CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP OXI LƯU HUỲNH
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây [418.57 KB, 31 trang ]
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC
BÀI TIỂU LUẬN
CHUYÊN ĐỀ: OXI – LƯU HUỲNH
Hà Nội, tháng 12 năm 2018
MỤC LỤC
A. Lý do chọn chuyên đề..............................................................................................................................1
B. Nội dung...................................................................................................................................................1
I.
Tóm tắt kiến thức chủ đề....................................................................................................................1
1. Oxi........................................................................................................................................................1
2. Oxit.......................................................................................................................................................2
3. Ozon O3................................................................................................................................................2
4. Hidro peoxit H2O2...............................................................................................................................3
5. Lưu huỳnh...........................................................................................................................................3
6. Hiđro sunfua và axit sunfuhiđric.......................................................................................................4
7. Lưu huỳnh đioxit - SO2.......................................................................................................................5
8. Axit sunfuric và Lưu huỳnh trioxit....................................................................................................5
II. Các dạng bài tâp và phương pháp giải..............................................................................................6
Phần 1: Các dạng bài tập lý thuyết............................................................................................................6
Dạng 1: Chuỗi phản ứng, sơ đồ chuyển hóa..........................................................................................6
Dạng 2: Nhận biết...................................................................................................................................7
Dạng 2.1: Nhận biết không giới hạn thuốc thử.....................................................................................7
Dạng 2.2: Nhận biết có giới hạn thuốc thử............................................................................................8
Dạng 3: Giải thích, chứng minh hiện tượng..........................................................................................9
Phần 2: Các dạng bài tập tính toán...........................................................................................................9
Dạng 4: Bài tập về đơn chất oxi, ozon, lưu huỳnh................................................................................9
Dạng 5: Hỗn hợp khí và phản ứng ozon phân..................................................................................... 10
Dạng 6: Dạng bài tập điều chế và hiệu suất phản ứng........................................................................ 11
Dạng 7: Phản ứng tạo kết tủa của ion sunfua [S-2], sunfat [SO4 2-].................................................... 12
Dạng 8: H2S, SO2 tác dụng với dung dịch bazo................................................................................... 13
Dạng 9: H2S và SO2 tác dụng với chất oxi hóa mạnh.......................................................................... 14
Dạng 10: Bài tập về axit H2SO4............................................................................................................ 14
III. Xây dựng một số dạng bài tập mới.................................................................................................... 15
Dạng 1: Bài tập hình vẽ......................................................................................................................... 15
Dạng 2: Bài tập đồ thị........................................................................................................................... 16
Dạng 3: Bài tập thí nghiệm................................................................................................................... 18
Dạng 4: Bài tập ứng dụng thực tế........................................................................................................ 18
IV. Vận dụng trong dạy học bài tập chuyên đề....................................................................................... 19
V. Đề kiểm tra, đánh giá............................................................................................................................ 23
C. Kết luận..................................................................................................................................................... 29
CHUYÊN ĐỀ: OXI – LƯU HUỲNH
A. Lý do chọn chuyên đề
Oxi – Lưu huỳnh là một trọng những nguyên tố quan trọng trong phần hóa học vô cơ mà học
sinh được làm quen tiếp xúc ngay từ những bài học đầu tiên của môn Hóa học phổ thông. Trong
đó nguyên tố oxi là nguyên tố chiếm 20 -21% thể tích không khí và là thành phần không thể
thiếu đối với đời sống của mọi sinh vật trên Trái đất. Còn lưu huỳnh là một khoáng chất cần
thiết cho cơ thể sinh vật, ngoài ra hợp chất của nó cũng có nhiều ứng dụng trong đời sống.
Trong bài tiểu luận này, em tóm tắt và tổng hợp lại kiến thức về chủ đề Oxi – Lưu huỳnh
mà học sinh được học trong chương trình phổ thông và các dạng bài tập cùng phương pháp
giải, để hệ thống hóa lại cho HS cái nhìn tổng quát nhất. Ngoài ra, bài tiểu luận còn xây
dựng các dạng bài tập mới nhằm góp phần định hướng phát triển năng lực cho HS. Thông
qua bài tiểu luận, em cũng củng cố thêm được kiến thức và các dạng bài tập để phục vụ cho
công tác giảng dạy sau này
B. Nội dung
Phần đầu tiên để mở đầu cho nội dung của tiểu luận, em tóm tắt và hệ thống lại kiến thức
của chuyên đề “Oxi – Lưu huỳnh”
I. Tóm tắt kiến thức chủ đề
1. Oxi
Cấu tạo nguyên tử - phân tử
2
2
4
Cấu hình electron của oxi: 1s 2s 2p , lớp vỏ ngoài có 2e độc thân. O có số oxi hóa -2, khi
tham gia phản ứng, dễ dàng nhận thêm 2e để đạt cấu hình bát tử. Điều này giải thích được
O2 là một chất có tính oxi hóa mạnh.
CTCT của phân tử oxi là O=O, liên kết giữa 2 nguyên tử là liên kết cộng hóa trị không
phân cực.
Tính chất vật lí:
- Oxi là chất khí không màu, không mùi, ít tan trong nước và nặng hơn không khí.
- Oxi hóa lỏng ở -183°C, oxi lỏng có màu xanh nhạt.
Tính chất hóa học:
Dựa vào cấu tạo phân tử, có thể nhận thấy oxi là một chất có tính oxi hóa mạnh, phản
ứng mãnh liệt với các chất khử
1
- Tác dụng với hidro: 2H2 + O2 → 2H2O
- Tác dụng với phi kim: phản ứng với hầu hết các phi kim trừ halogen.
- Tác dụng với kim loại: phản ứng với hầu hết các kim loại, trừ Ag, Au, Pt.
- Tác dụng với hợp chất: Phản ứng với nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ
Điều chế :
Trong phòng thí nghiệm, O2 được điều chế bằng cách nhiệt phân các hợp chất giàu oxi
S+O 2→SO2
3Fe + 2O2 → Fe3O4
CH4 + 2O2 → CO2+ 2H2O
2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2
2KClO3 → 2KCl + 3O2
Sản xuất oxi trong công nghiệp: sản xuất bằng cách chưng cất phân đoạn không khí và điện
phân nước
2H2O → 2H2 + O2
đ
2. Oxit
Định nghĩa: Oxit là hợp chất của hai nguyên tố,trong đó có một nguyên tố là oxi”.
Oxit được chia làm 4 loại dựa theo tính chất hóa học:
Oxit axit [SO2, CO2, P2O5,…] là những oxit tác dụng với bazơ tạo thành muối và nước.
Tác dụng với nước. VD: SO3 + H2O → H2SO4
Tác dụng với oxit bazơ. VD: Na2O + SO2 → Na2SO3
Tác dụng với bazơ. VD: SO2 + NaOH → Na2SO3 + H2O
Oxit bazơ [NaOH, CuO, Fe2O3,..] là những oxit tác dụng với axit tạo thành muối và nước.
Tác dụng với nước. VD: Na2O + H2O → 2NaOH
Tác dụng với oxit axit. VD: Na2O + SO2 → Na2SO3
Tác dụng với axit. VD: CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O
Oxit lưỡng tính [Al2O3, ZnO,…] là oxit tác dụng được với cả axit và bazơ tạo thành muối
và nước.
Tác dụng với axit. VD: Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O
Tác dụng với bazơ. VD :Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O
Oxit trung tính [CO] còn gọi là oxit không tạo muối là những oxit không tác dụng với axit,
bazơ và nước.
3. Ozon O3
Cấu tạo phân tử: Phân tử ozon có 3 nguyên tử O liên kết với nhau
Do khác biệt về cấu tạo phân tử nên tính chất của oxi và ozon cũng có sự khác biệt:
2
Tính chất
Trạng thái vật lí
Nhiệt độ hóa lỏng
Tính tan trong nước
Tính bền của phân tử
Tính oxi hóa
O2
Khí
-183 ͦC
Tan ít
Bển vững
O3
Khí
-112 C
ͦ
Tan nhiều hơn O2 [gấp 15 lần]
Không bền
2O2 → 3O2
Mạnh
Rất mạnh
- Oxi hóa hầu hết kim loại và - Oxi hóa hầu hết kim loại và
phi kim [oxi không oxi hóa
phi kim ở nhiệt độ thường:
được Ag ở nhiệt độ thường]
2Ag + O3 → Ag2O + O2
- Oxi hóa được nhiều hợp chất - Oxi hóa được ion I thành I2
vô cơ và hữu cơ ở nhiệt độ cao 2KI + O3 + H2O → I2 + 2KOH
[Oxi không oxi hóa được I ]
+ O2
Điều chế ozon:
ử đ ệ
2O3
Phóng điện qua bình đựng khí oxi: 3O2 →
4. Hidro peoxit H2O2
Công thức cấu tạo:
Tính chất vật lý: H2O2 là chất lỏng không màu, nặng hơn nước, tan trong nước ở bất kì tỉ lệ
nào
Tính chất hóa học:
Trong H2O2, oxi có số oxi hóa -1, là số oxi hóa trung gian giữa 0 và -2, vì vậy, H2O2 vừa có
tính khử, vừa có tính oxi hóa.
a. H2O2 là chất oxi hóa: H2O2 + KNO2 → KNO3 +
H2O H2O2 + 2KI → I2 + 2KOH
b. H2O2 là chất khử: Ag2O + H2O2 → 2Ag + H2O + O2
5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 5SO2 + K2SO4 + 8H2O
H2O2 là hợp chất ít bền, dễ bị phân hủy: 2H2O2 → 2H2O + O2
5. Lưu huỳnh
Tính chất vật lí: Là chất bột màu vàng, không tan trong nước, nhưng tan nhiều trong
benzen, dầu hỏa. Mỗi dạng thù hình của lưu huỳnh thì có những tính chất về nhiệt độ sôi và
nhiệt độ nóng chảy khác nhau.
Tính chất hóa học
S có 6e ở lớp ngoài cùng → dễ nhận 2e thể hiện tính oxi hóa mạnh. Tính oxi hóa của S yếu
hơn so với O
Các mức oxi hóa có thể có của S: -2, 0, +4, +6. Ngoài tính oxi hóa, S còn có tính
khử. a. Tính oxi hóa
0℃
- Tác dụng với hiđro: H2 + S →
H2S
3
- Tác dụng với kim loại
+ S tác dụng với nhiều kim loại → muối sunfua [trong đó kim loại thường chỉ đạt đến
hóa trị thấp].
+ Hầu hết các phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao.
Hg + S → HgS
[phản ứng xảy ra ở ngay nhiệt độ thường nên thường dùng S khử độc Hg]
- Muối sunfua được chia thành 3 loại:
+ Loại 1. Tan trong nước gồm Na2S, K2S, CaS và BaS, [NH4]2S.
+ Loại 2. Không tan trong nước nhưng tan trong axit mạnh gồm FeS, ZnS...
+ Loại 3. Không tan trong nước và không tan trong axit gồm CuS, PbS, HgS, Ag2S...
Chú ý: Một số muối sunfua có màu đặc trưng: CuS, PbS, Ag2S [màu đen]; MnS [màu hồng];
CdS [màu vàng] → thường được dùng để nhận biết gốc sunfua.
b. Tính khử
- Tác dụng với các chất có tính oxi hóa mạnh
2Na + S → Na2S
- Tác dụng với oxi: S + O2 → SO2
S + 2H2SO4 đặc → 3SO2 + 2H2O
S + 4HNO3 đặc → 2H2O + 4NO2 + SO2
6. Hiđro sunfua và axit sunfuhiđric
Tính chất vật lí
- Hiđro sunfua [H2S] là chất khí không màu, mùi trứng thối, độc, ít tan trong nước.
- Khi tan trong nước tạo thành dung dịch axit yếu sunfuhiđric.
a. Tính axit yếu [yếu hơn axit cacbonic]
- Tác dụng với kim loại mạnh: 2Na + H2S → Na2S + H2
- Tác dụng với oxit kim loại [ít gặp].
- Tác dụng với dung dịch bazơ [có thể tạo thành 2 loại muối hiđrosunfua và sunfua]
H2S + NaOH → NaHS + H2O
H2S + 2NaOH → Na2S + 2H2O
- Tác dụng với dung dịch muối tạo muối không tan trong axit:
Kết tủa đen
b. Tính khử mạnh [vì S trong H2S có mức oxi hóa thấp nhất - 2].
- Tác dụng với oxi
2H2S + O2 → 2H2O + 2S [thiếu oxi, phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thấp]
2H2S + 3O2 → 2H2O + 2SO2 [dư oxi, phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao]
Tác dụng với các chất oxi hóa khác
H2S + 4Br2 + 4H2O → H2SO4 + 8HBr
H2S + 8HNO3 đặc → H2SO4 + 8NO2 + 4H2O
Điều chế:
Dùng axit mạnh đẩy H2S ra khỏi muối [trừ muối không tan trong axit]:
FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S
H2S + CuSO4 → CuS↓ + H2SO4
4
Nhận biết
- H2S có mùi trứng thối.
- Làm đen dung dịch Pb[NO3]2 và Cu[NO3]2.
- Làm mất màu dung dịch Brom, dung dịch KMnO4…
7. Lưu huỳnh đioxit - SO2
Tính chất vật lí:
Là chất khí không màu, nặng hơn không khí, mùi hắc, độc, tan và tác dụng được với nước.
Tính chất hóa học
a. SO2 là oxit axit
Tác dụng với dung dịch bazơ [có thể tạo thành 2 loại muối sunfit và hiđrosunfit]
SO2 + NaOH → NaHSO3
SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O
b.SO2 vừa là chất khử, vừa là chất oxi hóa [do S trong SO2 có mức oxi hóa trung gian
+4]
- SO2 là chất oxi hóa: SO2 + 2H2S → 3S + 2H2O
- SO2 là chất khử: 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O → 2MnSO4 + K2SO4 + 2H2SO4
SO2 + Br2 + 2H2O → H2SO4 + 2HBr
Điều chế:
-
Tác dụng với nước: SO2 + H2O ⇌ H2SO3
-
- Tác dụng với oxit bazơ → muối: SO2 + CaO → CaSO3
- Đốt cháy lưu huỳnh: S + O2 → SO2
- Đốt cháy H2S trong oxi dư: 2H2S + 3O2 → 2H2O + 2SO2
- Cho kim loại tác dụng với H2SO4 đặc nóng: Cu + 4HNO3 → Cu[NO 3]2 + 2NO 2 + 2H2O
- Đốt quặng: 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
- Trong phòng thí nghiệm dùng phản ứng của Na2SO3 với dung dịch H2SO4:
Na2SO3 + H2SO4 → Na2SO4 + SO2 + H2O
8. Axit sunfuric và Lưu huỳnh
trioxit Tính chất vật lí
- SO3 là chất lỏng, hút nước rất mạnh và chuyển thành H2SO4 hoặc oleum: H2SO4.nSO3
- H2SO4 là chất lỏng, nhớt, nặng hơn nước, khó bay hơi và tan vô hạn trong nước.
- H2SO4 đặc hút nước mạnh và tỏa nhiều nhiệt nên khi pha loãng phải cho từ từ axit đặc
vào nước mà không làm ngược lại vì có thể gây bỏng. H2SO4 có khả năng làm than hóa các
hợp chất hữu cơ.
Tính chất hóa học
a. H2SO4 loãng là một axit mạnh
- Làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ
- Tác dụng với kim loại đứng trước H [trừ Pb] → muối sunfat [trong đó kim loại có hóa trị
thấp] và H2
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
5
- Tác dụng với oxit bazơ → muối [trong đó kim loại giữ nguyên hóa trị] +
H2O FeO + H2SO4 → FeSO4 + H2O
- Tác dụng với bazơ → muối + H2O
H2SO4 + NaOH → NaHSO4 + H2O
H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O
[phản ứng của H2SO4 với Ba[OH]2 hoặc bazơ không tan chỉ tạo thành muối
sunfat]. Cu[OH]2 + H2SO4 → CuSO4 + 2H2O
Ba[OH]2 + H2SO4 → BaSO4 + 2H2O
- Tác dụng với muối → muối mới [trong đó kim loại giữ nguyên hóa trị] + axit mới
Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O +
CO2 b. H2SO4 đặc là chất oxi hóa mạnh và axit mạnh:
- H2SO4 đặc vẫn là axit mạnh: làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ; tác dụng với bazơ, oxit
bazơ và với muối [trong đó kim loại đã có hóa trị cao nhất] tương tự như H 2SO4 loãng.
- Trong H2SO4, S có mức oxi hóa cao nhất [+6] nên H2SO4 đặc nóng có tính oxi hóa mạnh.
- Tác dụng với kim loại:
+ H2SO4 đặc phản ứng được với hầu hết các kim loại [trừ Au và Pt] → muối trong đó kim
loại có hóa trị cao + H2O + SO2 [S, H2S].
+6
+ Sản phẩm khử
của S tùy thuộc vào độ mạnh của kim loại: kim loại có tính khử
+6
càng mạnh thì S bị khử xuống mức oxi hóa càng thấp.
2H2SO4 + Cu → CuSO4 + SO2 + 2H2O
5H2SO4 + 4Zn → 4ZnSO4 + H2S + 4H2O
+ H2SO4 đặc nguội thụ động với Al, Fe và Cr.
Tác dụng với phi kim → oxit phi kim + H2O + SO2
2P + 5H2SO4 → 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O
- Tác dụng với các chất khử khác
2H2SO4 + 2FeSO4 → Fe2[SO4]3 + SO2 + 2H2O
2FeO + 4H2SO4 → Fe2[SO4]3 + SO2 + 4H2O
Điều chế: FeS2 hoặc S → SO2 → SO3 → H2SO4
II. Các dạng bài tập và phương pháp giải
Oxi và Lưu huỳnh là 2 nguyên tố HS được gặp rất nhiều trong các bài tập hóa học từ THCS
đến THPT và góp phần không nhỏ trong đề thi THPT Quốc gia. Thông qua tiểu luận, em hệ
thống lại các dạng bài tập về Oxi – Lưu huỳnh mà HS có thể gặp trong môn Hóa học.
Phần 1: Các dạng bài tập lý thuyết
Dạng 1: Chuỗi phản ứng, sơ đồ chuyển hóa
Phương pháp giải:
Học sinh cần nắm rõ tính chất hóa học của Oxi, Lưu huỳnh và các hợp chất để hiểu bản chất
phản ứng, ngoài ra còn cần nhớ cả các tính chất vật lí đặc trưng.
Ví dụ:
S + 2H2SO4 → 3SO2 + 2H2O
6
Giải:
Với khí A là một khí có mùi trứng thối, thì với tính chất vật lí đặc trứng HS có thể nhận ra
được khí này là khí H2S. Sau khi tìm được khí A thì có thể dễ dàng tìm ra được các chất
còn lại trong chuỗi phản ứng
[X: S, A: H2S, B: SO2, D: H2O, Y: H2SO4, Z: HBr, E: FeS,]
[1]S+H 2 →H2S
[2] 2H2S + SO2 → 3S + 2H2O
[4] SO2 + Br2 + 2H2O → H2SO4 + 2HBr
[6] FeS + H2SO4 → H2S + FeSO4
[7] FeS + HBr → H2S + FeBr2
Dạng 2: Nhận biết
Dạng 2.1: Nhận biết không giới hạn thuốc thử
Phương pháp giải: Bảng thuốc thử dùng để nhận biết một số chất và ion
STT Mẫu Thuốc thử Hiện tượng
Giải thích
thử
1
O2
-Que đóm
- Que đóm bùng
- Khí oxi duy trì sự cháy
đỏ
cháy
- 2Cu +
-Cu nung
- miếng Cu hóa đen
nóng
2
O3
Dd KI + hồ Hồ tinh bột hóa xanh O3 +2KI + H2O → I2 + 2KOH + O2
tinh bột
3
H2 S
Dd
Kết tủa đen
Pb[NO3]2 + S2- → PbS¯ ↓+ NO3Pb[NO3]2
S24
SO2
Dd Br2
Màu dd nhạt dần rồi SO2 + Br2 + 2H2O → H2SO4 +
Dd KMnO4 mất màu
2HBr
5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O →
2H2SO4
+ 2MnSO4 + K2SO4
2BaCl2 + SO4 →BaSO4 ↓+ 2Cl
5
H2SO4 Dd BaCl2
Kết tủa trắng
2SO4
[3]S+O 2→SO2
[5] S + Fe → FeS
t
O2 → 2CuO
7
6
SO3
2-
Dd axit
mạnh HCl,
H2SO4
Sủi bọt khí trong
dung dịch
2-
+
SO3 + 2H → SO2 ↑+ H2O
Ví dụ: Có 5 lọ mất nhãn đựng các khí: SO2, CO2, O2, O3, Cl2. Hãy sử dụng phương pháp hóa
học để nhận biết khí đựng trong mỗi lọ?
Giải:
- Dẫn lần lượt từng khí trong mỗi lọ sục qua dung dịch Br2
+ Khí nào làm dung dịch Br2 nhạt màu dần dẫn đến mất màu là khí SO2
SO2 + Br2 + 2H2O → H2SO4 + 2HBr
[nâu đỏ]
[không màu]
+ Các khí còn lại không xảy ra hiện tượng gì là CO 2, O2, O3,
Cl2 - Dẫn 4 khí còn lại lần lượt sục qua dung dịch Ca[OH] 2
+ Khí nào làm dung dịch Ca[OH]2 có hiện tượng vẩn đục là khí CO2 CO2 + Ca[OH]2 → CaCO3↓ + H2O
trắng
+ Các khí còn lại không có hiện tượng gì là O2, O3 và Cl2
- Đưa quì tím ẩm vào lần lượt từng miệng bình đựng 3 khí còn lại +
Khí nào làm quì tím ẩm chuyển đỏ sau đó mất màu là khí Cl 2
Cl2 + H2O → HCl + HClO
[sản phẩm sinh ra sau phản ứng vừa có tính axit vừa có tính tẩy màu]
+ 2 khí còn lại không có hiện tượng gì là O2 và O3
- Dẫn 2 khí còn lại sục qua dung dịch KI có nhỏ vài giọt hồ tinh bột
+ Khí nào tham gia phản ứng khiến dung dịch có màu xanh đen đặc trưng là O 3
2KI+O3+H2O→I2+2KOH+O2 [Hồ
tinh bột kết hợp với I2 tạo hợp chất màu xanh đen] +
Khí còn lại không có hiện tượng gì là O2
Dạng 2.2: Nhận biết có giới hạn thuốc thử
Phương pháp giải: Nếu đề chỉ cho dùng quỳ tím nhận biết các hóa chất ta sẽ phân biệt được
chất hoặc các chất trong nhóm theo khoảng pH hay môi trường mà nó thể hiện. Ngoài axit
bazo, một số muối vẫn có khả năng làm thay đổi màu quỳ tím cần chú ý
+, Quỳ tím hóa đỏ [môi trường axit] với một số muối: Hidrosunfat [ X[HSO4]n ]; amoni
[ [NH4]nY ]
2+,
Quỳ tím hóa xanh
[môi trường kiềm] với một số muối:Cacbonat [CO3 ]; Sunfua [S
22]; Sunfit [ SO3 ]
Ví dụ 1: Chỉ dùng quì tím, nhận biết các dung dịch mất nhãn sau: Na2SO4, Na2CO3,
H2SO4, BaCl2
Ví dụ 2: Nhận biết các chất sau mà không dùng thêm thuốc thử nào khác: H2SO4; Ba[OH]2;
Ba[HCO3]2; [NH4]2SO4
Hướng dẫn: Lập bảng hiện tượng xảy ra khi trộn đôi một mỗi dung dịch với nhau và đếm
các hiện tượng khác loại
8
H2SO4
H2SO4
Ba[OH]2
Ba[OH]2
Ba[HCO3]2
↓trắng
↓trắng, ↑
↓trắng
↓trắng
[NH4]2SO4
↓trắng,
↑khai
Ba[HCO3]2
[NH4]2SO4
↓trắng, ↑
-
↓trắng
↓trắng
↓trắng,
↓trắng
↑khai
2↓+1↑
3↓ + 1↑khai
3↓+1↑
2↓ + 1↑khai
Vậy theo bảng trên ta thấy
Mẫu thử cho 2↓ + 1↑ → chứa H2SO4
Mẫu thử cho 3↓ + 1↑ mùi khai → chứa Ba[OH]2 Mẫu thử cho 3↓ + 1↑ → chứa Ba[HCO3]2
Mẫu thử cho 2↓ + 1↑mùi khai → chứa [NH4]2SO4 Dạng 3: Giải thích, chứng minh hiện tượng
Phương pháp giải: Giải thích các hiện tượng xảy ra dựa trên tính chất đặc trưng của các
chất
Ví dụ 1: Tại sao điều chế Hidrosunfua từ sunfua kim loại thì ta thường dùng axit HCl
mà không dùng H2SO4 đậm đặc?
Giải: Dựa trên tính chất đặc trưng của mỗi chất. H2S là chất có tính khử mạnh sinh ra sẽ
phản ứng với chất có tính oxi hóa mạnh như H2SO4 đặc
H2SO4 + 3H2S → 4S + 4H2O
Hay 3H2SO4 + H2S → 4SO2 + 4H2O
Ví dụ 2: Giải thích tại sao pha loãng axit H2SO4 ta phải cho từ từ H2SO4 vào nước và khuấy
điều mà không làm ngược lại
Giải: Vì H2SO4 đặc có tính háo nước mạnh, nếu như cho nước vào axit H2SO4 đặc thì sẽ
khiến cho axit bắn lên gây nguy hiểm. Chính vì vậy muốn pha loãng axit thì phải nhỏ rất
từ từ axit vào nước
Phần 2: Các dạng bài tập tính toán
Dạng 4: Bài tập về đơn chất oxi, ozon, lưu huỳnh
Phương pháp giải:
- Với oxi phản ứng đưa kim loại lên số oxi hóa cao nhất còn S phản ứng đưa kim loại lên
số oxi hóa thấp hơn
- Phương trình hóa học tổng quát: 2M + xO2 → 2M2Ox
2M + xS → M2S
- Ozon có tính oxi hóa rất mạnh, mạnh hơn oxi, nó oxi hóa nhiều đơn chất và hợp chất
2KI+O3+H2O→I2+2KOH+O2 2Ag
+ O3 → Ag2O + O2
9
Các bài toàn xây dựng dựa trên nhiều phản ứng oxi hóa khử thì không nên giải theo
phương pháp truyền thống mà nên áp dụng các định luật phương pháp bảo toàn khối
lượng, phương pháp bảo toàn electron, phương pháp bảo toàn nguyên tố để giải
-
Bảo toàn khối lượng: m chất = ∑
-
á
ℎà ℎ ℎầ
=∑
ê
ố
∑
Bảo toàn electron: ∑
-
ℎ
=∑
ℎậ
∑ ố
⇒
ℎ
ướ
=∑ ố
ℎả ứ
=∑
ℎả ứ
ℎậ
Bảo toàn nguyên tố: Trong phản ứng hóa học, các nguyên tố luôn được bảo toàn
-
⇒
⇒
⇒
khối lượng nguyên tố không đổi
số mol nguyên tố không đổi
∑[ ố
ê
ử, ố ℎấ ]
ướ
= ∑[ ố
ê
ử, ố ℎấ ]
Ví dụ 1: Oxi hóa hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Cu và Al có tỉ lệ mol 1:1 thu được 13,1g
hỗn hợp Y gồm các oxit. Tính giá trị của m?
Cách 1: Phương pháp giải truyền thống
Gọi a là số mol mỗi kim loại Cu, Al trong hỗn hợp X
PTHH:
2Cu + O2 → 2CuO
a
a
[mol]
4Al + 3O2 → 2Al2O3
a
a/2
[mol]
Ta có: moxit = m CuO + m Al2O3 = 80a + 102
⇒
a= 0,1 mol
2
= 13,1
mX = 64 x 0,1 + 27 x 0,1 = 9,1 [gam]
Cách 2: Dùng bảo toàn nguyên tố và bảo toàn khối lượng
[cách này có thể không cần viết và cân bằng phương trình hóa học]
Gọi a là số mol mỗi kim loại Cu, Al trong hỗn hợp X
Bảo toàn nguyên tố Cu và nguyên tố Al
+
mX = 64 x 0,1 + 27 x 0,1 = 9,1 [gam]
Ví dụ 2: Dẫn 1,12 lít khí [đktc] hỗn hợp khí X gồm O2 và O3 đi qua dung dịch KI dư, sau
phản ứng thu được 6,35 gam chất rắn màu tím đen. Phần trăm thể tích của ozon trong X là:
Lưu ý: HS cần xác định là trong hỗn hợp khí thì chỉ có ozon tham gia phản ứng với KI,
còn oxi thì không tham gia phản ứng này.
PTHH: 2KI + O3 + H2O → I2 + 2KOH + O2
Ta có:
= 0,025 [mol]
=
⇒{
2
=
=
⇒{
=
=
23
23 =0,5
Bảo toàn khối lượng ⇒ m Y =
⇒
2 3
a= 0,1 mol
= 80a +
102
2
= 13,1
6,35
=
3
2
I
=
254
0,025 22,4
%
=
3
1,12
Dạng 5: Hỗn hợp khí và phản ứng ozon phân
Phương pháp giải:
10
100% = 50%
Để định lượng [mol, khối lượng, thể tích,..] của chất trong hỗn hợp các khí không phản
ứng với nhau thì sơ đồ đường chéo là phương pháp hiệu quả nhất thường được sử dụng
[M1]
|2− |
[M2]
| −
|
1= 2
⇒
− | ̅
%
⇒{
̅
12|−
1|
%
1
|
2
Ví dụ: Hỗn hợp khí X gồm ozon và oxi có tỉ khối với hidro bằng 18. Tính phần trăm
theo thể tích mỗi khí trong hỗn hợp X?
Ta có sơ đồ đường chéo
O3 [M = 48]
[36 – 32]
̅
= 18 x 2 = 36
O2 [M = 32]
[48 – 36]
%
=
36−32
2
⇒
=
1
=
1
= 25%
2
1+3
⇒{
3
48−36
3
3
%
=
= 75%
1+3
3
Dạng 6: Dạng bài tập điều chế và hiệu suất phản ứng
Phương pháp giải:
- Nguyên tắc điều chế oxi trong phòng thí nghiệm là nhiệt phân các hợp chất giàu oxi nhưng
kém bền nhiệt
2KMnO4→ K2MnO 4 + MnO 2 + O2
2KClO3 → 2KCl + 3O2
- Để sản xuất axit sunfuric người ta chủ yếu sử dụng quặng pirit sắt [FeS2] và trải qua 3 giai
,
đoạn FeS2 →2
,
SO2 →2
,
+
SO3→ 2
H2SO4
- Trong thực tế, quá trình sản xuất luôn có hiệu suất nhỏ hơn 100%. Khi bài toán cho hiệu suất và yêu cầu xác100
định
lượng chất ta tính toán rồi lấy kết quả nhân với 100 [nếu chất cần tính là sản phẩm phản ứng] hoặc nhân với
[nếu
chất cần tính là chất tham gia của phản ứng]
- Để giải các dạng bài này có thể viết PTHH hoặc sử dụng các định luật bảo toàn
,
SO2
Ví dụ: Trong công nghiệp, người ta sản xuất axit sunfuric theo sơ đồ FeS 2 →2
→2,
,
SO3
+
→2 H2SO4. Người ta sử dụng 15 tấn quặng pirit sắt [chứa 80% FeS 2] để sản xuất ra 39,2 tấn dung dịch H2SO4 40%. Vậy hiệu suất chung cho cả quá trình sản xuất là bao
11
nhiêu?
Ta có:
Qui đổi 12 tấn tương đương 12 gam
2
⇒
Bảo toàn nguyên tố S ⇒
⇒
12
2= 120
= 15 .
= 0,1 [
100
80
= 12 [ ấ ]
]
2
24
4
=2
2=
0,2 [mol]
[lí thuyết] = 0,2 x 98 = 19,6 [g] Qui đổi 19,6 gam tương đương 19,6 tấn
Lượng H2SO4 thực tế thu được là:
Hiệu suất: H= 15,619,6 . 100% = 80%
2
4
[thực tế] = 39, 2 x
40
100
= 15,6 [tấn]
-2
2-]
Dạng 7: Phản ứng tạo kết tủa của ion sunfua [S ], sunfat [SO4
- Một số muối sunfat như Na2S, K2S, BaS, CaS,.. tan trong nước
- Hầu hết các muối sunfua không tan trong nước.
- Một số muối sunfua không tan trong nước, nhưng tan trong dung dịch axit như FeS, ZnS,
MgS,...
- Một số muối sunfua không tan trong nước và cũng không tan trong các dung dịch
axit [HCl, H2SO4 loãng, HNO3 loãng,...] như CuS, PbS,...
- Một số muối sunfat không tan trong nước và không tan trong axit mạnh [ HCl,
HNO3,...] như BaSO4, PbSO4,...
- Qui đổi là phương pháp đưa hỗn hợp nhiều chất về 1 chất hoặc hỗn hợp ít chất hơn. Trong
bài tập về muối sunfua người ta thường qui đổi về các nguyên tử tương ứng.
- Vì số chất giảm đi nên số phản ứng phải viết và số ẩn giảm do đó việc giải toán nhanh
dễ dàng hơn.
+ Khi áp dụng pp qui đổi thường nên dùng thêm 3 định luật sau:
- Định luật bảo toàn khối lượng.
- Định luật bảo toàn nguyên tố
- Định luật bảo toàn electron
+ Nếu qui đổi ra số mol âm thì ta vẫn lấy bình thường.
Ví dụ:
Cho 20,8 gam hỗn hợp Fe, FeS, FeS2, S pư với H2SO4 đặc nóng dư thu được V lít SO2 ở
đktc và dung dịch A. Cho A + NaOH dư thu được 21,4 gam kết tủa. Tính thể tích dung dịch
thuốc tím 1M cần dùng để pư vừa đủ với V lít trên?
Giải:
Lưu ý: Nếu giải theo phương trình như cách thông thường thì ít nhất có 4 ẩn mà chúng ta
chỉ lập được 2 phương trình theo dữ kiện đề bài cho và không thể tìm ra kết quả. Vì vậy bài
này không giải được theo phương pháp thông thường.
Qui đổi hỗn hợp ban đầu thành hỗn hợp Fe và S ta có:
= x [mol] và
= y [mol]
Theo ĐLBT e và giả thiết ta có hệ:
56 + 32 = 20,8
{
107 = 21,4
Áp dụng ĐLBT electron ta có: 2
= 0,2
⇒{
=0,3
= 3 + 6 ⇒ = 1,2 mol 12
⇒ Số mol KMnO4 = 1,2.2/5 = 0,48 mol ⇒ Vdd KmnO4 = 0,48 lít.
Dạng 8: H2S, SO2 tác dụng với dung dịch bazo
+ H2S, SO2 khi tác dụng với dung dịch bazo sẽ tạo ra muối axit hay muối trung hòa phụ
thuộc vào tỉ lệ số mol của chúng với số mol OH. Ta có thể chia các trường hợp như sau
Ví dụ:
Trường hợp: Khí SO2 tác dụng dung dịch NaOH hoặc KOH
SO2 + NaOH → NaHSO3 [1];
SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O [2]
T≤1
: tạo muối NaHSO3 phản ứng [1], tính theo NaOH
1