Bài tập Hóa học vô cơ - Chương 2: Cấu tạo chất rắn
Chöông II : Caáu taïo chaát raén
Daïng baøi moái lieân heä giöõa vò trí nguyeân toá trong baûng heä thoáng tuaàn hoaøn vôùi
loaïi maïng tinh theå cuûa hôïp chaát vaø caùc tính chaát vaät lyù cuûa chaát.
Baøi 24: Nhöõng chaát sau ñaây ôû traïng thaùi raén naèm döôùi daïng maïng tinh theå naøo? Vì
sao?
Giaûi:
a) Na2O : Maïng tinh theå ion . Na laø kim loaïi maïnh (phaân nhoùm IA, chu kyø 3) vaø
Oxy laø phi kim loaïi maïnh (phaân nhoùm VIA, chu kyø 2) do ñoù coù söï khaùc bieät raát
lôùn veà ñoä aâm ñieän (o = 3,5 ; Na = 0,9)…
CCl4 : Maïng phaân töû. Cacbon (phaân nhoùm IVA, chu kyø 2) vaø Clo (phaân nhoùm
VIIA, chu kyø 3) ñeàu laø phi kim loaïi neân lieân keát giöõa chuùng coù tính coäng hoùa trò. Vì
cacbon ôû chu kyø 2 neân chæ coù 4 ocbitan hoùa trò, soá phoái trí toái ña baèng 4 neân CCl4 laø
coâng thöùc thöïc cuûa moät phaân töû tetraclorua cacbon.
Ckim cöông : Maïng nguyeân töû. Cacbon (phaân nhoùm IVA, chu kyø 2) coù 4 electron
vaø 4 ocbitan hoùa trò (2s22p2) , trong traïng thaùi kích thích, 1e cuûa ocbitan 2s nhaûy leân
ocbitan coøn troáng cuûa phaân lôùp 2p. Vì khoâng coøn caëp electron hoùa trò vaø baùn kính
nguyeân töû C cuõng lôùn hôn cuûa N, O vaø F ( rC = 0,77Ao; rN = 0,71Ao; rO = 0,66 Ao; rF =
0,64 Ao) neân lieân keát ñoàng maïch ( C – C) khaù beàn vì vaäy caùc loaïi Cacbon ñôn chaát
ñeàu coù maïng nguyeân töû vôùi caùc caáu truùc khaùc nhau (Ckim cöông : Caáu truùc phoái trí;
Cgraphit : Caáu truùc lôùp; Ccacbit : caáu truùc maïch) ( Sinh vieân khoâng caàn nhôù giaù trò baùn
kính nguyeân töû maø chæ caàn giaûi thích baùn kính C lôùn hôn N, O vaø F do theo quy luaät
trong moät chu kyø ñoái vôùi nguyeân toá khoâng chuyeån tieáp baùn kính nguyeân töû giaûm
nhanh töø traùi qua phaûi).
Po : maïng kim loaïi. Poloni laø nguyeân toá phaân nhoùm VIA , tuy nhieân do noù ôû chu kyø
6 neân Po laø moät kim loaïi ( quy luaät bieán ñoåi taêng daàn tính kim loaïi trong moät phaân
nhoùm chính töø treân xuoáng).
b) K3[Fe(CN)6] : maïng ion. Coi phöùc chaát laø muoái coù ion phöùc. Muoái naøy goàm anion
cuaû acid H2[Fe(CN)6] vaø cation cuûa baz maïnh KOH,vì vaäy noù laø muoái ñieån hình
neân coù maïng ion ( thöïc teá acid H2[Fe(CN)6] khoâng beàn , bò phaù huûy trong moâi
tröôøng acid vì HCN laø acid raát yeáu).
Ghi chuù: cuõng nhö caùc muoái ñôn giaûn, muoái phöùc cuõng taêng daàn tính coäng hoùa trò khi
caùc goác anion cuûa acid yeáu daàn lieân keát vôùi goác cation cuûa baz yeáu daàn. Ví duï
FeCl3 laø hôïp chaát mang tính coäng hoùa trò trong khi NaCl laø hôïp chaát ion vì Fe(OH)3
laø moät hydroxyt raát yeáu. Töông töï Fe4[Fe(CN)6]3 laø hôïp chaát coäng hoùa trò.
Caùc tröôøng hôïp coøn laïi trong baøi 24 giaûi thích töông töï nhöõng tröôøng hôïp treân.
Baøi 25.: Moâ taû caáu truùc tinh theå cuûa H2O vaø H3BO3. Nguyeân nhaân naøo giuùp chuùng coù
caáu truùc nhö vaäy. Vì sao nöôùc ñaù noåi trong nöôùc loûng?
Giaûi:
H2O : maïng phaân töû goåm caùc töù dieän noái nhau qua ñænh nhôø lieân keát hydro (O – H
…O) : O (phaân nhoùm VIA, chu kyø 2) coù 4 ocbitan hoùa trò vaø 6 electron hoùa trò (2s22p4)
chæ coù theå coù 2 electron ñoäc thaân neân chæ taïo 2 lieân keát beàn. H coù caáu hình
electron hoùa trò 1s1 neân chæ taïo ñöôïc 1 lieân keát . Vì vaäy, H2O laø coâng thöùc phaân töû
ñôn giaûn cuûa 1 phaân töû nöôùc, lieân keát giöõa caùc phaân töû nöôùc laø lieân keát hydro ( ñieàu
kieän ñeå coù lieân keát hydro laø 2 nguyeân töû taïo caàu hydro phaûi coù ñoä aâm ñieän lôùn,
nguyeân töû Oxy thoûa maõn ñieàu kieän naøy). Ñeå coù ñöôïc ñaëc ñieåm traät töï xa cuûa caáu truùc
tinh theå, caáu truùc cuûa nöôùc raén phaûi coù ñaëc ñieåm nhö ñaõ neâu.
H3BO3 : maïng phaân töû, caáu truùc lôùp.. Tính höõu haïn cuûa phaân töû H3BO3 do vò trí cuûa
H, O vaø B (phaân nhoùm IIIA, chu kyø 2). Phaân töû H3BO3 naèm treân moät maët phaúng do B
naèm ôû traïng thaùi lai hoùa sp2(caùc nguyeân toá chu kyø 2 coù traïng thaùi lai hoùa ñaëc tröng laø
sp vaø sp2 ). Ñieàu naøy daãn ñeán caáu truùc lôùp do coù lieân keát hydro (B – O – H …O) giöõa
caùc phaân töû H3BO3. Caùc lôùp lieân keát vôùi nhau baèng löïc van der van.
Baøi 33: Nhieät ñoä noùng chaûy vaø nhieät ñoä soâi cuûa Flo, Clo, Brom vaø Iod thaáp vaø coù giaù
trò bieán ñoåi taêng daàn ( xem soá lieäu trong baøi taäp). Giaûi thích ñieàu ñoù nhö theá naøo?
Nhieät ñoä noùng chaûy vaø nhieät ñoä soâi cuûa Atatin cao hôn hay thaáp hôn cuûa Iod? Taïi
sao?
Giaûi:
Flo, Clo, Brom vaø Iod ñeàu thuoäc phaân nhoùm VIIA neân ñeàu coù caáu hình electron hoùa
trò ns2np5, do ñoù daïng ñôn chaát chæ coù caáu taïo phaân töû hai nguyeân töû (do moät nguyeân töû
chæ taïo ñöôïc moät lieân keát beàn). Suy ra maïng tinh theå cuûa chuùng laø loaïi maïng phaân
töû. Lieân keát giöõa caùc phaân töû laø loaïi lieân keát van der van. Nhieät ñoä nhoùng chaûy vaø
nhieät ñoä soâi taêng daàn theo daõy treân laø do khoái löôïng phaân töû taêng daàn. Atatin cuõng
thuoäc phaân nhoùm VIIA neân ñôn chaát cuõng ñöôïc taïo thaønh töø caùc phaân töû ñôn giaûn At2,
chu kyø 5 neân At2 coù khoái löôïng phaân töû lôùn hôn I2, suy ra nhieät ñoä noùng chaûy vaø nhieät
ñoä soâi cuûa At2 cao hôn I2.
Baøi 34 cuõng lyù luaän nhö baøi 33 vôùi löu yù ñeán lieân keát hydro trong nöôùc.
Baøi 43 cuõng lyù luaän nhö baøi 33 vôùi löu yù laø ñoä beàn cuûa lieân keát coäng hoùa trò giaûm khi
maät ñoä electron cuûa ocbitan che phuû taïo lieân keát giaûm ( xem trang 111 [2]).
Daïng baøi moái quan heä giöõa coâng thöùc hoùa hoïc, soá phoái trí vôùi caáu truùc maïng tinh
theå vaø caùc tính chaát vaät lyù cuûa chaát.
Baøi 22 : CdI2 coù caáu truùc lôùp trong ñoù Cd coù soá phoái trí 6. Haõy moâ taû söï hình thaønh
caáu truùc lôùp cuûa CdI2 döïa treân vieäc saép xeáp khít ñaëc caùc quûa caàu I. Trong caáu truùc cuûa
CdI2 coù nhöõng löïc lieân keát naøo? Phaïm vi taùc duïng cuûa nhöõng löïc lieân keát ñoù? Taïi sao
laïi noùi CdI2 coù caáu truùc lôùp? Caùc hôïp chaát töông töï AB2 trong ñoù A coù soá phoái trí 6, B
laø caùc nguyeân töû coù baùn kính töông ñoái lôùn ( nhö Cl, Br, I) coù caáu truùc gioáng CdI2 hay
khoâng?
Giaûi:
Cadimi thuoäc chu kyø 5 phaân nhoùm IIB, cuoái daõy 4d neân laø kim loaïi trung bình yeáu
(o Cd2+/Cd = -0,402 V) vaø ñoä aâm ñieän khaù lôùn (Cd = 1,5), Iod thuoäc chu kyø 5 phaân
nhoùm VIIA neân laø phi kim loaïi trung bình (o I2/2I- = 0,621 V) vaø ñoä aâm ñieän nhoû
nhieàu so vôùi flo (I = 2,55). Do söï cheânh leäch veà ñoä aâm ñieän giöõa Cd vaø I khoâng lôùn,
lieân keát trong CdI2 mang nhieàu baûn chaát coäng hoùa trò, tuy nhieân vì Cd coù soá oxy hoùa
+2 neân lieân keát cuõng coù moät phaàn ñaùng keå tính ion. Ñieàu naøy quyeát ñònh caáu truùc
daïng lôùp cuûa CdI2. Töø coâng thöùc CdI2 vaø bieát soá phoái trí cuûa Cd baèng 6, suy ra soá phoái
trí cuûa I baèng 3. Nhö vaäy moät lôùp CdI2 goàm 3 lôùp thaønh phaàn, hai lôùp quaû caàu Iod keïp
moät lôùp caùc quaû caàu Cd. Vì baùn kính cuûa quûa caàu Iod coù giaù trò naèm giöûa baùn kính
coäng hoùa trò nguyeân töû (rI = 1,33 Ao) vaø baùn kính ion (r (I-) = 2,2 Ao), vaø baùn kính cuûa
quaû caàu Cd coù giaù trò naèm giöõa baùn kính kim loaïi nguyeân töû (rCd = 1,56 Ao) vaø baùn
kính ion
(r (Cd2+) = 0,99 Ao) neân coù theå coi 2 lôùp caùc quaû caàu Iod xeáp khít leân
nhau nhö trong tröôøng hôïp caùc quaû caàu nguyeân töû kim loaïi. Caùch saép naøy taïo ra caùc loã
troáng töù dieän (loã troáng giöõa 4 quaû caàu) vaø caùc loã troáng baùt dieän (loã troáng giöõa 6 quaû
caàu). Caùc quaû caàu Cd phaân boá trong taát caû caùc loã troáng baùt dieän. Caùch phaân boá naøy
daãn ñeán Iod coù soá phoái trí vaø Cd coù soá phoái trí 6 (xem hình 85, trang 157 [4]). Löïc lieân
keát giöõa caùc lôùp CdI2 laø löïc van der van. Loaïi caáu truùc lôùp naøy laø phoå bieán cho loaïi
hôïp chaát AB2 vôùi A laø kim loaïi khoâng maïnhvaø B laø phi kim loaïi soá oxy hoùa –1 vaø coù
baùn kính ñuû lôùn (Cl, Br vaø I).
Baøi 23: SnCl4 vaø SnF4 coù caáu truùc nhö theá naøo khi ôû traïng thaùi raén, bieát raèng trong
SnCl4 nguyeân töû Sn coù soá phoái trí 4 coøn trong SnF4 coù soá phoái trí 6? Taïi sao?
Giaûi:
Thieác thuoäc chu kyø 5 phaân nhoùm IVA neân laø kim loaïi raát keùm hoaït ñoäng (o Sn2+/Sn
= -0,14 V) vaø ñoä aâm ñieän khaù lôùn ( = 1,7) , theâm vaøo ñoù trong tetraclorua thieác vaø
tetraflorua thieác , thieác coù soá oxy hoùa +4, suy ra lieân keát trong chuùng coù baûn chaát chuû
yeáu laø lieân keát coâng hoùa trò. Baùn kính cuûa quaû caàu Sn trong tetraclorua vaø tetraflorua
thieác khaù nhoû vaø naèm giöõa caùc giaù trò baùn kính caùc ion +2 (r = 1,02 Ao ) vaø ion +4 (r =
0,67 Ao) trong khi baùn kính quaû caàu Clo lôùn vaø naèm giöõa caùc giaù trò baùn kính coäng hoùa
trò nguyeân töû (r = 0,99 Ao) vaø baùn kính ion –1 (r = 1,81 Ao). Kích thöôùc lôùn cuûa quaû
caàu Cl so vôùi quaû caàu Sn daãn ñeán söï haïn cheá soá phoái trí cuûa Sn trong SnCl4 vaø do tính
coäng hoùa trò cao cuûa lieân keát, SnCl4 coù maïng phaân töû, caáu truùc ñaûo, nhieät ñoä noùng
chaûy
(-33oC) vaø nhieät ñoä soâi (112oC) thaáp ( cuõng coù theå suy ra maïng phaân töû vaø
caáu truùc ñaûo cuûa SnCl4 tröïc tieáp töø coâng thöùc vaø soá phoái trí cuûa Sn: Sn coù soá phoái trí 4
neân Cl phaûi coù soá phoái trí 1, daãn ñeán phaân töû SnCl4 höõu haïn). Quaû caàu Flo nhoû hôn,
baùn kính cuûa noù coù giaù trò naèm giöõa baùn kính coäng hoùa trò nguyeân töû ( 0,64 Ao) vaø baùn
kính ion –1 (1,33 Ao), vì vaäy soá quaû caàu Flo bao quanh quaû caàu thieác leân ñeán 6. Sn
trong SnF4 naèm ôû traïng thaùi lai hoùa sp3d2, 2 F coù soá phoái trí 2 vaø 2 F coù soá phoái trí 1.
SnF4 coù caáu truùc lôùp (xem hình 83 trang 156 [4]) neân beàn hôn SnCl4; noù thaêng hoa ôû
705oC.
Baøi 28: Khi laøm laïnh, CO2 seõ keát tinh ôû maïng tinh theå gì? Trong maïng tinh theå CO2
coù nhöõng loaïi lieân keát naøo? Nhöõng lieân keát ñoù ñöôïc thöïc hieän trong phaïm vi naøo? Taïi
sao CO2 coù nhieät ñoä thaêng hoa raát thaáp ( -78,5oC). Bieát raèng C coù soá phoái trí 2.
Theo coâng thöùc CO2, C coù soá phoái trí 2 thì O coù soá phoái trí 1, suy ra phaân töû CO2 höõu
haïn. Vaäy CO2 coù maïng phaân töû, caáu truùc ñaûo. Lieân keát trong phaân töû CO2 laø lieân keát
coäng hoùa trò , phaân töû CO2 coù daïng ñöôøng thaúng do C ôû traïng thaùi lai hoùa sp. Vì phaân
töû CO2 khoâng coù cöïc, lieân keát giöõa caùc phaân töû laø lieân keát van der van, neân naêng
löôïng maïng tinh theå raát nhoû vaø CO2 coù nhieät ñoä thaêng hoa raát thaáp.
Baøi 35: Nhieät ñoä noùng chaûy cuûa oxyt caùc nguyeân toá p chu kyø 3 coù caùc giaù trò nhö sau:
Cl2O7
-93,4
SO3
62,2
P2O5
580
SiO2
1713
tnc (oC)
a) Haõy cho bieát caáu truùc cuûa caùc chaát ñoù khi ôû traïng thaùi raén, bieát raèng caùc nguyeân
töû Cl, S, P, Si ñeàu coù soá phoái trí 4.
b) Giaûi thích söï phuø hôïp giöõa nhieät ñoä noùng chaûy vaø caáu truùc cuûa chaát.
Giaûi:
a) Cl2O7 laø phaân töû höõu haïn, goàm 2 töù dieän SO4 chung moät ñænh (xem hình trang 60
[1])
SO3 coù nhieät ñoä noùng chaûy 62,2oC laø loaïi -SO3 caáu truùc daïng maïch goàm caùc töù
dieän SO4 chung hai ñænh. (xem hình trang 104 [1]).
P2O5 coù nhieät ñoä noùng chaûy 580oC laø loaïi coù caáu truùc lôùp goàm caùc töù dieän PO4
chung nhau ba ñænh. ( xem hình ).
SiO2 maïng nguyeân töû, soá phoái trí cuûa Si baèng 4, traïng thaùi lai hoùa sp3, soá phoái trí
cuûa O baèng 2 , caáu truùc phoái trí, goàm caùc töù dieän SiO4 chung nhau boán ñænh.
b) Sinh vieân töï giaûi thích caâu naøy.
Daïng baøi aûnh höôûng cuûa vieäc taêng tính coäng hoùa trò cuûa caùc lieân keát ion ñeán nhieät
ñoä noùng chaûy vaø vaø moät soá tính chaát vaät lyù khaùc cuûa caùc hôïp chaát.
Baøi 26: MgO vaø NaF laø caùc hôïp chaát ion coù cuøng kieåu tinh theå. MgO coù ñoä cöùng lôùn
hôn NaF nhieàu, nhieät ñoä noùng chaûy cuûa MgO (2830oC) cuõng cao hôn NaF (992oC)
nhieàu vaø ñoä tan trong nöôùc cuûa MgO raát nhoû so vôùi NaF. Haõy giaûi thích nguyeân nhaân
cuûa söï khaùc nhau ñoù.
Höôùng daãn:
Söû duïng coâng thöùc tính naêng löôïng maïng tinh theå cuûa Kapuxchinxki (trang 175 [2])
ñeå giaûi thích. sinh vieân seõ thaáy aûnh höôûng cuûa ñoä lôùn ñieän tích ion ñeán naêng löôïng
maïng tinh theå. Ñaïi löôïng naøy quyeát ñònh nhieät ñoä noùng chaûy, ñoä cöùng, ñoä tan trong
nöôùc… cuûa caùc chaát raên.
Baøi 36: Trong caùc caëp chaát sau ñaây, nhieät ñoä noùng chaûy cuûa chaát naøo coù giaù trò cao
hôn? Taïi sao?
a) FeCl3 vaø FeCl2 (soá phoái trí cuûa Fe baèng 6)
b) SnCl2 (Sn coù soá phoái trí 6) vaø SnCl4 (Sn coù soá phoái trí 4).
c) Cr2O3 (Cr coù soá phoái trí 6), CrO3 ( Cr Coù soá phoái trí 4)
Höôùng daãn:
a) FeCl3 coù nhieät ñoä noùng chaûy ( 672oC) thaáp hôn FeCl2 ( 1026oC).
b) SnCl4 coù nhieät ñoä noùng chaûy (-33oC) thaáp hôn SnCl2 (247oC)
c) CrO3 phaân huyû ôû nhieät ñoä thaáp (198oC) trong khi Cr2O3 coù nhieät ñoä noùng
chaûy raát cao (2340oC)
Giaûi thích döïa treân söï taêng tính coäng hoùa trò cuûa lieân keát khi soá oxy hoùa cuûa
kim loaïi taêng, daãn ñeán söï giaûm naêng löôïng maïng tinh theå ( xem baøi 26)
Daïng baøi toång hôïp ba daïng treân.
Baøi 41: haõy saép xeáp caùc chaát sau ñaây theo traät töï nhieät ñoä noùng chaûy taêng daàn : H2O,
LiF, LiI, BaO, SiCl4, O2. Giaûi thích roõ lyù do cuûa söï saép xeáp ñoù.
Höôùng daãn:
O2 (-218,7oC), SiCl4 (-68,8oC), H2O (0oC), LiI (469oC), LiF (848oC), BaO (2020oC)
Xuaát phaùt töø vò trí cuûa caùc nguyeân toá O, Si, H, Cl, Li, F, Ba trong baûng heä thoáng tuaàn
hoaøn, xaùc ñònh ñöôïc caáu hình electron hoùa trò, ñoä hoaït ñoäng hoùa hoïc( kim loaïi, phi kim
loaïi), ñoä aâm ñieän, kích thöôùc nguyeân töû vaø ion ruùt ra baûn chaát lieân keát trong caùc hôïp
chaát neâu treân goàm caùc hôïp chaát vaø ñôn chaát coäng hoùa trò : O2,SiCl4, H2O vaø caùc hôïp
chaát xeùt thao moâ hình ion: LiCl, LiI vaø BaO.
Ñoái vôùi hôïp chaát coäng hoùa trò thì so saùnh ñoä maïnh cuûa lieân keát van der van giöõa caùc
phaân töû trong O2 , SiCl4 vaø H2O döïa treân khoái löôïng vaø ñoä coù cöïc cuûa phaân töû. Ngoaøi
ra H2O coøn coù lieân keát hydro.
Ñoái vôùi hôïp chaát ion thì xeùt ñoä lôùn cuûa naêng löôïng lieân keát döïa treân ñoä lôùn cuûa ñieän
tích ion vaø ñoä coäng hoùa trò cuûa lieân keát.
Chöông III: Caáu taïo chaát vaø phaûn öùng trung hoøa
Söû duïng caùc haøm nhieät ñoäng entanpi, entropi, nhieät dung vaø caùc haèng soá ñieän ly
(KA, KB, KKb, T, Kn) tính theá ñaúng aùp cuûa phaûn öùng acid – baz. Phaân bieät tieâu
chuaån ñaùnh giaù khi duøng Gpö vaø Go .
pö
Baøi 59:
Höôùng daãn: Giaûi theo caùc böôùc sau:
1) Vieát phöông trình ñaày ñuû ( phaûi caân baèng phöông trình)
2) Vieát phöông trình ion – phaân töû.
3) Thieát laäp bieåu thöùc KCB vaø tính KCB.
4) Tính Go298,pö vaø bieän luaän.
Ví duï:
1) H2SO4 + 2NH4OH = (NH4)2SO4 + 2H2O
-
+
2-
2) H+ + HSO4 + 2 NH4O H = 2NH4 + SO4 + 2H2O
3) Tính KCB
[SO24 ][NH4 ]2
[HSO4 ][NH4OH]2 [H ]
K
[NH4 ]2 [OH ]2
[NH4OH]2
[SO24 ][H ]
1
KKB
[HSO4 ] [OH ]2 [H ]2
2
(1.104,755 )2 1.101,94
K
NH4OH
2,H2SO4
1.1016,55
K2H O
1(1.1014
)
2
2
4) Tính Go
vaø bieän luaän.
298,pö
Go
= -RTlnKCB = -1,987*298*2,303*16,55 = -22,6 kcal
298,pö
Vì Go
<< - 10kcal neân phaûn öùng ñang xeùt laø baát thuaän nghòch trong thöïc teá,
298,pö
nghóa laø Amoniac vaø acid sulfuric khoâng theå cuøng toàn taïi trong moät dung dòch.
Ghi chuù:
-
2-
+
a) Xeùt chi tieát thì phaûn öùng HSO4 + NH4OH = SO4 + H2O + NH4 cuõng
baát thuaän nghòch trong thöïc teá vì coù Go298,pö -10 kcal.
b) Phöông trình ion – phaân töû ñöôïc thieát laäp döïa treân nguyeân taéc:
+ Vieát döôùi daïng phaân töû caùc chaát ít tan trong nöôùc ( chaát raén, chaát khí) , caùc
chaát khoâng ñieän ly hoaøn toaøn trong dung dòch nöôùc vaø nöôùc.
+ Vieát döôùi daïng ion caùc chaát tan nhieàu trong nöôùc vaø phaàn tan ñieän ly hoaøn
toaøn (muoái, acid maïnh , baz maïnh).
c) Ñeå tính nhanh giaù trò KCB sinh vieân coù theå duøng quy taéc sau:
Giaù trò KCB baèng tích caùc haèng soá ñieän ly cuûa caùc chaát tham gia phaûn öùng vôùi
soá muõ laø caùc heä soá tyû löôïng töông öùng chia cho tích caùc haèng soá ñieän ly cuûa
caùc saûn phaåm phaûn öùng vôùi soá muõ laø caùc heä soá tyû löôïng töông öùng.
Ví duï : Xem coâng thöùc tính KCB cuûa phaûn öùng treân.
d) Vì phaûn öùng giöõa moät acid maïnh vôùi moät baz raát yeáu hay giöõa moät acid raát
yeáu vôùi moät baz maïnh laø phaûn öùng thuaän nghòch trong thöïc teá, neân khi xeùt
phaûn öùng giöõa moät acid coù nhieàu naác ñieän ly vôùi moät baz maïnh (hoaëc trong
tröôøng hôïp ngöôïc laïi) thì caàn xeùt phaûn öùng cho töøng naác ñieän ly neáu khoâng
coù theå daãn ñeán keát luaän sai laàm.
Ví duï: xeùt phaûn öùng d trong baøi:
1) H3PO4 + 3KOH = K3PO4 + 3H2O
3-
2) H3PO4 + 3OH- = PO4 + 3H2O
3) Tính KCB
1.102,12 1.107,21 1.1012,38
[PO34 ]
[H3PO4 ][OH ]3
K1 K2 K3
20,29
KCB
1.10
K3H O
(1.1014
)
3
2
4) Tính Go
298,pö
=
Go
-1,987*298*2,303*20,29 = -27,7 kcal.
298,pö
Döïa treân giaù trò theá ñaúng aùp vöøa tính ñöôïc phaûi ruùt keát luaän laø phaûn öùng xaûy ra ñeán
-
cuøng trong thöïc teá. Tuy nhieân keá luaän naøy laø sai vì moãi daïng acid H3PO4 , H2PO4 vaø
HPO42- thöïc teá laø töøng acid rieâng vôùi ñoä maïnh khaùc nhau. Trong soá ñoù, HPO42- laø acid
2-
3-
raát yeáu neân thöïc chaát phaûn öùng KOH + HPO4 = PO4 + H2O laø phaûn öùng thuaän
nghòch trong thöïc teá (Go298,pö = -2,2 kcal). Chính vì ñieàu naøy, khi söû duïng KOH hay
NaOH chuaån ñoä H3PO4 chæ coù theå chuaån ñöôïc hai naác phaân ly ñaàu cuûa acid naøy.
Baøi 64:
Höôùng daãn:
a) Tính haøng soá thuûy phaân naác thöù nhaát cuûa ion Fe2+.
[FeOH ][H ]
1
[FeOH ][OH ] [OH ][H ]
K1,TP
T
[Fe2 ]
[Fe2 ][OH ]2
1
1.1014 1.109,3
K
1,Fe(OH)2
H2O
1.108,3
1.1015
T
1,2,Fe(OH)2
Fe2+ + H2O FeOH+ + H+
b) Tính haèng soá thuûy phaân naác thöù hai cuûa ion Fe2+.
FeOH+ + H2O Fe(OH)2 + H+
[H ]
[FeOH ] [FeOH ][OH ]
[H ][OH ]
1.1014
1.109,3
K
H2O
K2,TP
1.104,7
T
1,Fe(OH)2
c) Haèng soá thuûy phaân toaøn phaàn cuûa Fe2+ baèng:
KTP = K1,TP*K2,TP = 1.10-8,3*1.10-4,7 = 1.10-13
Nhaän xeùt: Thoâng thöôøng, naác thuûy phaân sau phaûi nhoû hôn nhieàu so vôùi naác thuûy phaân
tröôøc, tuy nhieân trong tröôøng hôïp Fe2+ naác thuûy phaân thöù 2 lôùn hôn haún naác thuûy phaân
thöù nhaát. Nguyeân nhaân laø do saûn phaåm cuûa naác thuûy phaân thöù hai laø moät chaát ít tan
(Fe(OH)2) .
Caùch tính caùc haèng soá thuûy phaân töøng naác cuûa ion Fe3+ cuõng laøm töông töï. Chuùng ta
cuõng seõ thaáy haèng soá thuûy phaân cuûa naác thuûy phaân cuoái cuøng cuûa Fe3+ cuõng lôùn hôn
haún so vôùi naác tröôùc ñoù do taïo Fe(OH)3 raén.
Baøi 65: Boû baøi naøy vì ñeà sai. Dung dòch 1M cuûa clorua saét (III) vaø Clorua saét (II)
khoâng theå töï thuûy phaân ñeán 10% khoái löôïng.
Baøi 66:
Höôùng daãn: Tính noàng ñoä nhoâm coøn trong dung dòch ôû pH = 5 qua phöông trình caân
baèng ion – phaân töû:
Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+
K
[H ]3 T
3
H2 0
[H ]3
[Al3 ]
Al(OH)3
KTP
[Al3 ]
K3H O
T
Al(OH)3
2
(1.105 )3 1.1032
1.105 iong / l
3
(1.1014
)
Hay baèng 27*1000*1.10-5 = 0,27 mg/lít > 0,2 mg/lít. Nhö vaäy nöôùc qua xöû lyù pheøn
nhoâm khoâng ñaït tieâu chuaån veà noàng ñoä nhoâm coøn laïi trong nöôùc uoáng. Trong thöïc teá,
sau khi duøng pheøn nhoâm, ngöôøi ta söû duïng voâi ñeå naâng pH dung dòch leân ñaït pH nöôùc
sinh hoaït ñoàng thôøi noàng ñoä Al3+ cuõng giaûm xuoáng thaáp hôn noàng ñoä ñöôïc pheùp.
Baøi 67:
Höôùng daãn:
Thieát laäp haèng soá khoâng beàn cuûa caân baèng [Ag(S2O3)3]5- [Ag(S2O3)2]3-
S2O3
+
2-
[S2O32 ][Ag(S2O3 )32 ]
[Ag(S2O3 )53 ]
K1,2,3
K1,2
KKB
1.100,69
Baèng caùch töông töï chuùng ta cuõng thu ñöôïc haèng soá khoâng beàn cuûa caân baèng thöù hai.
Laàn löôït thay caùc giaù trò noàng ñoä S2O32- baèng 0,01 vaø 1 iong/lit vaøo caùc bieåu thöùc tính
ôû treân, chuùng ta seõ ruùt ñöôïc keát luaän laø phöùc dithiosulfatoargentat(I) laø phöùc beàn
nhaát.
Baøi 68:
Caâu b: - Phaûn öùng hoaø tan nhoâm trong quaëng bauxit trong autoclar:
Al(OH)3 ( khoaùng Gibxite) + NaOH(dd) = Na[Al(OH)4] (dd aluminat)
- Phaûn öùng phaân huûy phöùc tetrahydroxoaluminat(III) khi pha loaõng dung dòch
aluminat baèng nöôùc:
Na[Al(OH)4] (dd) Al(OH)3 + NaOH (dd)
Caâu a: Noàng ñoä NaOH ban ñaàu cuûa dung dòch baèng 200/40 = 5 mol/lit.
Goïi x laø noàng ñoä phöùc tetrahydroxoaluminat (III) luùc caân baèng.
Thieát laäp bieåu thöùc caân baèng cuûa phöông trình hoøa tan quaëng Gibxit:
Al(OH)3 (r) + OH- [Al(OH)4]-
[Al(OH)4 ]
[OH ]
1.1032
1.1033
T
x
Al(OH)3
KCB
10
5 x KKB,Al(OH)
4
Giaûi ra x = 4,54 iong/lit; 122,7g Al/lit hay 231,8 g Al2O3/lit.
Baøi 69:
Höôùng daãn: Caâu a: CuSO4 + Cu + 6NaCl = 2Na2[CuCl3] + Na2SO4
Cu2+ + Cu + 6Cl- 2[CuCl3]2-
Khi pha loaõng phöùc triclorocuprat (I) bò phaù huûy taïo keát tuûa clorua ñoàng (I):
[CuCl3]2- = CuCl + 2Cl-
Caâu b: Ñeå tính ñöôïc caâu naøy caàn coù theâm giaû thieát laø coi theå tích cuûa nöôùc
khoâng thay ñoåi khi cho caùc muoái vaøo. Noàng ñoä luùc ban ñaàu cuûa CuSO4 vaø NaCl laàn
löôït laø: 0,368 vaø 3,137 iong/lit. ( löu yù khi tính phaûi keå ñeán caû löôïng nöôùc cuûa
CuSO4.5H2O).
Ñaët x laø noàng ñoä cuûa phöùc triclorocuprat (I) luùc caân baèng. Thieát laäp bieåu thöùc tính KCb
cuûa phöông trình taïo phöùc. Caùch giaûi tieáp theo gioáng baøi 68.
Baøi 70:
Höôøng daãn:
=
Caâu a: Duøng coâng thöùc Go
Ho
- TSo
298,pö
ñeå tính nhieät ñoä taïi ñoù Go
=
vaø
T,pö
298,pö
298,pö
T,pö
0 khi boû qua söï phuï thuoäc nhieät ñoä cuûa Ho
vaø So298,pö. (HT,pö = Ho
298,pö
ST,pö = So
)
298,pö
Chuù yù raèng nhieät ñoä phaân huûy thöïc teá cuûa caùc chaát thöôøng khoâng truøng vôùi giaù trò
nhieät ñoä thu ñöôïc töø tính toaùn ngay caû trong tröôøng hôïp coù tính ñeán nhieät dung cuûa caùc
chaát vì coøn yeáu toá ñoäng hoïc, tuy nhieân coù theå döïa vaøo giaù trò naøy ñeå ñaùnh giaù ñoä beàn
nhieät cuûa chaát.
Caâu b: Tröôøng hôïp nhieät ñoä phaân huûy thöïc cuûa moät chaát raén caùch quaù xa giaù trò
nhieät ñoä öùng vôùi Go
= 0 laø do entanpi vaø entropi phaûn öùng phuï thuoäc maïnh vaøo
T,pö
nhieät ñoä (tröôøng hôïp cuûa LiCO3). Trong tröôøng hôïp naøy phaûi duøng caùc coâng thöùc
Vanhoff ñeå tính caùc giaù trò HoT,pö vaø So
.
T,pö
T
HT,pu Ho298,pu Cp dT
298
T
dT
ST,pu So298,pu
CP
T
298
Baøi 72:
Caâu a: Acid Usanovich : SiO2; Al2O3; TiO2. Baz Usanovich: CaO; Li2O; BaO.
Caâu b: Caùc phaûn öùng naøy coù ñieåm chung laø:
Ho298,pö < 0 , So
0 vaø Ho298,pö >> So298,pö
298,pö
Daïng baøi taäp lieân quan ñeán caùc lyù thuyeát acid –baz bronsted, Usanovich vaø Lewis
Baøi 46:
Baz Bronsted: F- ; S2-
Acid Bronsted: Ag+aq ; Fe2+
aq
Löôõng tính: HS- ; H2O ; HCl ; NH3
Giaûi thích: Caùc anion florua vaø sulfua chæ laø baz vì khoâng chöùa proton. Caùc cation
baïc hydrat hoùa vaø saét (II) hydrat hoùa chæ theå hieän tính acid vì noù chæ coù khaû naêng cho
proton, khoâng coù khaû naêng nhaän proton do coù maät ñoä ñieän tích döông cao:
Ví duï : [Fe(H2O)6]2+ + H2O
[Fe(H2O)5OH]2+ + H3O+
(Chuù yù: Cation khoâng coù lôùp voû hydrat thì khoâng phaûi laø moät acid Bronsted vì khoâng
chöùa proton).
Caùc hôïp chaát trung hoøa vaø caùc anion coù chöùa proton ñeàu laø chaát löôõng tính.
+
-
Ví duï:
NH3 (l) + NH3 (l) NH4 + NH2
HCl + H2O Cl- + H3O+ ( HCl laø acid )
HCl + HI H2Cl+ + I- ( HCl laø baz)
Baøi 47:
Höôùng daãn:
a) Mg2+ laø acid bronsted maïnh hôn Na+ vì ion Mg2+ coù maät ñoä ñieän tích
aq
aq
döông lôùn hôn ion Na+ trong khi chuùng coù cuøng caáu taïo lôùp voû khí hieám.
b) Fe3+aq laø acid bronsted maïnh hôn Al3+ vì noù coù lôùp voû elctron 3s23p63d5
aq
trong khi Al3+ coù lôùp voû khí hieám, maëc duø Fe3+ coù baùn kính lôùn hôn baùn
kính cuûa ion Al3+.
c) Co2+aq laø acid brosted maïnh hôn Mg2+aq ( giaûi thích nhö caâu b)
Baøi 48:
Höôùng daãn:
So saùnh tính baz bronsted coù:
1) F- > Cl- ; OH- > H2O ; O2- > OH- ; S2- > Cl- vì caùc anion beân traùi caùc baát
ñaúng thöùc coù maät ñoä ñieän tích aâm lôùn hôn anion beân phaûi caùc baát ñaúng thöùc.
2) NH3 > NF3 vì H laø chaát ñaåy electron (do H < N) coøn F laø chaát huùt
electtron (do H < N).
3) (CH3)3P > PH3 ( giaûi thích nhö tröôøng hôïp 2).
Baøi 49:
Höôùng daãn:
CH3COOH laø acid maïnh trong NH3 loûng vaø laø baz maïnh trong HF loûng.
Baøi 50:
Höôùng daãn:
Acid Lewis: a) CuCl (Cu+); b) AgBr (Ag+); c) NiCl2 (Ni2+); d) Al(OH)3(Al3+) ;
d) FeCl3 (Fe3+); f) Na3[Co(SCN)6] (Co3+).
2-
Baz Lewis: a) NaCl (Cl-); b) Na2S2O3 (S2O3 ); c) H2O; d) NaOH (OH-);
e) NaSCN (SCN-); f) H2O
Baøi 52:
Höôùng daãn:
.
Acid Usanovich: a) SiO2; b) SiO2; c) Al(OH)3; d) P2O5; e) B2H6
Baz Usanovich: a) CaO; b) Al2O3; c) NaOH; d) Al(OH)3; e) NaH
Baøi 53:
Höôùng daãn:
a) Khoâng coù phaûn öùng naøo coù theå giaûi thích baèng thuyeát acid –baz Brosted.
b) Caâu e giaûi thích ñöôïc baèng thuyeát acid – baz Lewis (caùc phöông trình coøn laïi cuõng
coù theå giaûi thích baèng thuyeát Lewis nhöng khoâng thöïc phuø hôïp)
Baøi 54:
Höôùng daãn:
H2O laø baz Bronsted vaø Usanovich trong HF loûng.
BF3 vaø SbF5 laø acid Lewis vaø Usanovich trong HF loûng.
BF3 + HF H[BF4] ; SbF5 + HF H[SbF6]
( Caàn nhôù: Soá phoái trí toái ña cuûa Bor vaø cuûa taát caû caùc nguyeân toá chu kyø 2 baèng boán
vì chuùng chæ coù 4 orbitan nguyeân töû hoùa trò.)
Baøi 55:
Höôùng daãn:
Söï gioáng nhau : Caû ba thuyeát ñeàu coù chung baûn chaát: Baz laø chaát chuyeån electron
qua acid.
Söï khaùc bieät: Thuyeát Brosted cho söï chuyeån electron töø baz qua acid baèng caùch acid
nhöôøng proton cho baz , nhö vaäy thuyeát naøy gaùn cho proton moät vai troø ñaëc bieät, bieán
noù thaønh chaát chæ thò cho cöôøng ñoä cuûa acid vaø baz.
Thuyeát Lewis cho söï chuyeån electron töø baz qua acid baèng caùch baz taïo vôùi acid lieân
keát coäng hoùa trò nhôø caëp electron khoâng phaân chia cuûa baz.
Thuyeát Usanovich cho söï chuyeån electron töø baz qua acid baèng caùch acid nhöôøng
cation cho baz hay nhaän anion, caëp electron khoâng phaân chia hay electron töø baz; baz
nhaän cation töø acid hay nhöôøng cho acid anion, caëp electron khoâng phaân chia hay
electron. Nhö vaäy thuyeát naøy xeáp taát caû caùc loaïi phaûn öùng ( phaûn öùng trao ñoåi cuõng
nhö phaûn öùng oxy hoùa khöû) vaøo moät loaïi phaûn öùng acid - baz Usanovich. Trong giaùo
trình naøy ñeå thuaän tieän chuùng ta loaïi boû phaûn öùng oxy hoùa khöû ra khoûi phaûn öùng acid
- baz Usanovich.
Baøi 57:
Höôùng daãn:
Quy taéc Paolinh: Caùc acid chöùa oxy ñeàu coù daïng OmX(OH)n. Caùc acid chöùa oxy coù m
= 0 laø acid yeáu, m= 1 laø acid trung bình vaø m 2 laø acid maïnh.
Quy taéc Paolinh döïa treân hieäu öùng huùt electron cuûa nguyeân töû Oxy daãn ñeán laøm taêng
tính coù cöïc cuûa lieân keát H – O.
Chuùng ta chæ ñeà caäp ñeán caùc tröôøng hôïp traùi quy taéc Paolinh trong baøi naøy:
H3PO3: Theo quy taéc Paolinh, acid naøy phaûi laø acid yeáu. Thöïc teá noù laø acid trung
bình vaø chæ coù hai naác phaân ly ( K1 = 1.10-1,80). Acid naøy coù ñoä maïnh trung bình vì
phaân töû H3PO3 chuû yeáu naèm döôùi daïng töù dieän vôùi taâm laø nguyeân töû P ôû traïng thaùi sp3
(xem hình a), do ñoù noù coù 1 nguyeân töû oxy khoâng lieân keát vôùi hydro.
H2CrO4 vaø HIO3 laø caùc acid coù ñoä maïnh trung bình maëc duø coù m = 2 (m laø soá oxy ñoäc
thaân noái vôùi nguyeân töû taïo acid). Thöïc teá ngoaøi Oxy ñoäc thaân, ñoä aâm ñieän cuûa X cuõng
coù aûnh höôûng ñeán ñoä maïnh cuûa acid. Vôùi caùc acid coù cuøng coâng thöùc phaân töû X coù ñoä
maïnh caøng lôùn thí tính acid cuûa acid caøng lôùn. Cr < S neân H2CrO4 coù tính acid yeáu
hôn H2SO4 ; I < Cl neân HIO3 coù tính acid yeáu hôn HClO3.
H2SiO3 laø moät acid raát yeáu vì thöïc teá noù coù caáu truùc maïch goàm caùc nhoùm töù dieän
SiO2(OH)2 noái nhau qua hai ñænh O ( xem hình b ).
Tính theo ñoä maïnh acid chuùng ta coù daõy:
HO2 (K = 1.10-2,20) > H2O2 (K = 1.10-11,70 ) > H2O
ñieàu naøy laø do khaû naêng huùt electron taêng theo daõy H (H2O) < OH (H2O2) < O
(HO2). (xem hình c )
Hình a
Hình b
Hình c
Baøi 58: Ñoïc phaàn giaûi thích ôû trang 20 [5].
Baøi 61:
Höôùng daãn:
Theo thuyeát acid – baz bronsted, acid laø chaát nhöôøng H+ cho nöôùc ñeå taïo thaønh ion
H3O+. Acid coù ñoä maïnh caøng lôùn thì nhöôøng caøng nhieàu H+ cho phaân töû H2O vaø acid
maïnh thì nhöôøng hoaøn toaøn H+ cuûa noù cho phaân töû nöôùc. Nhö vaäy thöïc teá trong nöôùc
khoâng coù maët phaân töû acid maïnh maø chæ coù maët acid H3O+. Laäp luaän töông töï, khi coù
baz maïnh trong nöôùc, taát caû caùc phaân töû cuûa noù seõ nhaän laáy ion H+ cuûa nöôùc vaø bieán
phaân töû nöôùc thaønh ion OH--. Nhö vaäy thöïc teá trong nöôùc khoâng toàn taïi phaân töû baz
maïnh maø chæ coù maët baz OH-. Laäp luaän treân ñöa ñeán moät thöïc teá laø trong dung dòch
nöôùc khoâng coù acid naøo maïnh baèng acid H3O+ ( thöôøng ñöôïc vieát giaûn löôïc thaønh H+)
vaø khoâng coù baz naøo maïnh baèng baz OH-. Nhaän xeùt treân ñöa chuùng ta ñeán keát luaän laø
dung dòch caùc acid maïnh coù moät naác phaân ly coù cuøng noàng ñoä thì coù ñoä maïnh baèng
nhau. Keát luaän naøy cuõng ñuùng vôùi tröôøng hôïp kieàm maïnh. Hieän töôïng naøy ñöôïc goïi laø
hieäu öùng san baèng.
Baøi 62:
Giaûi thích nhö baøi 47.
Baøi 63:
Höôùng daãn:
Giaûi baøi naøy döïa treân hai kieán thöùc sau:
a) Acid (baz) Bronsted khi cho ñi (nhaän) ion H+ taïo thaønh baz (acid) lieân hôïp. Caëp
acid/baz lieân hôïp trong dung dòch nöôùc coù tính chaát sau: KAKB = Kn.
b) Ñeå tính pH chæ caàn tính naác thuûy phaân thöù nhaát (neáu khoâng coù taïo chaát ít tan) vì
haèng soá thuûy phaân cuûa naác tieáp theo raát nhoû so vôùi haèng soá thuûy phaân cuûa naác ñaàu
tieân.
Ñoä pH giaûm theo daõy Na2S > Na3PO4 > CH3COOH
Baøi 73:
Höôùng daãn :
Lyù luaän theo ñoä maïnh acid – baz . Rieâng ñoái vôùi caùc phaûn öùng trao ñoåi ion trong dung
dòch nöôùc vieäc bieän luaän döïa treân vieäc taïo thaønh caùc chaát ít tan hay ít ñieän ly thì
thuaän tieän hôn.
a) Lyù luaän theo ñoä maïnh acid – baz bronsted: Phaûn öùng xaûy ra taïo thaønh H2SO4 vì
2-
SO3 laø acid maïnh chieám ion O cuûa nöôùc taïo thaønh ion SO4 (vì S laø phi kim loaïi
coù soá oxy hoùa döông raát cao vaø lieân keát S – O laø lieân keát thuaàn tuùy coäng hoùa trò).
(phaûn öùng acid – baz Usanovich)
b) Lyù luaän theo ñoä maïnh acid – baz bronsted: Phaûn öùng xaûy ra ( neáu ôû nhieät ñoä döôùi
296oC. H2SO4 phaân huøy ôû 296oC) ( Giaûi thích töông töï caâu a (phaûn öùng acid-baz
Usanovich)
c) Giaûi thích theo loaïi phaûn öùng trao ñoåi ion trong dung dòch nöôùc: Phaûn öùng khoâng
xaûy ra vì khoâng taïo chaát ít ñieän ly hay chaát ít tan.
Lyù luaän theo ñoä maïnh acid – baz bronsted: H2S laø acid yeáu (K1 = 1.10-7) vaø Cl-
laø baz raát yeáu ( KB = 1.10-21) neân phaûn öùng khoâng xaûy ra trong thöïc teá. (phaûn öùng
acid – baz bronsted).
d) Phaûn öùng xaûy ra taïo CaCO3 (r) (neáu ôû nhieät ñoä thaáp hôn nhieät ñoä phaân huûy cuûa
CaCO3. CaCO3 baét ñaàu phaân huûy ôû nhieät ñoä 850oC).( vì CaO laø moät baz maïnh:
Ca laø kim loaïi maïnh vaø oxy laø phi kim loaïi maïnh; CO2 laø acid do C laø phi kim loaïi
vaø O laø phi kim loaïi maïnh) ( Phaûn öùng acid – baz Usanovich)
e) Giaûi thích theo loaïi phaûn öùng trao ñoåi ion trong dung dòch nöôùc: Phaûn öùng xaûy ra
vì moät phaàn vì taïo thaønh chaát ít ñieän ly laø HS- vaø CaS tan trong nöôùc. Phaûn öùng
xaûy ra taïo Ca(HS)2 vaø Ca(OH)2.
Lyù luaän theo ñoä maïnh acid – baz: vì Ca laø kim loaïi maïnh, S laø phi kim loaïi
trung bình ñöùng ngay sau Oxy trong phaân nhoùm VIA, do vaäy lieân keát trong CaS
mang tính ion roõ reät vaø noù coù theå tan trong nöôùc; S2- laø baz maïnh hôn H2O vì S2-
coù maät ñoä ñieän tích aâm cao hôn H2O neân laáy H+ cuûa nöôùc taïo thaønh moät baz (HS-
) yeáu hôn. (phaûn öùng acid - baz Bronsted).
f) Giaûi thích theo loaïi phaûn öùng trao ñoåi ion trong dung dòch nöôùc: Phaûn öùng xaûy ra
-
vì coù taïo thaønh chaát ít tan laø Al(OH)3 , caùc chaát ít ñieän ly laø HCO3 vaø H2CO3,
ngoaøi ra vì H2CO3 khoâng beàn deã phaân huûy thaønh khí CO2 ít tan trong nöôùc.
Tuøy theo tyû leä Na2CO3 vaø AlCl3 chuùng ta coù caùc saûn phaåm phaûn öùng khaùc nhau:
3Na2CO3 + AlCl3 + 3H2O = 3NaHCO3 + Al(OH)3 + 3NaCl
3Na2CO3 + 2AlCl3 + 3H2O = 2Al(OH)3 + 3CO2 + 6NaCl
Lyù luaän theo ñoä maïnh acid – baz bronsted: Al3+ laø moät acid brosted trung bình (KA =
2-
1.10-5,1) do coù ñieän tích döông cao, baùn kính nhoû (xem baøi 62) vaø CO3 laø moät baz
trung bình (KB = 1.10-3,67) neân phaûn öùng xaûy ra khaù maïnh : (Phaûn öùng acid baz
Bronsted)
g) Giaûi thích theo loaïi phaûn öùng trao ñoåi ion trong dung dòch nöôùc: Phaûn öùng xaûy ra
vì taïo BaCO3 ít tan, nhöng phaûn öùng thuaän nghòch vì CaCO3 cuõng laø chaát ít tan.
CaCO3 + Ba2+ BaCO3 + Ca2+ (chuû yeáu döïa vaøo tích soá tan cuûa caùc chaát)
h) Giaûi thích theo loaïi phaûn öùng trao ñoåi ion trong dung dòch nöôùc: Phaûn öùng khoâng
xaûy ra vì khoâng taïo chaát naøo ít tan hay ít ñieän ly.
Lyù luaän theo ñoä maïnh acid – baz bronsted: Phaûn öùng khoâng xaûy ra vì H2SO4 laø
acid maïnh nhöng Cl- laø baz quaù yeáu( Kb = 1.10-21). ( phaûn öùng acid – baz
Bronsted)
i) Giaûi thích theo loaïi phaûn öùng trao ñoåi ion trong dung dòch nöôùc: Phaûn öùng khoâng
xaûy ra vì NiO ít tan hôn haún Ni(OH)2.
Lyù luaän theo ñoä maïnh acid – baz : NiO laø moät baz Usanovic trung bình yeáu vaø H2O
laø moät acid raát yeáu neân phaûn öùng khoâng theå xaûy ra trong thöïc teá ôû nhieät ñoä thöôøng.
k) Giaûi thích theo loaïi phaûn öùng trao ñoåi ion trong dung dòch nöôùc: Phaûn öùng khoâng
xaûy ra vì ñoä tan cuûa NiO quaù nhoû so vôùi haèng soá khoâng beàn cuûa phöùc
tetraammino niken (II).
Tính Go298,pö: Phaûn öùng:
NiO (r) + 4NH4OH = [Ni(NH3)4]2+ + 2OH- + 3H2O
Go298,tt (kj/mol)
-212
-263
-195
-157
-237
coù Go298,pö = 44kj/mol = 10,5 kcal/mol neân khoâng xaûy ra trong thöïc teá.
l) Giaûi thích theo loaïi phaûn öùng trao ñoåi ion trong dung dòch nöôùc: Phaûn öùng xaûy ra
vì taïo phöùc tetracianocuprat(I) beàn hôn nhieàu so vôùi phöùc triclorocuprat(I)
Bieän luaän theo phaûn öùng acid – baz Lewis: Phaûn öùng xaûy ra vì CN- laø baz lewis
maïnh hôn haún Cl-. ( trong phaûn öùng taïo phöùc, phoái töû maïnh ñaåy phoái töû yeáu ra
khoûi nguyeân töû taïo phöùc)
Na2[CuCl3] + 4NaCN = Na3[Cu(CN)4] + 3NaCl
m) Lyù luaän theo ñoä maïnh acid – baz Usanovich: Vì FeO (r) laø baz yeáu vaø Fe2O3(r) laø
acid yeáu neân khoâng theå coù phaûn öùng ôû nhieät ñoä thöôøng, phaûn öùng giöõa chuùng chæ
coù theå dieãn ra ôû nhieät ñoä cao neáu thoûa maõn ñieàu kieän (xem baøi 72) phaûn öùng toûa
nhieät vaø bieán thieân entropi nhoû (Thöïc teá phaûn öùng naøy xaûy ra ôû nhieät ñoä cao)
(Phaûn öùng acid – baz Usanovich)
n) Giaûi thích theo loaïi phaûn öùng trao ñoåi ion trong dung dòch nöôùc: Maëc duø phaûn öùng
naøy khoâng xaûy ra trong dung dòch nöôùc chuùng ta cuõng coù theå giaûi thích theo loaïi
phaûn öùng naøy vì coù söï chuyeån ion H+ töø H2SO4 sang Cl- ñeå taïo HCl. Phaûn öùng xaûy
ra vì taïo chaát khí HCl( chaát ít tan) thoaùt khoûi heä phaûn öùng laøm caân baèng chuyeån
dòch qua phía phaûi.
Tuøy nhieät ñoä , saûn phaåm taïo thaønh khaùc nhau. ÔÛ nhieät ñoä khoâng cao < 150oC ,
saûn phaåm phaûn öùng laø HCl (k) vaø muoái acid NaHSO4. ÔÛ nhieät ñoä treân 200oC saûn
phaåm phaûn öùng chuû yeáu laø muoái NaSO4 vaø khí HCl. Coù theå giaûi thích ñieàu naøy
-
baèng ñoä maïnh cuûa acid – baz bronsted. Trong tröôøng hôïp sau, vì HSO4 laø acid coù
ñoä maïnh trung bình neân chæ coù theå chuyeån H+ cho baz Cl- ôû nhieät ñoä cao:
NaHSO4(r) + NaCl (r) = HCl + Na2SO4(r)
Chöông IV: Caáu taïo chaát vaø phaûn öùng oxy hoùa khöû
Daïng baøi taäp söû duïng caùc haøm nhieät ñoäng vaø caùc haèng soá ñieän ly ñeå tính bieán
thieân theá ñaúng aùp cuûa phaûn öùng. Phaân bieät caùch söû duïng Gopö vaø Gpö.
Baøi 74:
Höôùng daãn:
Caên cöù vaøo ñoä lôùn cuûa theá oxy hoùa khöû:
a) Caùc chaát oxy hoùa coù tính oxy hoùa giaûm theo daõy sau: Cl2 > Br2 > Fe3+ > I2 > Fe2+.
b) Caùc chaát khöû coù tính khöû giaûm daàn theo daõy sau:
Fe > I- > Fe2+ > Br- > Cl-.
Nhaän xeùt : chaát oxy hoùa coù tính oxy hoùa caøng maïnh thì chaát khöû lieân hôïp vôùi noù coù
tính khöû caøng yeáu vaø ngöôïc laïi…
Baøi 75:
Höôùng daãn:
Giaûi theo caùc böôùc sau:
a) Thieát laäp vaø caân baèng phaûn öùng oxy hoùa khöû döôùi daïng ion – phaân töû töø
caùc baùn phaûn öùng.
b) Tính söùc ñieän ñoäng cuûa phaûn öùng baèng coâng thöùc :
Eo = o(ox1/kh1) - o (ox2/kh2)
c) Tính Go298,pö baèng coâng thöùc :
Go
= -nFEo
298,pö
d) Bieän luaän döïa treân giaù trò Go298,pö tính ñöôïc.
2-
Ví duï: a)
Cr2O7 + 14H+ + 6e = 2Cr3+ + 7H2O
-3(Cl2
+ 2e = 2Cl- )
2-
Cr2O7 + 6Cl- + 14H+ = 2Cr3+ + 3Cl2 + 7H2O
b) Eo = 1,33 – 1,359 = -0,026 V
c) Go298,pö = -6*23064*(-0,026) *10-3 = 3,6 kcal
d) Vì -10kcal < Go
< 10 kcal neân phaûn öùng treân laø thuaän nghòch, nghóa laø coù
298,pö
theå duøng acid cromic oxy hoùa ñöôïc ion Cl- trong moâi tröôøng acid.
Caùc caâu coøn laïi coù caùch giaûi töông töï.
Baøi 76:
Höôùng daãn:
Caâu a: Ñeå bieát hôïp chaát naøo cuûa mangan khoâng beàn deã bò phaân huûy (töï oxy hoùa- töï
khöû) chuùng ta tính Go298,pö phaûn öùng töï oxy hoùa – töï khöû cuûa caùc hôïp chaát (ion) trong
daõy Latimer theo caùch nhö trong baøi 75. Neáu Go
< 10 kcal thì ion ñoù coù theå
298,pö
khoâng beàn roõ reät. Neáu Go298,pö > 10 kcal thì hôïp chaát (ion) beàn.
Ví duï : ion MnO42- khoâng beàn trong moâi tröôøng acid vì phaûn öùng:
MnO42- (ox1) + 2MnO42- (kh2) + 4H+ = 2MnO4 (ox2) + MnO2 (kh1)
-
Coù:
Go298,pö = -nF(o(ox1/kh1) – (o(ox2/kh2) = -nFEo =
= - 2*23064*( 2,26 - 0,564) = -78 kcal << -10 kcal
Keát luaän: ion MnO42- khoâng beàn trong moâi tröôøng acid.
Caâu b: Trong phaàn lôùn tröôøng hôïp, tính oxy hoùa cuûa chaát taêng khi tính acid cuûa moâi
tröôøng taêng vaø giaûm khi tính baz cuûa moâi tröôøng taêng, tính khöû cuûa chaát taêng khi
tính baz cuûa moâi tröôøng taêng vaø giaûm khi tính acid cuûa moâi tröôøng taêng.
Coù theå thaáy ñieàu naøy qua daõy Latimer.
-
Ví duï : Theá oxy hoùa khöû cuûa caëp MnO4 /MnO2 ôû pH = 0 baèng 1,70 V vaø giaûm maïnh
khi pH = 14 baèng 0,6 V.
Baøi 77:
Höôùng daãn: Caùch giaûi gioáng nhö baøi 76
Daïng baøi taäp aûnh höôûng cuûa moâi tröôøng ñeán khaû naêng oxy hoùa vaø khaû naêng khöû cuûa
caùc chaát.
Baøi 78:
Höôùng daãn:
Xeùt aûnh höôûng cuûa ion Clorua
Phöông trình Nerst cho baùn phaûn öùng khöû Cu+ + e = Cu coù daïng:
RT
nF
Cu oCu
ln[Cu ] oCu 0,059lg[Cu ](1)
Cu
Cu
Cu
Khi coù maët ion Cl-, noàng ñoä Cu+ giaûm xuoáng do taïo thaønh keát tuûa CuCl, nghóa laø noàng
ñoä ion Cu+ coù trong heä phuï thuoäc vaøo noàng ñoä ion Cl-. Phöông trình Nerst (1) khi coù
maët ion Cl- trôû thaønh:
[Cu ][Cl ]
[Cl ]
1
oCu 0,059lg
oCu 0,059lg TCuCl 0,059lg
(2)
CuCl
Cu,Cl
[Cl ]
Cu
Cu
Ôû ñieàu kieän tieâu chuaån hoaït ñoä ion Clorua baèng 1 iong/lít neân soá haïng cuoái trong
phöông trình (2) baèng 0. Vaäy theá oxy hoùa khöû tieâu chuaån cuûa baùn phaûn öùng :
CuCl + e = Cu + Cl-
Baèng:
o
oCu 0,059lg TCuCl 0,521 0,059lg1.105,92 0,521 0,349 0,172V
CuCl
Cu,Cl
Cu
Vieäc tính theá oxy hoùa khöû tieâu chuaån khi coù maët ion Bromua hay ion Iodua cuõng giaûi
töông töï. Caùc keát quaû thu ñöôïc cho keát luaän laø hôïp chaát cuûa Cu(I) caøng ít tan thì khaû
naêng oxy hoùa cuûa Cu(I) caøng yeáu.
Baøi 79:
Höôùng daãn: Caùch giaûi nhö baøi 78.
Baøi 80:
Höôùng daãn:
-
Caâu a: 2ClO3 + 12H+ + 10e = Cl2 + 6H2O (1)
Phöông trình Nerst cho (1) laø:
[ClO3 ]2 [H ]12
[ClO3 ]2 [H ]
RT
nF
0,059
10
ClO ,H oCiO ,H
ln
1,47
lg
3
3
PCl
PCl
2
2
Cl2 ,H2O
Cl2 ,H2O
Khi taêng hoaït ñoä OH- ñeán 1 iong/lít, haàu nhö toaøn boä ion H+ chuyeån thaønh H2O, baùn
phaûn öùng khöû (1) trôû thaønh:
-
2ClO3 + 6H2O + 10e = Cl2 + 12OH- (3)
vaø phöông trình Nerst (2) trôû thaønh:
[ClO3 ]2 [H ]12 [OH ]12
0,059
10
ClO ,H O oClO ,H O
lg
PCl [OH ]12
3
2
3
2
Cl2 ,OH
Cl2 ,OH
2
[ClO3 ]2
0,059
10
0,059
12
H2O
lg K
lg
ClO3 ,H2O
Cl2 ,OH
PCl [OH]12
10
2
-
ÔÛ ñieàu kieän tieâu chuaån thì caùc hoaït ñoä ñoäc laäp ñeàu baèng ñôn vò : PClo = 1 atm; [ClO3 ]
= [OH-] = 1 iong/lít, suy ra theá oxy hoùa khöû tieâu chuaån cuûa baùn phaûn öùng (3) baèng:
0,059
12
H2O
oClO ,H O oClO ,H
lg K
1,47 0,99 0,48V
3
2
3
10
Cl2 ,OH
Cl2 ,H2O
Nhaän xeùt: caùc böôùc giaûi baøi naøy cuõng gioáng nhö caùch giaûi baøi 78.
Keát quaû tính cho thaáy khi chuyeån töø moâi tröôøng acid qua moâi tröôøng kieàm, theá oxy
-
hoùa khöû cuûa caëp oxy hoùa khöû lieân hôïp ClO3 / Cl2 giaûm roõ reät. Ñieàu naøy lieân quan tröïc
tieáp ñeán tyû soá O/Cl trong daïng oxy hoùa vaø daïng khöû.
Caùc caâu coøn laïi laøm töông töï phaàn treân.
Baøi 81:
Höôùng daãn:
a) So saùnh caùc giaù trò theá oxy hoùa khöû cuûa caëp Co3+/Co2+ vaø O2/H2O ôû pH = 0,
chuùng ta deã daøng nhaän thaáy phaûn öùng:
4Co3+ + 2H2O = O2 + 4Co2+ + 4H+
coù khaû naêng xaûy ra veà phöông dieän nhieät ñoäng vì bieán thieân theá ñaúng aùp cuûa phaûn
öùng naøy raát aâm (Go298pö= -56,3 kcal).
b) Khi coù maët amoniac, coù söï taïo phöùc amoniacat cuûa caû hai loaïi ion Co2+ vaø Co3+.
Tuy nhieân phöùc hexaammincoban(III) beàn hôn haún phöùc hexaammincoban(II) neân
tính oxy hoùa cuûa Co(III) giaûm raát roõ reät. Tính theá oxy hoùa khöû tieâu chuaån cuûa caëp
Co3+/Co2+ khi coù maët amoniac laøm theo caùch trình baøy trong baøi 78 cho chuùng ta soá
lieäu o = 0,022 V.
c) ÔÛ ñieàu kieän noàng ñoä amoniac baèng 1 mol/lít thì noàng ñoä OH- cuûa dung dòch baèng:
(sinh vieân xem laïi caùch tính pH cuûa dung dòch kieàm trong phaàn Hoùa Ñaïi cöông)
[OH ] K NH OH CNH OH 1.104,755 1 1.102,378
4
4
d) Tính theá oxy hoùa khöû tieâu chuaån cuûa caëp O2/OH- trong dung dòch coù noàng ñoä OH-
baèng 1.10-2,378 iong/lít.
Caùch tính nhö trong baøi 78. Ñeå thuaän tieän coù theå xuaát phaùt töø baùn phaûn öùng
O2 + 2H2O + 4e = 4OH-
ñeå tính. Soá lieäu thu ñöôïc laø o = 0,541 V.
So saùnh caùc theá oxy hoùa khöû tính ñöôïc ôû phaàn b vaø phaàn d chuùng ta deã daøng nhaän
thaáy khi coù maët amoniac, oxy khoâng khí coù khaû naêng oxy hoùa Co(II) leân Co(III).
Sinh vieân töï ruùt ra keát luaän cho rieâng mình veà aûnh höôûng cuûa moâi tröôøng ñeán tính oxy
hoùa vaø tính khöû cuûa caùc chaát. Neáu caùc phaûn öùng xaûy ra ngoaøi moâi tröôøng nöôùc thì caùc
keát luaän naøy coøn ñuùng khoâng?
Baøi 82:
Höôùng daãn:
Caâu a: Caùc ví duï cho trong baøi cho thaáy:
-
ion Fe3+ ôû pH = 0 laø chaát oxy hoùa yeáu (cuõng coù theå xeáp vaøo loaïi trung bình vì coù
o = 0,77 V ), khi chuyeån sang moâi tröôøng coù pH = 14 thì Fe(III) khoâng coøn tính
oxy hoùa vaø khaù khoù bò khöû veà saét (II) (o = -0,56 V). Ngöôïc laïi ion Fe2+ khoâng coù
tính khöû ôû moâi tröôøng coù pH = 0 vaø chæ coù theå bò oxy hoùa thaønh Fe3+ bôûi chaát oxy
hoùa coù ñoä maïnh töø trung bình trôû leân. Khi chuyeån sang moâi tröôøng kieàm, Fe(II) laø
chaát khöû yeáu.
Caùc soá lieäu veà theá oxy hoùa khöû cuûa Mn(VII)/Mn(II) & Cl(VII)/Cl(-I) cuõng ñöa
chuùng ta ñeán caùc nhaän xeùt töông töï.
Coù moät moái quan heä höõu cô giöõa tyû soá O/X ( X laø Fe, Mn, Cl) vôùi söï thay ñoåi theá oxy
hoùa khöû cuûa chaát. Tyû soá O/X luoân taêng khi soá oxy hoùa cuûa X taêng (*). Ví duï tyû soá
-
naøy ôû MnO4 baèng 4, ôû MnO2 baèng 2; ôû Fe(OH)3 baèng 3, ôû Fe(OH)2 baèng 2. Nhö vaäy
khi chaát oxy hoùa tham gia phaûn öùng, noù seõ giaûi phoùng vaøo moâi tröôøng moät löôïng O2- ,
nghóa laø laøm taêng tính baz cuûa moâi tröôøng. Roõ raøng , söï chuyeån hoùa nhö vaäy cuøa chaát
oxy hoùa thích hôïp vôùi moâi tröôøng acid. Laäp luaän töông töï cuõng daãn ñeán chaát khöû coù
tính khöû maïnh leân khi moâi tröôøng chuyeån töø acid qua kieàm.
-
2-
(*) Coù moät soá ít tröôøng hôïp tyû soá O/X naøy khoâng thay ñoåi, ví duï MnO4 /MnO4 ,
nguyeân nhaân laø do hieäu öùng khoâng gian ngaên caûn söï taêng soá nguyeân töû oxy phoái trí
quanh Mn7+ vì kích thöôùc cuûa Mn7+ quaù nhoû so vôùi baùn kính cuûa O2-.
Caâu b: Sinh vieân töï ruùt keát luaän.
Daïng baøi taäp ñaùnh giaù khaû naêng oxy hoùa vaø khöû cuûa caùc chaát döïa treân caùc quy
luaät bieán ñoåi möùc oxy hoùa beàn cuûa caùc nguyeân toá trong baûng heä thoáng tuaàn hoaøn
Baøi 83: Töï laøm
Baøi 84:
Höôùng daãn:
NaH laø chaát khöû maïnh. Xem quy taéc 5.
Baøi 85:
Höôùng daãn:
a) Soá oxy hoùa +2 keùm beàn vöõng nhaát. Quy taéc 2
20 trang
28/04/2022
2700
Bạn đang xem tài liệu "Bài tập Hóa học vô cơ - Chương 2: Cấu tạo chất rắn", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- ba_tap_hoa_hoc_vo_co_chuong_2_cau_tao_chat_ran.doc
