xác định độ cứng của nước: - Hút 10ml nước cứng cho vào erlen 250ml, thêm nước cất đến khoảng 100ml, thêm 5ml dung dịch đệm pH 10 và khoảng 5 giọt chỉ thị Erio T đen. Lắc đều và chuẩn độ bằng dung dịch EDTA 0.02N cho đến khi màu chỉ thị chuyển từ đỏ tím sang xanh dương hẳn. Tiến hành chuẩn độ 2 lần. ●Tính toán : V1 = 17 (ml) V2 = 16,7 (ml) →VEDTA = 16,85 ml vmẫu = 10 ml CN EDTA = 0.02 N Tổng hàm lượng Mg2+ và Ca2+: X = V EDTA* CEDTA * 1000/ vmaãu = 16,85 x 0.02 x 1000/ 10 = 33,7 (mN) ●Kết luận : Độ cứng của nước là 33,7 mili đương lượng gam. 4 Thí nghiệm 6 : Làm mềm nước ●Cách tiến hành - Lấy 50 ml nước cứng cho vào becher 250 ml, thêm 5 ml dung dịch Na2CO3 0.1M và 2 ml sữa vôi. Đun sôi hỗn hợp trong 3 phút, lọc bỏ kết tủa. Tiến hành chuẩn độ phần nước trong như thí nghiệm 5. ●Tính toán: V1 = 5,8ml, V2 = 5,6ml→ VEDTA = 5,7 ml vmẫu = 10 ml. Tổng hàm lượng Mg2+ và Ca2+ còn lại: X’= VEDTA . CN EDTA . 1000/Vmẫu = 5,7 x 0.02 x 1000/ 10 = 11,4 (mN) Nhận xét: X’ < X chứng tỏ hàm lượng Mg2+ và Ca2+ trong mẫu giảm nước được làm mềm vì khi thêm Na2CO3 và Ca(OH)2 vào thì xảy ra phản ứng: Mg2+ + 2OH- ↔ Mg(OH)2↓ Ca2+ + CO32- ↔ CaCO3↓ Làm giảm lượng Mg2+ và Ca2+ trong dung dịch sau lọc. 5 Bài 3: NGUYÊN TỐ NHÓM IIIA Thí nghiệm 1 Hydroxyt nhôm – Điều chế và tính chất ●Cách tiến hành - Hiện tượng : a) Lấy 10g quặng bauxite (46% Al2O3) cho vào becher 250ml, thêm 40ml dd NaOH 3M. Đun sôi, khuấy đều trong 15 phút. Lọc bỏ cặn đỏ. Phần nước trong qua lọc được trung hòa bằng dd HCl 1M cho đến pH 7 ( dùng vài giọt phenolphtalein để kiểm tra). Ta thấy có kết tủa keo trắng trên nền hồng của phenolphtalein. Lọc bỏ kết tủa rồi sấy ở 100oC, sản phẩm sau sấy là Al(OH)3, cân được 4.2g. Hòa tan tủa đã sấy khô với HCl và NaOH ta thấy tủa tan tạo dd trong suốt. b) Lấy 3 ống nghiệm, mỗi ống cho 1ml dd muối Al3+, thêm từ từ từng giọt dd NaOH 1M cho đến khi tạo tủa. Sau đó thêm vào: - Ống 1: cho NH4Cl vào ta thấy không có hiện tượng. Ống 2: cho dd NaOH 1M ta thấy kết tủa tan. Ống 3: cho dd NH4OH đậm đặc ta thấy tủa tan nhưng chậm hơn ống 2. ●Phương trình phản ứng và giải thích: Al(OH)3+ NaOH → NaAlO2 +H2O Đây là phần nước qua lọc. NaAlO2 + H+ +H2O ↔ Al(OH)3↓ + Na+ Lượng tủa lý thuyết thu được: Hiệu suất: Al(OH)3 +NaOH→ NaAlO2 +2H2O Al (OH )3 + HCl → AlCl 3 + H 2O b) Al3+ + 3OH- → Al(OH)3↓ Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O Al(OH)3 + 3NH4OH → (NH4)3[Al(OH)6] 6 ●Kết luận : -Al(OH)3 là một hợp chất lưỡng tính. -Al(OH)3 là một chất có tính acid và bazơ đều yếu. Thí nghiệm 2 Phản ứng của nhôm với acid và kiềm ●Cách tiến hành - Hiện tượng : Lấy 4 ống nghiệm lần lượt cho vào mỗi ống 1ml dung dịch đậm đặc sau: H2SO4, HNO3, HCl, NaOH. Thêm vào mỗi ống 1 miếng nhôm.  Để ở nhiệt độ phòng. Quan sát ta thấy: - Ống 1: chứa H2SO4 đậm đặc, không có hiện tượng. Ống 2: chứa HNO3 đậm đặc, không có hiện tượng. Ống 3: chứa HCl đậm đặc, phản ứng xảy ra mãnh liệt tạo bọt khí đồng thời có rắn màu đen xuất hiện. Ống 4: chứa NaOH đậm đặc, phản ứng xảy ra mãnh liệt tạo bọt khí đồng thời có rắn màu đen xuất hiện.  Ở nhiệt độ cao. Ta thấy: -  Ống 1: phản ứng mãnh liệt, Al tan ra tạo dung dịch màu vàng. Ống 2: phản ứng mãnh liệt có khí màu nâu bay ra. Ống 3: phản ứng rất mãnh liệt, có khí thoát ra, rắn đen xuất hiện do nhôm bị chuyển dạng thù hình. Ống 4: phản ứng rất mãnh liệt, có khí thoát ra, có rắn đen xuất hiện do Al bị chuyển dạng thù hình. Làm lại thí nghiệm trên với các dung dịch loãng. - -  Để ở nhiệt độ phòng. Quan sát ta thấy: Ống 1: phản ứng xảy ra chậm, có khí thoát ra trên bề mặt Al. Ống 2: không có hiện tượng. Ống 3: phản ứng xảy ra chậm, có bọt khí trên bề mặt Al. Ống 4: Al tan chậm, có bọt khí thoát ra trên bề mặt Al.  Ở nhiệt độ cao. Quan sát ta thấy: Ống 1: phản ứng mãnh liệt, khí thoát ra rất nhiều. Ống 2: có khí màu nâu bay ra. Ống 3: phản ứng xảy ra mãnh liệt, khí thoát ra nhiều. Ống 4: phản ứng xảy ra nhanh hơn khi chưa đun nóng, khí thoát ra nhiều. 7 ●Phương trình phản ứng và giải thích: - Do nhôm bị thụ động hóa trong H2SO4 và HNO3 đặc nguội. - Xuất hiện rắn đen là do nhôm chuyển dạng thù hình. 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑ 2Al + 2NaOH +6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑ 2Al+6H2SO4 dđ → Al+6HNO3, đđ Al2(SO4)3+3SO2+H2O → Al(NO3)3+3NO2↑ + 3H2O Al + HCl đđ → 2AlCl3 +3H2↑ 2Al + 2NaOHđđ + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2↑ 2Al+3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2↑ Al + HCl → 2AlCl3 +3H2↑ 2Al + 2NaOH +2H2O → 2NaAlO2 + 3H2↑ 2Al+3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2↑ Al+6HNO3 → Al(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O Al + HCl → 2AlCl3 +3H2↑ 2Al + 2NaOH +2H2O → 2NaAlO2 + 3H2↑ ●Kết luận : Al có thể tan được trong kiềm và acid nhất là khi đun nóng. Ở nhiệt độ thường Al được bảo vệ bởi màng oxit nên bị thụ động hóa trong một số acid. Vì thế ta dùng nhôm để đựng một số acid đậm đặc như HNO3 và H2SO4. 8 Thí nghiệm 3 Phản ứng của Al với oxy và nước ●Cách tiến hành - Hiện tượng : Lấy 2 miếng Al, đánh sạch bề mặt, rửa sạch bằng nước rồi thấm khô bằng giấy lọc. Nhỏ lê mỗi miếng một giọt dd muối Hg2+. Ta thấy giọt dd Hg2+ từ không màu chuyển sang màu xám đen. Sau vài phút dùng giấy lọc thấm khô dd Hg2+. Một miếng để ngoài không khí, một miếng ngâm trong nước.Quan sát hiện tượng ta thấy: - Miếng nhôm để ngoài không khí có một lớp màu trắng xám hình kim phồng dần lên. - Miếng ngâm trong nước ban đầu sủi bọt khí nhưng sau đó thì hết đồng thời xuất hiện màng keo tại nơi phản ứng. ●Phương trình phản ứng và giải thích: 2Al + 3Hg2+ → 2Al3+ + 3Hg ↓ Chính Hg sinh ra làm cho giọt dung dịch Hg2+ chuyển màu xám đen. - Tại chỗ nhỏ Hg2+, miếng nhôm tạo thành hỗn hống Hg – Al. Hỗn hống này tiếp xúc với oxy trong không khí: 4 Al – Hg + 3O2 → 2Al2O3 + 4Hg Lớp oxit hình thành rồi bong ra, Hg sinh ra lại tiếp tục kết hợp với Al tạo hỗn hống phía trong, nó tiếp xúc và tác dụng với Oxi làm lớp oxit cao dần lên. - Do tạo lớp hydroxit nhôm che phủ bề mặt không cho nhôm tiếp xúc với nước nên không cho phản ứng tiếp diễn. 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3↓ + 3H2↑ ●Kết luận : Nhôm có thể tác dụng với oxy trong không khí và nước nếu không có lớp oxit và hydroxit bảo vệ bên ngoài. Thí nghiệm 4 Nhận biết acid boric và borat ●Cách tiến hành - Hiện tượng : a) Cho 0,5g H3BO3 vào ống nghiệm rồi thêm vào đó 2ml C2H5OH. Đun nhẹ ta thấy hầu như không tan. Rót dd vào chén sứ rồi đốt ta thấy ngọn lửa có màu xanh lục chứng tỏ H3BO3 có tan trong C2H5OH. b) Lấy một ít tinh thể borat Na2B4O7 vào chén sứ. Nhỏ lên vài giọt H2SO4 đặc cho đến khi tinh thể borat hoàn toàn bị thấm ướt. Sau đó thêm một ít CaF2, trộn đều, đem đun cho đến khi có khói trắng bay ra. Đốt trên khói trắng, ta thấy ngọn lửa có màu xanh lục. ●Phương trình phản ứng và giải thích: 9 H3BO3 + 3C2H5OH → (C2H5O)3B + 3H2O Na2B4O7 + H2SO4 + 5H2O → Na2SO4 + H3BO3 CaF2 + H2SO4 → CaSO4 + 2HF 3HF + H3BO3 → BF3 + 3H2O Nếu HF dư: BF3 + HF → HBF4 Ở điều kiện thường, BF3 là một chất khí không màu và bốc khói mạnh trong không khí. Do trong khói trắng tồn tại nguyên tố Bo nên khi đốt ngọn lửa có màu xanh. ●Kết luận : Acid boric và borat có thể nhận biết bằng màu đặc trưng của ngọn lửa khi đốt cháy những hợp chất của chúng. 10 Bài 5: NITƠ VÀ CÁC HỢP CHẤT NHÓM VA Thí nghiệm 1 Điều chế Nitơ ●Cách tiến hành - Hiện tượng : Cho 2g NaNO2 vào ống nghiệm và rót vào ống 5ml dd NH4Cl bão hòa ta thấy có bọt khí sủi nhẹ. Lắp hệ thống thu khí. Đun nhẹ thì phản ứng mạnh hơn. Thu khí vào ống nghiệm lớn chứa đầy nước úp ngược trên 1 chậu đựng nước. Lấy que nhang đang cháy đưa vào ống nghiệm chưa khí thu được thì ngọn lửa tắt ngay. ●Phương trình phản ứng và giải thích: NH4Cl + NaNO2 → NH4NO2 + NaCl NH4NO2 → N2 + 2H2O Khí thu được là khí N2 mà khí N2 thì không duy trì sự cháy nên ngọn lửa tắt ngay. ●Kết luận : Có thể điều chế khí N2 bằng cách nhiệt phân muối amoni nitrat. Khí N2 không duy trì sự cháy. Thí nghiệm 2 Tính chất của acid nitric ●Cách tiến hành - Hiện tượng : Cho vào 2 ống nghiệm nhỏ mỗi ống 3 giọt HNO3 đậm đặc. - Ống 1: thêm vào 1 mẫu kẽm ta thấy kẽm tan ra, có khí màu nâu bốc lên, phản ứng tỏa nhiệt mạnh, dd sau phản ứng không màu. - Ống 2: thêm vào 1 mẫu đồng ta thấy đồng tan ra, có khí màu nâu bay ra, phản ứng tỏa nhiệt mạnh, dd sau phản ứng có màu xanh. Cho vào ống nghiệm một ít lưu huỳnh. Sau đó thêm 1ml HNO3 đậm đặc. Đun nhẹ ta thấy lưu huỳnh tan ra, ống nghiệm nóng lên. Khi cho 1ml dd Ba2+ vào dd sau phản ứng thì thấy xuất hiện kết tủa màu trắng. Cho vào ống nghiệm 1ml FeSO4 bão hòa, 5-6 giọt H2SO4 đậm đặc. Làm lạnh ống nghiệm trong chậu nước. Thêm từ từ 1ml HNO3 loãng dọc theo thành ống nghiệm và không lắc. Quan sát màu sắc của dd ta thấy: - Dung dịch trước khi cho HNO3 vào có màu xanh lơ của Fe2+. - Khi cho HNO3 vào thì phần dd phía trên có màu vàng nâu, có bọt khí đồng thời ở giữa dần dần xuất hiện lớp phân cách màu đen, dd phía dưới vẫn màu xanh lơ. 11 Khi lắc mạnh dd thì lớp phân cách màu đen biến mất, đồng thời co khí bay ra hóa nâu trong không khí và dd sau cùng có màu nâu đỏ. Khi thêm H2SO4 vào thì thấy màu nâu đỏ nhạt dần. ●Phương trình phản ứng và giải thích: Zn + 4HNO3, đđ → Zn(NO3)2 + 2NO2↑ + H2O Không màu màu nâu Cu + 4HNO3, đđ → Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + H2O dd màu xanh màu nâu S + 4HNO3, đđ → H2SO4 + 2NO2↑ + 2H2O Ba2++ SO42- → BaSO4 ↓ - Dung dịch phía trên có màu vàng nâu là do Fe2+ bị oxy hóa thành Fe3+ theo phản ứng: 6FeSO4 + 3H2SO4 + HNO3 → 3Fe2(SO4)3+2NO↑+4H2O Do ống nghiệm bị lạnh nên khí NO tạo thành bị giữ lại trong dd và tạo phức với FeSO4 chưa phản ứng thành một phức có màu đen: FeSO4 + xNO → [Fe(NO)x]SO4 (đen) - Do phức trên không bền nên khi ta lắc mạnh sẽ phân hủy tạo NO thoát ra ngoài rồi hóa nâu ngoài không khí. [Fe(NO)x]SO4 → FeSO4 +xNO↑ 2NO + O2 → 2NO2 Dung dịch sau cùng màu nâu đỏ là do Fe2(SO4)3 thủy phân tạo Fe(OH)3 màu nâu đỏ. Để kiểm chứng ta cho H2SO4 vào thì màu nâu đỏ nahtj dần do sự thủy phân củaFe2(SO4)3 phụ thuộc vào pH của dung dịch. ●Kết luận : HNO3 có tính oxy hóa mạnh nen nó có thể tác dụng được với cả kim loại đứng trước, sau hydro, với phi kim và nhiều hợp chất có tính khử. 12 Thí nghiệm 3 Tính chất của dd cường thủy ●Cách tiến hành - Hiện tượng : Cho vào 3 ống nghiệm, mỗi ống 1 giọt Hg(NO3)2 và thêm từ từ dd (NH4)2S cho đến khi kết tủa hoàn toàn. Quan sát ta thấy kết tủa màu đen. Li tâm và gạn bỏ phần dd trên kết tủa. - Ống 1: thêm vào từ từ 1 ml cường thủy (3HNO3:HCl), ta thấy kết tủa tan ra, có khí thoát ra rồi hóa nâu trong không khí và trong dd xuất hiện tủa màu vàng. Khi cho đến dư nước cường thủy thi tủa vàng tan ra. Thử bằng dd Ba2+ thì có tủa trắng. - Ống 2: thêm từ từ dd HNO3 đậm đặc ta thấy không có hiện tượng. Ống 3: thêm từ từ dd HCl đậm đặc thì thấy không có hiện tượng. ●Phương trình phản ứng và giải thích: Hg(NO)3 + (NH4)2S → HgS(↓ đen )+ 2NH4NO3 - Nước cường thủy có tính oxy hóa mạnh do tạo ra clo nguyên tử: Chính clo nguyên tử đã hòa tan HgS: 2Cl + HgS → HgCl2 + S↓ vàng Khi cho dư cường thủy: 6Cl + S→ 6Cl- + S6+ SO42- + Ba2+ → BaSO4↓ trắng ●Kết luận : Dung dịch nước cường thủy có tính oxy hóa rất mạnh. Thí nghiệm 4 :Tính chất muối nitrit ●Cách tiến hành - Hiện tượng : Cho vào 4 ống nghiệm mỗi ống 1ml dung dịch NaNO2. - Ống 1: thêm vào 1 ít dd KMnO4 loãng có pha 1 giọt H2SO4 đậm đặc. Ta thấy màu tím của hỗn hợp mất đi và tạo dd trong suốt. - Ống 2: thêm vào dd FeSO4 và vài giọt H2SO4 đậm đặc (không lắc). Ta thấy xuất hiện lớp màu nâu đen và có bọt khí không màu rồi hóa nâu. - Ống 3: thêm dd KI có pha 1 giọt H2SO4 loãng. Ta thấy đầu tiên dd có màu vàng nhạt của KI,sau đó tạo tủa màu tím than. Khi cho dư dd KI thì tủa tan tạo dd màu nâu đất. Thử bằng hồ tinh bột thì thấy hồ tinh bột hóa xanh. Trong quá trình phản ứng có bọt khí sinh ra. Ống 4: thêm vài giọt H2SO4 đặc ta thấy dd có sủi bọt khí không màu. 13 ●Phương trình phản ứng và giải thích: 6H+ +2MnO42-+5NO2- → 5NO3- + 2Mn2+ + 3H2O ( Dd không màu ) Fe2++2H+ +NO2- → Fe3+ + H2O + NO↑ (Khí không màu) FeSO4 + xNO → Fe(NO)xSO4 (Đen) 2I-+2NO2- +4H+→2NO↑ +I2↓ (Tím ) +2H2O Khi dư KI: I2 + KI → KI3 nâu đất. Do iốt dễ thăng hoa nên làm hồ tinh bột hóa xanh. NO2- + H+ → HNO2 3HNO2 → HNO3 + 2NO↑ +H2O ●Kết luận : Muối nitrit vừa có tính khử vừa có tính oxy hóa. Acid nitrit là acid không bền sẽ tự phân hủy theo cơ chế tự oxy hóa khử. Thí nghiệm 4 Điều chế và tính chất của amoniac ●Cách tiến hành - Hiện tượng :  Điều chế NH3: Cho vào ống nghiệm 3g NH4Cl và 5ml dd NaOH đậm đặc. Lắc kĩ ống nghiệm, đun nóng bằng đèn cồn và thu khí thoát ra trong 1 erlen, khi nghe mùi NH3 bay ra và thành bình mờ như sương mù thì ngưng đun. Đậy ống nghiệm bằng nút cao su có gắn ống thủy tinh và nhúng ngược bình erlen vào chậu nước có thêm vài giọt phenolphtalein. Quan sát hiện tượng ta thấy nước từ từ bị hút vào erlen sau đó bỗng nhiên phụt mạnh và chuyển sang màu hồng chứng tỏ đây là môi trường bazo.  Cân bằng trong dung dịch NH3: Lấy dd thu được thí nghiệm trên cho vào 4 ống nghiệm, mỗi ống nghiệm 1ml: - Ống 1: thêm một ít dd NH4Cl và lắc cho tan ra ta thấy màu hồng nhạt dần. Cho đến dư thì màu hồng không mất hẳn. - Ống 2: thêm từ từ H2SO4 loãng đến dư ta thấy màu hồng nhạt dần rồi mất hẳn. - Ống 3: đun nhẹ ta thấy màu hồng nhạt dần nhưng không mất hẳn. - Ống 4: giữ để so sánh. So sánh màu trong 4 ống ta thấy màu dung dịch nhạt dần theo thứ tự ống 4 > ống 3 > ống 1 > ống 2. 14 ●Phương trình phản ứng và giải thích: NH4Cl + NaOH → NH4OH + NaCl (1) NH4OH → NH3 + H2O (2) NH3 + H2O → NH4+ + OH- (3) Phenolphtalein hóa hồng là do có OH- sinh ra. Sở dĩ nước bị hút vào erlen là vì áp suất trong erlen giảm. Âp suất giảm do:  1 mol NH4OH khi tan trong nước thì nó chỉ chiếm khoảng n5ml nhưng nếu 1 mol NH4OH ở thể hơi thì nó chiếm đến 22,4l.  NH3 ngưng tụ và tan vao nước. NH4Cl → NH4+ + ClPhản ứng này làm nồng độ NH4+ tăng lên làm cân bằng (3) dịch chuyển theo chiều làm giảm OH- nên màu hồng nhạt dần. Nhưng màu hồng không mất hẳn vì bản chất (3) vẫn là phản ứng thuận nghịch. H+ + OH - → H2O Acid vào trung hòa lượng OH – trong dd. Khi cho đến dư acid thì hoàn toàn hết OH – nên màu hồng của dd mất hẳn. Khi đun nóng thì NH3 bay hơi làm cân bằng phản ứng (3) dịch chuyển theo chiều làm giảm lượng OH- nên màu hồng của dd nhạt dần. ●Kết luận : - NH3 tan nhiều trong nước. - Dung dịch NH3 là một bazơ yếu Thí nghiệm 5 Nhiệt phân muối amoni ●Cách tiến hành - Hiện tượng : - Cho một ít tinh thể NH4Cl vào ống nghiệm, đun nóng. Quan sát ta thấy trên thành ống nghiệm có tinh thể trắng bám lên. Làm tương tự như trên nhưng ta cẩn thận xua hơi ẩm ra khỏi ống thì không xảy ra hiện tượng thăng hoa vật lý. Làm lại thí nghiệm trên nhưng thay NH4Cl bằng (NH4)2SO4. Ta thấy khi đặt giấy tẩm phenolphtalein thì giấy 15 xuất hiện những vệt hồng, đồng thời dd còn lại tạo tủa trắng với dd Ba2+ và trên thành ống nghiệm không có tinh thể trắng tạo thành. Đây là hiện tượng thănh hoa hóa học. ●Phương trình phản ứng và giải thích: - Do NH4Cl có nhiệt độ phân hủy lớn hơn nhiệt độ thăng hoa nên sẽ thăng hoa trước. Khi gặp nhiệt độ thấp và hơi nước sẽ đọng lại trên thành ống nghiệm. NH4Cl → NH3↑ + HCl↑ NH3 + HCl → NH4Cl (r) Đây là hiện tượng thăng hoa vật lý vì trước khi đạt nhiệt độ phân hủy thì NH4Cl đã thăng hoa và không bị biến đổi chất. (NH4)2SO4 → 2NH3 +H2SO4 (1) Ba2++ SO42- → BaSO4↓ Đây là hiện tượng thăng hoa hóa học vì (NH4)2SO4 bị phân hủy theo phản ứng (1), không thể kết hợp lại với nhau. ●Kết luận : Muối amoni không bền, dễ bị nhiệt phân, phản ứng phân hủy phụ thuộc vào gốc acid tạo thành muối amoni đó. 16
- Xem thêm -