Bài tập Hóa học vô cơ - Chương 3 (Có đáp án)
Baøi taäp chöông III: Tính Oxy hoùa - Khöû
Baøi 1. a) Hoaøn thaønh vaø caân baèng caùc phöông trình phaûn öùng sau.
b) Trong tröôøng hôïp phaûn öùng xaûy ra trong dung dòch nöôùc haõy vieát
chuùng döôùi daïng phöông trình ion – phaân töû.
c) Giaûi thích phaûn öùng
1/ Cl2 (k) + NaOH(dd,,noùng)
2/ Cl2 (k) + NaBr(dd) (thieáu Clo)
3/ KClO3(dd) + Fe + H2SO4,(dd loaõng)
4/ H2SeO4 (ñaëc,noùng) + NaCl (r)
5/ NiS(r) + O2 (trong nöôùc ôû t > 120oC)
6/ H2S(k) + O2 (nhieät ñoä thöôøng)
7/ KMnO4 (dd) + H2O2 (dd)
8/ Co(OH)3 (r) + HCl (dd)
9/ FeCl3 (dd) + KI (dd)
Chuù thích : (dd) – dung dòch nöôùc
1)
3Cl2 + 6NaOH = 5NaCl + NaClO3 + 3H2O
-
Phương trình ion : 3Cl2 + 6OH- = 5Cl- + ClO3 + 3H2O
Giải thích : phản ứng trên là phản ứng oxi hóa khử nội phân tử . Vì phản ứng thực hiện ở
-
nhiệt độ cao nên sản phẩm phản ứng là ClO3 chứ không phải ClO- bởi vì ở nhiệt độ cao
-
ClO- bị phân hủy khá nhanh thành Cl- và ClO3 theo phương trình sau :
-
3ClO- = 2Cl- + ClO3
2)
Cl2 + 2NaBr → 2NaCl + Br2
Phương trình ion –phân tử:
Cl2 + 2Br- → 2Cl- + Br2
Giải thích : Cl2 là halogen hoạt động hơn Br2 nên oxy hóa Br- lên đến Br2 và cả BrO3 .
-
Do thiếu Cl2, BrO3 tác dụng với Br- tạo thành Br2.
-
5Cl2 + Br2 + 6H2O 2 BrO3 + 10Cl- + 12H+
-
-
BrO3 + 5Br- + 6H+ 3Br2 + 3H2O
3) KClO3 + 2Fe + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + KCl + 3H2O
-
Phương trình ion – phân tử: ClO3 + 2Fe + 6H+ → 2Fe3+ + Cl- + 3H2O
Giải thích : ion clorat trong môi trường acid là chất oxy hóa mạnh (C0lO ,H 1,451V )
3
Cl
trong môi trường axit nên sắt bị oxy hóa đến Fe(3+). Trong trường hợp thông thường, sản
phẩm cuối cùng của clor là ion Cl(1-).
4)
H2SeO4 + 2NaCl = Na2SeO3 + Cl2 + H2O
Phương trình ion – phân tử: 2H+ + SeO42- + 2Cl- = SeO32- + Cl2 + H2O
1
Giải thích : do hiệu ứng tuần hoàn thứ cấp, acid selenic là một chất oxy hóa rất mạnh nên
có thể oxy hóa cloride thành khí clor.
5)
Phản ứng : NiS + 2O2 = NiSO4
2-
Phương trình ion –phân tử: NiS(r) + 2O2 = Ni2+ + SO4
(phản ứng xảy ra trong thiết bị có áp suất cao)
Giải thích : Phản ứng xảy ra gồm các giai đoạn sau :
NiS + 3/2 O2 → S + NiO
S nóng chảy ở 119,50C nên trong hệ nằm ở dạng lỏng, tan nhiều trong nước, đồng thời dị
phân trong nước nóng:
S + H2O = H2S + H2SO3
Các chất này là có tính khử đặc trưng nên bị oxy oxy hóa dễ dàng thành acid sulfuric:
2H2S + 3O2 = 2H2SO3
2H2SO3 + O2 = 2H2SO4
H2SO4 + NiO = NiSO4 + H2O
(H2SO3 và H2S cũng có thể tác dụng với NiO tạo NiSO3 và NiS, tuy nhiên kết quả
cuối cùng vẫn như đã nêu)
6)
2H2S + O2 = 2S + 2H2O
Giải thích : phản ứng xảy ra ở điều kiện thường nên sản phẩm của phản ứng oxi hóa khử
trên là S . Nếu phản ứng diễn ra ở nhiệt độ cao và trong điều kiện dư O2 thì sản phẩm
phản ứng sẽ là SO2 chứ không phải là S
7)
2KMnO4 + 3H2O2 = 2MnO2 + 3O2 + 2KOH + 2H2O
-
Phương trình ion – phân tử : 2MnO4 + 3H2O2 = 2MnO2 + 3O2 + 2OH- + 2H2O
Giải thích : phản ứng oxi hóa khử xảy ra trong môi trường axit yếu là H2O2 nên ion
-
MnO4 bị khử thành MnO2
8)
Phương trình ion – phân tử: 2Co(OH)3 + 6H+ = 2Co2+ + Cl2 + 6H2O
Giải thích : Co3+ là chất oxy hóa rất mạnh (C0o3
1,81V ) nên khi hòa tan cobalt(III)
2Co(OH)3 + 6HCl = 2CoCl2 + Cl2 + 6H2O
/Co2
hydroxide bằng dung dịch acid hydroclohydric, ion cobalt(3+) hoàn nguyên ngay ion
cloride.
9)
2FeCl3 + 2KI = 2FeCl2 + I2 + 2KCl
2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2
Phương trình ion – phân tử:
Giải thích: Do thế khử cặp Fe3+/Fe2+ = 0,77V dương hơn thế khử cặp I2/2I- = 0,536V nên
phản ứng xảy ra như trên. Điều kiện phản ứng này là pH dung dịch phải đủ nhỏ để ion
Fe3+ không thủy phân.
Baøi 2. Vì sao thiosulphat coù tính khöû? Soá oxy hoùa cuûa S trong thiosulphat laø bao
nhieâu? Vieát phöông trình phaûn öùng cuûa thiosulphat vôùi caùc chaát Cl2, Br2, I2, vaø
hoãn hôïp dung dòch KMnO4 + H2SO4.
2
Công thức cấu tạo của ion thiosulphat :
Hay chính xác hơn là có liên kết pi không định chỗ:
Một nguyên tử S có số oxi hóa là +4 ( nguyên tử S trung tâm ) và một nguyên tử S có
số ox hóa là 0. Do lưu huỳnh nguyên tố S(0) có tính khử đặc trưng và S(4+) cũng có tính
khử đặc trưng (do số oxy hóa S(+6) bền) nên thiosulfat có tính khử đặc trưng. Tính khử
của thiosulfat do cả hai số oxy hóa này gây ra. Tín khử của thiosulfat tăng trong môi
trường kiềm.
Có thể thấy rõ tính khử của thiosulfat qua số liệu các dãy Latimer:
pH = 0
2- 0,17
2- 0,705
2- 0,5
-0,065
-0,48
SO4
pH = 14
SO3
S2O3
S
HS-
S2-
2- -0,93
2- -0,58
2-
SO4
SO3
S2O3
S
Sản phẩm phản ứng oxy hóa thiosulfat còn phụ thuộc vào độ mạnh chất oxy hóa. Với
các chất oxy hóa mạnh như Clor, Brom, Permanganate (trong môi trường acid) thì sản
phẩm oxy hóa thiosulfat lên đến sulfat, nếu chất oxy hóa không đủ mạnh như iod thì chỉ
lên một mức oxy hóa trung gian:
S2O32- + 4Cl2 + 5H2O = 2H2SO4 + 6HCl + 2Cl-
S2O32- + 4Br2 + 5H2O = 2H2SO4 + 6HBr- + 2Cl-
5S2O32- + 8KMnO4 + 7H2SO4 = 8MnSO4 + 4K2SO4 + 5SO42- + 7H2O
2S2O32- + I2 = S4O62- + 2I-
Baøi 3. Coù theå döïa vaøo ñaëc ñieåm naøo cuûa nguyeân töû ñeå giaûi thích quy taéc chaün leû
Mendeleev cho caùc nguyeân toá khoâng chuyeån tieáp. Quy taéc naøy coù ñuùng cho
nguyeân toá chuyeån tieáp hay khoâng?
Có thể dựa vào những đặc điểm sau đây:
1) Dựa vào số electron hóa trị chỉ nằm trên lớp lượng tử ngoài cùng và có số lượng
bằng đúng số thứ tự phân nhóm.
2) Số electron độc thân của nguyên tử nằm ở trạng thái không kích thích và ở các trạng
thái kích thích của phân nhóm lẻ luôn là số lẻ và của phân nhóm chẵn luôn là số chẵn.
3
3) Chỉ cần năng lượng kích thích nhỏ cũng đủ để electron độc thân trên lớp lượng tử
ngoài cùng tham gia tạo liên kết.
Qui tắc chẵn lẽ không áp dụng cho các nguyên tố chuyển tiếp vì không thỏa mãn đặc
điểm 1 trong phần trên.
Baøi 4. Theá khöû chuaån ôû 250C cuûa caùc caëp lieân hôïp Xn+/ X(n-2)+ ôû pH = 0 cuûa caùc
nguyeân toá phaân nhoùm VIIA, VIA , VA, IVA & IIIA coù giaù trò nhö sau:
Chu kyø
Quaù trình khöû
Phaân nhoùm VIIA
ooxh/kh(V)
-
-
3
4
5
6
ClO4 + 2H+ + 2e ClO3 + H2O
+1,19
+1,763
+1,64
-
-
BrO4 + 2H+ + 2e BrO3 + H2O
-
H5IO6 + H+ + 2e IO3 + 3H2O
Hôïp chaát cuûa At ôû soá oxy hoùa +7 khoâng toàn taïi
trong dung dòch nöôùc vì coù tính oxy hoùa raát
maïnh.
Phaân nhoùm VIA
2-
3
4
5
6
SO4 + 4H+ + 2e = H2SO3 + H2O
+0,17
+1,15
+ 1,02
SeO4 + 4H+ + 2e = H2SeO3 + H2O
2-
H6TeO6 + 2H+ + 2e = TeO2 (r) + 4H2O
Hôïp chaát cuûa Po ôû soá oxy hoùa +6 khoâng toàn taïi
trong dung dòch nöôùc vì coù tính oxy hoùa quaù
maïnh.
Phaân nhoùm VA
3
4
5
6
H3PO4 + 2H+ + 2e = H3PO3 + H2O
H3AsO4 + 2H+ + 2e = HAsO2 + 2H2O
Sb2O5 (r) + 6H+ + 2e = 2SbO+ + 3H2O
NaBiO3 (r) + 4H+ + 2e = BiO+ + Na+ + 2H2O
Phaân nhoùm IVA
-0,276
+0,56
+0,58
> +1,8
3
Hôïp chaát cuûa Si ôû soá oxy hoùa +2 khoâng toàn taïi
trong dung dòch nöôùc vì coù tính khöû quaù maïnh.
GeO2 (r) + 2H+ + 2e = GeO (r) + H2O
SnO2 (r) + 2H+ + 2e = SnO (r) + H2O
PbO2 (r) + 4H+ + 2e = Pb2+ + 2H2O
Phaân nhoùm IIIA
4
5
6
-0,12
-0,088
+1,455
3
4
Hôïp chaát cuûa Al ôû soá oxy hoùa +1 khoâng toàn taïi
trong dung dòch nöôùc vì coù tính khöû quaù maïnh.
Hôïp chaát cuûa Ga ôû soá oxy hoùa +1 khoâng toàn taïi
trong dung dòch nöôùc vì coù tính khöû quaù maïnh.
4
In3+ + 2e = In+
Tl3+ + 2e = Tl+
-0,444
+1,28
5
a) Anh chò haõy söû duïng caáu truùc electron cuûa caùc nguyeân toá ñeå giaûi thích
quy luaät taêng tính oxy hoùa cuûa caùc hôïp chaát chöùa caùc nguyeân toá khoâng
chuyeån tieáp ôû möùc oxy hoùa döông cao nhaát ôû caùc chu kyø 4 vaø 6. (Quy
luaät tuaàn hoaøn thöù caáp).
b) Trong moät chu kyø töø traùi qua phaûi tính oxy hoùa cuûa caùc hôïp chaát chöùa
nguyeân toá khoâng chuyeån tieáp ôû möùc oxy hoùa döông cao nhaát (+n) taêng
hay giaûm daàn? Giaûi thích tính bieán ñoåi coù quy luaät naøy?
c) Trong moät chu kyø töø traùi qua phaûi tính khöû cuûa caùc hôïp chaát chöùa
nguyeân toá khoâng chuyeån tieáp p ôû möùc oxy hoùa döông nhoû hôn möùc cao
nhaát hai ñôn vò (+(n-2)) thay ñoåi nhö theá naøo? coù tính quy luaät khoâng?
a) Trong cùng phân nhóm chính, khi đi từ trên xuống do tính kim loại tăng dần độ
bền mức oxy hóa dương cao phải tăng dần. Tuy nhiên, do hiện tượng tuần hoàn
thứ cấp thế khử các cặp Men+/Me(n-2)+ chu kì 4 lớn hơn rõ rệt so với chu kỳ 3, cũng
như chu kỳ 6 lớn rõ rệt so với chu kỳ 5. Nguyên nhân của hiện tượng tuần hoàn
thứ cấp là do nguyên tố p chu kỳ 4 lần đầu tiên có thêm phân lớp d (3d10 ) chứa
đầy electron, và nguyên tố p chu kỳ 6 lần đầu tiên xuát hiện phân lớp f (4f10) chứa
đầy electron. Việc xuất hiện này làm tăng đột ngột số proton ở hạt nhân, dẫn đến
làm tăng bất thường lực hút của hạt nhân đối với đôi electron ns. Kết quả trạng
thái 4s2 (chu kỳ 4) và 6s2 (chu kỳ 6) có độ bền cao. Do đó mức oxy hóa cao nhất
của các nguyên tố p thuộc 2 chu kỳ này kém bền rõ rệt so với các nguyên tố của
các chu kỳ đứng trước chúng.
b) Trong 1 chu kì từ trái qua phải tính oxy hoá của nguyên tố không chuyển tiếp ở
mức oxy hoá dương cao nhất tăng dần. Từ trái sang phải điện tích hạt nhân (Z)
tăng lên nhưng số lớp electron không thay đổi, do đó lực hút hạt nhân đối với lớp
vỏ electron tăng, các electron ns chịu ảnh hưởng nhiều hơn các electron np nên
hiệu năng Enp-ns tăng, do đó khả năng nhận thêm electron để đạt cấu hình bền cũng
tăng, dẫn đến tính oxy hoá tăng.(xem bảng)
Hieäu naêng löôïng Enp – Ens trong caùc nguyeân töû ôû caùc chu kyø 2, 3 vaø 4 (kJ/mol)
Nguyeân töû Li
E2p – E2s 183 270 550 782 1100 1824 2181 2586
Nguyeân töû Na
Be
B
C
N
O
F
Ne
Chu kỳ 2
Chu kỳ 3
Chu kỳ 4
Mg
Al
Si
P
S
Cl
1187 1303
Br Kr
1139 1274
Ar
E3p – E3s
Nguyeân töû
E4p – E4s
203 261 511 675 830
965
Se
975
K
-
Ca
-
Ga
-
Ge
791 811
As
5
c) Áp dụng ý nghĩa cặp oxy hóa khử liên hợp và suy từ câu b rút ra trong một chu kỳ
từ trái qua phải tính khử của các hợp chất chứa nguyên tố không chuyển tiếp p ở
mức oxy hóa dương nhỏ hơn mức cao nhất hai đơn vị (+(n-2)) giảm dần.
Baøi 5. Cho bieát möùc ñoä xaûy ra trong dung dòch nöôùc cuûa caùc phaûn öùng döôùi ñaây.
Vieát caùc phaûn öùng xaûy ra döôùi daïng phöông trình phaân töû vaø phöông trình
ion-phaân töû.
a) KMnO4 + KCl + H2SO4
b) KMnO4 + KCl ( trong moâi tröôøng kieàm ñaäm ñaëc) K2MnO4 + …
c) K2CrO4 + Na2S + H2O
d) K2Cr2O7 + KCl + H2SO4
e) Br2 + Cl2 + H2O
Cho bieát theá khöû chuaån ôû 250C cuûa moät soá chaát:
Baùn phaûn öùng khöû
o(V)
+1,33
pH
0
14
2-
Cr2O7 + 14H+ + 3e = 2Cr3+ + 7H2O
CrO4 + 4H2O + 3e = Cr(OH)3(r) + 5OH- -0,13
2-
Cl2 (k) + 2e = 2Cl-
+1,359
5MnO4 + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O
+ 1,51
+ 0,56
-0,48
+1,087
+1,52
+1,47
0
2-
2-
MnO42- + e = MnO4
S (r) +2e = S2-
14
Br2 + 2e = 2Br-
2BrO3 + 12H+ + 10e = Br2 + 6H2O
0
0
-
2ClO3 + 12H+ + 10e = Cl2 (k) + 6H2O
-
a) Phương trình phân tử:
2KMnO4 + 10KCl +8H2SO4 = 2MnSO4 + 6K2SO4 + 5Cl2 +8H2O
Phương trình ion - phân tử:
2MnO4 10Cl 16H 2Mn2 5Cl2 8H2O
Ta có:
-
MnO4 + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O
o(V) =+ 1,51 (1)
o (V) =+1,359 (2)
Cl2 (k) + 2e = 2Cl-
Có:
o = o(1) - o(2) = 1,51 -1,359 = 0,151 (V)
G0
= -nF
o = -10 x 96500 x 0,151 = -145.7 (kJ)
pư,298
Vậy về phương diện nhiệt động hóa học phản ứng oxy hóa khử trên xảy ra hoàn toàn.
b) Phương trình phân tử:
8KMnO4 + KCl + 8KOH = 8K2MnO4 + KClO4 + 4H2O
Phương trình ion - phân tử:
8MnO4 Cl 8OH 8MnO42 ClO4 4H2O
Ta có ở pH = 14:
MnO4 + e = MnO42
o(V) = + 0,56 (1)
-
6
-
ClO4 + 4H2O + 8e = Cl- + 8OH-
o (V) = + 0,56 (2)
Có:
o = o(1) - o(2) = 0.56 -0,56 = 0 (V)
G0pư,298 = -nF o = -2 x 96500 x 0 = 0 (kJ)
Ở pH = 14 Kcb,pư = 1, vậy khi pH lớn hơn 14 phản ứng sẽ chuyển dịch sang phải.
Phản ứng xảy ra trong môi trường kiềm đậm đặc.
c) Phương trình phân tử:
2K2CrO4 + 3Na2S + 8H2O = 2Cr(OH)3↓+ 4KOH + 6NaOH + 3S
Phương trình ion - phân tử:
2CrO42 3S2 8H2O 2Cr(OH)3 10OH 3S
Ta có:
CrO42- + 4H2O + 3e = Cr(OH)3(r) + 5OH-
o(V) = -0,13 (1)
o(V) = -0,48 (2)
S (r) + 2e = S2-
Có:
o = o(1) - o(2) = -0,13 +0,48 = 0,35 (V)
G0pư,298 = -nF o = -6 x 96500 x 0,35 = -202,6 (kJ)
Vậy về phương diện nhiệt động hóa học phản ứng oxy hóa khử trên xảy ra hoàn toàn.
d) Phương trình phân tử:
K2Cr2O7 + 6KCl +7H2SO4 = Cr2(SO4)3 +4K2SO4 + 3Cl2 +7H2O
Phương trình ion - phân tử:
Cr O72 6Cl 14H 2Cr3 3Cl2 7H2O
2
Ta có:
Cr2O72- + 14H+ + 6e = 2Cr3+ + 7H2O
o(V) =+ 1,33 (1)
o (V) =+1,359 (2)
Cl2 (k) + 2e = 2Cl-
Có:
o = o(1) - o(2) = 1,33 -1,359 = -0,029 (V)
G0pư,298 = -nF
o = -6 x 96500 x(- 0,029) = 16,791 (kJ)
Vậy về phương diện nhiệt động hóa học phản ứng oxy hóa khử trên có thể xảy ra một
phần (phản ứng thuận nghịch) ở pH = 0.
2-
Vì thế khử của cặp Cr2O7 /Cr3+ phụ thuộc pH còn cặp Cl2/Cl- không phụ thuộc pH, việc
tăng nồng độ H+ làm phản ứng chuyển dịch mạnh về bên phải.
Tính pH để
opư = 0
0,059
6
1,359 = 1,33 +
lg[H ]14 (1)
Giải (1) thu được lg[H+] = 0,189 = lg100,189
[H+] = 100,189 = 1,54 iong/l
Như vậy, khi nồng độ [H+] > 1,54 iong/l thì
opư > 0, phản ứng xảy ra.
e) Phương trình phân tử:
Br2 + 5Cl2 + 6H2O = 2HBrO3 + 10 HCl
Phương trình ion - phân tử:
Br2 + 5Cl2 + 6H2O = 2BrO3 +12H+ + 10Cl-
-
Ta có:
7
Cl2(k) + 2e = 2Cl-
o (V) = +1,359 (1)
o(V) = + 1,52 (2)
-
2BrO3 + 12H+ + 10e = Br2 + 6H2O
Có:
o = o(1) - o(2) = 1,359 – 1,52 = -0,161 (V)
G0pư,298 = -nF o = -10 x 96500 x (-0,161) = 155,36 (kJ)
Vậy phản ứng oxy hóa khử trên không xảy ra ở pH = 0. Tuy nhiên, vì thế khử của cặp
-
BrO3 /Br2 giảm nhanh khi tăng pH còn thế khử của cặp Cl2/Cl- không thay đổi,
nên phản ứng có thể xảy ra ở pH > 0.
Tìm pH đđể
opư = 0
0,059
10
1,359 = 1,52 +
lg[H ]12 (1)
Giải (1) thu được: lg[H+] = -2,27 = lg10-2,27
,
suy ra khi nồng độ [H+] < 10-2,27 thì
opư > 0, phản ứng xảy ra.
Baøi 6. Theá khöû chuaån ôû 250C cuûa caùc hôïp chaát cuûa mangan trong moâi tröôøng
acid ( pH = 0) vaø trong moâi tröôøng base (pH = 14) coù giaù trò nhö sau :
1) [H+] = 1iong/lit
+1,51
-
+0,564
2- +2,26
+0,95
+1,51
-1,19
MnO4
MnO4
MnO2
Mn3+
Mn2+
Mn
+1,70
+1,23
2) [H+] = 1.10-14iong/lit
-
+0,564
2- +0,60
-0,15
+0,1
-1,56
MnO4
MnO4
MnO2
Mn(OH)3
Mn(OH)2
Mn
+0,60
_-0,025
Töø caùc giaù trò theá ñaõ cho haõy nhaän xeùt :
a) Hôïp chaát naøo cuûa mangan khoâng beàn, deã bò phaân huûy?
b) Tính chaát oxy hoùa-khöû cuûa caùc hôïp chaát cuûa mangan thay ñoåi nhö theá
naøo khi pH moâi tröôøng thay ñoåi?
c) Hôïp chaát naøo cuûa mangan khoâng beàn trong khí quyeån cuûa traùi ñaát?
d) Caùc möùc oxy hoùa beàn cuûa mangan trong moâi tröôøng acid, moâi tröôøng
base?
Cho bieát theá khöû cuûa oxy trong caùc moâi tröôøng coù pH khaùc nhau :
+1,229V (pH = 0) ;
+ 0,815V (pH = 7) ; +0,401V (pH = 14).
2-
a) Trong môi trường acid pH = 0, các ion MnO4 và Mn3+ không bền do phản ứng
2-
-
2-
dị phân do thế khử rất chênh lệch giữa các cặp MnO4 /MnO2 >> MnO4 /MnO4
và Mn3+/Mn2+ >> MnO2/Mn3+.
8
Trong môi trường base pH = 14, các ion MnO42- và Mn(OH)3 cũng bị dị phân một
2-
-
phần vì thế khử của cặp MnO4 / MnO2 > MnO4 /MnO42- và Mn(OH)3/Mn(OH)2 >
MnO2/Mn(OH)3.
b) Tính oxy hóa giảm nhanh khi pH chuyển từ 0 đến 14, đồng thời tính khử tăng lên.
c) Môi trường trái đất có pH nằm trong khoảng acid yếu đến base yếu. Không khí có
tính oxy hóa còn trên mặt đất có tính khử của các chất hữu cơ tạo ra từ sự phân
hủy sinh vật.
Từ đây rút ra, các chất có tính oxy hóa mạnh sẽ bị chất hữu cơ khử, các chất có
tính khử sẽ bị oxy không khí oxy hóa.
Căn cứ vào đồ thị pH - 0 của các hợp chất mangan, rút ra trong khí quyển oxy (0
= 1,29V) ở điều kiện pH trung gian (5 – 9) MnO2 là hợp chất bền nhất, còn trong
môi trường khử, pH = 5 -7 , ion Mn2+ bền nhất. Như vậy, các dạng hợp chất còn
-
lại là kém bền: MnO4 , Mn(OH)2, Mn(OH)3
d) Trong môi trường acid (pH = 0): Ngoài các ion MnO42- và Mn3+ không bền như đã
-
đề cập ở câu a, theo giá trị thế khử MnO4 là chất oxy hóa mạnh, MnO2 là chất oxy
hóa trung bình và Mn2+ rất bền vững. Nếu không có mặt chất khử thì 3 dạng nêu
‾
trên của mangan đều bền, nếu có mặt chất khử thì MnO4 và MnO2 bị khử đến
Mn2+.
2-
Trong môi trường base, ngoài các chất MnO4 và Mn(OH)3 tự hủy một phần
nêu trong câu a, các chất và ion MnO4 , MnO2, Mn3O4, Mn2O3, Mn(OH)2 đều có
-
thể tồn tại. Xét theo thế khử khi có mặt chất oxy hóa Mn(OH)2 , Mn3O4, Mn2O3 có
‾
2-
thể chuyển thành MnO2. Khi có mặt chất khử MnO4 , MnO4 có thể chuyển về
MnO2.
9
Baøi 7. Theá khöû chuaån ôû 250C cuûa caëp oxy hoùa-khöû lieân hôïp Cu+/Cu ñöôïc cho
döôùi ñaây:
Quaù trình khöû
o(V)
0,521
Cu+ + 1e Cu
Cho bieát tích soá tan cuûa ñoàng(I) cloride, ñoàng(I) bromide vaø ñoàng(I)
iodide coù caùc giaù trò nhö sau:
TCuCl = 1,2.10-6
TCuBr = 5,2.10-9 TCuI = 1,1.10-12
Haõy tính theá khöû chuaån ôû 250C cuûa caùc baùn phaûn öùng khöû sau :
a) CuCl + 1e Cu + Cl-
b) CuBr + 1e Cu + Br-
c) CuI + 1e Cu + I-
Töø caùc keát quaû tính ñöôïc, anh (chò) cho nhaän xeùt :
+ Coù moái lieân heä gì khoâng giöõa khaû naêng oxy hoùa cuûa Cu(I) trong caùc hôïp
chaát halogenide vôùi tính tan cuûa caùc hôïp chaát ñoù?
a)
b)
c)
=
Cu+/Cu + 0,059lg TCuCl = 0,521 + 0,059lg (1,2.10-6) = 0.172 (V)
Cu+/Cu + 0,059lg TCuBr = 0,521+ 0,059lg(5,2.10-9) = 0,032(V)
Cu+/Cu + 0,059lg TCuI = 0,521 + 0,059lg(1,110-12) = - 0,185(V)
CuCl/Cu.Cl-
=
CuBr/Cu.Br-
=
CuI/Cu.I-
Từ kết quả trên ta thấy rằng hợp chất đồng(I) halogenide càng ít tan thì khả năng oxy
hóa của Cu(I) càng yếu.
Baøi 8. Cho bieát:
Quaù trình khöû
o(V)
Au3+ + 3e Au
1,50
-
Cho bieát haèng soá khoâng beàn toaøn phaàn cuûa caùc phöùc AuX4 coù caùc giaù trò
nhö sau :
-
-
-
[AuCl4 ] = 2.10-21,3 [AuBr4 ] = 1.10-31,5 [Au(SCN)4 ] = 1.10-42
Tính theá khöû chuaån ôû 250C cuûa caùc baùn phaûn öùng khöû sau
a) AuCl4 + 3e Au + 4Cl-
-
b) AuBr4 + 3e Au + 4Br-
-
c) Au(SCN)4 + 3e Au + 4SCN-
-
Töø caùc keát quûa thu ñöôïc ruùt ra moái lieân heä giöõa khaû naêng oxy hoùa cuûa
Au(III) vôùi ñoä beàn cuûa phöùc chaát cuûa Au(III).
0,059
3
0,059
3
a) [0AuCl ] 0Au3
lg Kkb,[ AuCl ] 1,5
lg(2.1021,3 ) 1,08V
4
4
Au
Au
0,059
3
0,059
3
b) [0AuBr ] 0Au3
lg Kkb,[ AuBr ] 1,5
lg(1.1031,5 ) 0,881V
4
4
Au
Au
10
0,059
3
0,059
3
c) [0Au(CN ) ] 0Au3
lg Kkb,[ Au(CN ) ] 1,5
lg(1.1042 ) 0,674V
4
4
Au
Au
Nhận xét: phức vàng(III) càng bền thì tính oxy hóa của vàng(III) càng yếu
Baøi 9. Haõy giaûi thích taïi sao ion Co3+ oxy hoùa nöùôùc giaûi phoùng oxy, trong khi ñoù
neáu coù maët amoniac vôùi noàng ñoä ñaäm ñaëc thì Co(II) deã daøng bò oxy khoâng
khí oxy hoùa leân Co(III)?
Cho bieát : Theá khöû cuûa caùc caëp oxy hoùa-khöû lieân hôïp baèng :
Quaù trình khöû
o(V)
+1,84 ôû
+1,23 ôû
+0,401 ôû
Co3+ + e = Co2+
pH = 0
pH = 0
pH = 14
O2(k) + 4H+ + 4e = 2H2O
O2(k) + 2H2O + 4e = 4OH-
Vaø haèng soá khoâng beàn cuûa caùc phöùc chaát :
Kkb [Co(NH3)6]2+ = 1.10-4,39 ; Kkb [Co(NH3)6]3+ = 1.10-35,21
Khi có mặt ammoniac, có sự tạo phức ammin với cả ion Co2+ và cả ion Co3+, nên bán
phản ứng(1):
Co3+ + e → Co2+ (1)
Chuyển thành:
[Co(NH3)6]3+ + e = [Co(NH3)6]2+
Từ đây :
1.1035,21
1.104,39
K
kb,[Co(NH3 )6 ]3
[0Co(NH ) ]3 C0o3 0,059lg
1,84 0,059lg
0,022V
3
6
Kkb,[Co(NH ) ]2
[Co(NH3 )6 ]2
Co2
3
6
So sánh thế khử của Co(III)/Co(II) khi không có và có mặt ammoniac với thế khử của
oxy ở điều kiện pH = 0 và pH = 14, có thể thấy ion Co3+ có khả năng oxy hóa nước ngay
ở pH =0, ngược lại oxy không khí trong môi trường có mặt ammoniac dễ dàng oxy hóa
Co(II) thành Co(III).
Baøi 10. Cho bieát caùc theá khöû chuaån ôû 250C cuûa caùc caëp oxy hoùa – khöû lieân hôïp
sau :
Baùn phaûn öùng khöû
o(V) pH
2HClO + 2H+ + 2e Cl2 + 2H2O 1,63
0
Cl2 + 2e 2Cl-
I2 (r) + 2e 2I-
1,36
0,535
1,19
-
IO3 + 6H+ + 6e I- + 3H2O
0
a) Tính theá khöû chuaån ôû 250C cuûa caùc caëp oxy hoùa-khöû lieân hôïp HClO/Cl- vaø
-
IO3 /I2.
b) Tính xem phaûn öùng döôùi ñaây coù xaûy ra ôû pH = 13 hay khoâng?
11
-
3ClO- + I- 3Cl- + IO3
a) + Tính thế khử chuẩn của cặp oxy hóa khử liên hợp HClO/Cl-
2HClO + 2H+ + 2e Cl2 + 2H2O (1)
Cl2 2e (2)
2Cl-
= -n1F
= -n2F
+
2
Lấy (1) + (2) được:
2(HClO + H+ + 2e Cl- + H2O ) (3)
2 x (
= -n3F
)
3
n110 n220
=
= (2 x 1,63+2 x 1,36)/2x2 = 1,495V
3
n3
-
+ Tính thế khử của cặp oxy hóa khử liên hợp IO3 /I2
-
IO3 + 6H+ + 6e I- + 3H2O (1)
= -n1F
= -n2F
1
2
I2 (r) + 2e 2I-
(2)
Lấy 2x(1) - (2) được:
-
2IO3 + 12H+ +10e I2 (r) +6H2O (3)
= -n3F
3
2n110 n220
2 61,19 2 0,535
=
=
= 1,321V
3
n3
10
b) Phản ứng :
-
3ClO- + I- 3Cl- + IO3
Xảy ra ở pH = 13 gồm hai bán phản ứng khử:
-
IO3 + 3H2O + 6e I- + 6OH-
ClO- + H2O + 2e → Cl- + 2OH-
Tính thế khử cho hai bán phản ứng này:
Xuất phát từ bán phản ứng ở pH = 0:
-
IO3 + 6H+ + 6e I- + 3H2O
Có thế khử chuẩn ở pH = 13:
0,059
= 1,19V
0,059
6
1 0
lg[H ]6 1,19
lg(1013 )6 0,423V
6
Xuất phát từ bán phản ứng ở pH = 0:
2HClO + 2H+ + 4e Cl2 + 2H2O
Có thế khử chuẩn ở pH = 13:
o =1,63V
0,059 [H ]4
0,059 (1013 )4
2 0
lg
1,63
lg 1,078V
2
4
Ka2,HCLO
4
(107,3
)
∆φ0pư = φ2 – φ1 = 1,078 – 0,423 = 0,655V
∆G0 pư = -nF∆φ0pư = -6 x 96500 x 0,655 = -379,245 (kJ)
Vậy về phương diện nhiệt động hóa học phản ứng:
-
3ClO- + I- 3Cl- + IO3
có thể xảy ra hoàn toàn ở pH = 13.
12
Baøi 11: Trong soá nhöõng ion sau ñaây ion naøo laø caùc chaát khöû maïnh, ion naøo laø
nhöõng chaát oxy hoùa maïnh, ion naøo tính oxy hoùa vaø tính khöû ñeàu yeáu.
2+
3+
2-
a) Cr(H2O)6
d) Cr2O7
b) Cr(H2O)6
e) MoO4
c) CrO4
f) WO4
2-
2-
2-
Coù caàn phaûi tính ñeán moâi tröôøng khi nhaän xeùt khoâng? Vì sao?
Cho bieát:
2- 0,55
3- 1,72
-0,424
-0,9
Cr2O7
CrO4
CrO4
CrO4
Cr(OH)3
Cr3+
Cr2+
Cr (acid)
2- -0,11
-1,33
-1,33
-0,008
Cr (base)
Cr (base)
2_
-0,72
0,546
-
Cr(OH)4
MoO2
-0,2
H2MoO4
Mo3+
Mo (acid)
2- -0,78
-0.98
-0,031
-0,982
MoO4
WO3
WO4
MoO2
Mo (base)
-0,029
-0,119
W2O5
WO2
WO2
W (acid)
2- -1,259
W (base)
Nguyên tắc xem xét:
Khi đánh giá cần xác định sản phẩm bền (số oxy hóa bền).
+ Đánh giá khả năng oxy hóa của chất trong môi trường acid,
+ Đánh giá khả năng khử của chất trong môi trường base,
+ Chất là chất khử rất mạnh nếu có tính khử khá mạnh ngay trong trong môi
trường acid
+ Chất oxy hóa rất mạnh nếu nó thể hiện rõ tính chất này ngay trong môi trường
base.
3-
Nhận xét: Ion CrO4 là chất oxy hóa rất mạnh trong môi trường acid vì cặp oxy hóa khử
3-
liên hợp CrO4 /Cr3+ có 0 = 1,72 rất lớn. Tuy nhiên ion này không tồn tại trong dung
dịch nước ở điều kiện này, nó tự phân hủy hoàn toàn theo phản ứng:
3-
2CrO43- + CrO4 + 10H+ = Cr2O72- + Cr3+ + 5H2O
0 = 1,72 – 0,55 = 1,17
G0pư,298 = -225,81kJ/mol
Theo dãy latimer của Cr trong môi trường acid, dạng bền nhất là Cr3+, nên bổ sung thêm
như sau:
2- 0,55
3- 1,72
-0,424
-0,9
Cr2O7
CrO4
Cr3+
Cr2+
Cr (acid)
1,33
Chất oxy hóa mạnh:
- Ion Cr2O72- , CrO42- trong môi trường acid
Giữa ion CrO42- và ion Cr2O72- có cân bằng thuận nghịch:
2-
2-
Cr2O7 + 2OH- 2CrO4 + H2O
Ion dicromat bền trong môi trường acid và ion cromat bền trong môi trường kiềm, vì
vậy cũng có thể nhân xét ion cromat có tính oxy hóa mạnh trong môi trường acid.
Chất khử mạnh:
Ion Cr2+ có tính khử khá mạnh ngay trong môi trường acid do thế khử cặp
Cr3+/Cr2+ = -0,424V khá âm. Trong thực tế, ion Cr2+ không tồn tại trong dung dịch nước,
nó bị oxy không khí oxy hóa nhanh thành Cr3+. Khi không có mặt oxy thì Cr2+ khử ion
H+ hay khử nước:
13
2Cr2+ + 2H+ = 2Cr3+ + H2
+
2Cr2+ + 2H2O = 2Cr(OH)2 + H2
-
Trong môi trường base, các chất Cr(OH)4 , MoO2, WO2 có tính khử khá mạnh.
Cr kim loại là chất khử khá mạnh trong môi trường acid, trong môi trường base tính khử
tăng lên. (nhưng thường bị phủ một lớp crom(III) hydroxide ngăn cản kim loại phản ứng)
Các trường hợp còn lại đều là chất oxy hóa yếu trong môi trường acid và là chất khử
yếu trong môi trường base.
Khi phân tích khả năng oxy hóa – khử của chất nhất thiết phải chú ý đến môi trường
phản ứng.
Baøi 12: Döïa vaøo daõy latimer cuûa saét haõy cho bieát :
a) Ñeå oxy hoùa caùc hôïp chaát cuûa saét(II) leân saét(III) phaûn öùng trong moâi tröôøng
naøo xaûy ra deã daøng hôn?
b) Coù theå duøng oxy khoâng khí oxy hoùa saét(II) leân saét(III) trong moâi tröôøng acid?
Trong moâi tröôøng kieàm?
c) Ñeå oxy hoùa caùc hôïp chaát cuûa saét(III) leân saét(VI) neân tieán haønh phaûn öùng trong
moâi tröôøng acid hay moâi tröôøng kieàm?
Cho bieát :
2- > 1,9
0,771
-0,44
FeO4
Fe3+
Fe2+
Fe (acid)
2-
0,55
-0,56
-0,877
FeO4
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Fe (base)
a) & b) Xét phản ứng oxy hóa Fe(II) bằng oxy không khí trong môi trường acid
4 Fe2+ + O2 + 4 H+ → 4 Fe3+ + 2 H2O (1)
Fe3+ + 1e → Fe2+
o = 0,771
O2 + 4H+ + 4e → 2H2O o = 1,23
Ta có : 0pư = 1,23 – 0,77 = 0,46V
G0pư,298 = -177,56kJ/mol
Nên phản ứng (1) xảy ra.
Xét phản ứng oxy hóa Fe(II) bằng oxy không khí trong môi trường kiềm:
Fe(OH)2 + O2 + 2 H2O → 2 Fe(OH)3 (2)
Fe(OH)3 + 1 e → Fe(OH)2 + OH-
O2 + 2H2O + 4e → 4 OH-
o= -0,56
o = 0,401
Ta có : 0pư = 0,401 – (- 0,56) = 0,961V
G0pư,298 = -307,95kJ/mol
Nên phản ứng (2) xảy ra
Về phương diện nhiệt động hóa học phản ứng oxy hóa Fe(II) thành Fe(III) bởi oxy
không khí xảy ra cả trong môi trường acid và môi trường base, trong đó phản ứng trong
môi trường base thuận lợi hơn. (Về phương diện động học, phản ứng trong môi trường
base có tốc độ cao hơn hẳn trong môi trường acid)
c) Số liệu trên giản đồ latimer cho thấy muốn oxy hóa Fe(III) lên Fe(VI) phải tiến hành
trong môi trường base. Ion FeO42- không thể tồn tại trong môi trường acid vì với thế khử
2-
cặp FeO4 /Fe3+ = 1,9V, ion ferat(VI) dễ dàng oxy hóa nước, giải phóng oxy.
2-
4FeO4 + 12H+ = 4 Fe3+ + 3O2 + 12H2O
14
Baøi 13. Trong phoøng thí nghieäm, ñeå ñieàu cheá thuoác tím ngöôøi ta laøm nhö sau: Caân
thaät nhanh 3 g KOH cho vaøo cheùn saét roài troän vôùi 2,5 g KClO3 vaø ñun noùng cho
hoãn hôïp noùng chaûy hoaøn toaøn, roài cho töø töø töøng löôïng nhoû ñeán heát 1,5 g MnO2.
Duøng ñuõa khuaáy ñeàu trong khi theâm MnO2. Sau khi heát MnO2, cho vaøo loø nung ôû
6000C khoaûng 20 phuùt, cho ñeán khi hoãn hôïp phaûn öùng xuaát hieän maøu xanh luïc.
Laáy ra, ñeå nguoäi. Hoøa tan saûn phaåm baèng 50 ml nöôùc caát.
Cho taát caû hoãn hôïp thu ñöôïc sau khi hoøa tan vaøo coác 150 ml roài ñem trung
hoøa dung dòch naøy baèng caùch theâm töø töø vaøo coác 1 löôïng HCl 2N cho tôùi khi dung
dòch coù maøu tím haún. Loïc thu saûn phaåm.
Vieát phöông trình phaûn öùng cho töøng giai ñoaïn vaø giaûi thích? Vai troø cuûa
HCl? Coù theå thay theá baèng nhöõng chaát gì?
Giaûi thích taïi sao khoâng bao giôø thu ñöôïc 100% saûn phaåm nhö mong
muoán?
Các giai đoạn :
* KOH, KClO3 đun nóng
hỗn hợp nóng chảy KOH, KClO3
* Cho MnO2 vào, tạo hỗn hợp KOH, KClO3, MnO2.
* Cho vào lò nung ở 600oC , ta sẽ có phương trình phản ứng sau :
600oC
KClO3 + 6KOH + 3MnO2
3K2MnO4 + KCl + 3H2O (1)
Sau 20’, thấy xuất hiện màu xanh lục, đó chính là K2MnO4.
Giải thích: Trên Giản đồ pH - (dựng từ giá trị dãy Latimer của Mangan) cho thấy ở pH
> 13, ion clorat bắt đầu oxy hóa được mangan dioxide lên manganat theo phản ứng (1).
Phản ứng (1) càng dịch chuyển sang phải khi môi trường có độ kiềm càng cao.
* Hòa tan sp bằng 50ml nước cất, trung hòa từ từ bằng HCl 2N, đến khi dung dịch
có màu tím hẳn. Ở giai đoạn này xảy ra hai phản ứng:
Phản ứng trung hòa KOH bằng HCl:
HCl + KOH = KCl + H2O (2)
với việc pH giảm, xảy ra phản ứng tự oxy hóa tự khử của ion manganat:
3K2MnO4 + 2H2O = 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH (3)
Giải thích:Giản độ pH - cho thấy khi thên HCl làm giảm pH < 15 thì phản ứng (3)
bắt đầu xảy ra. Phản ứng (3) xảy ra đến cùng ngay khi pH < 12.
HCl ở đây đóng vai trò chất trung hòa kiềm KOH để phản ứng tự oxy hóa – tự khử của
ion manganat xảy ra đến cùng. Như vậy, có thể sử dụng các acid khác không có tính khử
thay thế cho HCl.
Phản ứng (3) hoàn nguyên lại một lượng MnO2, vì vậy hiệu suất phản ứng (tính theo
MnO2 hay KClO3) đều không thể đạt 100%.
(sinh viên có thể lập luận trực tiếp từ giản đồ Latimer)
15
Baøi 14. Clorua ñoàng (I) laø nguyeân lieäu duøng ñieàu cheá thuoác tröø naám cho caây troàng
(ñoàng(II) oxycloride) vaø boät maøu xanh ñoàng Phtalocyanin duøng nhieàu trong sôn vaø
vaät lieäu xaây döïng. Moät quy trình saûn xuaát clorua ñoàng (I) nhö sau: Troän 1 phaàn
(khoái löôïng) CuSO4.5H2O , 2 phaàn NaCl, 1 phaàn Cu kim loaïi vaø 10 phaàn nöôùc. Ñun
hoãn hôïp treân trong bình kín cho ñeán khi dung dòch töø maøu xanh bieån trôû neân
khoâng coù maøu (dung dòch A). Taùch dung dòch A khoûi phaàn caën, pha loaõng dung
dòch A baèng nöôùc, CuCl keát tinh.
a) Vieát caùc phaûn öùng chính coù trong quy trình (phöông trình ñaày ñuû vaø
phöông trình ion- phaân töû). Giaûi thích cô sôû cuûa quy trình saûn xuaát treân.
b) NaCl ñoùng vai troø gì trong phaûn öùng ñieàu cheá CuCl? Coù theå söû duïng
muoái naøo khaùc thay cho muoái aên? Cho ví duï.
c) Tính noàng ñoä ñoàng (II) sulfat khi heä phaûn öùng ñaït ñeán caân baèng.
Cho bieát: Tích soá tan cuûa CuCl T = 10-5,92
.
Haèng soá khoâng beàn cuûa phöùc triclorocuprat(I) [CuCl3]2- K = 10-5,63
Phöùc [CuCl3]2 khoâng coù maøu.
Phöùc tetraaquañoàng(II) [Cu(H2O)6]2+ coù maøu xanh bieån.
Caùc giaù trò theá khöû:
Quaù trình khöû o(V)
Cu2+ + 2e = Cu +0,337
Cu+ + e = Cu
+0,521
Cu2+ + e = Cu+ +0,153
16
Traû lôøi:
a) *Khi đun nóng hỗn hợp gồm dung dịch CuSO4 , NaCl và đồng kim loại, phản ứng xảy
ra :
CuSO4 + 6NaCl + Cu = 2Na2[CuCl3] + Na2SO4 (1)
Phương trình ion –phân tử:
Cu2+ + 6Cl- + Cu = 2[CuCl3]2- (1)
Giải thích: Phản ứng này diễn ra được vì có mặt ion cloride ở nồng độ đủ lớn tạo phức
tricloridocuprat(I) tan.
Khi không có ion Cloride phản ứng (2) dưới không xảy ra:
Cu2+ + Cu = 2Cu+ (2)
0 = 0(Cu2+/Cu+) - 0(Cu+/Cu) = 0,153 – 0,521 = -0,368V < 0
Tuy nhiên khi có mặt ion Cloride, tính oxy hóa của ion Cu2+ tăng rõ rệt vì ion Cl- tạo
phức bền với ion Cu+.
2-
Cu2+ + 3Cl- + e = CuCl3
1
2-
0(Cu2+/CuCl3 ) = 0,153 + 0,059lg
= 0,485V
K
CuCl32
CuCl32- + e = Cu + 3Cl-
2-
0(CuCl3 /Cu) = 0,521 + 0,059lg KCuCl2 = 0,189V
3
Phản ứng: Cu2+ + 6Cl- + Cu = 2[CuCl3]2-
2-
2-
Có 0 = 0(Cu2+/CuCl3 ) - 0(CuCl3 /Cu) = 0,485 – 0,189 = 0,292V >0
G0
= -nF0 = -96500x0,292 = -28,178 kJ/mol
**Khi pha loãng dung dịch thu được sau phản ứng, nồng độ ion cloride giảm xuống, cân
pư,298
bằng chuyển dịch về phía phân ly phức giúp cho kết tủa CuCl xuất hiện:
H2O
Na2[CuCl3]
2NaCl + CuCl(r)
Phương trình ion – phân tử:
H2O
[CuCl3]2- CuCl(r) + 2Cl-
b) NaCl đóng vai trò cung cấp ion Cloride để tạo phức tricloridocuprat(I). Có thể dùng
các muối cloride khác thỏa điều kiện có độ tan lớn trong nước và cation không thủy phân.
(KCl, CaCl2…)
c) Tính nồng độ Cu2+ trong cân bằng:
Cu2+ + 6Cl- + Cu 2[CuCl3]2-
*Tính nồng độ ban đầu của đồng(II) sulfat và natri chloride
Lúc ban đầu: 1 phần CuSO4.5H2O (M =149,5), 2 phần NaCl (M = 58,5), 10 phần nước , 1
phần Cu kim loại.
Tính nồng độ ban đầu của đồng(II) sulfat và Natri cloride: (lấy tỷ trọng của nước
=1g/ml), quy cho 10g nước:
4,008.10-3 mol CuSO4.5H2O và 1,709.10-2 mol NaCl trong 10,36 ml nước
(10ml nước cho vào và 0,36ml nước trong đồng(II) sulfat), rút ra:
Nồng độ mol ban đầu của CuSO4.5H2O:
4,008.103 1000
CCuSO
0,387mol / l
4
10,36
Nồng độ mol của NaCl:
17
3,419.102 1000
CNaCl
3,30mol / l
10,36
** Tính hằng số cân bằng của phản ứng (1)
Cu2+ + 6Cl- + Cu = 2[CuCl3]2-
= -2,303RTlgKcb = -28178J/mol
G0
pư,298
28178
lg Kcb
4,94 Kcb 104,94
2,303 2988,314
*** Tính nồng độ đồng(II) sulfat lúc cân bằng:
Đặt a là lượng CuSO4 đã phản ứng, b là lượng CuSO4 còn lại khi phản ứng cân bằng:
b = 0,387 –a
Cu2+
0,387
b
+ 6Cl-
3,3
+
Cu (r) 2[CuCl3]2-
Ban đđđầu:
Lúc cân bằng:
0
2a
(3,3 -6a)
(2a)2
b (3,3 6a)6
Kcb
104,94 (3)
Vì Kcb rất lớn, lượng NaCl và đồng kim loại lấy dư, chúng ta giả thiết rằng có thể coi như
toàn bộ đồng(II) sulfat đã phản ứng hết, vậy a 0,387.
Thay giá trị a vào biểu thức (3) được:
(20,387)2
b
7,86.106 mol /l
(3,3 60,387)6.104,94
Giá trị b cho thấy giả thiết đặt ra là đúng.
Baøi 15. Ngöôøi ta ñieàu cheá khí clo baèng caùch cho vaøo bình caàu 10 g MnO2 vaø 15ml
HCl ñaäm ñaëc. Ñun hoãn hôïp treân baèng ñeøn coàn cho soâi khoaûng 20 phuùt. Chaát khí
bay ra ñöôïc thu vaøo 3 loï: Loï 1 khoâng ñöïng gì ñeå chöùa khí clo; loï 2 ñöïng 1/2 loï
nöôùc; loï 3 chöùa khoaûng 15ml NaOH loaõng. Giaûi thích vaø vieát phöông trình phaûn
öùng xaûy ra. Vai troø cuûa MnO2? Coù theå thay theá baèng chaát gì khaùc?
Trong loï 2 vaø loï 3 chöùa chaát gì? Neân duøng dung dòch trong loï naøo ñeå laøm chaát taåy
maøu quaàn aùo? Vì sao?
Bình cầu: Bột MnO2 màu đen tan vào dung dịch HCl đặc nóng, tạo thành dung dịch gần
như không màu và có khí Cl2 màu vàng lục thoát ra. Đây là phản ứng oxy hoá - khử.
MnO2 là chất oxy hoá, HCl là chất khử.
Chất oxy hoá: MnO2 + 2e + 4H+ = Mn2+ + 2H2O
Chất khử:
MnO2 + 4HCl (đậm đặc, nóng) = MnCl2 + Cl2 + 2H2O
Lọ 1: Khí Clor
2Cl-
= Cl2 + 2e
Lọ 2: Nước clor là dung dịch nước hòa tan khí Cl2. Một phần nhỏ khí clor trong nước
tham gia phản ứng tự oxy hóa – tự khử:
18
Cl2 + H2O HCl + HClO (Kcb = 3.10-4)
Là chất không phân cực, khí clor tan rất ít trong nước. (độ tan: 202 ml/100g nước ở 250C)
HClO kém bền, dưới tác dụng của ánh sáng bị phân huỷ thành HCl và oxy nguyên tử.
HClO HCl + [O]
Lọ 3: Khí Cl2 tan vào dung dịch NaOH loãng, tạo thành dung dịch nước Javen. Trong
môi trường base mạnh của NaOH, phản ứng tự oxy hóa- tự khử của clor dịch chuyển
mạnh sang phải:
Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O
Vì vậy trong nước Javen có lượng lớn clor hoạt động. Nước Javen là chất oxy hóa mạnh
trong môi trường base nhờ khả năng oxy hóa cao của ion hypoclorit và nhờ oxy nguyên
tử sinh ra từ sự phân hủy của ion hypoclorit khi có mặt khí CO2 và ánh sáng:
-
ClO- + CO2 + H2O → [O] + Cl- + HCO3
MnO2 đóng vai trò chất oxy hóa trong phản ứng điều chế khí Clor, có thể dùng các chất
oxy hóa mạnh khác thay MnO2 (ví dụ KMnO4, PbO2 …)
Nên dùng lọ 3 chứa nước Javen làm chất tẩy màu do có dung lượng clor hoạt động cao.
Baøi 16. Ñeå ñieàu cheá crom(III) oxide, ngöôøi ta laáy K2Cr2O7 vaø ñöôøng saccaro (theo
tæ leä tính tröôùc) cho vaøo coái, troän vaø nghieàn mòn hoãn hôïp. Xong cho hoãn hôïp treân
vaøo cheùn saét taåm moät löôïng coàn xaùc ñònh, ñem ñoát treân beáp ñieän (hoaëc ñeøn coàn).
Khi chaùy heát coàn thì cho toaøn boä saûn phaåm vaøo loø nung ôû nhieät ñoä khoaûng 600oC
khoaûng 1 giôø. Laáy saûn phaåm ñeå nguoäi, sau ñoù hoøa tan trong nöôùc, loïc thu saûn
phaåm raén.
Vieát caùc phöông trình phaûn öùng vaø giaûi thích? Vai troø cuûa coàn vaø ñöôøng? Coù theå
thay theá baèng chaát gì khaùc?
Thực chất đây là phản ứng oxy hóa khử, dùng chất khử để đưa crom về Cr(III) dạng
Cr2O3, đây là phản ứng dị thể nên ta cố gắng để mức độ tiếp xúc phản ứng là tốt nhất.
Vì vậy người ta dùng đường trộn đều và sau đó dùng cồn đốt để chuyển đường thành
cacbon thì mức độ đồng đều hơn hẳn khi trộn cacbon trực tiếp.
Khi đốt nóng ngoài không khí thì phản ứng đốt cháy đường thành cacbon bằng côn dễ
dàng xảy ra hơn hẳn phản ứng khử crom bằng cồn, vì vậy giai đoạn này đốt trong không
khí.
Sau đó khi nung trong lò nung chú ý phải đậy kín nắp chén nung vì tránh phản ứng
canbon cháy thành CO2 khi có mặt oxy, phản ứng này sẽ cạnh tranh với phản ứng khử
crom, làm giảm hiệu suất tạo sản phẩm. Các phản ứng:
K2Cr2O7 + C (t0) → K2CO3 + Cr2O3 + CO ( thiếu oxy)
Các phản ứng chủ yếu xảy ra:
Khi đốt trên bếp điện:
C2H5OH + 3O2 = 2CO2 + 3H2O + Q
C12H22O11 = 12C + 11H2O
Trong lò điện ở 6000C
K2Cr2O7 + C = K2CO3 + Cr2O3 + CO (thiếu oxy)
19
Ngay trong giai đoạn đốt trên bếp điện đã có một phần dicromat bị khử về crom(III)
oxide.
Cồn có thể thay thế bằng xăng, đường có thể thay bằng muội than…
Phaân chia nhoùm baøi taäp noäp:
Nhoùm baøi 1: 1, 2, (6)7, 12 (Nhoùm naøy sinh vieân laøm baøi 6 hay 7 ñeàu chaáp nhaän)
Nhoùm baøi 2: 1, 3, 8, 13
Nhoùm baøi 3: 1, 4, 9, 14
Nhoùm baøi 4: 1, 5, 10, 15
Nhoùm baøi 5: 1, 6, 11, 16
20
20 trang
17900
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài tập Hóa học vô cơ - Chương 3 (Có đáp án)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- ba_tap_hoa_hoc_vo_co_bai_tap_chuong_3_co_dap_an.doc
