HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ  CHUYÊN ĐỀ HỘI THẢO Chuyên đề: MỘT SỐ BÀI TẬP KIM LOẠI NHÓM B Trang MỤC LỤC Trang MỤC LỤC A-PHẦN MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI 3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHẠM VI NGHIÊN CỨU B- NỘI DUNG……………………………………………………………5 PHÂN DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI………………… I.BÀI TẬP LÝ THUYẾT II.BÀI TẬP TỔNG HỢP 16 C-KẾT LUẬN 35 Trang A-PHẦN MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong q trình giảng dạy mơn Hóa học trường THPT chuyên, đặc biệt trình bồi dưỡng cho HS dự thi HSG cấp; chuyên đề tập hóa học kim loại nhom B hóa có vai trò quan trọng ln có mặt kì thi chọn HSG cấp tỉnh cấp Quốc gia Tài liệu viết kim loại nhóm B nhiều phần tập tương đối nên nội dung kiến thức đặc biệt kĩ giải tập chuyên đề nhiều hạn chế Đa số GV phải tự tìm tòi, tập hợp tập dạy học lớp chuyên Hoá bồi dưỡng cho HSG Hoá học Việc tuyển chọn, xây dựng hệ thống BTHH nói chung, phần tập kim loại nhóm B nói riêng, đa dạng, thiết thực kèm theo chương trình (cùng lời giải hướng dẫn) công việc cần thiết cho GV HS chuyên Hoá HSG Hoá học Qua q trình tìm tòi, nghiên cứu tơi hệ thống hóa dạng tập kim Loại nhóm B với phương pháp giải dạng tập cho học sinh cách dễ hiểu, dễ vận dụng, tránh lúng túng, sai lầm nâng cao kết kỳ thi học sinh giỏi MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Việc thực đề tài nhằm tuyển chọn, xây dựng hệ thống câu hỏi, tập phương pháp giải phần kim loai nhóm B có tính chọn lọc áp dụng cho HS giỏi nhằm nâng cao hiệu học tập HS ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Hệ thống tập nhằm bồi dưỡng, nâng cao chất lượng học tập cho HSG Hố học, cụ thể phần kim loại nhóm B học sinh lớp 11 12 chuyên Hóa NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI Bài tập phương tiện để dạy học sinh tập vận dụng kiến thức vào thực hành Quá trình vận dụng kiến thức thơng qua tập có nhiều hình thức phong phú đa dạng Thông qua việc giải tập mà kiến thức củng cố khắc Trang sâu, xác hố, mở rộng nâng cao Cho nên tập vừa nội dung, vừa phương pháp, vừa phương tiện để thúc đẩy việc dạy tốt học tốt Hệ thống kiến thức, tập bồi dưỡng cho HS lớp chuyên, đội tuyển HSG mơn Hố phần kim loại nhóm B PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu lý thuyết nội dung kiến thức hố học phần kim loại nhóm B - Phân tích có chọn lọc tập liên quan đến kim loại nhóm B đề thi học sinh giỏi cấp số đề xuất thêm để phân loại đánh giá tập - Tổ chức cho hoc sinh luyện tập thực hành đánh giá kết làm nội dung tập PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đề tài đề nhiệm vụ phát triển tư sáng tạo, lực tự học, tự nghiên cứu HS thông qua việc tuyển chọn, xây dựng hệ thống câu hỏi tập phương pháp giải phần kim loại nhóm B có chất lượng, đồng thời sử dụng chúng cách thích hợp, hiệu Trang B-NỘI DUNG PHÂN DẠNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP VỀ KIM LOẠI NHÓM B I/ BÀI TẬP LÝ THUYẾT BÀI Hoàn thành phương trình phản ứng sau: 1/ SnCl4 + 2Zn → ? 2/ SnCl2 + O2 → ? 3/ Pb3O4 + KI + H2SO4 → ? 4/ Pb3O4 + MnSO4 + HNO3 → ? 5/ Pb(OH)2 + H2O2 → ? 6/ Pb(OH)2 + Ca(ClO)2 → ? 7/ PbCO3 + H2S (bão hòa) → ? 8/ Na2[Pb(OH)6] + HCl (đặc) → ? 9/ K [PbI3] + H2SO4 (đặc) → ? 10/ K [PbI3] + KOH (đặc) → ? Giải: Các phương trình phản ứng: 1/ SnCl4 + 2Zn → 2ZnCl2 +Sn 2/ 2SnCl2 + O2 → SnO2 + SnCl4 3/ Pb3O4 + 2KI + 4H2SO4 → 3PbSO4 + I2 + K2SO4 + 4H2O 4/ 5Pb3O4+ 2MnSO4 + 26HNO3 →2HMnO4 +13Pb(NO3)2 +2PbSO4↓ +12H2O 5/ Pb(OH)2 + H2O2 → PbO2 + 2H2O 6/ 2Pb(OH)2 + Ca(ClO)2 → 2PbO2 + CaCl2 + 2H2O 7/ PbCO3 + H2S (bão hòa) → PbS + CO2↑ + H2O 8/ Na2[Pb(OH)6] + 6HCl (đặc) → PbCl2 + Cl2↑ + 2NaCl + 6H2O 9/ 8K [PbI3] + 15H2SO4 (đặc) → 8PbSO4 + 12I2↓ + 3H2S↑ + 4K2SO4 + 12H2O 10/ K [PbI3] + 4KOH (đặc) → K2[Pb(OH)4] + 3KI BÀI Thế điện cực chuẩn môi trường axit (250C) số chất sau: Sm3+ + 1e = Sm2+ Eu3+ + 1e = Eu2+ I2 + 2e = 2I- E0 = - 0,92V E0 = - 0,43V E0 = + 0,54V Yb3+ + 1e = Eu2+ E0 = + 0,58V O2 + 2H+ + 2e = H2O2 E0 = + 0,68V Trang Ag+ + 1e = Ag E0 = + 0,80V Cr2O2-7 + 14e + 6e = 2Cr3+ + 7H2O HclO + H+ +2e = Cl- + H2O E0 = + 1,33V E0 = + 1,50V MnO-4 + 8H+ + 5e = Mn2+ + H2O E0 = + 1,51V Ce4+ + 1e = Ce3+ E0 = + 1,61V Từ trên, cho biết phản ứng xảy không cho chất sau tác dụng với nhau, cho biết phản ứng chất SmCl 2, EuSO4, YbCl2, CeO2, Ce(SO4)2, Ce(NO3)2 có tính oxi hóa hay tính khử? 1/ SmCl2 + KmnO4 + H2SO4 → ? 2/ EuSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 → ? 3/ YbCl2 + KOCl + H2SO4 → ? 4/ CeO2 + KI + HCl → ? 5/ Ce(SO4)2 + H2O2 → ? 6/ Ce(NO3)2 + AgNO3 + NaOH → ? 7/ Ce(OH)3 + O2 → ? 8/ Ce(OH)3 + H2O2 → ? Giải: So sánh điện cực chuẩn dẫn đến kết luận: 1/ 5Sm2+ + MnO- + 8H+ = 5Sm2+ + Mn2+ + 4H2O 5SmCl2 + KmnO4 + 4H2SO4 = 3SmCl3 + Sm2(SO4)3 + MnSO4 + KCl + 4H2O SmCl2 chất khử ; KmnO4 chất oxi hóa môi trường axit 2/ 6Eu2+ + Cr2O72- + 14 H+ = 6Eu3+ + 2Cr3+ + H2O 6EuSO4 + K2Cr2O7 + 7H2SO4 = 3Eu(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O EuSO4 chất khử; K2Cr2O7 chất oxi hóa mơi trường axit 3/ 2Yb2+ + ClO- + 2H+ = Yb3+ + + H2O YbCl2 + KOCl + H2SO4 = Yb2(SO4)3 + KCl + 4HCl + H2O YbCl2 chất khử ; KOCl chất oxi hóa mơi trường axit 4/ 2CeO2 + + 8H+ = 2Ce3+ + I2 + 4H2O 2CeO2 + 2KI +8 HCl = 2CeCl3 + I2 + 2KCl + 4H2O CeO2 chất oxi hóa; KI chất khử 5/ 2Ce4+ + H2O2 = 2Ce3+ + O2 + 2H+ 2Ce(SO4)2 + H2O2 = Ce2(SO4)3 + O2 + H2SO4 Trang Ce(SO4)2 chất oxi hóa, H2O2 chất khử 6/ Ce3+ + Ag+ + 2O →? Không xảy phản ứng trên, ion Ag+ khơng oxi hóa Ce3+ 7/ 4Ce(OH)3 + O2 = 4CeO2 + 6H2O 8/ 2Ce(OH)3 + H2O2 = 2CeO2 + 4H2O BÀI 1/ Có tượng xảy cho dung dịch KOH khí H 2S tác dụng với dung dịch [Cu(NH3)4]SO4 ? Giải thích viết phương trình phản ứng 2/ Cho hai dung dịch CuSO4 AgNO3, cho thêm vào dung dịch giọt dung dịch NaOH, thêm tiếp dung dịch amoniac, có tượng xảy ra? Giải thích viết phương trình phản ứng Cho biết: Cu(OH)2 CuS [Cu(NH3)4]2+ [Ag(NH3)2]+ Tích số tan 6,3 Hằng số không bền 9,3 5,89 Giải: 1/ Khi cho dung dịch KOH H 2S vào dung dịch có chưa ion phức [Cu(NH3)4]2+ cân [Cu(NH3)4]2+ Cu2+ + 4NH3 Chuyển sang phải tạo kết tủa Cu(OH)2 CuS: [Cu(NH3)4]SO4 + 2KOH = Cu(OH)2↓ + K2SO4 + 4NH3↑ (dung dịch xanh tím) (xanh lam) [Cu(NH3)4]SO4 + H2S + H2SO4 = CuS↓ + 2(NH4)2SO4 (đen) 2/ Trong hai trường hợp ban đầu có kết tủa Sau cho thêm dung dịch amoniac , kết tủa tan dần: CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4 Cu(OH)2↓ + 4(NH3 + H2O) = [Cu(NH3)4](OH)2 + 4H20 AgNO3 + 2NaOH = Ag2O↓ + 2NaNO3 + H2O Ag2O + 4(NH3 + H2O) đặc = [Ag(NH3)2]OH + 3H2O BÀI 1/ Tại AgI không tan dung dịch amoniac tan dung dịch kali xianua? 2/ Tại AgI không tan nước tan dung dịch kali iotua? Trang 3/ Có thể xảy phản ứng không cho AgCl tác dụng với dung dịch KI đậm đặc? Giải: 1/ Trong dung dịch amoniac dung dịch kali xianua cân tan: Ag+ + AgI chuyển dịch sang phải, dao trình tạo ion phức: [Ag(NH3)2]+ Ag+ + 2NH3 Ag+ + 2C Tuy nhiên, dung dịch KCN, AgI dễ tan dung dịch amoniac 2/ Vì tạo phức chất tan: AgI + KI = K[AgI2] Nên AgI tan dung dịch KI HI đặc: 3/ Cân sau chuyển thao chiều thuận: AgCl + KI AgI + KCl Khi so sánh tích số tan AgCl AgI BÀI Cho chất: A phèn sắt – amoni (NH4)2SO4.Fe2(SO4)3.24H2O B muối Mo • (NH4)2SO4.FeSO4.6H2O Nung A, B đến nhiệt độ cao khơng khí chất rắn D hỗn hợp E gồm khí E1, E2, E3, E4 E1 khơng trì sống E2 tạo kết tủa đỏ nâu với thuốc thử Netle E3 làm màu dung dịch nước brom E4 Bị CrCl2 hấp thụ • Hòa tan D H2SO4 dung dịch D1, cho bột Fe dư tác dụng với D1 đến biến mà hoàn toàn dung dịch D2 Chia D2 1/ dung dịch D2 tác dụng với AgNO3 dung dịch có chứa muối muối D1 1/ dung dịch D2 tiếp xúc với khí NO tạo chất lỏng màu nâu 1/ dung dịch D2 tác dụng với KCN dư tạo dung dịch màu vàng 1/ dung dịch D2 tác dụng với NaNO3 + H2SO4 tạo oxit nitơ, phân tử có 8/15 phần khối lượng oxi Trang 1/ Hỏi thành phần sắt chất cao hơn? (A hay B) 2/ Viết phương trình phản ứng cho biết chất kí hiệu theo vần chữ chất gì? Giải: 1/ Từ công thức phèn sắt-amoni công thức muối Mo thấy : Hàm lượng sắt muối Mo cao phèn 2/ Phương trình nhiệt phân phèn : • 6[(NH4)2SO4.Fe2(SO4)3.24H2O] = 6Fe2O3 + 2N↑ + 8NH3 ↑+ 24SO2↑+ 9O2↑+ 36H2O Phương trình nhiệt phân muối Mo : • 12[(NH4)2SO4.FeSO4.6H2O] = 6Fe2O3 + 4N↑ + 16NH3 ↑+ 24SO2↑+ 3O2↑+ 96H2O D Fe2O3 • E1 khơng trì sống N2 E2 tạo kết tủa đỏ nâu với thuốc thử Netle NH3 : 2K2[HgI4] + 3KOH +NH3 = [HOHg.NHHgI]↓+ 7KI + 2H2O E3 làm màu dung dịch nước Br2 SO2 : SO2 + Br2 + 2H2O = 2HBr + H2SO4 E4 bị CrCl2 hấp thụ O2 : 4CeCl2 + O2 + 4HCl = 4CrCl3 + 2H2O • Hồ tan D H2SO4 : Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2O D1 Fe2(SO4)3 Bột sắt tác dụng với D1 : Fe + Fe2(SO4)3 = 3FeSO4 D2 FeSO4 • Chia D2 làm phần : 1/ D2 tác dụng với AgNO3 : 3FeSO4 + 3AgNO3 = Fe2(SO4)3 + Fe(NO3)3 +3Ag 1/ D2 tác dụng với NO : FeSO4 + NO = [Fe(NO)]SO4 Fe(II) nitrozo sunfat (màu nâu) 1/ D2 tác dụng với dung dịch KCN dư : Trang FeSO4 + 6KCN = K4[FeCN6] + K2SO4 1/ D2 tác dụng với hỗn hợp NaNO3 + H2SO4 : 6FeSO4 + 2NaNO3 +4H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Na2SO4 + 2NO↑ + 4H2O Nitơ oxit có 8/15 khối lượng oxi NO BÀI Cho sơ đồ sau: +KCN dư (1) X + Cl2 (2) A + KOH đặc (3) B dd vàng A dd vàng (4) A tác dụng với HCl đặc tạo kết tủa trắng A1 axit mạnh (5) A tác dụng với X tạo kết tủa A2 màu trắng (6) A tác dụng với CuSO4 tạo kết tủa A4 màu nâu (7) A tác dụng với H2O2 môi trường axit tạo B (8) B tác dụng với PbO dung dịch KOH tạo A kết tủa B1 (9) B tác dụng với H2S dung dịch KOH tạo A kết tủa B2 (10) B tác dụng với dung dịch X tạo chất B4 cò màu xanh Tuabun Cho X muối sắt sunfat khan có 36,84% sắt (Nguyên tử khối Fe = 56, S =32) 1/ Viết phương trình phản ứng 2/ Hai chất X A chất có tính khử cao hơn? Vì sao? 3/ Hai chất A B chất có tính oxi hóa cao hơn? Giải: X FeSO4 1/ Các phương trình phản ứng : (1) FeSO4 + 6KCN = K4[Fe(CN)6] +K2SO4 (A) (2) 2K4[Fe(CN)6] + Cl2 = 2K3[Fe(CN)6] + 2KCl (B) (3) 4K3[Fe(CN)6] + 4KOH đặc nóng = 4K4[Fe(CN)6] + O2↑ +2H2O (A) (4) K4[Fe(CN)6] + 4HCl đặc = H4[Fe(CN)6]↓ + 4KCl (A1) (5) K4[Fe(CN)6] + 2FeSO4 = Fe2[Fe(CN)6]↓trắng + 2K2SO4 (A2) Trang 10 3/ a/ Thể tích khí H2 = = 0,795 lít b/ Cho qua NaOH rắn CaO, nước HCl bị hấp thụ lại H tinh khiết khơ BÀI 14 Dạng hình thù kết tinh theo mạng lục phương có cạnh hình lục giác a = 2,5063 A0 chiều dài tế bào tinh thể c = 4,0795 A ; dạng hình thù kết tinh theo mạng lập phương tâm diện có khối lượng riêng 8,9gam/cm Hãy tính khối lượng riêng độ dài cạnh a tế bào tinh thể Cho: Co = 58,933đvC; Ni = 58,710 đvC; 1đvC = 0,1666.1 Giải: a/ Khối lượng nguyên tử = 58,933(0,1666.1 gam ) = 9,783.1 gam Trong tế bào lục phương có nguyên tử nên: Khối lượng tế bào = (9,783.1 ) x = 58,698 Thể tích tế bào lục phương = x a2 x c = = 66,5771 Khối lượng ) gam (2,5063.1 )2 x 4,0795 ) cm3 = riêng 8,816gam/cm3 b/ Khối lượng nguyên từ = 58,710 (0,1666.1 ) = 9,74586 gam Trong tế bào lập phương tâm diện có nguyên tử trên.: Khối lượng tế bào Thể tích tế bào a= = (9,74586 = ).4 = 38,98344 = 4,3802 3,525 gam cm hay a = 3,525 A0 Trang 22 BÀI 15 Một viên bi sắt có khối lượng 1,9817g 1390°C sắt dạng thù hình δ-Fe, đường chéo mặt phẳng đáy tế bào d = 4,14365A 0, mạng tinh thể giả định khơng khuyết 1/ Tính khối lương riêng δ-Fe 2/ Tính bán kính viên bi sắt 3/ Hạ nhiệt độ viên bi sắt xuống 25°C, sắt chuyển sang dạng thù hình δ-Fe , mạng tinh thể khơng đổi, lúc cạnh hình lập phương a = 2,86 A Hỏi sau co lại viên bi sắt có bán kính ? Cho Fe = 55,847dvC ; số Avogadro = 6,023.10²³ Giải: δ-Fe kết tinh theo mạng lập phương tâm khối có cạnh lập phương a, đường chéo đáy lập phương d nên : d2 = 2a2 = (4,14365)² = 17,1698 a2 = 17,1698 : = 8,5849 → a= 2,93 A0 Thể tích bào δ-Fe = (2,93.10-8)³ = 25,154.10-24 cm³ / tế bào Khối lượng nguyên tử Fe = 55,847(0,166.1 Số nguyên tử Fe = ) = 9,2706.1 = 0,2137.1 ) gam/ nguyên tử nguyên tử viên bi sắt Vì mạng lập phương tâm khối nên tế bào có nguyên tử : Số tế bào viên bi sắt = 0,1068.1 tế bào Thể tích viên bi sắt = thể tích tế bào × số tế bào = 25,154.10-24 × 0,1068.1023 = 0,2686 cm³ 1/ Khối lượng riêng δ-Fe 1390°C = 2/ Thể tích viên bi = = 7,394 gam/cm³ πR³ = 0,2686 cm³ → bán kính viên bi R = 0,4 cm 3/ Khi hạ nhiệt độ từ 1390°C đến 25°C , sắt chuyển sang dạng thù hình α-Fe mạng tinh thể mạng lập phương tâm khối Thể tích tế bào α-Fe = (2,86.1 )³ = 23,395.1 cm³ Vì mạng lập phương tâm khối nên số khuyên tử sắt không đổi (0,2137.10²³ nguyên tử ), số tế bào không đổi (0,1068.10²³ tế bào) , số nguyên tử tế bào không đổi ( nguyên tử ) , : Thể tích viên bi sắt 25°C = thể tích tế bào × số tế bào Trang 23 = 23,394 Ta có × 0,1068.10²³ = 0,2485 cm³ πR³ 0,2485 → bán kính viên bi sắt 25°C R= 0,390 cm Vậy đem 25°C bán kính viên bi sắt giảm ( 2,5% so với ban đầu ) BÀI 16 Khi cho dung dịch kiềm hoăc dung dịch H 2S tác dụng với dung dịch muối Cd²+ có kết tủa trắng Cd(OH)2 kết tủa màu vàng cđ xuất hiện, cho vài giọt dung dịch kiềm vào dung dịch A có chứa K 2[Cd(CN)6] 0,05M + KCN 0,1M khơng thấy có kết tủa trắng ; cho H2S vào A lại có kết tủa màu vàng tạo thành Hãy giải thích kết thí nghiệm cách tính nồng độ ion OH - ion S²đã cho vào dung dịch A Cho : Tích số tan : Cd(OH)2 =2,2.10-14 ; CdS = 8.1 Hằng số không bền : [Cd(CN)4 ]²- = 7,8.10-18 Giải: Khi dung dịch kiềm tác dụng với dung dịch muối Cd2+ tạo kết tủa Cd(OH)2, với cân tan: Cd(OH)2 Cd²+ + O (1) Để có kết tủa thì: [Cd²+] [O > Tt (=2,2.1 ) Cân điện ly phức chất: Cd²+ + Kb = = 2,2.1 Vì nồng độ ion cân lất nồng độ ion từ KCN 0,1M dung dịch nên: [Cd²+] = = 1,1.1 Từ cân (1), muốn tạo kết tủa, nồng độ ion O [O > = 4,742.1 phải: mol/ lít Trang 24 Khi cho vài giọt dung dịch NaOH vào dung dịch K2[Cd(CN)4 ] + KCN khơng thấy có kết tủa trắng Cd(OH) nồng độ ion O cho vào chưa đạt đến ≥ 4,742.1 mol/ lít Khi cho H2S vào dung dịch: Cd²+ + Từ cân tan CdS Tích số tan: [Cd²+] [ [Cd²+] = 1,1.1 Trong dung dịch A: nên [ ] = 8.1 mol/ lít = 7,273 ] = Vậy muốn tạo kết tủa cần nồng độ ion mol/ lít có giá trị > 7,273.1 mol/ lít, cho H2S vào dung dịch A có kết tủa màu vàng xuất BÀI 17 Một mẫu sắt có khối lượng 2,0521 gam 910°C tồn dạng thù hình γ-Fe Đường chéo mặt đáy tế bào tinh thể có độ dài 5,0346 A Mạng tinh thể xem lý tưởng 1/ Tính khối lượng riêng γ-Fe cho 2/ Hạ nhiệt độ xuống 25°C, chuyển thành dạng thù hình α-Fe, lúc tế bào tinh thể có cạnh a = 2,86 A0 Tính khối lượng riêng sắt 25°C Cho : Fe = 55,847 đvC Số Avogadro = 6,023.10²³ Giải: γ-Fe kết tinh theo mạng lập phương tâm diện nên = đường chéo mặt đáy : → a = 0,56 A0 Thể tích tế bào lập phương = ( 3,56 )3 = 45,118 Khối lượng nguyên tử Fe = 55,847 đvC × ( 0,166 Số nguyên tử γ-Fe mẫu sắt = = 0,2213 cm3 ) = 9,270 g nguyên tử Vì tinh thể lập phương tâm diện tế bào có nguyên tử nên : Số tế bào γ-Fe mẫu sắt = Thể tích mẫu sắt = (45,118 1/ Khối lượng riêng γ-Fe = = 5,5325.1021 tế bào ) cm3 × (5,5325 ) = 0,2496 cm3 = 8,221g/cm3 Trang 25 2/ Khi hạ nhiệt độ từ 910°C đến 25°C , dạng thù hình α-Fe dạng tinh thể lập phương tâm khối: )3 = 23,394 Thể tích tế bào = (2,86 cm3 Số nguyên tử sắt không đổi = 0,2213 nguyên tử Vì tế bào lập phương tâm khối có nguyên tử nên : = 0,11065.1023 tế bào Số tế bào α-Fe = Thể tích mẫu sắt = thể tích tế bào × số tế bào = 23,394 Khối lượng riêng α-Fe = × 0,11065.1023 = 0,2588 cm3 = 7,929 g/cm3 BÀI 18 Cho biết A kim loại hoạt động Chất E hóa chất thơng dụng, bền dung dịch trạng thái rắn, chứa ba nguyên tố kali, oxi A kali chiếm 40,27 %, oxi chiếm 32,96% theo khối lượng H2SO4(lo· ng) A(r) B(dd) H2SO4(lo· ng) , O2 xanh­da­trêi KOH(d­ ) C(dd) D(dd) xanh­lôc lụcưnhạt H2SO4(dd) ưưưưưưưưưưưư F(dd) H2O2, OH- H2O2, H2SO4(dd) xanhưlamưđậm ưưưE(dd) vµng a) Xác định chất từ A đến F viết phương trình phản ứng theo sơ đồ chuyển hóa b) Xác định số oxi hóa kim loại A chất F vẽ cấu trúc chất F GIẢI a Màu sắc phong phú hợp chất A gợi ý A kim loại chuyển tiếp Do E bền dung dịch nên suy đốn oxi E có số oxi hóa bền O2- 40,27 32,96 : = 1,03: 2,06 = 1: 39,1 16,0 Gọi số oxi hóa A E x, công thức đơn giản E viết KO 2A3/x, ta Tỉ số K : O = có phần trăm khối lượng A E là: Trang 26 M A x = 0, 2677 ⇒ 0,7323M A = 19,03 ⇒ M A = 8,664 x x 71.10 + M A x Thay số oxi hóa từ +1 đến +7 thấy x = 6, MA = 51,98 (Cr) phù hợp Vậy E K2CrO4 Vậy A: Cr; B: CrSO4; C: Cr2(SO4)3; D: K3[Cr(OH)6]; E: K2CrO4; F: CrO5 - → CrSO4(dd) + H2↑ Cr + H2SO4 (dd)  (0,25đ) → Cr2(SO4)3(dd) + H2O CrSO4(dd) + H2SO4(dd) + O2  → K3[Cr(OH)6] (dd) + K2SO4(dd) Cr2(SO4)3(dd) + 12 KOH(dd)  → K2CrO4(dd) + KOH(dd) + H2O K3[Cr(OH)6] (dd) + H2O2(dd)  → CrO5(dd) + K2SO4(dd) + H2O K2CrO4(dd) + 2H2O2(dd) + H2SO4(dd)  → Cr2(SO4)3(dd) + H2O2(dd) + 3O2↑ + 2H2O CrO5(dd) + 3H2SO4(dd)  Đáp án F peoxit khác chấp nhận b) Số oxi hóa Cr CrO5 +6 Cấu trúc CrO5 O O O Cr O O BÀI 19 Một phương pháp để tách loại Cr( VI) nước tahir trình mạ điện khử Cr(VI) Cr(III) mơi trường axit, sau điều chỉnh pH kiềm để kết tủa Cr(OH)3 Nếu nồng độ ban đầu Cr3+ nước thải ( sau khử Cr(VI) Cr(III) 10-3M Khi tăng pH dung dịch ( coi thể tích dung dịch không đổi ) , ban đầu tạo thành kết tủa Cr(OH)3 có tích số tan 10-30., sau kết tủa Cr(OH)3 tan tạo thành ion Cr(OH)4- theo phản ứng sau : Cr(OH)3 + OH-⇄ [Cr(OH)4]- có pK = 0,4 Giả thiết Cr(III) tồn dạng: dạng tan Cr 3+ Cr(OH)4-; dạng kết tủa Cr(OH)3 Hãy xác định: a pH dung dịch kết tủa Cr(OH)3 tan hoàn toàn thành Cr(OH)4b pH dung dịch mà độ tan Cr(III) nhỏ Tính độ tan Cr(III) pH GIẢI a) pH2 kết tủa Cr(OH)3 tan hồn tồn thành Cr(OH)4Khi xem [Cr(OH)4-] = [ Cr3+] = 10-3 M [OH-] = − [Cr(OH) ] 10 −3 ≅ −0, = 10 − 2,6 K 10 [H+] = 10-11,4⇒ pH2 = 11,4 b) Trang 27 S(Cr( III ) = [Cr3+ ][Cr(OH) −4 ] 3+ Thay [Cr ] = TCr( OH)3 [OH− ] = TCr( OH)3 × [H + ] K H2O Và [Cr(OH)4-] = K[OH-] = SCr ( III ) = 3TCr (OH )3 ×[ H + ]3 K H 2O + K × K H2 O [H + ] K × K H 2O [H + ] dS Smin d[H + ] = 3TCr(OH)3 × [H + ] K × K H2O dS ≅ − d[H + ] K 3H2O [H + ]2 3TCr( OH)3 × [H + ] K × K H2O K × K 4H2O dS + = ⇒ = ⇒ [ H ] = Khi d[H + ] K 3H2O [H + ] [H + ] lg[H+] = lg K + lg K H2O − lg TCr(OH)3 − lg 1 lg K + lg K H2O − lg TCr(OH)3 − lg 4 1 1 1 pHmin = pK + pHH2O + lg TCr(OH)3 + lg = × 0,4 + 14 + lg10 −30 + × 0,477 = 6,72 4 4 4 lg[H+] = Smin = 10 −30 (10 −6, 72 ) 10 −0, × 10 −14 + ≅ 2,78 × 10 −8 ( M) (10 −14 ) 10 − ,72 BÀI 20 Crom kim loại có nhiều tính chất q ứng dụng rộng rãi Ngày nay, crom dùng chủ yếu để sản xuất crom dạng thép không rỉ ferocrom Nguồn cung cấp crom quan trọng quặng cromit (FeCr2O4) Để sản xuất hợp kim ferocrom, người ta dùng than cốc khử quặng cromit nhiệt độ cao Viết phương trình phản ứng xảy Để sản xuất crom tấm, người ta cần loại bỏ hoàn toàn sắt khỏi crom Ban đầu, quặng cromit nấu chảy với natri cacbonat lò có khơng khí thổi liên tục vào hỗn hợp để tạo natri cromat Tiếp theo, sản phẩm sinh rửa lọc với nước nhiệt độ cao để loại bỏ phần rắn không tan Sau thêm tiếp axit sunfuric vào phần nước lọc Tách lấy phần muối tạo khỏi dung dịch Khử muối than cốc thu oxit crom Dùng phương pháp nhiệt nhôm thu crom kim loại từ oxit Viết phương trình phản ứng xảy Sắt loại bỏ khỏi crom bước nào? Tiến hành phân tích 8,51 g mẫu quặng cromit mỏ sa khống Cổ Định, Thanh Hóa Oxy hóa hồn tồn mẫu quặng dung dịch natri hydroxit Lọc nóng chuyển tồn phần dung dịch vào bình định mức 1,00 L Pha lỗng dung dịch tới vạch bình định mức Dùng pipet lấy 25,00 mL dung dịch bình định mức chuyển vào bình nón 500 mL chứa sẵn dung dịch đệm Sau thêm vào bình nón khoảng 100-150 mL nước cất Thêm khoảng gam KI vào bình nón Đậy kín, đặt bình vào buồng tối thời gian Dung dịch thu đem chuẩn độ (chỉ thị hồ tinh bột) với dung dịch kali thiosunfat 0,1030 M có sẵn buret Q trình phân tích lặp lại lần thu kết bảng sau: Trang 28 Vạch trước chuẩn độ* Vạch sau chuẩn độ* Lần 0,00 mL 18,50 mL Lần 19,00 mL 37,40 mL Lần 0,00 mL 18,30 mL * Vạch dung dịch kali thiosunfat 0,1030 M buret a Có thể tráng pipet bình nón dùng chuẩn độ dung dịch bình định mức hay nước cất? b Tìm hàm lượng Cr mẫu quặng (Cr = 51,996) GIẢI FeCr2O4 + 2C → Fe + 2Cr + 2CO2 (có thể viết CO) FeCr2O4 + Na2CO3 + O2 → Na2CrO4 + Fe2O3 + CO2 Na2CrO4 + H2SO4 → Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O Na2Cr2O7 + C → Cr2O3 + Na2CO3 + CO Cr2O3 + Al → Al2O3 + Cr Bước lọc rủa Fe2O3 khơng tan a Tráng pipet dung dịch bình định mức Bình nón tráng nước cất b Thể tích trung bình = 18,4 mL Số e cho = 18,4 0,1030 = 3,790 mmol Số mol crom = 3,79 mmol/3 = 1,263 mmol 25 mL Số mol Cr gam = 1,263 mmol 1L / 25 mL = 0,05054 mol Số gam Cr = 2,63 g %Cr = 30,9% Bài 21 Khi phân tích nguyên tố tinh thể ngậm nước muối tan A kim loại X, người ta thu số liệu sau: Nguyên tố cacbon oxi lưu nitơ hiđro huỳnh % khối lượng muối 0,00 57,38 14,38 0,00 3,62 Theo dõi thay đổi khối lượng A nung nóng dần lên nhiệt độ cao, người ta thấy rằng, trước bị phân hủy hoàn toàn, A 32% khối lượng Trong dung dịch nước, A phản ứng với hỗn hợp gồm PbO HNO3 (nóng), với dung dịch BaCl2 tạo thành kết tủa trắng không tan HCl Hãy xác định kim loại X, muối A viết phương trình phản ứng xảy Biết X khơng thuộc họ Lantan khơng phóng xạ Trang 29 Có túi bột màu hỗn hợp muối không tan nước Để xác định thành phần bột màu này, người ta tiến hành thí nghiệm sau: Bột màu + HCl đặc, to Dung dịch B Cặn bột trắng khuấy kĩ, to Chia B thành phần Cặn bột trắng + Na2CO3 (bão hoà) Phần + Na2S → Kết tủa trắng C → Dung dịch F + kết tủa trắng G Phần + K4[Fe(CN)6] → Kết tủa trắng F + BaCl2, HCl → Kết tủa trắng H Phần + giấy tẩm Pb(CH3COO)2 G + CH3COOH (đặc) → Dung dịch I → Kết tủa đen E Chia I thành phần Phần + CaSO4(bão hoà), HCl → Kết tủa trắng H Phần + K2CrO4, NaOH (dư) → Kết tủa vàng K Cho biết thành phần bột màu viết phương trình ion thu gọn phản ứng xảy GIẢI 3,62 57,38 14,38 n H : n O : n S = 1,008 : 16 : 32,06 = 3,59 : 3,59 : 0,448 → n H : n O : n S = : : Vậy công thức đơn giản cho biết tương quan số nguyên tử nguyên tố H, O, S A (H8O8S)n % khối lượng X A 100% - (3,62 + 57,38 + 14,38)% = 24,62% 24, 62 Với n = → MX = 0, 448 = 54,95 (g/mol) → X mangan (Mn) Với n = → MX = 109,9 (g/mol) → Khơng có kim loại có ngun tử khối Với n ≥ → MX ≥ 164,9 (g/mol) → X thuộc họ Lantan phóng xạ (loại) Vậy công thức đơn giản A MnH8O8S Mặt khác sơ đồ, X phản ứng với BaCl2 tạo thành kết tủa không tan HCl, mà A có nguyên tử S, A muối sunfat: MnH8O4SO4 Khi đun nóng (A chưa bị phân hủy), 32% khối lượng A đi, MA = 223,074 (g/mol) → 32%.MA = 32% 223,074 = 71,38 (g) ≈ 72 (g), tương đương với mol H2O Vậy A muối mangan(II) sunfat ngậm phân tử nước: MnSO4.4H2O Trang 30 Phương trình phản ứng: 1/ MnSO4 + BaCl2 → BaSO4↓ + MnCl2 2/ 2MnSO4 + 5PbO2 + 6HNO3 → 2HMnO4 + 3Pb(NO3)2 + 2PbSO4↓ + 2H2O Bột màu hỗn hợp ZnS BaSO4 (Litopon) Các phản ứng: → ZnS + 2H+ Zn2+ + S2- 3Zn2+ + 2K+ + 2Fe(CN) 64− → K2Zn3[Fe(CN)6]2↓ (D) H2S + Pb2+ + 2CH3COO- → 2CH3COOH + PbS↓ (E) → + Ba2+ SO 24− (F) → Ba2+ → BaCO3 + 2CH3COOH + H2S (B) ZnS↓(C) → BaSO4 + CO 32− SO 24− Zn2+ (B) + BaCO3↓ (G) BaSO4↓ (H) Ba2+ (I) + 2CH3COO- + H2O + CO2↑ → Ca2+ + BaSO4↓ (H) + CaSO4(bão hòa) → BaCrO4↓ (K) Ba2+ + CrO 24− Bài 22 Cho giản đồ trình khử – khử: trình khử diễn theo chiều mũi tên, khử chuẩn ghi mũi tên đo pH = +0,293 Cr2O72- +0,55 Cr(V) +1,34 Cr(IV) E0x Cr3+ -0,408 Cr2+ E0y Cr -0,744 (a) Tính E0x E0y (b) Dựa vào tính tốn, cho biết Cr(IV) dị phân thành Cr 3+ Cr(VI) khơng? (c) Viết q trình xảy với hệ oxi hóa – khử Cr 2O72 –/ Cr3+ tính độ biến thiên hệ nhiệt độ 298 K, pH tăng đơn vị (d) Phản ứng K2Cr2O7 với H2O2 môi trường axit (lỗng) dùng để nhận biết crom sản phẩm tạo thành có màu xanh Viết phương trình ion phản ứng xảy cho biết phản ứng có thuộc loại phản ứng oxi hóa – khử hay khơng? Ghi số oxi hóa tương ứng ngun tố Cho: o ECr = 1,33V ; O 2− / Cr 3+ R = 8,3145 J.K–1.mol–1; F = 96485 C.mol–1 GIẢI a Có: × 0,293 = 0,55 + 1,34 + E0x + × (–0,744) => E0x = 2,1 V Trang 31 Có: × (–0,744) = –0,408 + 2E0y => E0y = –0,912 V; b Cr(IV) → Cr(III) + Cr(VI) ECr = O 2− / Cr ( IV ) Có: Cách 1: K = 10 0,55 + 1,34 = 0,945V 2×( ,1− , 945 ) , 0592 = 1,05 1039 Cách 2: ∆G0 = –nFE0pin = – × 96485 × (2,1 – 0,945) = –222,88 kJ/mol < Vậy Cr(IV) tự phân hủy dị ly tạo Cr(III) Cr(VI) c Cr2O72 – + 14 H+ + e → Cr3+ + H2O ECr O 2− / Cr 3+ = ECr = 1,33 O 2− / Cr 3+ d pH = 0: 7 pH = 1: ECr O 2− / Cr 3+ = ECr + O 2− / Cr 3+ 7 0,0592 [Cr2O72 − ][ H + ]14 0,0592 lg = 1,33 + lg(10−1 )14 = 1,19V 3+ [Cr ] Vậy pH tăng đơn vị khử hệ giảm 0,14V; d Cr2O72 – + H2O2 + H+ → CrO5 + H2O Không phải phản ứng oxi hóa khử khơng có ngun tố thay đổi số oxi hóa -1 -1 O O +6 Cr O O O Bài 23 Cặp dicromat /crom(III) ( ECr O 2− / Cr 3+ = +1,380V ) thường sử dụng hóa phân tích (a) Hãy viết bán phản ứng oxi hóa – khử cặp cho biết dung dịch crom(III)/ dicromat (c(Cr3+)=c(Cr2O72 –)= mol/lit) có oxi hóa iođua thành iot từ dung dịch trung hòa có E(I2/I–) = E°(I2/I–) = +0,54 V không Màu vàng đậm ion cromat mầu da cam đậm ion dicromat thường sử dụng để phát crom Ví dụ crom(III) oxit đun nóng chảy với kali nitrat natri cacbonat, dung dịch Cr(III) phản ứng với hydro peoxit, natri peoxo đisunphat, brom thí nghiệm dùng để phát Cr(III) (b) Hãy viết phương trình bốn phản ứng Hãy cho biết vai trò natri nitrat natri cacbonat phản ứng Căn vào khử chuẩn cặp brom/ bromua (E° (Br 2/Br–) = +1,065 V) thấy phản ứng Cr3+ với brom không xảy điều kiện chuẩn Trang 32 (c) Hãy tính giá trị pH tối thiểu cần thiết lập để phản ứng xảy Biết nồng độ cấu tử khác M Một số cấu tử có mặt dung dịch gây cản trở đến phép phân tích định tính Cr(III) Ví dụ sử dụng hidro peoxit ion bromua iođua gây cản trở, sử dụng brom Mn2+ gây cản trở (d) Hãy giải thích cấu tử lại gây cản trở đến phép phân tích Một phản ứng khác để phát crom phản ứng dicromat với hidro peoxit Sản phẩm tạo thành có mầu xanh thẫm: Cr2O72– + H2O2 + H+ → CrO5 + H2O (e) Hãy cho biết chất oxi hóa chất khử phản ứng (a Cr2O72 – + 14 H+ + e → Cr3+ + H2O Có: ECr O => 2− / Cr 3+ = ECr + O 2− / Cr 3+ ECr O 2− / Cr 3+ < EI 2 /I− 0,0592 [Cr2O72 − ][ H + ]14 0,0592 lg = 1,38 + lg(10− )14 = 0,41V 3+ [Cr ] , tức phản ứng oxi hóa iođua khơng xảy b Cr2O3 + KNO3 + K2CO3 → K2CrO4 + KNO2 + CO2 KNO3: chất oxi hóa K2CO3: làm giảm nhiệt độ nóng chảy hỗn hợp Cr(OH)3 + H2O2 + OH – → CrO42 – + H2O Hoặc: Cr3+ + H2O2 + H2O → Cr2O72 – + H+ Cr3+ + S2O82 – + H2O → Cr2O72 – + SO42 – + 14 H+ Hoặc: Cr(OH)3 + S2O82 – + 10 OH – → CrO42 – + SO42 – + H2O Cr(OH)3 + Br2 + 10 OH – → CrO42 – + Br – + H2O Hoặc: Cr3+ + Br2 + H2O → Cr2O72 – + Br – + 14 H+ c Để phản ứng xảy => ECr O 2− / Cr 3+ = 1,38 + ECr O 2− / Cr 3+ < EBr / Br − 0,0592 lg[ H + ]14 < 1,065V => [H+] < 5,24.10 –3 (pH > 2,28) Vậy pH > 2,28 Br2 oxi hóa Cr3+ d H2O2 + Br – → Br2 + OH – H2O2 + I – → I2 + OH – Br2 I2 sinh có mầu làm cản trở quan sát mầu cromat Br2 + Mn(OH)2 + 12 OH – → MnO4 – + 10 Br – + H2O Trang 33 Mầu tím pemanganat làm cản trở quan sát mầu cromat e Khơng có chất oxi hóa khơng có chất khử khơng có ngun tố thay đổi số oxi hóa -1 -1 O O +6 Cr O O O ) KẾT LUẬN - Đã sơ giúp học sinh tìm hiểu giải số dạng tập lí thuyết liên quan đến kim loại nhóm B - Tơi nghĩ rằng, nội dung kiến thức quan trọng nghiên cứu khoa học, nội dung thiếu đề thi học sinh giỏi cấp, đề tài tài liệu tham khảo cho học sinh chuyên Hóa giáo viên Hóa trường phổ thông Chắc rằng, chuyên đề không tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp ý kiến Quý Thầy, Cô đồng nghiệp để nội dung, phương pháp nghiên cứu đạt kết tốt Trang 34 Xin chân thành cảm ơn Trang 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Đức Vận , Nguyễn Huy Tiến, Hoàng NhâmTrần, Hoàng NhuậnTrần - NXB Giáo dục,NXB Khoa học Kỹ thuật Lê Mậu Quyền (2008), Bài tập Hóa học Đại cương, NXB Giáo dục, Hà Nội Trang 36 ... chọn, xây dựng hệ thống câu hỏi tập phương pháp giải phần kim loại nhóm B có chất lượng, đồng thời sử dụng chúng cách thích hợp, hiệu Trang B-NỘI DUNG PHÂN DẠNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP... HSG mơn Hố phần kim loại nhóm B PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu lý thuyết nội dung kiến thức hoá học phần kim loại nhóm B - Phân tích có chọn lọc tập liên quan đến kim loại nhóm B đề thi học... M kim loại lưỡng tính, hóa trị n +dd O (4) ddB1↓ Hãy cho biết M kim loại kim loại sau: Al, Cr, Zn, Ge, Sn, Pb, Fe, Co, Ni, Ga, In, Cu, Ag, Cd, Hg Hãy chọn kim loại (từ Al, Zn, Cr) số kim loại