Chuyên đề: Viết phương trình – Thực hiện chuỗi – Điều chế các chất

CHUYÊN ĐỀ: VIẾT PHƯƠNG TRÌNH – THỰC HIỆN CHUỖI – ĐIỀU CHẾ CÁC CHẤT
	I/ LÝ THUYẾT: 
A. VIẾT PHƯƠNG TRÌNH, THỰC HIỆN CHUỖI.
	* Mối quan hệ giữa các loại hợp chất vô cơ
	Kim loại Phi kim
 Oxit bazơ	Muối	 Oxit axit
 Bazơ 	Axit	
Kim loại mới và muối mới Hai muối mới
	* Cần nắm vững tính chất hóa học của từng loại hợp chất vô cơ và sơ đồ chuyển hóa dưới đây: 
	- Kim loại à Oxit bazơ à Bazơ (kiềm) à Muối (1) à Muối (2) à Axit
	- Kim loại à Muối à Bazơ (không tan) à Oxit à Muối 
	- Kim loại à Bazơ à Oxit à Muối à Kim loại	
	- Phi kim à Oxit axit à Muối axit à Muối trung hòa
- Riêng đối với phản ứng trao đổi cần sử dụng thành thạo bảng tính tan. Xác định chất kết tủa hoặc chất khí.
- Khi viết phản ứng đặc biệt cần chú ý đến điều kiện phản ứng (nếu có) và sau khi cân bằng cần kiểm tra lại. 
	* Dãy hoạt động hóa học của kim loại:
	Li , K , Ba , Ca , Na , Mg , Al , Zn , Fe , Cd , Ni , Sn , Pb , (H) , Cu , Ag , Hg , Pt , Au.
	+ Theo chiều từ trái qua phải mức độ hoạt động của các kim loại giảm dần.
	+ Kim loại (đứng trước Mg) tác dụng với nước ở nhiệt độ thường tạo thành dung dịch bazơ và giải phóng khí H2
	+ Trừ những kim loại đứng trước Mg trong dãy hoạt động hóa học. Những kim loại hoạt động hóa học mạnh có thể đẩy được kim loại hoạt động yếu hơn ra khỏi dung dịch muối của chúng.
	+ Những kim loại đứng trước (H) trong dãy hoạt động hóa học của kim loại phản ứng được với dung dịch axit loãng, những kim loại đứng sau (H) không tác dụng được với dung dịch axit loãng.
	* Một số trường hợp khác lưu ý:
	+ Khi cho kim loại kiềm vào dung dịch muối trước tiên kim loại kiềm tác dụng với nước trước tạo ra hidroxit kim loại (bazơ), sau đó hidroxit kim loại mới tác dụng với muối.
	+ Khi cho kim loại (tác dụng với nước ở nhiệt độ thường) vào dung dịch axit thì trước tiên kim loại tác dụng với axit, sau đó mới tác dụng với nước.
	+ Hidroxit lưỡng tính tác dụng được với dung dịch axit và dung dịch kiềm.
	Al(OH)3 + 3HCl à AlCl3 + 3H2O
	Al(OH)3 + NaOH à NaAlO2 + 2H2O
	+ Phản ứng tạp phức tan của một số hidroxit kim loại hoặc muối với dung dịch NH3 như: Cu(OH)2; Zn(OH)2 ; AgCl... nếu dung dịch NH3 dư thì kết tủa tạo thành có thể tan do quá trình tạo phức
	Cu(OH)2 + 4NH3 à [Cu(NH3)4](OH)2 (Phức tan màu xanh)
	+ Một số hidroxit kim loại không bền như: AgOH; Hg(OH)2 dễ bị phân hủy ngay ở nhiệt độ thường tạo thành các oxit tương ứng là Ag2O, HgO (màu đen)
 2AgOH à Ag2O +H2O; 
sau đó Hg(OH)2 bị phân hủy Hg(OH)2 à HgO + H2O	
+ Muối axit của axit mạnh có thể tác dụng với dung dịch muối của axit yếu hơn tạo thành muối trung hòa của axit mạnh và axit yếu không bền.
	2NaHSO4 + Na2SO3 à 2Na2SO4 + SO2 + H2O
	2NaHSO4 + Ba(HCO3)2 à BaSO4 + Na2SO4 + 2SO2 + 2H2O 
B. ĐIỀU CHẾ CÁC CHẤT:
Là dạng toán đi từ nguyên liệu cho sẵn, trình bày các phương pháp để điều chế các chất cần thiết bằng cách sử dụng các phương trình hóa học biến đổi.
PHƯƠNG PHÁP:
 Áp dụng các tính chất hóa học của các chất đầu bài cho sẵn (nguyên liệu) chọn hóa chất phù hợp điều chế các chất (nguyên tố) có trong nguyên liệu về chất mới ở trạng thái rắn, lỏng, khí. Rồi sử dụng các phương pháp vật lí để tách, lọc, chưng cất, chiết, các chất cần thiết.
* Các dạng điều chế
- Dạng 1: Điều chế các chất có thể sử dụng hóa chất ngoài
- Dạng 2: Điều chế các chất mà không sử dụng hóa chất ngoài
LƯU Ý:
- Cần chú ý đến điều kiện của bài toán có được dùng thêm các hóa chất khác hay không, các điều kiện của quá trình điều chế đã đầy đủ chưa.
- Hiệu suất của quá trình điều chế phải đạt >80% (cần đủ lớn).
- Cần nắm rõ sơ đồ liên hệ giữa các hợp chất vô cơ, kim loại, tính chất riêng của các chất
* Một số lưu ý:
1/ Bazơ tác dụng với oxit lưỡng tính:
2NaOH + Al2O3 à 2NaAlO2 + H2O
2KOH + ZnO à K2ZnO2 + H2O
2/ Bazơ tác dụng với hidroxit lưỡng tính:
NaOH + Al(OH)3 à NaAlO2 + 2H2O
Ba(OH)2 + 2Al(OH)3 à Ba(AlO2)2 + 4H2O
3/ Bazơ tác dụng với Al, Zn:
2KOH + 2Al + 2H2O à 2KAlO2 + 3H2
2NaOH + Zn à Na2ZnO2 + H2
4/ Muối tác dụng với kim loại: Khi Fe phản ứng với dung dịch AgNO3 thì phản ứng xảy ra theo chiều:
Fe + 2AgNO3 à Fe(NO3)2 + 2Ag (*)
- Nếu dư Fe phản ứng (*) dừng lại.
- Nếu dư AgNO3 sẽ xảy ra phản ứng
Fe(NO3)2 + AgNO3 à Fe(NO3)3 + Ag
5/ Oxit (của những kim loại đứng sau Al) tác dụng với chất khử như H2, Co, C, Al
FeO + CO à Fe + CO2
điện phân nóng chảy
6/ Điện phân nóng chảy muối clorua (từ K đến Al trong dãy HĐHH kim loại)
2NaCl 2Na + Cl2
điện phân nóng chảy
Riêng Al2O3 có thể điện phân nóng chảy
2Al2O3 4Al + 3O2
7/ Từ NaAlO2 thành Al(OH)3 có thể sử dụng
NaAlO2 + HCl + H2O à Al(OH)3 + NaCl
NaAlO2 + CO2 + 2H2O à Al(OH)3 + NaHCO3
3NaAlO2 + AlCl3 + 6H2O à 4Al(OH)3 + 3NaCl
8/ Những phương trình phản ứng đặc biệt
- Từ FeCl2 tạo FeCl3
2FeCl2 + Cl2 à 2FeCl3
- Từ FeSO4 thành Fe2(SO4)3
10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 à 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O
- Từ FeCl3 thành FeCl2
2FeCl3 + Cu à 2FeCl2 + CuCl2
2FeCl3 + Fe à 3FeCl2
- Từ Fe(OH)2 thành Fe(OH)3
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O à 4Fe(OH)3 (*)
t0
Như vậy nếu nung Fe(OH)2 trong không khí sẽ thu được Fe2O3 vì xảy ra phản ứng (*) và phản ứng
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O
Do vậy muốn chuyển Fe(OH)2 thành FeO phải nung Fe(OH)2 trong điều kiện chân không
t0
Fe(OH)2 FeO + H2O
* Một số phản ứng đặc biệt cần lưu ý:
FeS + 2HCl à FeCl2 + H2S
Cl2 + NaOH à NaCl + NaClO + H2O
2Al + 2NaOH + 2H2O à 2NaAlO2 + 3H2
Ca(OH)2 + Al2O3 à Ca(AlO2)2 + H2O
Fe3O4 + 8HCl à 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O à 4Fe(OH)3
Na2SO3 + H2SO4 à Na2SO4 + SO2 + H2O
4FeS2 + 11O2 à 2Fe2O3 + 8SO2
Cu + 2H2SO4 à CuSO4 + SO2 + 2H2O
Ba(OH)2 + NH4HSO4 à BaSO4 + NH3 + 2H2O
2CO2 + Ba(AlO2)2 + 4H2O à 2Al(OH)3 + Ba(HCO3)2
2Fe + 6H2SO4(đ) à Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Fe + 4HNO3(đ) à Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
3M + 4nHNO3 à 3M(NO3)n + nNO + 2nH2O
3M + 2nH2SO4(đ) à M2(SO4)n + nSO2 + 2nH2O
II/ BÀI TẬP VẬN DỤNG:
Bài 1: Viết 7 phương trình phản ứng khác nhau để điều chế CO2
t0
Hướng dẫn:	
CaCO3 	CaO + CO2
t0
CaCO3 + 2HCl à CaCl2 + CO2 + H2O
t0
CuO + CO Cu + CO2
t0
2CO + O2 2CO2
t0
Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O
C + O2 CO2
Ca(HCO3)2 + 2HCl à CaCl2 + 2CO2 + H2O
Bài 2: Từ NaCl, CaCO3, H2O, không khí và các điều kiện cần thiết khác, viết phương trình phản ứng điều chế: NH3, Na2CO3, NaOH, nước Javen, Clorua vôi.
Hướng dẫn:
điện phân dung dịch
màng ngăn xốp
Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn thu được NaOH và các nguyên liệu H2, Cl2.
2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2 + H2
Sục khí Cl2 vào dung dịch NaOH được nước Javen
Cl2 + NaOH à NaCl + NaClO + H2O
t0
Nung CaCO3 thu được CO2, lấy vôi sống điều chế clorua vôi
CaCO3 	CaO + CO2
CaO + H2O à Ca(OH)2
Cl2 + Ca(OH)2 à CaOCl2 + H2O
Hóa lỏng không khí rồi chưng cất phân đoạn sẽ thu được N2
Cho N2 phản ứng với H2 ở nhiệt độ cao
2N2 + 3H2 à 2NH3
Cho CO2 phản ứng với NaOH dư
CO2 + 2NaOH à Na2CO3 + H2O
(7)
Bài 3: Viết phương trình hóa học theo sơ đồ chuyển hóa sau:
(6)
 C CO2
(8)
(4)
(1)
(5)
(2)
(3)
A CO2 CaCO3 Ca(HCO3)2 
 B
Hướng dẫn:
t0
(1) CaCO3 + HCl à CaCl2 + CO2 + H2O
t0
(2) CO2 + C 2CO
t0
(3) 2CO + O2 2CO2
(4) CaCO3 CaO + CO2
(5) CO2 + Ca(OH)2 à CaCO3 + H2O
(6) CO2 + 2NaOH à Na2CO3 + H2O
(7) Na2CO3 + 2HCl à 2NaCl + CO2 + H2O
(8) CaCO3 + CO2 + H2O à Ca(HCO3)2
Bài 4: Viết các phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra trong các thí nghiệm sau: Cho sắt dư vào dung dịch H2SO4 đặc nóng được dung dịch A. Cho A vào dung dịch NaOH dư được kết tủa B. Lọc kết tủa B nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi.
Hướng dẫn:
2Fe + 6H2SO4(đặc nóng) à Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Fe + Fe2(SO4)3 à 3FeSO4
t0
FeSO4 + 2NaOH à Fe(OH)2 + Na2SO4
4Fe(OH)2 + O2 2Fe2O3 + 4H2O
III/ BÀI TẬP TỰ LUYỆN:
Bài 1: Cho dãy chuyển hóa sau:
Fe à A à B à C à Fe à D à E à F à D
Xác định A, B, C, D, E, F. Viết phương trình phản ứng.
	Hướng dẫn:
A: FeCl3	B: Fe(OH)3	C: Fe2O3
D: FeCl2	E: Fe(OH)2	F: FeSO4
Bài 2: 
Thay các chữ cái bằng các công thức hóa học thích hợp và hoàn thành các phản ứng sau:
A + H2SO4 à B + SO2 + H2O
t0
B + NaOH à C + Na2SO4
t0
C D + H2O
D + H2 A + H2O
A + E à Cu(NO3)2 + Ag
Hướng dẫn:
A: Cu;	B: CuSO4; 	 C: Cu(OH)2; 	D: CuO; E: AgNO3
Bài 3: Cho Na vào dung dịch hỗn hợp CuSO4 và Al2(SO4)3 thu được khí A, dung dịch B và kết tủa C. Nung C được chất rắn D. Cho A dư qua D nung nóng được chất rắn E. Hòa tan E trong dung dịch HCl dư thấy E tan một phần. Viết phương trình phản ứng có thể xảy ra.
	Hướng dẫn:
A: H2;	 B: Na2SO4, NaAlO2; 	 C: Cu(OH)2; Al(OH)3 ;
D: CuO, Al2O3; 	E: Cu; Al2O3.
Bài 4: Từ các nguyên liệu ban đầu là quặng pirit sắt, muối ăn, không khí, H2O và các thiết bị cùng những chất xúc tác cần thiết. Viết các phương trình phản ứng điều chế: FeSO4; Fe(OH)3; NaHSO4.
t0
	Hướng dẫn:
t0
4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2
2SO2 + O2 2SO3
điện phân
SO3 + H2O à H2SO4
2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2 + H2
Fe2O3 + 3H2 à 2Fe + 3H2O
Fe + H2SO4 à FeSO4 + H2
Fe2O3 + 3H2SO4 à Fe2(SO4)3 + 3H2O
Fe2(SO4)3 + 6NaOH à 2Fe(OH)3 + 3Na2SO4
H2SO4 + NaOH à NaHSO4 + H2O
Bài 5: Viết các phương trình hóa học xảy ra khi cho:
a. Hỗn hợp Na – Al vào nước.
b. Ca vào dung dịch Na2CO3
c. Ba vào dung dịch NaHSO4
d. K vào dung dịch NH4NO3
e. Na và dung dịch AlCl3	
 	Hướng dẫn:
a. 2Na + 2H2O à 2NaOH + H2
 2Al + 2NaOH + 2H2O à 2NaAlO2 + 3H2
b. Ca + 2H2O à Ca(OH)2 + H2
 Ca(OH)2 + Na2CO3 à CaCO3 + 2NaOH
c. Ba + 2H2O à Ba(OH)2 + H2
 Ba(OH)2 + 2NaHSO4 à BaSO4 + Na2SO4 + 2H2O
d. 2K + 2H2O à 2KOH + H2
KOH + NH4NO3 à KNO3 + NH3 + H2O
e. 2Na + 2H2O à 2NaOH + H2
3NaOH + AlCl3 à Al(OH)3 + 3NaCl
Al(OH)3 + NaOH à NaAlO2 + 2H2O
Bài 6:	 Cho hỗn hợp A gồm: Al, Fe, Cu vào dung dịch HCl dư, sau phản ứng được khí B, dung dịch C, còn lại một chất rắn D, lọc D. Cho NaOH dư vào trong dung dịch C được dung dịch E và kết tủa F. Lấy F nung trong không khí đến khối lượng không đổi. Sục khí CO2 dư vào dung dịch E. Viết tất cả các phương trình phản ứng xảy ra.
	Hướng dẫn:
- 2Al + 6HCl à 2AlCl3 + 3H2
Fe + 2HCl à FeCl2 + H2
- NaOH + HCl à NaCl + H2O
FeCl2 + 2NaOH à Fe(OH)2 + 2NaCl
AlCl3 + 3NaOH à Al(OH)3 + 3NaCl
NaOH + Al(OH)3 à NaAlO2 + 2H2O
- 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O à 4Fe(OH)3
2Fe(OH)3 à Fe2O3 + 3H2O
- CO2 + NaOH à NaHCO3 
CO2 + 2H2O + NaAlO2 à Al(OH)3 + NaHCO3
Bài 7: Thay các chữ cái bằng các công thức hóa học thích hợp và hoàn thành các phản ứng sau:
A + O2 à B + C
B + O2 à D
D + E à F
D + BaCl2 + E à G + H
F + BaCl2 à G + H
H + AgNO3 à AgCl + I
I + A à J + F + NO + E
I + C à J + E
J + NaOH à Fe(OH)3 + K
	Hướng dẫn:
A: FeS2 hoặc FeS;	B: SO2;	C: Fe2O3
D: SO3;	E: H2O;	F: H2SO4
G: BaSO4;	H: HCl;	I: HNO3;
J: Fe(NO3)3;	K: NaNO3.
Bài 8: Viết phương trình phản u71nh cho sơ đồ sau
	 A
	B
R + dung dịch HCl C
 D
	 E
R là những chất rắn khác nhau; A, B, C, D, E là những chất khí. Phân loại những chất trên (A, B, C, D, E) theo những chất vô cơ đã học.
	Hướng dẫn:
- R: MnO2; Zn; CaCO3; CaSO3; FeS.
- A: Cl2;	 B: H2;	C: CO2;	 D: SO2; 	E: H2S.
- Phân loại: 
	+ Phi kim: H2; Cl2.
	+ Oxit axit: SO2; CO2
	+ Axit: H2S.
Bài 9: Nung nóng Cu trong không khí, sau một thời gian được chất rắn A. Hòa tan chất rắn A trong H2SO4 đặc nóng (vừa đủ) được dung dịch B và khí C có mùi xốc. Cho Natri kim loại vào dung dịch B thu được khí G và kết tủa M; cho khí C tác dụng với dung dịch KOH thu được dung dịch E, E vừa tác dụng với dung dịch BaCl2 vừa tác dụng với dung dịch NaOH.
	Hướng dẫn:
A: CuO, Cu dư;	B: CuSO4;	C: SO2;
G: H2;	M: Cu(OH)2;	E: KHSO3, K2SO3.
Bài 10: Trong công nghiệp người ta điều chế CuSO4 bằng cách ngâm Cu kim loại trong dung dịch H2SO4 loãng và sục oxi liên tục. Cách làm này có lợi hơn hòa tan Cu bằng H2SO4 đặc nóng hay không? Tại sao?	
	Hướng dẫn:
Cách 1: 2Cu + O2 + 2H2SO4 à 2CuSO4 + 2H2O
Cách 2: Cu + 2H2SO4 à CuSO4 + SO2 + 2H2O
Với cách làm này có lợi hơn vì tiết kiệm được H2SO4, không gây ô nhiễm môi trường
Bài 11: Cho sơ đồ phản ứng sau:
A + B à C + D
C + E à F + G
t0
F + H à I + J
t0
J K + H
K + D A + H
A + L à M + D
Biết rằng C là muối clorua sắt; nếu lấy 1,27g C tác dụng với dung dịch AgNO3 dư thì thu được 2,87g kết tủa.
Xác định các chất tương ứng với các chữ cái và hoàn thành các phương trình phản ứng theo sơ đồ trên.
Hướng dẫn:
Gọi công thức phân tử của sắt clorua là FeClx
 FeClx + xAgNO3 à Fe(NO3)x + xAgCl
(56+35,5x)g (143,5x)g
 1,27g 2,87g
(56+35,5x)2,87 = (143,5x)1,27
x = 2
CTPT: FeCl2
A: Fe;	B: HCl;	 C: FeCl2;	D: H2;
E: NaOH;	F: Fe(OH)2;	 H: H2O;	I: O2;
J: Fe(OH)3; K: Fe2O3; L: H2SO4; M: FeSO4.
Bài 12: Cho luồng khí CO dư đi qua hỗn hợp A gồm CuO, Fe2O3, Al2O3 (t0 cao), sau phản ứng thu được chất rắn B. Cho B vào dung dịch NaOH dư, sau phản ứng lọc thu được chất rắn C và dung dịch D. Từ C và D hãy điều chế ra các kim loại trong A ban đầu.
	Hướng dẫn:
 - Chất rắn B: Fe, Cu và Al2O3.
- Chất rắn C: Fe, Cu.
- Dung dịch D: NaAlO2, NaOH dư.
	Từ chất rắn C điều chế từng kim loại Fe, Cu. Ngâm trong dung dịch HCl, lọc (thu được Cu), sau đó cho NaOH dư vào, lọc lấy kết tủa nung đến khối lượng không đổi rồi cho H2 đi qua được Fe.
	Từ D điều chế Al. Sục CO2 dư vào, lọc lấy kết tủa, nung đến khối lượng không đổi rồi điện phân nóng chảy được Al.
Bài 13: Cho hỗn hợp X gồm BaCO3, Fe(OH)3, Al(OH)3, CuO, MgCO3. Nung X trong không khí đến khối lượng không đổi được chất rắn A. Cho A vào nước dư khuấy đều được dung dịch B chứa 2 chất tan và một phần không tan C. Cho khí CO dư qua bình chứa C nung nóng được hỗn hợp chất rắn E và hỗn hợp khí D. Cho E vào dung dịch AgNO3 thu được dung dịch F và hỗn hợp chất rắn Y. Cho Y vào dung dịch H2SO4 đặc, nóng thấy có khí bay ra. Cho D dư vào dung dịch B được kết tủa M và dung dịch N. Đun nóng dung dịch N được kết tủa K và khí G.
	Viết tất cả các phương trình hóa học xảy ra. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn.
	Hướng dẫn:
A: BaO, MgO, Fe2O3, Al2O3;	 B: Ba(OH)2, Ba(AlO2)2;
C: CuO, Fe2O3;	E: Fe, Cu; 	D: CO2;
F: Fe(NO3)2, Fe(NO3)3, Cu(NO3)2;	 Y: MgO, Ag;
M: Al(OH)3;	 N: Ba(HCO3)2;	 K: BaCO3;	G: CO2.
t0
Bài 14: Thay các chữ cái bằng các công thức hóa học thích hợp và hoàn thành các phản ứng sau:
FeS2 + O2 A + B
A + H2S à C + D
C + E à F
t0
G + NaOH à H + I
t0
J B + D
B + L E + D
F + HCl à G + H2S
H + O2 + D à J
	Hướng dẫn:
A: SO2;	B: Fe2O3;	C: S;
D: H2O;	E: Fe;	F: FeS;
G: FeCl2;	H: Fe(OH)2;	I: NaCl;
J: Fe(OH)3;	L: H2.
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
(14)
(15)
(16)
Bài 15: Viết các phản ứng trong sơ đồ sau:
 NaAlO2
 Al Al2O3 Al(OH)3 Al4C3
 AlCl3
Al2S3 AlN
Hướng dẫn:
1/ O2	9/ NaOH
2/ Điện phân nóng chảy	10/ H2O
3/ Nhiệt phân	11/ H2O
4/ N2	12/ NaOH+H2O
5/ S	13/ CO2+H2O
6/ HCl	14/ NaOH
7/ Điện phân nóng chảy	15/ H2O
8/ HCl	16/ C