Chơng 3 : phi kim - sơ lợc về bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học A - một số Kiến thức cần nhớ I - Tính chất vật lí của phi kim - ở điều kiện thờng, các phi kim tồn tại ở cả ba trạng thái : + Một số phi kim tồn tại ở trạng thái rắn nh : cacbon, silic, lu huỳnh, photpho + Phi kim tồn tại ở trạng thái lỏng nh brom. + Một số phi kim tồn tại ở trạng thái khí nh : oxi, clo, flo, nitơ - Phần lớn các phi kim không dẫn điện. - Các phi kim dẫn nhiệt kém. - Một số phi kim độc nh clo, brom, iot II - tính chất hoá học của phi kim 1. Tác dụng với kim loại - Oxi tác dụng với hầu hết các kim loại tạo thành oxit Thí dụ 1 : Nhôm cháy trong oxi tạo thành nhôm oxit 4Al + 3O2 Al2O3 Thí dụ 2 : Đồng cháy trong oxi tạo thành đồng (II) oxit 2Cu + O2 2CuO - Các phi kim khác tác dụng với các kim loại tạo thành muối Thí dụ 1 : Magie phản ứng với khí clo tạo thành muối magie clorua tinh thể Mg + Cl2 MgCl2 Thí dụ 2 : Sắt phản ứng với lu huỳnh ở nhiệt độ cao tạo thành sắt sunfua Fe + S FeS 2. Tác dụng với hiđro - Oxi tác dụng với hiđro tạo thành hơi nớc 2H2 + O2 2H2O - Một số phi kim khác tác dụng với hiđro tạo thành hợp chất khí H2 + Cl2 2HCl 3. Tác dụng với oxi Nhiều phi kim tác dụng với oxi tạo thành oxit axit C + O2 CO2 S + O2 SO2 4. Mức độ hoạt động hoá học của phi kim Mức độ hoạt động hoá học mạnh hay yếu của các phi kim đợc xét dựa trên khả năng và mức độ phản ứng của chúng với kim loại và hiđro. Flo, oxi và clo là những phi kim hoạt động mạnh, còn lu huỳnh, photpho, cacbon là những phi kim hoạt động yếu hơn. III - Clo Clo là chất khí màu vàng lục, mùi hắc, tan một phần trong nớc. Clo độc. 1. Tính chất hoá học a) Tác dụng với kim loại Clo tác dụng với hầu hết các kim loại tạo thành muối clorua. 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 Cu + Cl2 CuCl2 b) Tác dụng với hiđro Clo tác dụng với hiđro tạo thành khí hiđro clorua, khí này tan trong nớc tạo thành dung dịch axit clohiđric. H2 + Cl2 2HCl c) Tác dụng với nớc Khi tan trong nớc, một phần khí clo tác dụng với nớc tạo thành axit clohiđric và axit hipoclorơ : H2O + Cl2 đ HCl + HClO d) Tác dụng với dung dịch kiềm 2NaOH + Cl2 đ NaCl + NaClO + H2O Clo tác dụng với dung dịch NaOH tạo thành muối natri clorua và muối natri hipoclorit (hỗn hợp muối NaCl và NaClO trong nớc gọi là nớc Gia-ven). 6KOH + 3Cl2 5KCl + KClO3 + 3H2O Chú ý : Clo không tác dụng trực tiếp với oxi tạo thành oxit. 2. ứng dụng và điều chế a) ứng dụng Clo có nhiều ứng dụng trong đời sống và trong sản suất nh : khử trùng nớc sinh hoạt, tẩy trắng vải, sợi, bột giấy và đợc sử dụng nhiều trong công nghiệp cao su, chất dẻo b) Điều chế - Trong phòng thí nghiệm : Cho axit clohiđric đặc tác dụng với chất oxi hoá mạnh. 4HCl(dd đặc) + MnO2 MnCl2 + Cl2 + 2H2O 16HCl(dd đặc) + 2KMnO2 2MnCl2 + 2KCl + 5Cl2 + 8H2O - Trong công nghiệp : Điện phân dung dịch NaCl bão hoà có màng ngăn xốp. 2NaCl(dd bão hoà) + 2H2O 2NaOH + Cl2 + H2 IV - Cacbon 1. Đơn chất a) Tính chất vật lí của cacbon - Dạng thù hình của nguyên tố là dạng tồn tại của những đơn chất khác nhau do cùng một nguyên tố hoá học tạo nên. Cacbon có ba dạng thù hình chính : + Kim cơng : là chất rắn, trong suốt, cứng và không có khả năng dẫn điện. Kim cơng thờng đợc dùng làm đồ trang sức, mũi khoan, dao cắt kính + Than chì : là chất rắn, khá mềm, có khả năng dẫn điện. Than chì thờng đợc dùng làm điện cực, chất bôi trơn, ruột bút chì + Cacbon vô định hình : là chất rắn, xốp không có khả năng dẫn điện. Thờng đợc sử dụng làm nhiên liệu trong đời sống và trong sản suất. - Tính chất hấp phụ : Một số dạng cacbon vô định hình nh than gỗ, than xơng mới điều chế có khả năng hấp phụ các chất khí, chất màu trên bề mặt của chúng (gọi là than hoạt tính). b) Tính chất hoá học : Cacbon là phi kim hoạt động hoá học yếu. - Tác dụng với oxi : Cacbon cháy trong oxi tạo thành cacbon đioxit và toả nhiều nhiệt C + O2 CO2 + Q - Tác dụng với oxit kim loại : Cacbon có tính khử nên ở nhiệt độ cao có thể khử một số oxit kim loại thành kim loại. C + 2CuO CO2 + 2Cu C + 2ZnO CO2 + 2Zn 2. Một số hợp chất của cacbon a) Các oxit của cacbon Cacbon oxit (CO) : - Là chất khí không màu, rất độc, không tan trong nớc. - CO là oxit trung tính : không tác dụng với dung dịch axit và kiềm. - CO có tính khử mạnh, ở nhiệt độ cao có thể khử đợc nhiều oxit kim loại : CO + CuO CO2 + Cu 3CO + Fe2O3 3CO2 + 2Fe Cacbon oxit cháy trong không khí hoặc trong oxi toả nhiều nhiệt : 2CO + O2 2CO2 + Q Cacbon đioxit (CO2) : - Là chất khí không màu, không mùi, nặng hơn không khí, khi bị nén và làm lạnh bị hoá rắn thành nớc đá khô (tuyết cacbonic) dùng để bảo quản thực phẩm. - CO2 là oxit axit : + Tác dụng với nớc tạo thành dd axit cacbonic H2O + CO2 H2CO3 + Tác dụng với dung dịch bazơ : Tuỳ theo tỉ lệ số mol giữa CO2 và bazơ mà tạo thành muối trung hoà, muối axit hoặc hỗn hợp hai muối. NaOH + CO2 đ NaHCO3 2NaOH + CO2 đ Na2CO3 + H2O + Tác dụng với oxit bazơ : CaO + CO2 đ CaCO3 b) Axit cacbonic và muối cacbonat * Axit cacbonic (H2CO3) tạo thành khi CO2 tan trong nớc. H2CO3 là một axit yếu, không bền, dễ bị phân tích thành CO2 và nớc, dung dịch H2CO3 làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ. * Muối cacbonat Có hai loại muối cacbonat trung hoà và muối cacbonat axit (hiđrocacbonat). - Đa số muối cacbonat không tan trong nớc (trừ các muối cacbonat của kim loại kiềm, nh : Na2CO3, K2CO3 Hầu hết các muối hiđrocacbonat tan tốt trong nớc, nh : Ca(HCO3)2, Ba(HCO3)2, Mg(HCO3)2 - Tính chất hoá học của muối cacbonat + Tác dụng với dung dịch axit CaCO3 + 2HCl đ CaCl2 + CO2 + H2O 2NaHCO3 + H2SO4 đ Na2SO4 + 2CO2 + 2H2O + Dung dịch muối cacbonat tác dụng với dung dịch bazơ K2CO3 + Ca(OH)2 đ 2KOH + CaCO3¯ NaHCO3 + NaOH đ Na2CO3 + H2O + Dung dịch muối cacbonat tác dụng với dung dịch muối tạo thành hai muối mới (trong đó phải có ít nhất một muối ít tan). K2CO3 + CaCl2 đ 2KCl + CaCO3¯ + Hầu hết các muối cacbonat đều dễ bị nhiệt phân huỷ (trừ muối cacbonat của kim loại kiềm). CaCO3 CaO + CO2 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O V - Silic và công nghiệp silicat 1. Silic (Si) Là nguyên tố phổ biến thứ hai trong thiên nhiên (sau oxi), chiếm 1/4 khối lợng vỏ trái đất. Silic tồn tại chủ yếu dới dạng hợp chất trong cát trắng và đất sét. Silic là chất rắn màu xám, tinh thể tinh khiết có tính bán dẫn nên có nhiều ứng dụng trong công nghệ điện tử, pin mặt trời ở nhiệt độ cao, silic phản ứng với oxi tạo thành silic đioxit : Si + O2 SiO2 2. Silic đioxit (SiO2) Silic đioxit là oxit axit, không tan trong nớc, tác dụng với kiềm và oxit bazơ ở nhiệt độ cao tạo thành muối silicat : 2NaOH(r) + SiO2 (r) Na2SiO3 + H2O CaO(r) + SiO2 (r) CaSiO3 3. Công nghiệp silicat a) Sản xuất gốm, sứ - Đồ gốm, sứ : gạch, ngói, gạch chịu lửa sành, sứ - Từ nguyên liệu chính là đất sét, thạch anh, fenspat đợc trộn với nớc để hoá dẻo sau đó tạo hình, sấy khô và cuối cùng là nung ở nhiệt độ thích hợp. b) Sản xuất xi măng : Xi măng là chất kết dính trong xây dựng có thành phần chính là canxi silicat và canxi aluminat. Các công đoạn chính để sản xuất xi măng : - Nghiền nhỏ nguyên liệu (đá vôi, đất sét, quặng sắt) sau đó trộn với nớc tạo dạng bùn. - Nung hỗn hợp trên trong lò quay hay lò đứng ở 1400oC - 1500oC thu đợc clanhke. - Nghiền clanhke thành bột mịn (xi măng). c) Sản xuất thuỷ tinh : Thành phần chính của thuỷ tinh là hỗn hợp canxi silicat (CaSiO3) và natri silicat (Na2SiO3). Các công đoạn chính để sản xuất thuỷ tinh : - Trộn hỗn hợp cát (SiO2), đá vôi (CaCO3) và sôđa (Na2CO3) theo tỉ lệ thích hợp. - Nung hỗn hợp trên trong lò nung ở nhiệt độ khoảng 900oC thu đợc thuỷ tinh CaO(r) + SiO2 (r) CaSiO3 Na2CO3(r) + SiO2 (r) Na2SiO3 + CO2 - Làm nguội thuỷ tinh đến dẻo rồi tạo hình thành các đồ vật. VI - Sơ lợc về bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học 1. Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong bảng tuần hoàn Các nguyên tố đợc sắp xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân nguyên tử. 2. Cấu tạo bảng tuần hoàn a) Ô nguyên tố cho biết : Số hiệu nguyên tử, kí hiệu hoá học, tên nguyên tố, nguyên tử khối của nguyên tố đó. Số hiệu nguyên tử còn gọi là số thứ tự của nguyên tố trong bảng tuần hoàn. Số hiệu nguyên tử = số đơn vị điện tích hạt nhân = số electron trong nguyên tử Số hiệu nguyên tử Tên nguyên tố 12 Mg Magie 24 Kí hiệu hoá học Nguyên tử khối b) Chu kì : Chu kì là dãy các nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp electron và đợc xếp theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần. - Số thứ tự của chu kì bằng số lớp electron. - Có 7 chu kì : chu kì 1, 2, 3 là chu kì nhỏ ; chu kì 4, 5, 6, 7 là chu kì lớn. c) Nhóm : Nhóm gồm các nguyên tố mà nguyên tử của chúng có số electron lớp ngoài cùng bằng nhau và đợc xếp thành cột theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân nguyên tử. 3. Sự biến đổi tính chất của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn a) Trong một chu kì Trong các chu kì nhỏ, đi từ đầu đến cuối chu kì theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân : - Số electron lớp ngoài cùng tăng dần từ 1 đến 8. - Tính kim loại của các nguyên tố giảm dần, đồng thời tính phi kim của các nguyên tố tăng dần. - Đầu chu kì là một kim loại mạnh (kim loại kiềm), cuối chu kì là phi kim mạnh (halogen) và kết thúc là một khí hiếm. b) Trong một nhóm Trong một nhóm, đi từ trên xuống dới theo chiều tăng của điện tích hạt nhân : - Số lớp electron tăng dần. - Tính kim loại của các nguyên tố tăng dần, đồng thời tính phi kim của các nguyên tố giảm dần. 4. ý nghĩa của bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học a) Biết vị trí nguyên tố ta có thể suy đoán cấu tạo nguyên tử và tính chất của nó. Thí dụ : Nguyên tố A ở ô số 9, nhóm V, chu kì 2 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học. Nêu cấu tạo nguyên tử và dự đoán tính chất của A. Nguyên tố A (flo) ở ô thứ 9 nên có số hiệu nguyên tử là 9, có điện tích hạt nhân bằng 9+, có 9 electron và có hai lớp electron. Nguyên tố A ở cuối chu kì 2 nên là phi kim hoạt động mạnh hơn oxi ở ô số 8 và nguyên tố A ở đầu nhóm VII nên tính phi kim mạnh hơn clo ở ô 17. b) Biết cấu tạo nguyên tử có thể suy đoán vị trí và tính chất của nguyên tố Thí dụ : Nguyên tố B có điện tích hạt nhân là 12+, 3 lớp electron và 2 electron ở lớp ngoài cùng. Xác định vị trí của B và dự đoán tính chất hoá học cơ bản của nó. Nguyên tố B (magie) có 3 lớp electron và 2 electron lớp ngoài cùng nên nguyên tố B ở chu kì 2 nhóm II. Mg đứng ở gần đầu chu kì 2 nên nó là một kim loại. Tính kim loại của Mg yếu hơn Na đứng trớc nó trong cùng chu kì và Ca đứng dới nó trong cùng nhóm. Tính kim loại của Mg mạnh hơn Al đứng sau nó trong cùng chu kì và Be đứng trên nó trong cùng nhóm. B - Câu hỏi và Bài tập 3.1. Trong các nhóm chất sau, nhóm nào gồm toàn phi kim ? A. Cl2, O2, N2, Pb, C B. O2, N2, S, P, I2 C. Br2, S, Ni, N2, P D. Cl2, O2, N2, Pb, C 3.2. Trong các nhóm sau, nhóm nào mà các phi kim đều tồn tại ở trạng thái khí trong điều kiện thờng ? A. Cl2, O2, N2, Br2, C B. O2, N2, Cl2, Br2, I2 C. Br2, S, F2, N2, P D. Cl2, O2, N2, F2 3.3. Thành phần chính của không khí là O2 và N2. Khi không khí có lẫn một số khí độc là Cl2 và H2S thì có thể cho lội qua dung dịch nào sau đây để loại bỏ chúng ? A. Dung dịch NaOH B. Dung dịch H2SO4 B. Nớc D. Dung dịch CuSO4 3.4. Khí O2 có lẫn khí CO2 và SO2. Có thể cho hỗn hợp khí này lội qua dung dịch nào trong các dung dịch sau để loại bỏ CO2 và SO2 ? A. Dung dịch CaCl2 B. Dung dịch Ca(OH)2 C. Dung dịch Ca(NO3)2 D. Nớc 3.5. Trong PTN có thể điều chế khí SO2 bằng phản ứng : Na2SO3 + H2SO4 đ Na2SO4 + SO2 + H2O Có thể thu khí SO2 bằng phơng pháp nào trong các phơng pháp sau ? A. Dời chỗ nớc B. Dời chỗ dung dịch Ca(OH)2 C. Dời chỗ không khí D. Cả A và C đều đúng 3.6. Chọn câu đúng. Ozon là : A. Một dạng thù hình của oxi B. Là hợp chất của oxi C. Cách viết khác của O2 D. Cả A và C đều đúng 3.7. Cho các sơ đồ phản ứng : A + O2 B B + O2 C C + H2O đ D D + BaCl2 đ E¯ + F A là chất nào trong số các chất sau ? A. Cacbon ; B. Lu huỳnh ; C. Clo ; D. Brom 3.8. Có ba lọ đựng riêng biệt ba khí là clo, hiđro clorua và oxi. Có thể dùng chất nào trong số các chất sau để đồng thời nhận biết đợc cả ba khí ? A. Giấy quỳ tím tẩm ớt B. Dung dịch NaOH C. Dung dịch CaCl2 D. Dung dịch H2SO4 3.9. Có ba lọ đựng riêng biệt dung dịch của ba chất là BaCl2, Ca(HCO3)2 và MgSO4 bị mất nhãn. Có thể dùng chất nào trong số các chất sau để đồng thời nhận biết đợc cả ba chất ? A. Dung dịch Ba(OH)2 B. Dung dịch NaOH C. Dung dịch FeCl3 D. Dung dich H2SO4 3.10. Trong những cặp chất sau 1. H2SO4 và Na2CO3 2. Na2CO3 và NaCl 3. MgCO3 và CaCl2 4. Na2CO3 và BaCl2 Những cặp chất nào có phản ứng xảy ra giữa các chất ? A. Cặp (1) và cặp (2) B. Cặp (3) và cặp (4) C. Cặp (2) và cặp (3) D. Cặp (1) và cặp (4) 3.11. Trong những cặp chất sau 1. Cl2 và O2 ; 2. Cl2 và Cu ; 3. S và O2 ; 4. Cl2 và Br2 Những cặp chất nào có phản ứng xảy ra giữa các chất ? A. Cặp (1) và cặp (2) B. Cặp (3) và cặp (4) C. Cặp (2) và cặp (3) D. Cặp (1) và cặp (4) 3.12. Viết phơng trình hoá học theo các sơ đồ phản ứng sau : A + O2 B B + O2 C C + H2O đ D D + NaOH đ E + H2O E + BaCl2 đ G¯ + F Trong đó B, C là các oxit axit, E là một muối tan. 3.13. Một chất khí có công thức phân tử là X2. Xác đinh công thức phân tử của X2, biết 1,0 lít khí đó ở đktc nặng 3,1696 gam. Viết các phơng trình hoá học (nếu có) của X2 với các chất sau : H2, O2, Cu, dung dịch NaOH và nớc. 3.14. Cho 1,12 lít khí Cl2 (ở đktc) tác dụng với H2 d, hấp thụ toàn bộ sản phẩm vào nớc thu đợc 100,0ml dung dịch A. Tính nồng độ mol của dung dịch A. 3.15. Cho 3,36 lít khí Cl2 (đo ở đktc) tác dụng với H2 d, hấp thụ toàn bộ sản phẩm vào 100,0 gam nớc thu đợc dung dịch B. Tính C% của dung dịch B. 3.16. Cho 2,40 gam kim loại Mg phản ứng hoàn toàn với V lít khí X2 (đo ở đktc) theo phơng trình hoá học sau : X2 + Mg đ MgX2 Khối lợng MgX2 thu đợc là 9,50 gam. Hãy cho biết X2 là khí nào và tính V. 3.17. Một muối clorua kim loại chứa 79,78% clo theo khối lợng. Xác định công thức phân tử của muối. 3.18. Một muối có công thức phân tử là FeX2 trong đó Fe chiếm 44,1% khối lợng. Xác định công thức phân tử của muối và viết ba phơng trình hoá học trực tiếp tạo thành muối FeX2. 3.19. Một muối có công thức phân tử là FeX3. Cho dung dịch chứa 1,30 gam FeX3 tác dụng với lợng d dung dịch AgNO3 thu đợc 3,444 gam kết tủa. Xác định công thức phân tử của muối và viết 2 phơng trình hoá học của phản ứng trực tiếp tạo thành muối FeX3. 3.20. Hoà tan 18,4 gam hỗn hợp hai kim loại hoá trị II và III bằng dung dịch axit HCl d thu đợc dung dịch A và khí B. Chia khí B làm hai phần bằng nhau, đốt cháy hoàn toàn một phần thu đợc 4,5 gam nớc. a) Hỏi khi cô cạn dung dịch A thu đợc bao nhiêu gam muối khan ? b) Đem phần 2 của khí B cho phản ứng hoàn toàn với khí clo rồi cho sản phẩm hấp thụ vào 200,0ml dung dịch NaOH 20% (D =1,20g/ml). Tính nồng độ % của các chất trong dung dịch thu đợc. 3.21. Tính thể tích khí clo thu đợc ở điều kiện tiêu chuẩn khi đun nóng nhẹ 1,58 gam KMnO4 với dung dịch axit clohiđric đặc, d. 3.22. Tính thể tích khí clo thu đợc ở điều kiện tiêu chuẩn khi đun nóng nhẹ 2,61 gam MnO2 với dung dịch axit clohiđric đặc, d. Lợng clo này phản ứng hết bao nhiêu gam sắt kim loại ? 3.23. Điện phân có màng ngăn dung dịch NaCl bão hoà bằng dòng điện một chiều thu đợc 33,6 lít khí clo (ở đktc). Tính khối lợng dung dịch nớc Gia-ven thu đợc khi cho lợng khí clo này phản ứng hoàn toàn với 200,0 gam dung dịch NaOH 60%. 3.24. Tiến hành điện phân có màng ngăn dung dịch NaCl bão hoà bằng dòng điện một chiều thu đợc 33,6 m3 khí clo (ở đktc). Tính khối lợng muối NaCl đã điện phân và tính khối lợng NaOH thu đợc trong quá trình điện phân. Biết hiệu suất thu hồi khí clo là 95%. 3.25. Viết phơng trình hoá học theo sơ đồ chuyển hoá sau : Cl2 HCl CaCl2 NaCl đ NaCl đ NaCl CaCO3 Na NaOH Na2CO3 3.26. Chọn câu đúng trong các câu sau. Kim cơng là : A. Hợp chất của cacbon với kim loại. B. Hợp chất của cacbon với phi kim. C. Một dạng thù hình của cacbon. D. Cả A và B đều đúng. 3.27. Chọn câu đúng trong các câu sau : A. Các dạng thù hình của cacbon là kim cơng, than chì và than gỗ. B. Các dạng thù hình của cacbon là kim cơng, than chì và cacbon vô định hình. C. Các dạng thù hình của cacbon là kim cơng, than chì và than hoạt tính. D. Các dạng thù hình của cacbon là kim cơng, than chì và than đá. 3.28. Khả năng hấp phụ cao là đặc tính của chất nào ? A. Than đá B. Kim cơng C. Than chì D. Than hoạt tính 3.29. C + O2 CO2 + Q (1) C + 2CuO CO2 + 2Cu (2) Trong các phản ứng hoá học trên, cacbon là chất nào sau đây ? A. Chất oxi hoá B. Chất khử C. Chất oxi hoá và chất khử D. Không là chất oxi hoá và chất khử. 3.30. Cacbon oxit là loại chất nào sau đây ? A. Oxit axit B. Oxit bazơ C. Oxit trung tính D. Oxit lỡng tính 3.31. 2CO + O2 2CO2 + Q (1) CO + CuO CO2 + Cu (2) Trong các phản ứng hoá học trên, cacbon oxit là chất nào sau đây ? A. Chất oxi hoá
Tài liệu đính kèm: