Giáo trình Thực hành phương pháp giảng dạy Hóa học - Bùi Phương Thanh Huân

Nội dung text: Giáo trình Thực hành phương pháp giảng dạy Hóa học - Bùi Phương Thanh Huân

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA SƯ PHẠM BỘ MƠN HĨA HỌC THỰC HÀNH PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY HĨA HỌC MÃ SỐ MƠN HỌC: SP 386 ThS. BÙI PHƯƠNG THANH HUẤN 2006 1
2. MỤC LỤC THƠNG TIN VỀ TÁC GIẢ 2 1. THƠNG TIN VỀ TÁC GIẢ 2 2. PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG: 2 MỤC LỤC 3 LỜI NĨI ĐẦU 9 CHƯƠNG I : KỸ THUẬT THÍ NGHIỆM HĨA HỌC Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THƠNG 10 I. PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN, SỬ DỤNG MỘT SỐ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM VÀ TỰ TẠO MỘT SỐ HĨA CHẤT TRONG THÍ NGHIỆM: 10 I . 1. Những vấn đề chung: 10 I . 2. Phương pháp bảo quản, sử dụng một số dụng cụ thí nghiệm: 10 I . 2 .1. Bộ giá thí nghiệm cải tiến: 10 I .2 .2 Ống hình trụ cĩ đế: 10 I. 2. 3. Ống nghiệm và cách sử dụng chổi rửa ống nghiệm: 10 I. 2. 4. Đèn cồn: 11 I. 2. 5. Ống nhỏ giọt (buret): 11 I .2. 6. Ống hút (pipet): 11 I. 2. 7. Phễu nhỏ giọt: 11 I. 3. Tự tạo và pha chế một số hĩa chất thí nghiệm: 12 I. 3. 1. Chế tạo kẽm kim loại: 12 I. 3. 2. Bột sắt: 12 I. 3. 3. Pha chế nước vơi: 12 I. 3. 4. Pha chế dung dịch KI/I2: 12 I. 3. 5. Pha chế dung dịch ancol quì: 12 I. 3. 6. Pha chế dung dịch phenolphtalein: 12 I. 3. 7. Pha chế dung dịch hoa dâm bụt để làm thuốc thử thay quì: 13 I. 3. 8. Pha chế dung dịch thuốc thử để nhận biết glucozơ: 13 I. 4. Phương Pháp Cắt Uốn Và Thu Nhỏ Đầu Ống Thủy Tinh: 13 I. 4. 1. Cắt ống thủy tinh: 13 I. 4. 2. Uốn ống thủy tinh: 13 I. 4. 3. Thu nhỏ đầu ống thủy tinh: 14 I. 4. 4. Phương pháp luồn ống thủy tinh vào lỗ nút cao su và tháo ống ra: 14 II. KỸ THUẬT AN TỒN TRONG THÍ NGHIỆM HĨA HỌC Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THƠNG 14 II. 1. An tồn trong bảo quản và sử dụng hĩa chất: 14 II. 1. 1 Đối với các chất độc: 14 II. 1. 2. Đối với các chất dễ ăn da và làm bỏng: 14 II. 1. 3. Đối với các chất dễ bắt lửa: (cồn, xăng, benzen, axeton ) 15 II. 1. 4. Đối với các chất dễ nổ: 15 II. 2. Cách sơ cứu khi bị tai nạn hĩa chất trong phịng thí nghiệm và những biện pháp cấp cứu đầu tiên: 15 II. 2. 1. Trường hợp bị bỏng: 15 II. 2. 2. Trường hợp bị ngộ độc: 15 II. 2. 3. Tủ thuốc cấp cứu trong phịng thí nghiệm hĩa học ở trường phổ thơng 16 III. MỘT SỐ THAO TÁC THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM HĨA HỌC CHUẨN: 16 III. 1. Lấy hĩa chất: 16 III. 2. Trộn các hĩa chất: 17 3
3. III. 3. Đung nĩng các hĩa chất: 17 III. 4. Sử dụng một số dụng cụ thí nghiệm: 17 IV. CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM CHƯƠNG I 17 CHƯƠNG II : CƠ SỞ LÝ THUYẾT THỰC HÀNH HĨA HỌC TRUNG HỌC PHỔ THƠNG 23 I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHẢN ỨNG HĨA HỌC VƠ CƠ 23 I. 1. Cách phân loại thứ nhất (Cĩ tính chất lịch sử): 23 I. 1.1. Phản ứng hĩa hợp 23 I. 1.2. Phản ứng phân tích: 23 I. 1.3. Phản ứng thế: 24 I. 2. Cách phân loại thứ hai: 24 I. 2. 1. Phản ứng khơng kèm theo sự thay đổi số oxy hĩa của các nguyên tố: phản ứng trao đổi ion của muối. 25 I. 2. 2. Phản ứng kèm theo sự thay đổi số oxy hĩa: phản ứng oxy hĩa khử 25 II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM HĨA HỌC LỚP 10: 27 II. 1. Sự biến đổi tính chất của nguyên tố trong chu kì và nhĩm: 27 II. 1. 1. Trong một chu kỳ: 27 II. 1.2. Trong một nhĩm: 27 II. 2. Phản ứng oxi hĩa – khử: 27 II. 2. 1. Định nghĩa: 27 II. 2. 2. Đặc điểm: 27 II. 2. 3.Nhĩm Halogen: 28 II. 2. 4. Hợp chất của Halogen: 30 II. 2. 5. Nhĩm Oxi – Lưu huỳnh: 31 II. 2. 6. Hợp chất của Oxi – Lưu huỳnh: 33 III. CƠ SỞ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM HĨA HỌC LỚP 11: 34 III. 1. Axit , bazơ và muối: 34 III. 1. 1. Định nghĩa: 34 III. 1. 2. Độ pH của dung dịch: 34 III. 1. 3. Phản ứng trao đổi trong dung dịch các chất điện li: 35 III. 2. Các hợp chất của Nitơ, Photpho: 35 III. 2. 1. Các hợp chất của nitơ: 35 III. 2. 2. Muối photphat: 38 III. 2. 3. Phân bĩn hĩa học: 38 III.3. Phân tích định tính nguyên tố trong hợp chất hữu cơ: 38 III. 3. 1. Phân loại hợp chất hữu cơ: 38 III. 3. 2. Phân tích định tính: 39 III. 4. Hidrocabon no: Metan (Ankan): 40 III. 4. 1. Đặc điểm: 40 III. 4. 2. Điều chế metan: 40 III. 5. Hidrocacbon khơng no: Anken-Ankin: 41 III. 5. 1. Đặc điểm cấu tạo: 41 III. 5. 2. Tính chất hố học: 41 III. 5. 3. Điều chế: 46 III. 6. Hidrocacbon thơm: Benzen-Toluen: 47 III. 7. Dẫn xuất Halogen, Ancol, Phenol: 49 III. 7. 1. Dẫn xuất Halogen : 49 III. 8. Ancol – Phenol: 50 III. 8. 1. Ancol: 50 III. 8. 2. Phenol 53 4
4. III. 9. Alđenhid – Axit Cacboxylic: 55 III. 9. 1. Andehit 55 III. 9. 2. Axit cacboxylic 56 III. 10. ESTE – LIPIT 58 III. 10. 1. Định nghĩa: 58 III. 10. 2.Tính chất hĩa học đặc trưng – phản ứng thủy phân: 58 IV. CƠ SỞ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM HĨA HỌC LỚP 12 59 IV. 1. Cacbohiđrat: 59 IV. 1. 1.Glucozơ: C6H12O6 59 IV. 1. 2. Saccarozơ: C12H22O11 61 IV. 1. 3. Tinh bột 62 IV. 2. Amin – Amino Axit - Protein 63 IV. 2. 1. Amin 63 IV. 2. 2. Amino Axit 64 IV. 2. 3. Protein 66 IV. 3. Đại cương về kim loại: 67 IV. 3. 1. Tính chất hĩa học chung của kim loại: 67 IV. 3. 2. Pin điện hĩa: 68 IV. 3. 3. Điện phân 69 IV. 3. 4. Ăn mịn kim loại và cách chống ăn mịn: 70 IV. 3. 5. Điều chế kim loại 71 IV. 4. KIM LOẠI KIỀM, KIM LOẠI KIỀM THỔ, NHƠM VÀ NHỮNG HỢP CHẤT CỦA CHÚNG 72 IV. 4. 1 Kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, nhơm 72 IV. 4. 2.Tính lưỡng tính của Nhơm, Nhơm oxit và Nhơm hiđroxxit 73 IV. 5. Crom-Sắt-Đồng và những hợp chất quan trọng của chúng: 74 IV. 5. 1 Crom – Sắt – Đồng 74 IV. 5. 2. Một số hợp chất quan trọng của Crom – Sắt – Đồng 75 IV. 6. Nhận biết một số Ion vơ cơ: 77 + IV. 6. 1. Cation NH4 : 77 IV. 6. 2. Cation Fe2+: 77 IV. 6. 3. Cation Fe3+: 77 IV. 6. 4. Cation Cu2+: 78 - IV. 6. 5. Anion NO3 : 78 2- IV. 6. 6. Anion CO3 : 78 IV. 7. Cách nhận biết một số hợp chất hữu cơ: 79 IV. 7. 1. Phản ứng đặc trưng của Phenol: 79 IV. 7. 2. Phản ứng Haloform: 79 IV. 7. 3. Phản ứng tráng gương của Axit fomic HCOOH: 79 IV. 7. 4. Axit axetic hoặc muối axetat: 79 IV. 8. Phân tích thể tích – Phương pháp chuẩn độ trung hịa: 80 IV. 8. 1. Phân tích thể tích: 80 IV. 8. 2. Phương pháp chuẩn độ trung hịa: (Chuẩn độ Axit – bazơ) 81 KẾT LUẬN : 81 V. CÂU HỎI CHƯƠNG II 82 CHƯƠNG III : THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM HĨA HỌC TRUNG HỌC PHỔ THƠNG 86 BÀI 1 : PHÂN NHĨM VII A VÀ VI A 86 I. MỤC TIÊU: 86 II. DỤNG CỤ VÀ HĨA CHẤT : 86 5
5. III. PHẦN THỰC HÀNH : 87 III.1.Thí nghiệm 1: Điều chế axit clohidric và thử tính chất của nĩ 87 III.2. Thí nghiệm 2: Phản ứng oxi hĩa-khử giữa Mg và CO2: 88 III.3. Thí nghiệm 3: Điều chế khí Clo. Tính tẩy màu của khí Clo ẩm 89 III.4. Thí nghiệm 4: Sự biến đổi tính chất của các nguyên tố trong phân nhĩm VIIA .90 III.5. Thí nghiệm 5: Tính tẩy màu của nước Javen 90 III.6. Thí nghiệm 6: Điều chế Oxi: 91 III.7. Thí nghiệm 7: Tính oxi hĩa của các đơn chất Oxi và lưu huỳnh 91 III.8. Thí nghiệm 8: Tính khử của lưu huỳnh 92 III.9. Thí nghiệm 9: Sự biến đổi trạng thái của lưu huỳnh theo nhiệt độ 92 2- III.10. Thí nghiệm 10: Điều chế H2S và nhận biết gốc S : 93 III.11. Thí nghiệm 11: Tính khử của SO2 93 III.12. Thí nghiệm 12: Tính oxi hĩa và tính háo nước của H2SO4 đặc 94 IV. CÂU HỎI THỰC NGHIỆM : 95 BÀI 2 : PHẢN ỨNG HĨA HỌC VÀ PHÂN NHĨM VA 96 I. MỤC TIÊU: 96 II. DỤNG CỤ VÀ HĨA CHẤT: 96 III. PHẦN THỰC HÀNH : 97 III.1. Thí nghiệm 1: Tính axit – bazơ , Phản ứng trao đổi trong dung dịch các chất điện ly 97 III.2. Thí nghiệm 2: Phản ứng trao đổi trong dung dịch các chất điện li 97 III.3. Thí nghiệm 3: Điều chế khí amoniac và thử tính chất của dung dịch amoniac: 98 III.4. Thí nghiệm 4: Tính oxi hố của axit nitric: 99 III.5. Thí hiệm 5: Tác dụng của kali nitrat nĩng chảy và cacbon: 100 III.6. Thí nghiệm 6: Điều chế HNO3 từ muối Nitrat 101 III.7. Thí nghiệm 7: Điều chế và thực hiện phản ứng đốt cháy khí NH3 trong O2 101 III.8. Thí nghiệm 8: Phân biệt một số loại phân bĩn hố học: 102 III.9. Thí nghiệm 9: Nhận biết ion Phơtphat và khả năng hịa tan muối ít tan của dung dịch NH3 103 IV. CÂU HỎI THỰC NGHIỆM: 103 BÀI 3 : KIM LOẠI PHÂN NHĨM CHÍNH VÀ PHỤ 105 I. MỤC TIÊU 105 2. DỤNG CỤ VÀ HĨA CHẤT : 105 III. PHẦN THỰC HÀNH : 106 III.1. Thí nghiệm 1: Phản ứng của Na, Mg, Al 106 III.2. Thí nghiệm 2: Phản ứng của Nhơm với dung dịch CuSO4 106 III.3. Thí nghiệm 3: Tính chất của Al(OH)3 107 III.4. Thí nghiệm 4: Điều chế và thử tính tan của CO2 trong dung dịch kiềm 108 III.5. Thí nghiệm 5 : Phản ứng nhiệt nhơm 108 III.6. Thí nghiệm 6:Tính chất hĩa học của Natri dicromat: Na2Cr2O7. 109 III.7. Thí nghiệm 7 :Sự biến đổi của muối Crom 109 III.8. Thí nghiệm 8 : Điều chế và thử tính chất của sắt(II) hiđroxit và sắt(III) hiđroxit 110 III.9. Thí nghiệm 9 :Tính chất hĩa học của muối sắt (III) 110 III.10. Thí nghiệm 10 : Phản ứng của Cu với axit 111 III.11. Thí nghiệm11: Bài tập thực nghiệm 111 6
6. IV. CÂU HỎI THỰC NGHIỆM 111 BÀI 4 : ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI 112 I. MỤC TIÊU: 112 II. DỤNG CỤ VÀ HĨA CHẤT : 112 III. PHẦN THỰC HÀNH 113 III.1.Thí nghiệm1: Suất điện động của pin 113 III.2. Thí nghiệm 2: Điện phân dung dịch bằng điện cực graphit và kim loại. 114 III.3. Thí nghiệm 3: Ăn mịn điện hĩa. 114 III.4. Thí nghiệm 4: Bảo vệ sắt bằng phương pháp điện hĩa 114 III.5. Thí nghiệm 5: Điều chế kim loại bằng cách dùng kim loại mạnh khử ion kim loại yếu trong dung dịch: 115 III.6. Thí nghiệm 6: Dãy điện hĩa của kim loại 115 IV. CÂU HỎI THỰC NGHIỆM : 115 BÀI 5: PHÂN TÍCH HĨA HỌC 117 I. MỤC TIÊU: 117 II. DỤNG CỤ VÀ HĨA CHẤT : 117 III. PHẦN THỰC HÀNH : 118 + 2- III.1. Thí nghiệm 1: Nhận biết ion NH4 và CO3 118 III.2. Thí nghiệm 2: Nhận biết ion Fe2+ và Fe3+ 118 III.3. Thí nghiệm 3: Nhận biết ion Cu2+ 119 - III.3. Thí nghiệm 4: Nhận biết ion NO3 119 III.5. Thí nghiệm 5: Chuẩn độ dung dịch HCl 120 III.6. Thí nghiệm 6: Chuẩn độ dung dịch CH3COOH 120 III.7. Thí nghiệm 7: Phản ứng oxi hĩa-khử trong mơi trường Axit 121 III.8. Thí nghiệm 8:Nhận biết ancol etylic 121 III.9. Thí nghiệm 9 : Nhận biết dung dịch axit axetic 121 III.10. Thí nghiệm 10 : Nhận biết dung dịch khơng nhãn 122 IV. CÂU HỎI THỰC NGHIỆM : 122 BÀI 6: ĐẠI CƯƠNG VỀ HĨA HỮU CƠ - HYDROCACBON 123 I. MỤC TIÊU: 123 II. DỤNG CỤ VÀ HĨA CHẤT : 123 III. PHẦN THỰC HÀNH : 124 III.1. Thí nghiệm 1: Xác định sự cĩ mặt của C, H trong hợp chất hữu cơ: 124 III.2. Thí nghiệm 2: Nhận biết halogen trong hợp chất hữu cơ: 125 III.3. Thí nghiệm 3: Điều chế và thử một vài tính chất của metan 125 III.4. Thí nghiệm 4 : Điều chế và thử tính chất của Etylen 126 III.5. Thí nghiệm 5 : Điều chế và thử tính chất của axetylen 126 III.6. Thí nghiệm 6: Tính chất của Toluen: 128 IV. CÂU HỎI THỰC NGHIỆM : 128 BÀI 7: HỢP CHẤT HỮU CƠ ĐƠN CHỨC TÍNH CHẤT CỦA MỘT VÀI DẪN XUẤT HALOGEN, ANCOL, PHENOL, ANDEHIT VÀ AXIT CACBOXYLIC 129 I. MỤC TIÊU: 129 II. DỤNG CỤ VÀ HĨA CHẤT : 129 III. PHẦN THỰC HÀNH : 130 III.1.Thí nghiệm 1: Thủy phân dẫn xuất halogen 130 III.2. Thí nghiệm 2: Etanol tác dụng với Natri kim loại 130 III.3. Thí nghiệm 3:Tác dụng của glixerol với đồng (II) hidroxit 130 III.4. Thí nghiệm 4: Tính chất của phenol 131 III.5. Thí nghiệm 5: Phản ứng tráng gương 131 7
7. III.6. Thí nghiệm 6: Phản ứng của Axit axetic với muối cacbonat 132 III.7. Thí nghiệm 7: Điều chế etyl axetat 132 III.8. Thí nghiệm 8: Bài tập nhận biết 132 IV. CÂU HỎI THỰC NGHIỆM: 133 BÀI 8 : HỢP CHẤT HỮU CƠ ĐA CHỨC VÀ TẠP CHỨC TÍNH CHẤT CỦA LIPT , GLUXIT , PROTEIN VÀ AMIN 133 I. MỤC TIÊU: 133 II. DỤNG CỤ VÀ HĨA CHẤT : 134 III. PHẦN THỰC HÀNH : 135 III.1. Thí nghiệm 1: Điều chế xà phịng 135 III.2. Thí nghiệm 2 : Phản ứng của glucozơ với Cu(OH)2 135 III.3. Thí nghiệm 3: Phản ứng của saccarozơ. 136 III.4. Thí nghiệm 4: Phản ứng của tinh bột với Iot 136 III.5. Thí nghiệm 5 : Tính lưỡng tính của glyxin 137 III.6. Thí nghiệm 6: Phản ứng màu của protein 137 III.7. Thí nghiệm 7: Tính chất của anilin 137 IV. CÂU HỎI THỰC NGHIỆM: 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO 139 8
8. LỜI NĨI ĐẦU ^—] Trong lịch sử hình thành và phát triển khoa học hĩa học, thực nghiệm hĩa học giữ một vai trị hết sức quan trọng và khơng thể thiếu trong việc nghiên cứu về các chất và sự chuyển hĩa của chúng. Theo nhà hĩa học người Anh, Robert Boyle (1627 - 1691) thì cơ sở vững chắc của hĩa học chính là thực nghiệm hĩa học, do đĩ ơng được xem là người đã cĩ cơng lao rất lớn trong việc xây dựng hĩa học trở thành một ngành khoa học độc lập. Chính vì vậy mà từ xưa đến nay, rất nhiều cơ sở lý thuyết hĩa học đã được xây dựng trên nền tảng vững chắc của thực nghiệm khoa học hĩa học, cĩ thể nĩi kim chỉ nam của khoa học hĩa học: đĩ là dùng thực nghiệm để khẳng định tính đúng đắn của lý thuyết. Trong giảng dạy hĩa học ở trường trung học phổ thơng hiện nay, thí nghiệm hĩa học chưa được sử dụng đúng mức với vai trị của nĩ, phần lớn các thí nghiệm hĩa học chỉ mang tính minh họa và cĩ tính chất định tính, đồng thời khĩ khăn lớn nhất ở các trường phổ thơng hiện nay là việc trang bị cơ sở vật chất cịn nghèo nàn, chưa đáp ứng được việc đổi mới phương pháp dạy học hĩa học theo hướng tích cực hĩa hoạt động học tập của học sinh, trình độ của giáo viên bộ mơn và sinh viên sư phạm hĩa học khơng đồng đều về kiến thức cơ bản hĩa học, về cơ sở lý thuyết thực nghiệm của khoa học hĩa học và đặc biệt là về kỹ năng kỹ thuật tổng hợp, thao tác thực hành trong phịng thí nghiệm cịn nhiều hạn chế. Giáo trình Thực hành phương pháp giảng dạy hố học được biên soạn trên cơ sở đáp ứng được phần nào các yêu cầu trên, nhất là trang bị cho các sinh viên ngành sư phạm hĩa học kiến thức về chuyên mơn, kỹ năng về thực hành, cĩ đủ năng lực và trình độ tiếp cận với thực nghiệm hĩa học ở trường trung học phổ thơng, phù hợp với việc đổi mới nội dung chương trình sách giáo khoa theo hướng phân ban mới của Bộ Giáo dục và Đào tạo bao gồm: chương trình nâng cao và chương trình chuẩn (cơ bản), đồng thời giáo trình cũng giúp ích cho các giáo viên hĩa học ở các trường phổ thơng làm tài liệu tham khảo, hỗ trợ về chuyên mơn nhất là về kỹ năng thực hành hĩa học. Giáo trình hồn thành được sự động viên và giúp đỡ rất nhiệt tình của Bộ Mơn Hĩa Học – Khoa Sư Phạm – Trường Đại Học Cần Thơ và các đồng nghiệp. Chúng tơi xin chân thành cám ơn ThS. Phan Thành Chung đã đọc phản biện và đĩng gĩp nhiều ý kiến quí báu để hồn chỉnh giáo trình này. Việc biên soạn giáo trình chắc rằng khơng tránh khỏi thiếu sĩt, tác giả rất mong được sự đĩng gĩp ý kiến của quý đồng nghiệp và các bạn để giáo trình ngày càng được hồn thiện hơn. Tác giả 9
9. CHƯƠNG I : KỸ THUẬT THÍ NGHIỆM HĨA HỌC Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THƠNG ^—] I. PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN, SỬ DỤNG MỘT SỐ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM VÀ TỰ TẠO MỘT SỐ HĨA CHẤT TRONG THÍ NGHIỆM: I . 1. Những vấn đề chung: Trong thí nghiệm hĩa học, các dụng cụ thí nghiệm và hĩa chất được sắp xếp vào các ngăn thích hợp của hộp chứa để tiện vận chuyển. Về tới trường, các hĩa chất cần lấy ra khỏi hộp và xếp vào tủ, giá thí nghiệm. Hĩa chất pha chế chuẩn bị thí nghiệm đựng trong chai, lọ phải dán nhãn. Giáo viên chuẩn bị các khay nhựa để mang lên lớp các dụng cụ, hĩa chất cần thiết cho mỗi tiết dạy. Trong quá trình chuẩn bị và tiến hành thí nghiệm, yêu cầu giáo viên tham khảo những nội dung đã in trong tài liệu và, bài thực hành, đặc biệt chú ý đến đảm bảo an tồn khi tiếp xúc và làm việc với hĩa chất. I . 2. Phương pháp bảo quản, sử dụng một số dụng cụ thí nghiệm: I . 2 .1. Bộ giá thí nghiệm cải tiến: Cấu tạo gồm 2 phần: đế sứ và cặp ống nghiệm gỗ, trên mặt đế sứ cĩ một lỗ hình cơn(cole) xuyên qua 2 mặt lớn, với độ chếch chừng 60°. Lỗ này dùng để cắm chuơi cặp ống nghiệm và khi xoay chuơi cặp ta cĩ thể nhanh chĩng đặt ống ở các vị trí khác nhau. Các lõm hình lịng chảo dùng để tiến hành các thí nghiệm với lượng nhỏ hĩa chất, thay cho các ống nghiệm thực hành. Bộ giá thí nghiệm này chủ yếu dùng cho thí nghiệm thực hành của học sinh. Đây là bộ thí nghiệm biểu diễn để giáo viên cĩ thể làm một số thí nghiệm lượng nhỏ hoặc tiến hành song song ở hai lớp như các thí nghiệm điều chế oxi, hidro, etilen, metan. I .2 .2 Ống hình trụ cĩ đế: Dùng để tiến hành nhiều thí nghiệm, như điều chế và thu khí clo, điều chế hidro, hidro sunfua, amoniac Để tiến hành thí nghiệm điều chế và thu khí clo dùng cho thí nghiệm điều chế hidro Clorua, cần dán theo dọc thành ống một băng giấy, sau đĩ chia băng giấy thành 4 phần bằng nhau . Khi tiến hành thí nghiệm, căn cứ vào mực nước dâng lên trong mỗi ống, cĩ thể suy ra lượng khí Clo đã được đẩy sang ống bên kia để thực hiện phản ứng I. 2. 3. Ống nghiệm và cách sử dụng chổi rửa ống nghiệm: Khi tiến hành thí nghiệm với ống nghiệm, lượng hĩa chất lỏng cho vào thường chiếm khoảng từ 1/8 đến 1/4 dung tích của ống. Muốn trộn các hĩa chất trong ống nghiệm thơng thường ta cầm miệng ống bằng các ngĩn tay trỏ, cái và giữa của bàn tay phải. Để ống hơi nghiêng và lắc bằng cách đập phần dưới của ống vào ngĩn tay trỏ hoặc gan bàn tay trái cho đến khi chất lỏng được trộn đều. 10
10. Nếu lượng hĩa chất chứa quá lưng ống thì phải dùng đủa thủy tinh khuấy nhẹ. Tuyệt đối khơng dùng đầu ngĩn tay bịt miệng ống và lắc, vì như vậy, chẳng những làm hĩa chất mất tinh khiết mà cĩ khi cịn để chất độc dính vào tay. Khi rĩt hĩa chất hoặc đun ống nghiệm phải dùng cặp gỗ, cần chú ý để đáy ống vào chỗ nĩng nhất của ngọn lửa. Để tránh vỡ ống, thoạt đầu cần lướt nhẹ tồn bộ ống trên ngọn lửa cho nĩng dần và khơng để đáy ống chạm vào bấc đèn . Ngọn lửa của đèn hướng vào thành ống nghiệm, nơi gần đáy ống. Khơng hướng ngọn lửa của đèn vào đáy ống để tránh xảy ra tai nạn khi hĩa chất sơi đột ngột và phụt mạnh ra ngồi. Khi đun phải lắc ống nghiệm để dung dịch sơi đều, vì hĩa chất cĩ thể phụt ra khỏi ống nghiệm khi dung dịch sơi đột ngột nếu ta khơng lắc ống nghiệm. Khi dùng bàn chải để rửa ống nghiệm cần lưu ý: tay trái cầm ngang ống nghiệm, tay phải cầm bàn chải, cho nước vào ống nghiệm, xoay nhẹ chổi và kéo lên đẩy xuống vài lần để lơng chổi cọ sát vào thành và đáy ống nghiệm. Tránh thọc mạnh chổi rửa vào đáy ống nghiệm, vì làm như vậy đáy ống sẽ bị thủng. I. 2. 4. Đèn cồn: Khi sử dụng đèn cồn cần chú ý: Châm lửa đèn cồn bằng que đĩm hoặc bằng giấy dài. Khơng cầm nghiêng đèn để lấy lửa trực tiếp từ đèn này sang đèn khác. Làm như vậy cồn sẽ tràn mạnh ra ngồi và bốc cháy nguy hiểm. Khi tắt đèn cồn chỉ cần đậy nắp thủy tinh hoặc nắp nhựa, khơng dùng miệng thổi tắt lửa. Khi dùng đèn xong phải đậy nắp cẩn thận để tránh cồn bay hơi, lãng phí. I. 2. 5. Ống nhỏ giọt (buret): Ống dùng để đo một lượng nhỏ dung dịch chính xác tới 0,1 ml, dùng để chuẩn độ các dung dịch. I .2. 6. Ống hút (pipet): Ống dùng để lấy một lượng chính xác chất lỏng, thường cĩ dung tích 10 ml giữa 2 ngấn . Khi sử dụng, hút chất lỏng vào ống hút qua ngấn trên rồi dùng ngĩn tay trỏ (thật sạch) bịt đầu ống, hé mở từ từ ngĩn tay trỏ để điều chỉnh mực chất lỏng cho tới khi vịm khum khớp với ngấn chia độ phía trên. Đưa pipet vào bình đựng, mở ngĩn tay trỏ cho chất lỏng chảy vào bình, điều chỉnh tương tự sao cho vịm khum khớp với ngấn dưới . I. 2. 7. Phễu nhỏ giọt: Để tránh hiện tượng hĩa chất hoặc nước bẩn làm kẹt chặt các khĩa và nút nhám của phễu, khi làm thí nghiệm xong phải rửa sạch ngay. Trong quá trình bảo quản cần lĩt miếng giấy mỏng giữa các mặt nhám tiếp xúc qua phễu. 11
11. I. 3. Tự tạo và pha chế một số hĩa chất thí nghiệm: Trong phần này, giới thiệu phương pháp chuẩn bị một số hĩa chất cần thiết cho thí nghiệm. I. 3. 1. Chế tạo kẽm kim loại: Cĩ thể lấy kẽm từ các đồ dùng bằng kẽm hoặc sắt tráng kẽm đã bị hư hỏng như các thùng, chậu, tơn lợp nhà, vỏ pin. Cách làm như sau: dùng dũa làm sạch các vết gỉ, rửa nước sạch nhiều lần và cắt thành miếng nhỏ. I. 3. 2. Bột sắt: Dùng dũa mịn để dũa sắt non. Bột sắt thu được khi tiếp xúc với oxi và hơi nước trong khơng khí dễ bị gỉ, cần bảo quản trong lọ cĩ nút kín. I. 3. 3. Pha chế nước vơi: Độ tan của vơi rất thấp (ở 20° hịa tan được 0,156g/l). Vì vậy khi cần pha chế nước vơi ta tiến hành như sau: cho một ít vơi tơi vào bình cầu, đổ thêm nước cho đầy đến cổ bình để diện tích tiếp xúc giữa chất lỏng và khơng khí là ít nhất. Đậy nút kín để lắng hỗn hợp trong vài ngày, thỉnh thoảng lại lắc bình. Lọc để được dung dịch trong suốt trước khi dùng. Chú ý bảo quản nước vơi trong lọ nút thật kín để tránh hiện tượng nước vơi tác dụng với khí cacbonic trong khơng khí tạo thành canxi cacbonat đĩng thành lớp váng mỏng trên mặt dung dịch. I. 3. 4. Pha chế dung dịch KI/I2: Hịa tan iod trong dung dịch KI cĩ 2 tác dụng : ¾ Iod tinh thể và dung dịch iod trong nước dễ bị bay hơi, khĩ bảo quản. ¾ Iod dễ tan trong dung dịch KI. Cách pha chế dung dịch như sau: hịa tan 10 gam iod và 25 gam KI trong một lít nước. I. 3. 5. Pha chế dung dịch ancol quì: Hịa tan 1 gam bột quì vào 1 lít dung dịch ancol etylic lỗng (một phần ancol và 4 phần nước hoặc trong 200 ml nước), sau đĩ nhúng bơng thấm nước để lọc. Cũng cĩ thể hịa tan bột quì vào ngay nước cất nhưng quì sẽ tan kém hơn. I. 3. 6. Pha chế dung dịch phenolphtalein: Hịa tan 1 gam bột phenolphtalein vào 1000 ml dung dịch gồm 600 ml ancol etylic và 400 ml nước. 12
12. I. 3. 7. Pha chế dung dịch hoa dâm bụt để làm thuốc thử thay quì: Ngâm hoa dâm bụt vào ancol cồn 90° trong một lọ nút mài. Sau chừng 5 ngày ta cĩ thể chắt được một dung dịch màu vàng nhạt . Dung dịch này sẽ chuyển màu đỏ trong mơi trường axit và chuyển màu xanh trong mơi trường kiềm. I. 3. 8. Pha chế dung dịch thuốc thử để nhận biết glucozơ: Cĩ thể chuẩn bị một dung dịch như sau để nhận biết glucozơ thay dung dịch Feling: hịa tan 2 gam CuSO4.5H2O trong 90 ml nước. Thêm vào 15 ml glyxerin và 75 ml KOH 2M (hoặc NaOH). I. 4. Phương Pháp Cắt Uốn Và Thu Nhỏ Đầu Ống Thủy Tinh: Trong thí nghiệm hĩa học, chúng ta cần sử dụng một số đoạn ống thủy tinh (loại cĩ đường kính 5 – 6 mm) cĩ chiều dài, độ cong và độ thu nhỏ đầu ống khác nhau. Sau đây chúng tơi giới thiệu một số phương pháp gia cơng các loại ống trên bằng đèn cồn để khi cần thiết ta cĩ thể thực hiện dễ dàng bổ sung cho những ống bị vỡ. I. 4. 1. Cắt ống thủy tinh: Dùng dũa 3 cạnh vạch một vệt cắt ngang thành ống. Bơi ngay một ít nước lạnh vào vết dũa. Nắm chắc hai bàn tay ở gần vết dũa, hai ngĩn tay cái đặt đối diện nhau và cách nhau khoảng 1,5 cm, vừa bẻ vừa dứt mạnh ra hai phía. Sau đĩ cần hơ vết cắt trên ngọn lửa đèn cồn để 2 đầu ống mới cắt khơng cịn sắc cạnh . I. 4. 2. Uốn ống thủy tinh: Muốn uốn ống thủy tinh ta cần làm quen với kỹ thuật đốt nĩng ống thủy tinh. Khi đốt nĩng ống thủy tinh ta cĩ thể cầm ống bằng hai tay. Tì hai cùi tay lên bàn, hai tay đặt về hai phía của ngọn lửa. Tay trái cầm một đầu ống, dùng ngĩn tay cái và trỏ xoay trịn ống. Lịng bàn tay hướng xuống phía dưới. Tay phải cầm đầu ống bên kia bằng ngĩn tay trái và trỏ, lịng bàn tay ngửa lên. Trong quá trình làm việc, cùi tay giữ bất động và hai tay phải giữ cho trụ của ống được cố định . Muốn cho các phần của ống được xoay nĩng đều ta phải xoay ống xung quanh trục của nĩ. Chú ý các động tác phải thực hiện thống nhất và đều cho cả hai đầu ống, nếu khơng ống sẽ bị xoắn lại ở phần mềm do đốt nĩng. Khi uốn ống cần hơ nĩng đều một đoạn dài bằng chiều dài nửa cung sẽ được tạo thành, sau đĩ mới tập trung đốt nĩng vào một chỗ. Khi ống thủy tinh nĩng đỏ và mềm ra thì dùng hai tay uốn nhẹ và từ từ, sau đĩ tập trung đốt nĩng sang chỗ bên cạnh và lại tiếp tục uốn nhẹ . Chú ý: Lúc ống đã bắt đầu được uốn cong thì chỉ xoay và hơ nĩng phía cùng bên ngồi của ống. Tránh hơ nĩng phía trong để ống khơng bị nếp gấp. 13
13. I. 4. 3. Thu nhỏ đầu ống thủy tinh: Trong một số thí nghiệm như đốt cháy hidro trong khí clo, đốt amoniac trong oxi, đốt axetylen, etylen cần cĩ đầu ống thủy tinh thu nhỏ lại để luồng khí đốt dẫn ra mạnh hơn. Cách làm như sau: trước hết phải làm khơ ống, sau đĩ cầm ống bằng hai tay và đưa ống vào điểm nĩng nhất của ngọn lửa đèn cồn, vừa hơ nĩng vừa xoay đều ống bằng hai tay. Sau chừng 5 – 6 phút thủy tinh nĩng chảy và thu nhỏ dần đầu ống dẫn I. 4. 4. Phương pháp luồn ống thủy tinh vào lỗ nút cao su và tháo ống ra: Thường nút cao su cĩ đường kính nhỏ hơn đường kính ống thủy tinh. Khi luồn ống thủy tinh vào nút, ống thủy tinh cần được bơi trơn bằng nước xà phịng hoặc vaselin. Cần thận trọng vừa xoay vừa ấn ống vào nút. Ống thủy tinh luồn vào lỗ nút cao su để lâu ngày bị dính chặt, khi tháo ống ra lưu ý dùng vải bọc ống để phịng khi bĩp mạnh ống bị vỡ đứt tay. Nếu cao su ở gần đầu ống dẫn thủy tinh thì ta đặt dựng ống (theo chiều thẳng đứng) trên bàn và dùng hai ngĩn tay ấn mạnh nút xuống. II. KỸ THUẬT AN TỒN TRONG THÍ NGHIỆM HĨA HỌC Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THƠNG II. 1. An tồn trong bảo quản và sử dụng hĩa chất: II. 1. 1 Đối với các chất độc: Trong phịng thí nghiệm hĩa học ở trường phổ thơng cĩ những hĩa chất độc như: brom (gây bỏng nặng), các khí clo, hidro sunfua, amoniac, nitơ peoxit Vì vậy khi sử dụng hĩa chất, chúng ta cần thực hiện nghiêm túc các qui tắc sau: Đối với các khí độc cần tiến hành thí nghiệm trong tủ phịng độc. Nếu khơng, phải làm ở những nơi thống giĩ và cuối luồng giĩ để tránh ảnh hưởng đến sức khỏe học sinh. Lượng hĩa chất chỉ dùng ở mức ít nhất để làm được nhanh, tiết kiệm hĩa chất và giảm bớt khí bay ra. Khơng được nếm và hút các hĩa chất độc bằng miệng. Khi ngửi hĩa chất phải thật thận trọng. Khơng đưa hĩa chất vào mũi để hít mạnh, nên để xa và lấy tay khốt nhẹ cho hơi bay dần vào mũi và ngửi nhẹ. Khơng tiếp xúc trực tiếp với thủy ngân, vì thủy ngân rất độc và bay hơi ở nhiệt độ thường. Khi cần rĩt và đổ thủy ngân phải cĩ chậu to hứng ở dưới và thu hồi lại ngay các hạt nhỏ rơi vãi. Nếu cĩ nhiều hạt nhỏ rơi xuống khe bàn thì rắc một ít bột lưu huỳnh vào đĩ để tạo thành hợp chất thủy ngân sunfua và quét đi. Chú ý: khơng được lấy thủy ngân bằng tay . Ở nhiều nước phát triển, người ta cấm sử dụng một số hĩa chất độc trong thí nghiệm ở trường phổ thơng như: benzen, anilin, phenol. Chú ý tránh hít phải hơi Brom, các khí độc như Clo, nitơ dioxit Khơng để các khí trên bay vào mắt và tránh brom lỏng vây ra tay II. 1. 2. Đối với các chất dễ ăn da và làm bỏng: Các chất này thường sử dụng trong phịng thí nghiệm ở trường phổ thơng như: Axit, kiềm đặc, brom Chú ý : khơng để chúng dính vào tay, người và quần áo. 14
14. Khi pha lỗng dung dịch axit đặc phải đổ từ từ axit vào nước và dùng đũa thủy tinh khuấy đều (tránh làm ngược lại) . Khi các chất lỏng đang sơi hoặc khi đổ nước lỏng vào lọ hĩa chất (nhất là đối với axit và kiềm) khơng được cúi gần bình để tránh chất lỏng bắn vào mặt. Khi đun chất lỏng trong ống nghiệm, phải lắc nhẹ theo vịng trịn nhỏ và chú ý hướng miệng ống về phía khơng cĩ người. II. 1. 3. Đối với các chất dễ bắt lửa: (cồn, xăng, benzen, axeton ) - Nên chứa trong chai lọ cỡ nhỏ, bảo quản và sử dụng phải để xa lửa. - Đối với các chất dễ cháy trong nước như natri, kali khi dùng phải làm khơ. Giấy lĩt để cắt miếng natri, kali dùng xong khơng được vứt vào cống rãnh hoặc sọt giấy. - Trước khi rĩt thêm cồn vào đèn cồn phải tắt đèn. II. 1. 4. Đối với các chất dễ nổ: Khi pha trộn các hỗn hợp nổ cần hết sức thận trọng, cần lấy các chất theo đúng liều lượng Tránh đập và va chạm mạnh vào các chất dễ nổ, khi cần nghiền nhỏ phải chú ý: rửa tay sạch và lau khơ chày cối trước khi nghiền để tránh tạo thành hỗn hợp nổ ngay trong cối Khi đốt những khí như hidro, axetilen, etilen phải thận trọng vì những khí này dễ hợp với oxi của khơng khí tạo thành hỗn hợp nổ. Trước khi đốt phải lấy riêng ra một ít và thử xem cĩ lẫn oxi của khơng khí khơng . II. 2. Cách sơ cứu khi bị tai nạn hĩa chất trong phịng thí nghiệm và những biện pháp cấp cứu đầu tiên: II. 2. 1. Trường hợp bị bỏng: Nếu bỏng vì vật nĩng (nước vơi, cháy ) cần đắp ngay lên chỗ bỏng miếng bơng tẩm dung dịch thuốc tím 1%, sau đĩ bơi vazơlin và băng vết thương lại. Chú ý khơng làm vỡ các nốt phồng da để chống nhiễm trùng . Nếu bị bỏng vì Axit đặc thì trước hết phải xối nước ngay vào chỗ bị bỏng và rửa nhiều lần. Tốt nhất dùng nước vơi xối mạnh vào vết bỏng từ 3 đến 5 phút . Sau đĩ rửa bằng dung dich NaHCO3 10% hoặc dung dịch amoniac lỗng. Tránh rửa bằng xà phịng. Nếu bị bỏng bằng chất kiềm đặc thì lúc đầu chữa như bị bỏng Axit, sau đĩ rửa bằng dung dịch Axit HNO3 hoặc CH3COOH 5% . Bị bỏng vì phơtpho, trước khi đưa người bị bỏng đến trạm y tế phải nhúng ngay vết thương vào dung dịch thuốc tím hoặc dung dịch AgNO3 10% hay dung dịch CuSO4 5%. Khơng bơi vazơlin hoặc thuốc mỡ lên vết bỏng vì phơtpho hịa tan trong các chất này. Bị bỏng vì brom lỏng thì phải dội nước để rửa ngay, rồi rửa lại vết bỏng bằng dung dịch natri thiosunfat Na2S2O3 5%, sau đĩ bơi vazơlin, băng lại rồi đem đến trạm y tế cứu chữa. II. 2. 2. Trường hợp bị ngộ độc: Ngộ độc do hút phải kiềm (amoniac, xút ăn da ) sơ cứu nạn nhân bằng cách cho uống giấm lỗng (CH3COOH 2%) hoặc nước chanh. Khơng cho uống thuốc tẩy. Ngộ 15
15. độc do hút phải Axit thì cứu bằng cách cho uống nước pha đá, vỏ trứng nghiền nhỏ (một nửa thìa con trong cốc nước). Cho uống bột MgO trộn với nước (29 gam trong 300 ml nước và uống từ từ). Khơng dùng thuốc tẩy. Ngộ độc do ăn phải asen hoặc hợp chất của asen , trước hết phải làm cho bệnh nhân nơn ra (mĩc tay vào thiểu thất). Sau đĩ cho uống than hoạt tính hoặc cứ 10 phút thì cho uống một thìa con dung dịch sắt (II) sunfat (1 phần FeSO4 + 3 phần nước). Tốt hơn cả là dùng hỗn hợp dung dịch sắt sunfat nĩi trên với huyền phù của magiêoxit pha trong nước (20 gam MgO trong 300 ml nước) . Sau đĩ đưa nhanh đến bệnh viện để rửa ruột. Ngộ độc do ăn phải hợp chất của thủy ngân trước hết cần làm cho nạn nhân nơn ra rồi cho uống sữa cĩ pha lịng trắng. Sau đĩ cho nạn nhân uống than hoạt tính. Ngộ độc vì phơtpho trắng, trước hết cũng cần làm cho nạn nhân nơn ra, rồi uống 0,05 gam dung dịch CuSO4 5% trong 1 lít nước, cho uống nước đá Khơng được uống sữa hay lịng trắng trứng hoặc dầu mỡ vì các chất này hịa tan trong phơtpho. Ngộ độc vì hỗn hợp chì, cho nạn nhân uống Na2SO4 10% hoặc MgSO4 10% trong nước ấm (các chất này sẽ tạo thành kết tủa với chì) Sau đĩ cho uống sữa cĩ pha lịng trắng trứng và uống than hoạt tính. Ngộ độc do hít phải chất độc nhiều như khí Cl2, Br2 cần đưa nạn nhân nằm ở chỗ thống, nới dây thắt lưng, cho thở khơng khí cĩ một lượng nhỏ amoniac hoặc cĩ thể dùng hỗn hợp cồn 90° với amoniac. Ngộ độc do hít phải H2S, CO cần cho nạn nhân nằm ở chỗ thống, cho thở bằng oxi nguyên chất, làm hơ hấp nhân tạo nếu thấy cần thiết. Ngộ độc do hít phải quá nhiều amoniac, cần cho nạn nhân hít hơi nước nĩng. Sau đĩ cho uống nước chanh hoặc giấm lỗng. II. 2. 3. Tủ thuốc cấp cứu trong phịng thí nghiệm hĩa học ở trường phổ thơng ¾ Cồn 90° ¾ Dung dịch I2 3 – 5% ¾ Dung dịch NH3 5% ¾ Dung dịch Axit Boric 2% ¾ Dung dịch CuSO4 5% ¾ Dung dịch FeCl3 đặc ¾ Dung dịch thuốc tím (KMnO4) 2 – 3% (đựng trong lọ màu) ¾ Dung dịch CH3COOH 5% ¾ Các loại bơng, băng, gạc đã được tẩy trùng III. MỘT SỐ THAO TÁC THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM HĨA HỌC CHUẨN: III. 1. Lấy hĩa chất: ¾ Khi mở nút lọ lấy hĩa chất phải đặt ngửa nút trên mặt bàn để đảm bảo độ tinh khiết của hĩa chất và tránh hĩa chất dây ra bàn. 16
16. ¾ Hĩa chất rắn: dùng thìa xúc hoặc kẹp, khơng dùng tay cầm. ¾ Hĩa chất lỏng: dùng ống hút nhỏ giọt. ¾ Dùng phễu để đổ hĩa chất từ lọ này sang lọ khác. ¾ Rĩt hĩa chất vào ống nghiệm phải dùng kẹp ống nghiệm để tránh hĩa chất dây ra tay. III. 2. Trộn các hĩa chất: ¾ Dùng đũa thuỷ tinh: trộn các hĩa chất (hoặc hịa tan) trong cốc hay ống nghiệm cĩ lượng hĩa chất chiếm khoảng ½ ống. ¾ Cầm các ống nghiệm bằng các ngĩn tay trỏ, cái và giữa của bàn tay. Để ống nghiệm hơi nghiêng và lắc bằng cách đập phần dưới của ống nghiệm vào ngĩn trỏ hoặc lịng bàn tay. Khơng dùng ngĩn tay bịt miệng ống nghiệm và lắc. III. 3. Đung nĩng các hĩa chất: ¾ Hĩa chất rắn: cần cặp ống nghiệm ở tư thế nằm ngang trên giá thí nghiệm, miệng ống nghiệm hơi chút xuống để đề phịng hơi nước từ hĩa chất thốt ra, đọng lại và chảy ngược xuống đáy ống nghiệm đang nĩng và làm vỡ ống. ¾ Hố chất lỏng: trong cốc thuỷ tinh phải đặt trên lưới (thép khơng gỉ hoặc đồng) để tránh nứt vỡ cốc. Khơng cúi mặt gần miệng cốc tránh hĩa chất sơi bắn vào mắt và mặt. III. 4. Sử dụng một số dụng cụ thí nghiệm: ™ Khi đã cho ống nghiệm vào cặp rồi, chỉ nên nắm chắc nhánh dài của cặp và đặt ngĩn tay cái lên nhánh ngắn, khơng dùng bàn tay nắm cả hai nhánh của cặp. ™ Khi châm đèn cồn phải dùng que đĩm. Khơng nghiêng đèn cồn châm lửa từ đèn này sang đèn khác. Khi tắt đèn cồn phải dùng chụp đậy, khơng thổi bằng miệng. ™ Đun chất lỏng trong các dụng cụ thủy tinh, nên đặt ở vị trí 1/3 chiều cao ngọn lửa tính từ trên xuống. Đọc mực chất lỏng trong các dụng cụ đong, đo chất lỏng, cần để tầm mắt nhìn ngang với mặt lõm của chất lỏng chứa trong các dụng cụ. IV. CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM CHƯƠNG I Câu 1: Khi làm thí nghiệm, nên sử dụng hĩa chất với một lượng nhỏ nhằm để: A. tiết kiệm về mặt kinh tế . 17
17. B. giảm thiểu sự ảnh hưởng đến mơi trường C. giảm độ phát hiện, tăng độ nhạy của phương pháp phân tích D. cả A , B và C đều đúng Câu 2: Để thu được khí CO2 tinh khiết, người ta cho CaCO3 phản ứng với chất nào sau đây: A. phenol B. axit sunfuaric C. axit Clohidric D. axit axetic Câu 3: Khi làm thí nghiệm, dùng cặp gỗ để kẹp ống nghiệm người ta thường: A. kẹp ở vị trí một phần ba ống từ dưới lên B.kẹp ở vị trí một phần ba ống nghiệm từ trên xuống C. kẹp ở giữa ống nghiệm D. kẹp ở bất kỳ vị trí nào Câu 4: Khi thực hiện một phản ứng trong ống nghiệm, nếu cần đun nĩng thì dùng dụng cụ nào sau đây : A. đèn dầu B. đèn cồn C. bếp điện D. tất cả các dụng cụ trên Câu 5: Để điều chế O2 từ KClO3 cĩ thể dùng dụng cụ nào sau đây trong phịng thí nghiệm: A. ống nghiệm B. bình kíp C. bình cầu cĩ nhánh D. chậu thủy tinh Câu 6: Để đo chính xác thể tích của dung dịch trong chuẩn độ thể tích, người ta dùng dụng cụ nào sau đây : A. bình định mức B. pipet C. buret D. ống đong và cốc chia độ Câu 7: Độ sạch của hĩa chất tăng theo thứ tự nào sau đây: A. loại cơng nghiệp, loại dược dụng, loại tinh khiết, loại tinh khiết phân tích B. loại cơng nghiệp, loại dược dụng, loại tinh khiết phân tích, loại tinh khiết C. loại dược dụng, loại cơng nghiệp, loại tinh khiết, loại tinh khiết phân tích D. loại tinh khiết, loại tinh khiết phân tích, loại dược dụng, loại cơng nghiệp Câu 8: Để bảo quản kim loại Na trong phịng thí nghiệm, người ta dùng cách nào sau đây: A. ngâm trong nước B. ngâm trong ancol C. bảo quản trong bình khí NH3 D. ngâm trong dầu hỏa 18
18. Câu 9: Để pha lỗng dung dịch H2SO4 đậm đặc, trong phịng thí nghiệm, cĩ thể tiến hành theo cách nào sau đây: A. cho từ từ axit vào nước B. cho nhanh nước vào axit và khuấy đều C. cho nhanh axit vào nước và khuấy đều D. cho từ từ nước vào axit và khuấy đều Câu 10: Trong phịng thí nghiệm, dung dịch HF được bảo quản trong bình làm bằng : A. nhựa B. kim loại C. thủy tinh D. gốm sứ Câu 11: Để rửa sạch chai lọ đựng anilin, nên dùng cách nào sau đây: A. rửa bằng xà phịng B. rửa bằng nước C. rửa bằng dung dịch NaOH sau đĩ rửa lại bằng nước D. rửa bằng dung dịch HCl sau đĩ rửa lại bằng nước Câu 12: Quá trình sản xuất H2 theo phương pháp dùng khí lị cốc khử hĩa hơi nước thường lẫn tạp chất H2S, người ta loại bỏ H2S bằng cách dùng hĩa chất sau: A. NaOH B. CaO C. Fe2O3 xH2O D. H2SO4 lỗng Câu 13: trong cơng nghiệp người ta thường sản xuất SO2 từ: A. FeS B. FeS2 C. S D. H2S Câu 14: Bệnh nhân phải tiếp đường (tim hoặc truyền dung dịch đường vào tĩnh mạch), đĩ là loại đường nào sau đây: A. glucozơ B. saccarozơ C. mantozơ D. đường hĩa học Câu 15: Khí CO2 được coi l ảnh hưởng đến mơi trường vì: A. rất độc B. tạo bụi cho mơi trường C. làm giảm lượng mưa D. gây hiệu ứng nhà kính Câu 16: Trong cơng nghiệp người ta điều chế CuSO4 bằng cách: (1) Ngâm Cu trong H2SO4 lỗng rồi sục khí O2 liên tục (2) Hịa tan Cu trong dung dịch H2SO4 đậm đặc Cách làm nào cĩ lợi nhất : A. (1) B. (2) C. (1) và (2) D. Phương pháp khác Câu 17: Cho khí H2S lội qua dung dịch CuSO4 thấy cĩ kết tủa đen xuất hiện. Chứng tỏ: A. H2S mạnh hơn H2SO4 B. H2SO4 mạnh hơn H2S C. Kết tủa CuS khơng tan trong axit mạnh D. phản ứng oxi hĩa khử xảy ra 19
19. Câu 18: khi cho từ từ dung dịch NH3 vào dung dịch CuSO4 cho đến dư thì : A. khơng thấy kết tủa xuất hiện B. cĩ kết tủa keo xanh xuất hiện sau đĩ tan C. cĩ kết tủa keo xanh xuất hiện và khơng tan D. sau một thời gian mới thấy xuất hiện kết tủa Câu 19: Cĩ thể loại bỏ độ cứng tạm thời của nước bằng cách đun sơi vì: A. nước sơi ở 100°C B. khi đun sơi các chất khí bay ra C. khi đun sơi làm tăng độ tan của các chất kết tủa D. Cation Ca2+ và Mg2+ kết tủa dưới dạng hợp chất khơng tan Câu 20 : Để tách nhanh Al2O3 ra khỏi hỗn hợp bột Al2O3 và CuO mà khơng làm thay đổi khối lượng, cĩ thể dùng các hĩa chất sau: A. Axit HCl, dung dịch NaOH B. nước amoniac C. Dung dịch NaOH , khí CO2 D. Nước Câu 21: Khi đọc mức chất lỏng trong các dụng cụ đo, người ta phải để dụng cụ ở trạng thái thẳng đứng và: A. để tầm mắt ngang với mặt khum chất lỏng B. để tầm mắt dưới mặt khum chất lỏng C. để tầm mắt trên mặt khum chất lỏng D. để tầm mắt thẳng từ trên xuống Câu 22: Khi dùng nhiệt kế đo nhiệt độ của một chất lỏng, người ta thường: A. cho chạm nhanh đầu nhiệt kế vào bề mặt chất lỏng B. nhúng nhanh khoảng một phần hai nhiệt kế vào cốc đựng chất lỏng C. nhúng ngập bầu thủy ngân của nhiệt kế vào cốc đựng chất lỏng D. nhúng ngập bầu thủy ngân của nhiệt kế vào cốc đựng chất lỏng và ngâm trong đĩa một thời gian cho đến khi mức thủy ngân ổn định Câu 23: Để xác định nồng độ CM của dung dịch NaOH, người ta dùng cách nào sau đây: A. giấy chỉ thị vạn năng B. máy đo pH C. chuẩn độ thể tích D. cả 3 cách trên Câu 24: Khi nhỏ từ từ dung dịch NH3 vào dung dịch CuSO4 thì sản phẩm cĩ màu xanh thẫm của : 2+ A. Cu(OH)2 B. [Cu(NH3)4SO4] C.[Cu(NH3)4](OH)2 D. [Cu(NH3)4] 20
20. Câu 25: cĩ thể phân biệt muối amoni với các muối khác bằng cách cho tác dụng với kiềm mạnh, vì khi đĩ ở ống nghiệm đựng muối amoni: A. chuyển thành màu đỏ B. thốt ra một chất khí khơng màu cĩ mùi xốc đặc trưng C. thốt ra một khí cĩ màu nâu đỏ D. thốt ra một chất khí khơng màu, khơng mùi 3- Câu 26: Để nhận biết ion PO4 thường dùng thuốc thử AgNO3 vì : A. tạo ra khí cĩ màu nâu B. tạo ra dung dịch màu vàng C. tạo ra kết tủa màu vàng D. tạo ra khí khơng màu hố nâu trong khơng khí Câu 27: Người ta dùng phương pháp nào sau đây để thu lấy kết tủa khi cho dung dịch Na2SO4 vào dung dịch BaCl2: A. cơ cạn B. chưng cất C. lọc D. chiết Câu 28 : Để tách benzen khỏi nước, người ta dùng phương pháp nào sau đây: A. chiết B. chưng cất C. lọc D. thăng hoa Câu 29: Cĩ thể thu được HNO3 đặc từ dung dịch HNO3 lỗng theo cách nào sau đây: A. cho bay hơi nước B. thêm H2SO4 đậm đặc sau đĩ chưng cất C. làm lạnh sau đĩ chưng cất D. dùng dầu thơng để chiết Câu 30: Để thu được kết tủa Al(OH)3 người ta dùng cách nào sau đây : A. cho từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch AlCl3 B. cho nhanh dung dịch NaOH vào dung dịch AlCl3 C. cho từ từ dung dịch AlCl3 vào dung dịch NaOH D. cho nhanh dung dịch AlCl3 vào dung dịch NaOH Câu 31 : Hỗn hợp chất rắn nào dưới đây cĩ thể dễ tách riêng nhất bằng cách thêm nước vào rồi lọc: A. muối ăn và cát B. muối ăn và đường C. cát và mạt sắt D. đường và bột mì Câu 32: Độ sạch của hĩa chất tăng theo thứ tự nào sau đây : A. loại cơng nghiệp, loại dược dụng, loại tinh khiết, loại tinh khiết phân tích. B. loại cơng nghiệp, loại dược dụng, loại tinh khiết phân tích, loại tinh khiết. C. loại dược dụng, loại cơng nghiệp, loại tinh khiết, loại tinh khiết phân tích. D. loại tinh khiết, loại tinh khiết phân tích, loại dược dụng, loại cơng nghiệp. 21
21. Câu 33: Khi làm thí nghiệm, nên sử dụng hố chất với một lượng nhỏ nhằm để: A. Tiết kiệm về mặt kinh tế. B. Giảm thiểu sự ảnh hưởng đến mơi trường. C. Giảm độ phát hiện, tăng độ nhạy của phương pháp phân tích. D. Cả A , B và C đều đúng. Câu 34: Để thu được khí CO2 tinh khiết, người ta cho CaCO3 phản ứng với chất nào sau đây: A. phenol B. axit sunfuaric C. axit Clohidric D. axit axetic Câu 35: Hãy chọn phương phương pháp thích hợp để tách các chất trong mỗi hỗn hợp sau: Hỗn hợp cần tách Phương pháp thực hiện A. cát và đất sét 1. chưng cất phân đoạn B. ancol và nước 2. hĩa lỏng rồi chưng cất phân đoạn C. muối ăn và nước 3. lọc D. bột gạo và nước 4. lắng gạn E. xăng và nước 5. dung dịch NaCl bão hồ F. bột đồng và bột sắt 6. chiết G . khí O2 và N2 7. từ tính H. este CH3COOC2H5 và nước 8. kết tinh 22
22. CHƯƠNG II : CƠ SỞ LÝ THUYẾT THỰC HÀNH HĨA HỌC TRUNG HỌC PHỔ THƠNG ]—] I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHẢN ỨNG HĨA HỌC VƠ CƠ I. 1. Cách phân loại thứ nhất (Cĩ tính chất lịch sử): Dựa vào sự thay đổi số chất ban đầu và số chất được tạo thành sau phản ứng. Theo cách này thì các phản ứng của các chất vơ cơ được chia thành các loại sau: I. 1.1. Phản ứng hĩa hợp Là phản ứng trong đĩ một chất mới được tạo thành từ hai hay nhiều chất ban đầu. X + Y → Z Thí dụ: phản ứng hĩa hợp khơng phải là phản ứng oxy hĩa khử Na2O + H2O → 2NaOH SO3 + H2O → H2SO4 Li2O + CO2 → Li2CO3 Thí dụ: phản ứng hĩa hợp là phản ứng oxy hĩa khử 4Al + 3O2 → 2Al2O3 P4 + 6Cl2 → 4PCl3 N2 + O2 → 2NO H2 + Cl2 → 2HCl PCl3 + Cl2 → PCl5 I. 1.2. Phản ứng phân tích: Là phản ứng từ một chất ban đầu bị phân tích thành hai hay nhiều chất mới . Z → X + Y Thí dụ : phản ứng nhiệt phân là phản ứng phân tích xảy ra do hấp thụ nhiệt(Δ) to CaCO3 CaO + CO2 to Mg(OH)2 MgO + H2O to 2HgO 2Hg + O2 to 2KClO3 2KC + 3O2 23
23. Thí dụ: Phản ứng điện phân: nhiều hợp chất hấp thụ điện năng để phân tích thành đơn chất bởi quá trình điện phân. điện phân 2H2O 2H2 ↑ + O2 ↑ điện phân MgCl2 Mg + Cl2 ↑ I. 1.3. Phản ứng thế: Là phản ứng trong đĩ số chất ban đầu và số chất tạo thành bằng nhau nhưng một nguyên tử (hay ion) trong hợp chất được thay thế bằng nguyên tử (hay ion) khác . Cĩ phản ứng thế đơn và phản ứng thế kếp : A + XY → AY + X (đơn) AB + XY → AY + XB (kép) Phản ứng thế đơn là phản ứng oxy hĩa khử, cịn phản ứng thế kép là phản ứng trao đổi (cũng được gọi là phản ứng trao đổi kép). Thí dụ: phản ứng thế đơn 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 ↑ Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu ↓ 2KBr + Cl2 → Br2 + 2KCl Thí dụ: phản ứng thế kép: Phản ứng kết tủa và phản ứng Axit - bazơ là những ví dụ quan trọng nhất về phản ứng thế kép . AgNO3 + NaCl → AgCl↓ + NaNO3 HC + KOH → KCl + H2O Nhận xét về cách phân loại thứ nhất : Dấu hiệu của cách phân loại trên rất dễ nhận biết, thích hợp với bước đầu làm quen với các phản ứng hĩa học. Song cách phân loại trên chưa khái quát, chưa phản ánh được bản chất của các phản ứng hĩa học (trong mỗi loại phản ứng: hĩa hợp, phân tích, thế, đều bao gồm cả phản ứng trao đổi và phản ứng oxy hĩa khử). I. 2. Cách phân loại thứ hai: Dựa vào sự thay đổi số oxy hĩa của các nguyên tố tham gia phản ứng. Theo cách này, người ta phân chia các phản ứng thành hai loại : Phản ứng trong đĩ khơng cĩ sự thay đổi số oxy hĩa của các nguyên tử tham gia phản ứng. Người ta thường gọi loại phản ứng này là phản ứng trao đổi (hay phản ứng phân li trao đổi). Phương trình phản ứng của loại này thường đơn giản. Phản ứng trong đĩ cĩ sự thay đổi số oxy hĩa của các nguyên tố tham gia phản ứng. Đĩ là phản ứng oxy hĩa khử . Phương trình phản ứng của loại này cĩ khi rất phức tạp. 24
24. I. 2. 1. Phản ứng khơng kèm theo sự thay đổi số oxy hĩa của các nguyên tố: phản ứng trao đổi ion của muối. Phản ứng trao đổi xảy ra do sự trao đổi thành phần cation/anion của chất phản ứng. AB + XY → AY + XB Cĩ ba loại phản ứng trao đổi quan trọng là: phản ứng kết tủa, phản ứng Axit-bazơ, phản ứng tạo thành chất khí. Thí dụ: phản ứng kết tủa Pb(NO3)2 + 2KI → 2KNO3 + PbI2 ↓ + - Pb2 + 2I → PbI2 ↓ Thí dụ: phản ứng Axit - bazơ SO3 + H2O → H2SO4 Na2O + H2O → 2NaOH SO3 + Na2O → Na2SO4 HNO3 + KOH → KNO3 + H2O + - Hay H3O + OH → 2H2O Thí dụ: phản ứng tạo thành chất khí CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2↑ + H2O + 2+ Hay CaCO3 + 2H3O → Ca + CO2 ↑ + H2O * Điều kiện để phản ứng trao đổi xảy ra là: + Tạo thành một sản phẩm khơng tan trong nước từ hai chất ban đầu tan. + Tạo thành các chất điện ly yếu như: H2O ; NaHCO3 ; CH3COOH ; NH4OH + Tạo thành khí khơng tan. I. 2. 2. Phản ứng kèm theo sự thay đổi số oxy hĩa: phản ứng oxy hĩa khử Phản ứng oxy hĩa - khử xảy ra khi cĩ sự thay đổi số oxy hĩa của các nguyên tố tham gia phản ứng . Người ta thường phân chia thành ba loại phản ứng oxy hĩa - khử quan trọng sau đây: * Phản ứng giữa các tiểu phân (phân tử, nguyên tử, ion), trong đĩ cĩ sự thay đổi số oxy hĩa của các nguyên tố trong các tiểu phân khác nhau: 2Na + Cl2 → 2NaCl 2Mg + O2 → 2MgO Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2 ↑ + 2+ Mg + H3O → Mg + H2 ↑ + 2H2O 2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + Fe2(SO4)3 + 8H2O 25
25. * Phản ứng oxy hĩa - khử nội phân tử: trong đĩ cĩ sự thay đổi số oxy hĩa của các nguyên tố khác nhau trong cùng một phân tử . MnO2 t o KClO3 2KCl + 3O2 * Phản ứng tự oxy hĩa - khử: xảy ra khi số oxy hĩa của cùng một nguyên tố trong phân tử vừa tăng vừa giảm . - - - X2 + 2OH → X + XO + H2O o - t - - 3XO 2Cl + ClO3 * Phản ứng trên các điện cực: Trong quá trình điện phân: điện phân NaCl nĩng chảy Anot (cực dương) : - 2Cl → Cl2 + 2e Catot (cực âm): 2Na+ + 2e → 2Na Trong pin điện hĩa: pin Đanien-Jacobi Anot (cực âm): Zn → Zn2+ + 2e Catot(cực dương): Cu2+ + 2e → Cu Nhận xét về cách phân loại thứ hai: Cách phân loại thứ hai cĩ tính chất khái quát hơn, nhưng trong nhiều trường hợp chưa nêu được bản chất thực sự của các phản ứng hĩa học vì nĩ dựa vào sự thay đổi số oxy hĩa mà như ta đã biết, số oxy hĩa chỉ là hĩa trị hình thức của các nguyên tố. Vì vậy, cách phân biệt trên vẫn mang tính chất qui ước. Song, do tính chất khái quát của nĩ, cách phân loại này rất thuận lợi cho việc nghiên cứu các phản ứng hĩa học . Trong cách phân loại thứ hai, ngồi hai loại phản ứng oxy hĩa - khử và trao đổi (bao gồm phản ứng Axit - bazơ và phản ứng kết tủa), người ta cịn xếp phản ứng của các phức chất vào loại thứ ba do tính chất đặc thù của các phản ứng này. ♦ Như vậy, trong các phản ứng của các chất vơ cơ, người ta thường coi là cĩ bốn loại quan trọng 1. Phản ứng oxy hĩa - khử 2. Phản ứng Axit – bazơ 3. Phản ứng kết tủa. 4. Phản ứng của các phức chất Trong tất cả bốn loại phản ứng này đều cĩ sự cạnh tranh theo cách này hay cách khác: - Phản ứng oxy hĩa - khử: sự cạnh tranh để giành electron giữa các chất oxy hĩa. - Phản ứng Axit - bazơ: sự cạnh tranh để giành proton giữa các bazơ. - Phản ứng tạo phức: sự cạnh tranh để giành cation kim loại giữa các ligan. 26
26. - Phản ứng kết tủa: sự cạnh tranh giữa sức hút tĩnh điện của các ion trong hợp chất (để giữ cho hợp chất khơng tan) và sức hút giữa các phân tử nước và các ion làm cho hợp chất bị phân ly. Các loại phản ứng khác như phản ứng hĩa hợp, phản ứng phân tích, phản ứng thế đều nằm trong bốn loại phản ứng kể trên. II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM HĨA HỌC LỚP 10: II. 1. Sự biến đổi tính chất của nguyên tố trong chu kì và nhĩm: II. 1. 1. Trong một chu kỳ: - Khi đi từ trái sang phải theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân nguyên tử thì: + Bán kính nguyên tử giảm dần. + Tính kim loại giảm dần, tính phi kim tăng dần. + Độ âm điện tăng dần. + Tính bazơơ của các oxit và hidroxit tương ứng yếu dần, tính axit mạnh dần. - Hĩa trị cao nhất của nguyên tố trong các hợp chất với Oxi tăng từ 1 đến 7. - Hĩa trị của nguyên tố trong hợp chất với hidro giảm dần từ 4 đến 1. II. 1.2. Trong một nhĩm: - Khi đi từ trên xuống thì: + Bán kính nguyên tử tăng dần. + Tính kim loại tăng dần, tính phi kim giảm dần. + Độ âm điện giảm dần. + Tính bazơơ của các oxit và hidroxit tương ứng mạnh dần, tính axit yếu dần. II. 2. Phản ứng oxi hĩa – khử: II. 2. 1. Định nghĩa: Phản ứng oxi hĩa - khử là phản ứng trong đĩ cĩ sự chuyển electron giữa các chất phản ứng. Hoặc phản ứng oxi hĩa - khử là phản ứng trong đĩ cĩ sự thay đổi số oxi hĩa của một số nguyên tố. II. 2. 2. Đặc điểm: Trong một phản ứng oxi hĩa- khử thì: - Tổng số số electron do chất khử nhường bằng tổng số số electron mà chất oxi hĩa nhận. - Sự oxi hĩa là sự làm gia tăng số oxi hĩa của một nguyên tố. - Sự khử là sự làm giảm số oxi hĩa của một nguyên tố. - Chất oxi hĩa là chất chứa nguyên tố cĩ số oxi hĩa giảm (hay nhận electron). 27
27. - Chất khử là chất chứa nguyên tố cĩ số oxi hĩa tăng (hay nhường electron). Ví dụ: phản ứng oxi hĩa- khử 00 0 2e +2 0 +2 Fe + CuSO4 → Cu + FeSO4 0 2e +1 +1 0 Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 - Sự khử: Cu+2 +2e Cu - Sự oxi hĩa: Feo –2e Fe+2 - Chất khử: Fe, Zn - Chất oxi hĩa: CuSO4, HCl. II. 2. 3.Nhĩm Halogen: II. 2. 3. 1. Đặc điểm: Flo Clo Brom Iot - Trạng thái vật lý ở điều Khí Khí Lỏng Rắn kiện thường lục nhạt vàng lục nâu đỏ tím đen - Nhiệt độ nĩng chảy -219,6°C -101,0°C -7,3°C 113,6°C - Nhiệt độ sơi -188,1°C -34,1°C 59,2°C 185,5°C - Cấu hình electron lớp 2s22p5 3s23p5 4s24p5 5s25p5 ngồi cùng - Độ âm điện 4,0 3,0 2,8 2,6 28
28. * Nhận xét: Giống nhau: cấu hình electron ngồi cùng: ns2 np5 ns2 np5 Khác nhau: - Từ Flo đến Iot: lớp electron ngồi cùng càng tăng thì càng xa nhân hơn, lực hút của nhân đối với lớp electron ngồi cùng càng yếu. - Lớp electron ngồi cùng: + Ở Flo khơng cĩ phân lớp d. + Ở các halogen khác cĩ phân lớp d cịn trống. Lớp electron ngồi cùng cĩ cấu tạo tương tự nhau: ns2 np5, cĩ 7 electron, dễ dàng nhận thêm 1 electron để tạo lớp ngồi cùng bền vững là khuynh hướng đặc trưng của các halogen hay của những phi kim điển hình. Chúng là những phi kim cĩ tính oxi hĩa mạnh và giảm dần từ Flo đến Iot. X + 1e X-1 + 1e ns2 np5 ns2 np6 - Trừ Flo, chỉ cĩ tính oxi hĩa, cịn các halogen cịn lại đều cĩ thêm tính tự oxy hĩa khử và tăng dần từ Clo đến Iot. - Do Clo, Brom, Iot cĩ thêm phân lớp d cịn trống, khi bị kích thích các electron cĩ thể chuyển lên những obital d cịn trống làm chúng cĩ thể cĩ 1,3, 5 hoặc 7 electron độc thân. Vì vậy, Clo, Brom, Iot cĩ thể cĩ các số oxi hĩa –1, +1, +3, +5, +7 trong các hợp chất. II. 2. 3. 2. Điều chế: II. 2. 3. 2. 1. Điều chế Clo: II. 2. 3. 2. 1. 1. Trong phịng thí nghiệm: * Cho dung dịch HCl đặc tác dụng với những chất oxi hĩa khác nhau như: KMnO4, KClO3, MnO2, CaOCl2 Ví dụ: 2 KMnO4 +16HCl→5Cl2 + 2KCl + 2MnCl2 + 8H2O KClO3 + 6HCl → 3Cl2 + KCl + 3H2O MnO2 + 4HCl → Cl2 + MnCl2 + 2H2O 29
29. II. 2. 3. 2. 1.2. Trong cơng nghiệp: * Điện phân cĩ màn ngăn dung dịch NaCl, KCl hoặc điện phân nĩng chảy NaCl, KCl: - Điện phân dung dịch cĩ màn ngăn sẽ thu được Cl2 ở anot và H2 ở catot điện phân 2 NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2 + H2 - Điện phân nĩng chảy NaCl sẽ thu được khí Cl2 ở anot và kim loại kiềm ở catot. điện phân NaCl Na + ½ Cl2 o * Cho HCl và O2 qua ống được đun nống đến 400 C cĩ những viên đá bọt tẩm CuCl2 làm xúc tác thì sự oxi hĩa HCl bởi Oxi: 4HCl + O2 → 2 Cl2 + 2 H2O Ở phương pháp này Clo thốt ra đạt 80%. II. 2. 3. 2. 2. Điều chế Brom, Iot: II. 2. 3. 2. 2. 1. Trong phịng thí nghiệm: tương tự Clo 2 KMnO4 + 16HBr → 5Br2 +2KBr+ 2MnBr2 + 8H2O KClO3 + 6HBr → 3Br2 + KBr + 3H2O MnO2 + 4HBr → Br2 + MnBr2 + 2H2O 2 KMnO4 + 16HI → 5I2 + 2KI + 2MnI2 + 8H2O KClO3 + 6HI → 3I2 + KI + 3H2O II. 2. 3. 2. 2. 2. Trong cơng nghiệp: 2 KBr + Cl2 → 2KCl + Br2 2 KI + Cl2 → 2KCl + I2 Thường trong cơng nghiệp, người ta phơi khơ rong biển, đốt thành tro, ngâm tro trong nước để hịa tan hết các muối. Gạn lấy dung dịch, đem cơ cho đến khi các muối kết tinh, phần lớn muối Clorua và Sunfua lắng xuống cịn Iodua ở lại trong dung dịch. II. 2. 4. Hợp chất của Halogen: HF HCl HBr HI - Các hidro halogenua đều là chất khí dễ tan trong nước tạo ra dung dịch Axit halogenhidric. - Axit Flohidric là Axit yếu, ăn mịn thủy tinh. - Các Axit halogenhidric khác là những Axit mạnh và tính Axit tăng dần theo thứ tự: HCl < HBr < HI (do sự giảm độ bền liên kết H—X). - HCl, HBr, HI bị oxi hĩa bởi những chất oxi hĩa mạnh, tính khử tăng dần từ HCl đến HI. Trong các hợp chất với Oxi thì Clo, Brom, Iot cĩ số oxi hĩa dương. 30
30. II. 2. 5. Nhĩm Oxi – Lưu huỳnh: II. 2. 5. 1. Đặc điểm: - Gồm các nguyên tố: Lưu Oxi Selen Telu Poloni huỳnh O S Se Te Po - Kiến thức cần nắm vững: Tính chất của Oxi và lưu huỳnh: Cùng cĩ 6 electron lớp ngồi cùng, cấu hình: ns2np4, 2 electron độc thân, cĩ thể nhận thêm 2 electron đạt cơ cấu bền của khí trơ, thể hiện số oxi hĩa –2. +2e ns2 np4 ns2 np6 Trừ Oxi, các nguyên tử trong nhĩm cĩ thêm phân lớp d cịn trống; khi bị kích thích, electron sẽ chuyển lên phân lớp d này tạo 4 hoặc 6 electron độc thân, thể hiện số oxi hĩa +4 hoặc +6. Tính chất hĩa học: - Oxi và lưu huỳnh cĩ độ âm điện lớn, là những phi kim cĩ tính oxi hĩa mạnh (đặc biệt là Oxi). - Oxi: oxi hĩa hầu hết các kim loại, phi kim và nhiều hợp chất. t°C 2O2 + 3Fe → Fe3O4 t°C O2 + C → CO2 7 O2 + 2C2H5OH → 4CO2 + 6H2O - Lưu huỳnh: + Thể hiện tính oxi hĩa khi tác dụng với chất khử mạnh. S + Fe t °→C FeS + Thể hiện tính khử khi tác dụng với chất oxi hĩa mạnh. t°C S + O2 → SO2 II. 2. 5. 2. Điều chế: II. 2. 5. 2. 1. Trong phịng thí nghiệm: * Nhiệt phân các muối chứa Oxi khơng bền với nhiệt như: KMnO4, KClO3, t°C 2KMnO4 → K2MnO4 + O2 + MnO2 31
31. - Phải để dụng cụ thật khơ mới cĩ thể thu được O2. t°C - Vì: 3K2MnO4 +2H2O → 2 KMnO4 + MnO2 +4KOH. MnO2, t°C 2KClO3 2 KCl + 3O2 (Cr2O3, Fe2O3) - Nếu khơng cĩ xúc tác thì t°C 4KClO3 → 3KClO4 + KCl * Phân hủy Nitrat kim loại kiềm: t°C 2 NaNO3 → 2NaNO2 + O2 * Phân hủy HgO: (phương pháp đầu tiên) t°C 2 HgO → 2Hg + O2 * Điện phân nước: + Thu được O2 ở anot và H2 ở catot. đp 2H2O 2H2 + O2 + Để tăng độ dẫn điện của nước phải thêm sunfat kim loại kiềm hay kiềm vào. * Phân hủy H2O2 với xúc tác MnO2: MnO2 2H2O2 2H2O + O2 II. 2. 5. 2. 2. Trong cơng nghiệp: Trong cơng nghiệp, thường người ta dùng cách điện phân nước và chưng cất phân đoạn khơng khí lỏng. Ở cách thứ hai, khơng khí được hĩa lỏng dưới nhiệt độ thấp(- o 145 C ) và áp suất cao, gồm chủ yếu là O2 và N2. Để tách riêng O2 và N2 ở trong khơng khí lỏng, người ta dùng cột chưng cất phân đoạn, dựa trên sự khác nhau về nhiệt độ sơi o o của O2 (-183 C) và N2 (-195,8 C) người ta tách được khí N2 và O2 lỏng. Gần đây, người ta mới tìm ra một phương pháp mới tách O2 từ khơng khí. Cho khơng khí đi qua rây phân tử cĩ khả năng giữ N2 lại, hỗn hợp khí thu được chứa tới 80% O2, cĩ thể sử dụng ngay vào luyện kim. * Chú ý : - Trong phịng thí nghiệm phổ thơng, việc điều chế O2 sử dụng cho các thí nghiệm biểu diễn là rất cần thiết và phổ biến. Do đĩ, cần phải lựa chọn phương pháp điều chế O2 thuận lợi nhất, tối ưu nhất. - Phương pháp nhiệt phân các hợp chất chứa Oxi khơng bền với nhiệt, đặc biệt là KMnO4 là phương pháp điều chế O2 được sử dụng khá phổ biến hiện nay. Tuy nhiên, đây là những chất oxi hĩa mạnh (KMnO4, KClO3 ) và khi thực hiện phản ứng thì cần phải cung cấp nhiệt cho phản ứng, mặt khác nếu trong dụng cụ chứa KMnO4 cịn hơi nước hay chỉ 1 giọt nước cũng cĩ khả năng làm cho phản ứng khơng thành cơng. - Vì vậy, ta nên tiến hành phản ứng phân hủy H2O2 để điều chế O2. Trong phương pháp này, khơng cần cung cấp nhiệt, đồng thời phản ứng xảy ra nhanh chĩng, rất thuận lợi về mặt thời gian. Cách thu O2 cũng như ở phương pháp trên, cũng dựa vào nguyên tắc O2 hịa tan ít trong nước, cho O2 đẩy nước trong bình thu ra ngồi. MnO2 2H2O2 2H2O + O2 32
32. II. 2. 6. Hợp chất của Oxi – Lưu huỳnh: II. 2. 6. 1 Hợp chất của Oxi: hydroperoxit (H2O2): - Hydropeoxit là chất lỏng khơng màu, là chất rất khơng bền, cĩ khả năng phân hủy nổ tạo thành nước và Oxi. Sự phân hủy hidropeoxit tăng lên khi cĩ mặt chất xúc tác. Ví dụ: nếu thả một ít MnO2 vào dung dịch hidroperoxit thì phản ứng xảy ra mãnh liệt thốt ra O2. Phản ứng này dùng điều chế O2 trong phịng thí nghiệm. - Số oxi hĩa của Oxi trong hợp chất này là: -1, trung gian của –2 và 0, do đĩ H2O2 vừa cĩ tính khử vừa cĩ tính oxi hĩa. Ví dụ: + Tính oxi hĩa: 2KI + H2O2 → I2 + 2KOH + Tính khử: Ag2O + H2O2 → 2Ag + H2O + O2↑ II. 2. 6. 2. Hợp chất của lưu huỳnh: - Xét các hợp chất sau: H2S, SO2 , SO3 , H2SO4 - Tính chất của chúng thể hiện qua bảng sau: Tính Phương trình phản ứng Tính khử oxi hĩa o 0 t C S 2H2S + O2 (thiếu) = 2S + 2H2O toC S-2 S+4 2H S + 3O = 2SO + 2H O H2S 2 2(thừa) 2 2 +6 S H2S + 4Cl2 +4H2O = H2SO4 + 8HCl +4 S S + H2 = H2S 0 -2 0 S S S S S + O2 = SO2 +6 S S + F2 = SF6 SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O SO2 +4 0 +4 +6 S S S S 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O = K2SO4 + 2MnSO4 H2SO3 + 2H2SO4 So S+4 toC +6 o S Cu + 2H2SO4 đ, t = CuSO4+ SO2 + 2H2O o SO3 3Zn + 4H2SO4 đ, t = 3ZnSO4 + S + 4H2O 0 o H2SO4 S 4Mg + 5H2SO4 đ, t = 4MgSO4 + H2S++4H2O S-2 33
33. III. CƠ SỞ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM HĨA HỌC LỚP 11: III. 1. Axit , bazơ và muối: III. 1. 1. Định nghĩa: - Theo thuyết Arrhenius và thuyết Bronsted, axit và bazơ được định nghĩa: THUYẾT Axit Bazơ Dung mơi + - Arrhenius Trong nước phân li cho H Trong nước phân li cho OH H2O Bronsted Cĩ khả năng cho H+ Cĩ khả năng nhận H+ Bất kì - So với thuyết Arrhenius, thuyết Bronsted tổng quát hơn và áp dụng cho bất kì dung mơi nào hoặc khơng cĩ dung mơi. Tuy nhiên, trong dung mơi nước, cả hai thuyết đều cho kết quả như nhau. + - Muối là những hợp chất mà phân tử gồm cation kim loại (hoặc NH4 ) liên kết với anion gốc Axit. III. 1. 2. Độ pH của dung dịch: - Để đánh giá độ axit và độ kiềm của dung dịch người ta dùng pH với qui ước như sau: [H+] = 10-pH (M) Hay: pH = -lg[H+] ƒ Mơi trường axit : [H+] > 10-7 M hay pH 7 ƒ Mơi trường trung tính : :[H+] =10-7 M hay pH = 7 ƒ Trong mơi trường nước: [H+]=[OH-]=10-7 M hay pH =7 - Chất chỉ thị axit- bazơ: Mơi trường Axit Trung tính Bazơ Chất chỉ thị Quì tím Đỏ Tím Xanh Phenolphtalein Khơng màu Khơng màu Hồng 34
34. III. 1. 3. Phản ứng trao đổi trong dung dịch các chất điện li: III.1. 3. 1. Điều kiện: Phản ứng trao đổi trong dung dịch các chất điện li chỉ xảy ra khi cĩ ít nhất một trong các điều kiện sau: + Tạo thành chất kết tủa + Tạo thành chất khí hay chất dễ bay hơi + Tạo thành chất điện li yếu III.1. 3. 2. Phản ứng thuỷ phân của muối: - Phản ứng trao đổi ion giữa muối hồ tan và nước làm cho pH biến đổi là phản ứng thuỷ phân của muối. - Muối trung hồ tạo bởi gốc bazơ mạnh và gốc axit yếu, khi tan trong nước, gốc axit yếu bị thuỷ phân, mơi trường của dung dịch là kiềm (pH >7). Thí dụ: Dung dịch NaCH3COO - + CH3COONa → CH3COO + Na - - CH3COO + H2O CH3COOH + OH (Dung dịch cĩ pH >7) - Muối trung hồ tạo bởi gốc bazơ yếu và gốc axit mạnh, khi tan trong nước, gốc bazơ yếu bị thủy phân làm cho dung dịch cĩ tính Axit (pH <7). Thí dụ: Dung dịch muối NH4Cl + - NH4Cl → NH4 + Cl + + NH4 + H2O NH3 + H3O (Dung dịch cĩ pH <7) - Muối trung hồ tạo bởi gốc bazơ mạnh và gốc axit mạnh, khi tan trong nước, mơi trường của dung dịch vẫn trung tính (pH=7). Thí dụ: NaCl, KNO3 , KI - Muối trung hồ tạo bởi gốc bazơ yếu và gốc axit yếu, khi tan trong nước, gốc axit yếu và gốc bazơ yếu đều bị thuỷ phân, tuỳ thuộc vào quá trình cho proton của axit hay nhận proton của bazơ mạnh hơn mà dung dịch cĩ thể trung tính hay cĩ tính axit hoặc tính bazơ. Thí dụ: dung dịch (NH4)2CO3 NH + + H O NH + H O+ 4 2 3 3 2- - CO3 + H2O CO2 + 2OH III. 2. Các hợp chất của Nitơ, Photpho: III. 2. 1. Các hợp chất của nitơ: III. 2. 1. 1. Amoniac (NH3): Amoniac là chất khí khơng màu, mùi khai và xốc, nhẹ hơn khơng khí và tan rất nhiều trong nước. Amoniac thể hiện các tính chất sau: 35
35. - Tính bazơ yếu: + - Phản ứng với nước : NH3 + H2O → NH4 + OH Phản ứng với axit : NH3 + HCl → NH4Cl 3+ + Phản ứng với muối: Al + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3 ↓ + 3NH4 - Tính khử: Khi phản ứng với chất oxi hố mạnh (O2, Cl2 ) và một số oxit kim loại, NH3 thể hiện tính khử. 4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6 H2O 2NH3 + 3Cl2 → N2 + 6HCl 2NH3 + 3CuO → N2 + 3Cu + 3 H2O - Khả năng tạo phức tan: Nhờ cĩ cặp điện tử tự do, phân tử NH3 rất dễ tạo nên nhiều phức chất bền với ion kim loại chuyển tiếp (Cu2+, Ag+, Zn2+ ) Cu(OH)2 +4NH3 → [Cu(NH3)4](OH)2 Điều chế: * Trong cơng nghiệp: Amoniac được tổng hợp từ khí Nitơ và khí hidro theo phản ứng: N2 + 3H2 → 2NH3 + Q * Trong phịng thí nghiệm: Khi đun nĩng muối amoni với kiềm (CaO, Ca(OH)2 ) ta thu được khí amoniac 2NH4Cl + Ca(OH)2 → 2NH3 +CaCl2 + 2H2O Ngồi ra, cĩ thể điều chế một lượng nhỏ amoniac bằng cách đun nĩng dung dịch amoniac đặc. III. 2. 1. 2. Axit nitric (HNO3) III. 2. 1. 2. 1. Đặc điểm: - HNO3 tinh khiết là một chất lỏng khơng màu, kém bền dễ bị phân huỷ dưới tác dụng của ánh sáng và nhiệt 4HNO3 → 4NO2↑ + O2↑ + 2H2O Do tạo thành NO2 nên dung dịch HNO3 cĩ màu vàng. - HNO3 khan, háo nước, dung dịch đặc bốc khĩi do kết quả hút hơi nước trong khí quyển của các phân tử Axit bốc hơi. III. 2. 1. 2. 2. Tính chất hố học: Tính axit: Axit nitric là axit mạnh, mang đầy đủ tính chất của Axit. 2HNO3 + CuO → Cu(NO3)2 + H2O 2HNO3 + CaCO3 → Ca(NO3)2 + CO2↑ + H2O Tính oxi hố: Trong phân tử HNO3, nitơ cĩ số oxi hố +5 là số oxi hố cao nhất của nitơ, do đĩ tính chất hố học đặc trưng của HNO3 là tính oxi hố mạnh. Khi phản 36
36. ứng, tuỳ thuộc vào nồng độ axit, mức độ hoạt động của chất khử và nhiệt độ của phản ứng mà số oxi hố của nitơ cĩ thể đưa về: -3, 0, +1, +2, +3, +4 Với kim loại: Tuỳ thuộc vào nồng độ HNO3 và mức độ hoạt động của kim loại ta cĩ: - Trong muối nitrat, kim loại cĩ hố trị cao nhất. - Al, Fe bị thụ động hĩa trong HNO3 đặc nguội. Ví dụ: Fe + 4HNO3(lỗng) → 2Fe(NO3)3 + NO + 2H2O Với phi kim: Khi đun nĩng, HNO3 đặc cĩ thể oxi hố các phi kim: C, S, P đến mức oxi hố cao nhất. C + 4HNO3đ → CO2 + 4NO2 + 2H2O S + 6HNO3đ → H2SO4 + 6SO2 + 2H2O Với hợp chất: Dung dịch HNO3 khi tác dụng với các hợp chất như H2S, HI, SO2, FeO, muối sắt (II) oxi hố các nguyên tố trong hợp chất lên mức oxi hố cao hơn. -2 o 3H2S + 2HNO3lỗng → 3S ↓ + 2NO↑ + 4H2O Nhận xét: + Nhìn chung, dung dịch HNO3 càng lỗng, kim loại càng mạnh, nhiệt độ càng +5 thấp thì N trong HNO3 bị khử càng sâu (tới mức oxi hố thấp nhất). + Cĩ thể cho rằng, khi cho kim loại tác dụng với dung dịch HNO3 thì sản phẩm tạo thành chủ yếu là HNO2, nhưng vì khơng bền, HNO2 bị phân hủy tạo ra NO và NO2 theo phản ứng 2HNO2 → NO↑ + NO2↑ + H2O NO2 tác dụng với H2O theo phản ứng thuận nghịch 3NO2 + H2O 2HNO3 + NO Axit HNO3 càng đặc cân bằng càng chuyển về phía tạo ra NO2. Chính vì lí do này, khi kim loại tác dụng với HNO3 đặc thì tạo ra khí NO2 và với HNO3 lỗng lại tạo khí NO. III. 2. 1. 3. Muối nitrat: - Các muối nitrat kém bền với nhiệt, chúng bị phân huỷ khi đun nĩng. KNO3 → KNO2 + 1/2O2 Cu(NO3)2 → CuO + 2NO2 + 1/2O2 AgNO3 → Ag + NO2 + 1/2O2 - Để nhận biết gốc nitrat, người ta cho dung dịch tác dụng với đồng và H2SO4 đậm đặc, cho dung dịch cĩ màu xanh và khí vàng nâu thốt ra. - + 2+ 3Cu + 2NO3 + 8H → 3Cu + 2NO + 4H2O 2NO + O2 → 2NO2 ↑ (vàng nâu) 37
37. III. 2. 2. Muối photphat: - Muối photphat là muối của axit photphoric, được chia làm hai loại: + Muối trung hịa : muối photphat: Na3PO4, Ca3(PO4)2 + Muối axit: muối hidrophotphat: CaHPO4, Na2HPO4 muối dihidrophotphat: Ca(H2PO4)2 - Tất cả các muối dihidrophotphat đều tan trong nước. 3- - Để nhận biết ion photphat (PO4 ) ta dùng dung dịch bạc nitrat. + 3- 3Ag + PO4 → Ag3PO4↓ (màu vàng) III. 2. 3. Phân bĩn hĩa học: Tên Các dạng Thành phần Đặc tính -Phân đạm amoni NH4Cl hoặc NH4NO3 -Cung cấp nitơ cho cây 1.Phân đạm trồng. -Phân đạm nitrat NaNO3hoặc Ca(NO3)2 -Tan tốt trong nước -Phân urê (NH2)2CO -Phân lân nung Hỗn hợp photphat và Cung cấp photphat cho chảy silicat của canxi, magiê cây dưới dạng ion 3- photphat PO4 2.Phân lân -Supephotphat: Ca(H2PO4)2 và CaSO4 +Supephotphat đơn Ca(H2PO4)2 +Supephotphat kép -Kali clorua KCl Cung cấp cho cây 3.Phân Kali nguyên tố Kali dưới dạng ion K+ -Kali sunfat K2SO4 III.3. Phân tích định tính nguyên tố trong hợp chất hữu cơ: III. 3. 1. Phân loại hợp chất hữu cơ: Hidrocacbon no Hidrocacbon Hidrocacbon khơng no Hidrocacbon thơm Hợp chất hữu cơ Dẫn xuất Halogen Ancol, Phenol Dẫn xuất của Hidrocacbon Andehit, Ceton Axit Cacboxylic Este 38
38. III. 3. 2. Phân tích định tính: III. 3. 2. 1. Xác định cacbon và hidro: Cĩ thể tìm ra cacbon và hidro trong hợp chất hữu cơ bằng cách oxi hố hợp chất đĩ với đồng (II) CuO. + Nếu hợp chất cĩ chứa C và H thì sản phẩm tạo thành cĩ khí CO2 và hơi nước. o CuO, t Hợp chất hữu cơ CO2 + H2O(hơi) + Hơi nước khi gặp đồng sunfat khan sẽ tạo ra CuSO4.5H2O cĩ màu xanh. CuSO4 + 5H2Ohơi CuSO4.5H2O (Trắng) (Xanh) + Khí CO2 làm đục nước vơi trong CO2 + Ca(OH)2 dư CaCO3↓ + H2O Trắng đục III. 3. 2. 2. Xác định nitơ: Nếu hợp chất hữu cơ cĩ chứa nitơ, khi đun với H2SO4 đặc, nitơ cĩ thể chuyển thành muối amoni và được nhận biết dưới dạng amoniac. H SO đặc, t0 Hợp chất hữu cơ Nitơ 2 4 (NH4)2SO4 + to (NH4)2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2NH3↑ + 2H2O (mùi khai, làm giấy quì ẩm hố xanh) III. 3. 2. 3. Xác định halogen: - Hợp chất hữu cơ chứa clo khi đốt bị phân huỷ, Clo tách ra dưới dạng HCl và được nhận biết bằng AgNO3. to Hợp chất hữu cơ chứa Clo CO2 + H2O + HCl HClhơi + AgNO3dư AgCl↓ + HNO3 (Trắng) - Hoặc: khi nung nĩng chất hữu cơ chứa halogen (Cl, Br, I) với đồng ở nhiệt độ cao, halogen trong hợp chất tách ra dưới dạng HX sẽ tác dụng với CuO phủ trên bề mặt dây đồng tạo thành muối đồng halogen phát tán vào ngọn lửa làm cho ngọn lửa cĩ màu đặc trưng. 39
39. III. 4. Hidrocabon no: Metan (Ankan): III. 4. 1. Đặc điểm: - Metan và các chất đồng đẳng là những chất khơng màu, nhẹ hơn nước và khơng tan trong nước. - Trong phân tử ankan chỉ gồm cĩ các liên kết σ bền vững giữa C-C và C-H nên các ankan tương đối trơ về mặt hố học: ở nhiệt độ thường khơng phản ứng với Axit, bazơ và các chất oxi hố mạnh (KMnO4). - Với tác dụng của ánh sáng, nhiệt độ và xúc tác, ankan tham gia các phản ứng sau: + Phản ứng thế: Khi chiếu sáng hoặc đốt nĩng hỗn hợp metan và Clo sẽ xảy ra phản ứng thế lần lượt các nguyên tử H bằng Cl. AS CH4 + Cl2 ⎯⎯→ CH3Cl + HCl AS CH3Cl + Cl2 ⎯⎯→ CH2Cl2 + HCl AS CH2Cl2+ Cl2 ⎯⎯→ CHCl3 + HCl AS CHCl3+ Cl2 ⎯⎯→ CCl4 + HCl + Phản ứng tách: Dưới tác dụng của nhiệt và xúc tác (Cr2O3, Fe, Pt ) các ankan khơng những bị tách hidro tạo các hidrocacbon khơng no mà cịn bị gãy các liên kết C-C tạo các phân tử nhỏ hơn. CH3 CH CH CH3 H2 o CH CH 500 C, xt 3 2 CH2 CH3 CH3 CH CH2 CH4 CH2 CH2 CH3 CH3 + Phản ứng oxi hố: - Các ankan khi đốt cháy tạo ra CO2, H2O và toả nhiều nhiệt. CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O Δ H = -890KJ - Các ankan đầu dãy đồng đẳng rất dễ cháy nhiệt toả ra nhanh nên cĩ thể gây nổ. - Khi cĩ xúc tác, nhiệt độ thích hợp: xt, to CH4 + O2 HCHO + H2O III. 4. 2. Điều chế metan: III. 4. 2. 1. Trong cơng nghiệp: Metan và các chất đồng đẳng được tách từ khí thiên nhiên và dầu mỏ. III. 4. 2. 2. Trong phịng thí nghiệm: Cách điều chế metan thuận tiện nhất là lấy natriaxetat nung với vơi tơi xút. Phản ứng xảy ra theo phương trình O CaO, to NaOH CH Na CO CH3 C (r) 4 2 3 O Na (r) 40
40. Metan cĩ thể được điều chế bằng cách thuỷ phân Al4C3 Al4C3 + 12H2O 3CH4 + 4Al(OH)3 III. 5. Hidrocacbon khơng no: Anken-Ankin: III. 5. 1. Đặc điểm cấu tạo: Anken - Là những hidrocacbon mạch hở cĩ một nối đơi trong phân tử C C Ankin - Là những hidrocacbon mạch hở cĩ một nối ba trong phân tử C C - Hai nguyên tử C mang nối đơi ở trạng thái lai hố sp2 - Liên kết đơi C = C gồm một liên kết σ bền vững và một liên kết π linh động. - Hai nguyên tử C mang nối ba ở trạng thái lai hố sp - Liên kết ba gồm một liên kết σ bền vững và hai liên kết π linh động III. 5. 2. Tính chất hố học: - Trong anken, liên kết π của nối đơi C = C kém bền vững nên dễ bị cắt đứt tạo thành liên kết σ với các nguyên tử khác. Do đĩ, liên kết đơi C = C là trung tâm gây ra các phản ứng hố học đặc trưng của anken như: phản ứng cộng, phản ứng oxi hố, phản ứng trùng hợp. - Trong ankin cũng cĩ liên kết π kém bền tương tự như anken, vì thế những phản ứng nào cĩ thể xảy ra với anken thì cũng cĩ thể xảy ra với ankin. Tuy nhiên, khác với anken, phản ứng cộng của ankin xảy ra theo hai giai đoạn. III. 5. 2. 1. Phản ứng cộng hidro: Khi đun nĩng và cĩ mặt xúc tác Pt/ Ni hoặc Pd. Anken: Pd/ Ni/ Pt C C H H C C to HH 41
41. Ankin: to (1) C C H H Ni, CH CH o Ni, t (2) CH CH H H CH2 CH2 Nếu dùng xúc tác Pd phản ứng dừng ở giai đoạn (1) Ni, to Ví dụ: CH2 = CH2 + H2 CH3 – CH3 Ni, to CH CH + 2H2 CH3 – CH3 III. 5. 2. 2. Phản ứng cộng halogen: - Halogen là tác nhân đối xứng dễ thực hiện phản ứng với anken, ankin. Tuy nhiên khơng phải tất cả các halogen đều tham gia phản ứng như nhau. Khả năng tham gia phản ứng biến đổi theo thứ tự: Flo >> Brom ~ Clo >> Iot. Do vậy, phản ứng cộng halogen chỉ xét phản ứng của Brom hoặc Clo mà thơi. - Cơ chế: Anken: X (1) C C X X X C C X X (2) C C X C C X Ankin: X XX X X X X C C C C C C X X X Thí dụ: CH2 CH2 Br Br CH2 CH2 Br Br CH CH 2Br2 Br CH CH Br Br Br 42
42. Phản ứng làm mất màu của dung dịch brom, do đĩ dung dịch brom hay Br2/CCl4 dùng làm thuốc thử để nhận anken, ankin. III. 5. 2. 3. Phản ứng cộng axit và cộng H2O: Hidrohalogenua (HCl, HBr, HI), Axit H2SO4, Axit HNO3 là những tác nhân bất đối xứng. Khi cộng vào anken, ankin bất đối xứng hướng của phản ứng tuân theo qui tắc Maccơpnhicơp: “Trong phản ứng cộng Axit hoặc H2O (kí hiệu HA) vào anken khơng đối xứng sẽ ưu tiên xảy ra theo hướng tạo thành cacbocation trung gian bền hơn.” Cơ chế: - Anken C C H A C C H C C A C C H H A - Ankin A C C H C C H A H A C C H A C C H A H A Cụ thể: + Cộng Axit: Br CH3 CH CH2 CH3 CHBr CH3 -Br bền hơn CH3 CH CH2 HBr bền hơn 95% Br CH3 CH2 CH2 CH3 CH2 CH2Br kémkém bbềnền 5% 43
43. CH 3 CH CH2 HCl CH3 CH CH2 Cl H CH3 CH CH H SO CH CH CH 2 2 4 đặcđặc 3 2 HSO O H 3 CH CH + 2HCl CH3- CHCl2 + Cộng H2O: Anken: Nước là một “axit” rất yếu nên bình thường phản ứng rất chậm và thuận nghịch với etylen và các anken khác. Muốn thực hiện tốt phản ứng vào anken, cĩ thể áp dụng một trong hai cách: Cho anken tác dụng với H2SO4 đặc rồi thuỷ phân este vơ cơ thu được. CH2 = CH2 + HOSO3H CH3-CH2-OSO3H to CH3-CH2-OSO3H + H2O CH3CH2OH + H2SO4 Cho anken tác dụng trực tiếp với nước nhờ chất xúc tác axit mạnh. CH CH 2 2 H3O CH3 CH2 H2O CH3 CH 2 H2O CH3 CH2 OH2 -H CH3 CH O H 2 CH3 CH2 OH H Phản ứng cộng nước vào anken được áp dụng trong cơng nghiệp để sản xuất ancol, đặc biệt là ancol etylic. Ankin: o HgSO4 , 80 C CH CH H2O CH3 CHO o HgSO4 , 80 C CH3 C CH H O 2 CH3 C CH3 O III. 5. 2. 4. Phản ứng trùng hợp: - Trong những điều kiện nhiệt độ, áp suất, xúc tác thích hợp, các anken đầu dãy cĩ tham gia phản ứng cộng nhiều phân tử với nhau thành phân tử rất lớn. 44
44. o peoxit,100-300 C n CH2 CH2 ( CH2 CH ) 100 atm 2 n etilen polietilen(PE) - Ankin: CuCl, NH Cl, to 2CH CH 4 CH C CH CH 2 III. 5. 2. 5. Phản ứng oxi hố: III. 5. 2. 5. 1. Phản ứng oxi hố hồn tồn: Anken và ankin khi đốt cháy đều tỏa nhiệt mạnh và cho ngọn lửa cháy sáng. to CH2 = CH2 + 3O2 2CO2 + 2H2O – 1423 KJ 5 to HC CH + O2 2CO2 + H2O – 1320 KJ 2 III. 5. 2. 5. 2. Phản ứng oxi hố khơng hồn tồn: Khác với ankan, anken và ankin đều bị KMnO4 oxi hố và làm mất màu dung dịch KMnO4. - Anken: C O O C O O Mn Mn C O O C O O C O O H2O C OH HO O Mn Mn C O C OH O HO O 2 MnO4 H2O H2MnO4 MnO MnO MnO2 OH 4 4 Tổng quát: C C KMnO4 H2O C C MnO2 KOH OH OH Ví dụ: KOH 3C2H4 24KMnO4 H2O 3CH2 CH2 2MnO2 2 đen OH OH nâu 45
45. - Ankin: Khi bị KMnO4 oxi hố ở liên kết ba tạo ra các sản phẩm phức tạp cịn KMnO4 bị khử thành MnO2. Ví dụ: 3C2H2 + 8KMnO4 + 4H2O 3HOOC-COOH + 8MnO2↓+ 8KOH III. 5. 2. 6. Phản ứng thế bằng ion kim loại: (Phản ứng đặc trưng của ankin cĩ nối ba ở đầu mạch): Do tính linh động của H đính ở C mang liên kết ba hơn hẳn H ở C mang liên kết đơi, liên kết đơn nên nĩ cĩ thể bị thay thế bằng nguyên tử kim loại. R–C CH + [Ag(NH3)2]OH R–C C-Ag↓ + 2NH3 + H2O Thí dụ: HC CH + 2[Ag(NH3)2]OH Ag–C C-Ag↓ + 4NH3 + 2H2O Vàng nhạt III. 5. 3. Điều chế: III. 5. 3. 1. Trong cơng nghiệp: - Etilen, propilen và butilen được điều chế bằng phản ứng tách hidro từ ankan tương ứng hoặc bằng phản ứng crackinh. - Axetylen được điều chế theo hai cách: 15000C 2CH4 Làm l ạ nh nhanh HC CH + 3H2 CaC2 + 2H2O HC CH + Ca(OH)2 46
46. III. 5. 3. 2. Trong phịng thí nghiệm: - Trong phịng thí nghiệm, đun nĩng hỗn hợp ancol etylic với Axit H2SO4 đặc là cách điều chế etilen thơng thường và dễ làm nhất. Cơ chế : H H H H H C C H H HSO4 H C C H HSO4 H OH H OH2 H H H H H C C H H C C H H2O H H OH2 H H H H H C C H H C C H H2SO4 H HSO4 0o HH22SOSO44đđ,, 170170CC CH2 CH2 CH2 CH2 H2O H OH - Trong phịng thí nghiệm, C2H2 được điều chế theo cách cho canxi cacbua CaC2 tác dụng với H2O. III. 6. Hidrocacbon thơm: Benzen-Toluen: Sự xen phủ bên với nhau của 6 obitan p cịn lại của 6 nguyên tử C đã tạo thành obitan chung cho cả vịng benzen, do đĩ vịng benzen trở thành một hệ thơm rất bền vững. Chính vì vậy, benzen và toluen tương đối dễ tham gia phản ứng thế, khĩ tham gia phản ứng cộng và bền vững với các chất oxi hố. Khác với benzen, toluen cịn cĩ thêm một nhĩm metyl (-CH3) là nhĩm đẩy e làm giàu mật độ e cho vịng. Vì vậy, vịng thơm của toluen dễ tham gia phản ứng thế hơn benzen. Tính chất vật lí: + Cả benzen và toluen hầu như khơng tan trong nước nhưng tan trong nhiều dung mơi hữu cơ đồng thời là dung mơi hồ tan nhiều chất khác như brơm, iơt, lưu huỳnh, cao su + Mùi của bezen và toluen đều cĩ hại cho sức khoẻ. Tính chất hố học: 47
47. - Phản ứng thế: benzen, toluen tham gia phản ứng thế với halogen khi cĩ mặt bột sắt và với axit HNO3 đặc khi cĩ mặt H2SO4 đậm đặc đun nĩng. Ví dụ: Br Fe Br2 HBr khan CH3 Br CH3 HBr Fe Br2 CH3 HBr Br Khi thế với halogen, nếu khơng dùng bột sắt mà chiếu sáng, thì toluen cho phản ứng thế trên nhánh. - Phản ứng cộng: ¾ Benzen và toluen khơng làm mất màu dung dịch Br2. ¾ Khi chiếu sáng: Cl Cl AS Cl 3Cl2 Cl Cl Cl Hexacloxiclohexan C H Cl 6 6 6 ¾ Khi nung nĩng và cĩ chất xúc tác Ni: Ni, to 3H2 CH3 CH3 Ni, to 3H2 48
48. - Phản ứng oxi hố: Benzen khơng làm mất màu dung dịch KMnO4 nhưng khi đem đun nĩng toluen với dung dịch KMnO4 thì nhĩm -CH3 bị oxi hố. CH3 COOK to 2KMnO4 2MnO2 KOH H2O III. 7. Dẫn xuất Halogen, Ancol, Phenol: III. 7. 1. Dẫn xuất Halogen : Tính chất cơ bản của dẫn xuất halogen III. 7. 1. 1. Phản ứng thế nguyên tử halogen bằng nhĩm -OH: - Do các halogen (X) cĩ độ âm điện lớn hơn cacbon nên trong phân tử dẫn xuất halogen liên kết C-X luơn luơn phân cực âm về phía X. Vì vậy, nguyên tử cacbon bị thiếu hụt một phần electron (mang điện tích dương) và liên kết C-X dễ bị phân cắt ở phía nguyên tử cacbon. - Chính vì thế, phản ứng đặc trưng của nhĩm C- X là tác dụng với các tác nhân cĩ khả năng nhường cặp electron dư của mình để tạo thành liên kết mới như: OH- CN- , H2O, NH3 - Tuy nhiên, một phản ứng thế xảy ra theo cơ chế nào cịn tuỳ thuộc vào cấu trúc của hydrocacbon liên kết với X, bản chất của X, độ hoạt động của tác nhân thế và ngay cả điều kiện phản ứng (dung mơi, nhiệt độ ) - Cĩ hai cơ chế thế cơ bản : + Cơ chế thế SN2: (một giai đoạn) OH C Br HO C Br HO C Br Chất ban đầu Trạng thái chuyển tiếp Sản phẩm Chất ban đầu Trạng thái chuyển tiếp Sản phẩm Độ phản ứng: gốc hidrocacbon bậc 1 >bậc 2> bậc 3 + Cơ chế thế SN1: (hai giai đoạn) (1) C X chchậmậm C X nhanh (2) C OH C OH HO C Độ phản ứng: gốc hidrocacbon bậc 3> bậc 2>bậc 1 49
49. SN2 Ví dụ: Cl–CH2 – CH2–Cl + 2NaOH HO–CH2 – CH2–OH + 2NaCl 1,2-dicloetan CH 3 CH3 CH dung dung mơimôi phânphân ccựcực (1) 3 C Cl CH3 C Cl CH3 CH3 CH3 CH3 CH SN1 (2) 3 C OH CH3 C OH CH3 CH 3 III. 7. 1. 2 Phản ứng tách hidro halogenua: - Khi đun sơi dung dịch dẫn xuất halogen và KOH trong ancol, phản ứng tách hidro halogenua xảy ra tạo sản phẩm anken. - Đối với dẫn xuất halogen cĩ khả năng cho nhiều hướng tách, thì sản chính của phản ứng là sản phẩm được tạo thành theo qui tắc Zaixep. Qui tắc Zaixep: “Khi tách HX khỏi dẫn xuất halogen nguyên tử halogen X ưu tiên tách ra cùng với H ở nguyên tử C bậc cao hơn bên cạnh” Thí dụ: CH3 CH CH CH3 HBr KOH, ancol, to CH2 CH CH2 CH3 H Br CH2 CH CH2 CH HBr 3 III. 7. 1. 3. Phản ứng với Magie: Các dẫn xuất halogen cĩ khả năng tác dụng với Mg trong mơi trường ete khan tạo thành hợp chất cơ Magie. CH3-CH2-Br + Mg ete khan CH3- CH2-Mg-Br III. 8. Ancol – Phenol: III. 8. 1. Ancol: III. 8. 1. 1. Định nghĩa: Ancol là hợp chất hữu cơ trong phân tử cĩ chứa nhĩm –OH liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon của gốc hiđrocacbon. 50
50. III. 8. 1. 2. Cấu tạo: " 2δ- δ + O H ' δ + H C R H Do O cĩ độ âm điện lớn hơn C và H nên liên kết C – O và liên kết O – H là liên kết cộng hĩa trị cĩ cực. Khi tham gia phản ứng thì hai liên kết này dễ dàng bị cắt đứt. Đặc điểm cấu tạo này quyết định tính chất hĩa học của ancol. III. 8. 1. 3. Tính chất hĩa học: III. 8. 1. 3. 1. Phản ứng thế H trên nhĩm –OH : a. Tác dụng với kim koại kiềm: phản ứng giữa ancol với kim loại kiềm (Na, K ) xảy ra êm dịu và giải phĩng khí Hiđro: 2C2H5–OH + 2 Na → 2C2H5ONa + H2↑ Natri Etylat b. Tính chất đặc trưng của glyxerol và các poliancol đa chức cĩ nhĩm –OH cạnh nhau: Các poliancol thường cĩ tính Axit mạnh hơn các monoancol do ảnh hưởng giữa hai nhĩm –OH cạnh nhau. Chúng cĩ thể tác dụng với Cu(OH)2 tạo ra phức chất tan, cĩ màu xanh da trời đặc trưng. CH2 OH HO CH CH OH HO CH CH OH + HO Cu OH + HO CH CH O Cu O CH + 2H2O CH OH HO CH CH OH HO CH Đồng (II) glyxerat III. 8. 1. 3. 2. Phản ứng thế nhĩm – OH: * C2H5–OH tác dụng với HBr C2H5–OH + H–Br → C2H5–Br + H2O Phản ứng thế lưỡng phân tử SN1. Gồm 2 giai đoạn: Giai đọan đầu chậm, tạo ra + - + ion C ; giai đoạn sau là sự tác kích của Br vào C tạo thành C2H5–Br. 51
51. Cơ chế: H–Br → H+ + Br- chậm + chậm + C2H5–OH + H C2H5 + H2O nhanh + - nhanh C2H5 + Br C2H5–Br Etyl Bromua III. 8. 1. 3. 3. Phản ứng tách nước: a. Tách nước từ một phân tử ancol: Trong điều kiện H2SO4 (đ) làm xúc tác và to =170oC. H2SO4 (đ) CH2 – CH2 CH2 = CH2 + H2O 170O C Etilen H OH b. Tách nước từ hai phân tử ancol: Trong điều kiện H2SO4 (đ) làm xúc tác và o o t =140 C. H2SO4 (đ) 140O C C2H5 –OH + H –OC2H5 C2H5–O–C2H5 + H2O Dietyl ete III. 8. 1. 3. 4. Phản ứng oxi hĩa: a. Phản ứng cháy: (oxi hĩa hồn tồn). Ancol cháy tỏa nhiều nhiệt. CnH2n + 1OH + 3n/2O2 → nCO2 + (n + 1)H2O Thí dụ: C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O b. Phản ứng oxi hĩa khơng hồn tồn bởi CuO: - Ancol bậc I bị oxi hĩa khơng hồn tồn tạo thành alđehid t0 R–CH2–OH + CuO R–CHO + Cu + H2O Thí dụ: t0 CH3–CH2–OH + CuO CH3–CHO + Cu + H2O Andehit axetic - Ancol bậc II bị oxi hĩa khơng hồn tồn tạo thành ceton. t0 R – CHOH – R + CuO R – C – R + Cu + H2O O Thí dụ: t0 CH3–CHOH–CH3 + CuO CH3–C–CH3 + Cu + H2O O - Ancol bậc III khơng bị oxi hĩa. 52
52. III. 8. 1. 4. Điều chế: III. 8. 1. 4. 1. Phương pháp tổng hợp: a. Trong cơng nghiệp: Phản ứng hợp nước của etilen cĩ xúc tác H2SO4 hoặc H3PO4. 0 H2SO4 ,t C2H4 + H2O C2H5OH Phản ứng cộng hiđro của andehit axetic trong điều kiện đun nĩng, cĩ Niken làm xúc tác: Ni ,t0 CH3CHO + H2 C2H5OH b. Trong phịng thí nghiệm: Thủy phân dẫn xuất halogen trong mơi trường kiềm C2H5Cl + NaOH → C2H5OH + NaCl III. 8. 1. 4. 2. Phương pháp sinh hĩa: Lên men nơng sản chứa tinh bột hoặc đường. 0 xt ,t enzim (C6H10O5)n C6H12O6 C2H5OH III. 8. 2. Phenol III. 8. 2. 1. Định nghĩa: Phenol là hợp chất hữu cơ trong phân tử cĩ chứa nhĩm –OH liên kết trực tiếp với cacbon của vịng benzen. III. 8. 2. 2. Cấu tạo của phenol và hiện tưởng cộng hưởng: Cơng thức phân tử: C6H6O O H Sự liên hợp giữa cặp electron chưa tham gia liên kết trên nguyên tử O và các electron π trên vịng benzen tạo nên các cơng thức cộng hưởng (tạm thời chấp nhận vịng benzen theo cơng thức Kekule để dễ dàng viết cộng hưởng): O H ⊕ O H ⊕ O H ⊕ O H Ө Ө Ө 53
53. III. 8. 2. 3. Tính chất hĩa học: III. 8. 2. 3. 1. Phản ứng thế nguyên tử H của nhĩm – OH: Do ảnh hưởng của vịng benzen đến nhĩm –OH, O trở nên thiếu electron làm cho liên kết O – H phân cực mạnh (mạnh hơn so với nhĩm O – H của ancol) → Phenol cĩ tính Axit. + - δ δ O H a. Tác dụng với kim loại kềm: Phenol nĩng chảy phản ứng với Natri giải phĩng khí Hiđro. O – ONa H 2 + 2Na → 2 + H2 b. Tác dụng với dung dịch bazơ: Phenol tan dần trong NaOH tạo thành dung dịch trong suốt. ONa O – H + NaOH → + H2O atri phenolat III. 8. 2. 3. 2. Phản ứng thế nguyên tử H của vịng benzen: Ảnh hưởng của nhĩm – OH đến vịng benzen. Sự cộng hưởng làm tăng mật độ electron tại các vị trí ortho và para làm cho phản ứng thế vào nhân thơm ở phenol dễ hơn benzen. Trong điều kiện bình thường, phenol cĩ thể thế đồng thời cả 3 nguyên tử H ở vị trí ortho và para. Thí dụ: OH OH H2O Br Br + 3Br2 + 3HBr Br (kết tủa trắng) 2,4,6 – tribrom phenol 54
54. III. 8. 2. 4. Điều chế: Từ iso propylbenzen: bằng cách oxi hĩa nhờ oxi khơng khí. CH CH O –O –H OH CH CH C O2 CH H2SO4 (l) + CH3 –C – O Từ benzen: NaOH(đ), to cao, p cao C H Cl2 C H Cl C H OH 6 6 Fe 6 5 6 5 III. 9. Alđenhid – Axit Cacboxylic: III. 9. 1. Andehit III. 9. 1. 1. Định nghĩa: Alđehid là hợp chất hữu cơ trong phân tử cĩ nhĩm –CHO liên kết trực tiếp với gốc hiđrocacbon hoặc nguyên tử hiđro hoặc nhĩm –CHO. III. 9. 1. 2. Cấu tạo: O Cơng thức tổng quát: R – C H Liên kết đơi C = O gồm 1 liên kiết σ bền và 1 liên kết π kém bền, tương tự liên kết đơi của phân tử Anken → Andehit cĩ tính chất hĩa học tương tự Anken. III. 9. 1. 3. Tính chất hĩa học: III. 9. 1. 3. 1. Phản ứng cộng hiđro: Hiđro cộng vào liên kết đơi C = O tương tự như cộng vào liên kết đơi C = C: O o R – C Ni, t H + H2 R – CH2 – OH Andehit Ancol III. 9. 1. 3. 2. Phản ứng oxi hĩa khơng hồn tồn: a. Andehit cho phản ứng tráng gương: với AgNO3 trong NH3 to R–CHO + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O → R–COONH4 + 2Ag↓ + 2NH4NO3 Phản ứng xảy ra qua các giai đoạn: 55
55. 2AgNO3 + 3NH3 + H2O → Ag2O↓ + 2NH4NO3 Ag2O + 3NH3 + H2O → 2[Ag(NH3)2]OH R–CHO + 2[Ag(NH3)2]OH → R–COONH4 + 2Ag↓ + 3NH3 + H2O b. Andehit bị oxi hĩa bởi oxi, cĩ xúc tác là Cu đun nĩng: Cu, to 2R – CHO + O2 2R – COOH III. 9. 1. 4. Điều chế: III.9.1.4.1. Phương pháp chung điều chế andehit: Oxi hĩa ancol bậc I . Cu, to R – CH2 – OH + CuO R – CHO + H2O + Cu III. 9.1.4. 2. Điều chế andehit fomic: NO CH4 + O2 600 – 800 O C HCHO + H2O III. 9. 1. 4. 3. Điều chế andehit axetic: Oxi hĩa khơng hồn tồn etilen: PdCl2, CuCl2 2CH = CH + O O 2CH – CHO 2 2 2 100 C, 30 atm 3 Phản ứng cộng nước của axetilen: HgSO4 CH CH + H2O 80 O C CH3 – CHO III. 9. 2. Axit cacboxylic III. 9. 2. 1. Định nghĩa: Axit cacboxylic là hợp chất hữu cơ trong phân tử cĩ nhĩm cacboxyl –COOH liên kết trực tiếp với gốc hiđrocacbon hoặc nguyên tử hiđro hoặc nhĩm – COOH. δ- O + + R – C δ δ O H III. 9. 2. 2. Cấu tạo: Tương tự như ancol và andehit, các liên kết O – H và liên kết C = O phân cực về phía nguyên tử O. Ngồi ra, C = O và O – H cịn cĩ ảnh hưởng lẫn nhau, tương tác giữa cặp electron chưa tham gia liên kết của O trên nhĩm – OH và liên kết π của nhĩm C = O. Vì vậy, O←H phân cực mạnh hơn → tính Axit mạnh hơn so với ancol. Cũng do tương tác trên, đặc tính của liên kết C = O trong axit cacboxylic biến đổi so với andehit (khĩ tham gia phản ứng cộng) 56
56. III. 9. 2. 3. Tính chất hĩa học: III. 9. 2. 3. 1. Tính axit: Là một Axit yếu nhưng thể hiện đầy đủ tính chất của một axit: Tác dụng kim loại đứng trước Hiđro, oxit bazơ, bazơ, muối của axit yếu hơn. 2CH3 – COOH + Mg → (CH3 – COO)2Mg + H2↑ Magiê axetat 6CH3 – COOH + Al2O3 → 2(CH3 – COO)3Al + 3 H2O Nhơm axetat CH3 – COOH + NaOH → CH3 – COONa + H2O Natri axetat 2CH3 – COOH + CaCO3 → (CH3 – COO)2Ca + CO2↑ + H2O Canxi axetat III. 9. 2. 3. 2. Phản ứng este hĩa: Khi nung nĩng axit cacboxylic với ancol cĩ H2SO4 (đ) xúc tác ta thu được este. o H2SO4 (đ), t CH3 – C – OH + H – O – C2H5 CH3 – C – O – C2H5 + H2O O O Axit axetic Ancol etylic Etyl axetat Đặc điểm của phản ứng là thuận nghịch. Muốn cân bằng dịch chuyển về phía tạo nhiều este, ta tăng nồng độ của 1 trong 2 chất đầu, ngồi ra H2SO4 (đ) với vai trị xúc tác cịn hút nước nên cũng cĩ khả năng làm dịch chuyển cân bằng. III. 9. 2. 4.Điều chế Axit axetic: III. 9. 2. 4. 1. Từ muối axetat của kim loại mạnh: to 2CH3COONa + H2SO4 2CH3COOH + Na2SO4 Sản phẩm thu được cĩ mùi giấm. III. 9. 2. 4. 2. Lên men giấm: Oxi hĩa ancol etylic bằng oxi khơng khí, nhờ xúc tác enzim Mycoderma axeti ở nhiệt độ thường 25 – 30o C. CH3–CH2–OH + O2 → CH3–COOH + H2O III. 9. 2. 4. 3. Oxi hĩa andehit: 57
57. III. 9. 2. 4. 4.Từ n-butan: Mn(CH3COO)2 2CH3–CH2–CH2–CH3 + 5O2 4CH3–COOH + 2H2O III. 9. 2. 4. 5. Từ metanol: xt, to CH3OH + CO CH3–COOH III. 10. ESTE – LIPIT III. 10. 1. Định nghĩa: Este của acíd cacboxylic R – C – R’ là sản phẩm của sự thay thế nhĩm O – OH của axit bằng nhĩm – OR’ ( R và R’ là các gốc hiđrocacbon). Lipit: được chia làm nhiều loại: chất béo, sáp ong, sterit và photpholipit. Trong đĩ quan trọng nhất là chất béo. Chất béo là trieste của glicerol với acíd béo, gọi chung là triglicerit. Acíd béo là acíd đơn chức cĩ mạch cacbon dài, khơng phân nhánh. CH2 OCOR Các gốc R, R’, R” cĩ thể giống hoặc khác nhau. CH OCOR ’ CH OCOR ” Chất béo III. 10. 2.Tính chất hĩa học đặc trưng – phản ứng thủy phân: III. 10. 2. 1. Thủy phân trong mơi trường acíd: Phản ứng là thuận nghịch vì trong điều kiện của phản ứng thủy phân thì sản phẩm sinh ra cĩ thể kết hợp với nhau tạo thành este hoặc chất béo ban đầu. o H2SO4, t CH3COOC2H5 + H2O CH3COOH + C2H5OH Etyl axetat III.10.2.2. Thủy phân trong mơi trường bazơ: (phản ứng xà phịng hĩa). Để tăng tốc độ phản ứng và để cho phản ứng xảy ra một chiều, ta đun este hoặc chất béo với dung dịch kiềm: CH2 OCOR CH2 OH RCOOH H+, to CH OCOR’ + CH OH + R’COOH H O ” R”COOH CH2 OCOR CH OH Chất béo Glyxerin Acíd béo 58
58. o H2O, t CH3COOC2H5 + NaOH CH3COONa + C2H5OH Etyl axetat CH OCOR 2 CH2 OH RCOONa H O , to CH OCOR’ + 3NaOH 2 CH OH + OCOR” CH2 CH OH R’COONa Chất béo Glyxerin R”COON IV. CƠ SỞ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM HĨA HỌC LỚP 12 IV. 1. Cacbohiđrat: IV. 1. 1.Glucozơ: C6H12O6 VI. 1. 1. 1.Cấu trúc phân tử: * Dạng mạch hở: theo Fisher: từ kết quả thực nghiệm Fisher đã xác lập được cấu tạo dạng mở như sau: CH2OH–CHOH–CHOH–CHOH–CHOH–CHO hoặc viết gọn hơn: CH2OH–(CHOH)4 –CHO Tuy nhiên cấu tạo dạng mở của glucozơ lại gặp một số mâu thuẫn, khơng giải thích được vài tính chất đặc biệt của glucozơ.→ Haworth đề xuất cấu tạo dạng vịng. * Dạng vịng: theo Haworth:Khi hịa tan glucozơ vào nước đã hình thành cân bằng giữa các dạng mở và đĩng vịng. H CH2OH CH2OH CH2OH H H O H H H O O H H O OH C HO OH H OH HO OH H H HO OH H H H OH H OH H OH α-glucozơ glucozơ (dạng mở) β-glucozơ 36% 1% 63% IV. 1. 1. 2. Tính chất hĩa học: IV. 1. 1. 2. 1. Tính chất của nhĩm andehit: a. Tính khử: - Bị oxi hĩa bởi AgNO3 trong NH3 to CH2OH–(CHOH)4 –CHO + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O → CH2OH–(CHOH)4 –COONH4 + 2Ag↓ + 2NH4NO3 Amoni gluconat 59
59. Phản ứng xảy ra qua các giai đoạn: 2AgNO3 + 3NH3 + H2O → Ag2O↓ + 2NH4NO3 Ag2O + 3NH3 + H2O → 2[Ag(NH3)2]OH CH2OH–(CHOH)4 –CHO + 2[Ag(NH3)2]OH → CH2OH–(CHOH)4 –COONH4 + 2Ag↓ + 3NH3 + H2O - Bị oxi hĩa bởi Cu(OH)2 khi đun nĩng trong mơi trường kiềm: to 4CH2OH–(CHOH)4 –CHO + 2Cu(OH)2 + 4NaOH → 4CH2OH–(CHOH)4 –COONa + Cu2O↓ + 4H2O Natri gluconat b. Tính oxi hĩa: Glucozơ bị hiđro khử khi đun nĩng cĩ xúc tác Ni Ni, to CH2OH–(CHOH)4 –CHO + H2 CH2OH–(CHOH)4 –CH2OH Glucozơ Sobitol (poliancol) IV. 1. 1. 2. 2. Tính chất của ancol đa chức: a. Tác dụng với Cu(OH)2: 2C6H12O6 + Cu(OH)2 → (C6H12O6)2Cu + 2H2O Phức đồng(II) glucozơ b. Phản ứng este hĩa Glucozơ cĩ thể tạo este với 5 gốc axit. CHO CHO CH OH CH OCOCH CH OH H+, to CH OCOCH + 5CH3COOH + CH OH CH OCOCH 3 CH OH CH OCOCH 3 CH OH CH OCOCH IV. 1. 1. 2. 3. Tính chất riêng của dạng mạch vịng: Khi nhĩm – OH của C1 chuyển thành nhĩm – OCH3 thì dạng vịng khơng chuyển sang mạch hở được nữa: CH2OH CH2OH H H H H H H HO OH H OH HCl HO OH H OCH3 + H – OCH3 + H2O H OH H OH Metyl-α-glucozit 60
60. IV. 1. 1. 2. 4. Phản ứng lên men: Khi cĩ mặt enzim làm xúc tác, glucozơ cho phản ứng lên men. Tạo thành ancol etylic: Zimaza(30- 35o C) C6H12O6 Men ancol 2C2H5OH + 2CO2 Ancol etylic Tạo thành acíd lactic: Men Lactic C6H12O6 2CH3–CH–COOH OH Axit lactic IV. 1. 2. Saccarozơ: C12H22O11 IV. 1. 2. 1. Cấu trúc phân tử: CH2OH HOCH H H H 2 H OH H O HO H HO CH2 OH H OH OH H Saccarozơ thuộc loại disaccarit cĩ cơng thức phân tử là C12H22O11, được cấu tạo từ 2 monosaccarit qua liên kết glucozit(1→2) giữa C1 của α-glucozơ và C2 của β-fructozơ. IV. 1. 2. 2. Tính chất hĩa học: IV. 1. 2. 2. 1. Phản ứng của ancol đa chức: a. Phản ứng với Cu(OH)2: Trong phân tử saccarozơ cĩ nhiều nhĩm – OH kề nhau nên phản ứng được với Cu(OH)2 sinh ra phức đồng saccarozơ tan màu xanh lam đặc trưng. 2C12H22O11 + Cu(OH)2 → (C12H21O11)2Cu + 2H2O Phức đồng saccarozơ b. Phản ứng với Ca(OH)2: Saccarozơ phản ứng với vơi sữa cho Canxi saccarat tan trong nước. C12H22O11 + Ca(OH)2 + H2O → C12H22O11.CaO.2H2O Canxi saccarat IV. 1. 2. 2. 2. Phản ứng thủy phân: Đun nĩng dung dịch Saccarozơ khi đĩ xảy ra phản ứng thủy phân. H+,to C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6 Glucozơ Fructozơ 61
61. IV. 1. 3. Tinh bột IV. 1. 3. 1. Cấu trúc phân tử: Tinh bột cĩ cơng thức tổng quát của mọi polisaccarit (C6H10O5)n, đại phân tử tinh bột được cấu tạo từ các α- glucozơ. Tinh bột bao gồm hai cấu tử: amilozơ và amilopectin Amilozơ: hình thành nhờ liên kết glucozit(1→4) giữa các α- glucozơ. CH2OH Amilozơ cĩ cấu tạo chuỗi khơng phân nhánh, xoắn O H H H ốc. Mỗi xoắn ốc cĩ 6 gốc glucozơ, được giữ vững nhờ liên OH H kết hiđro giữa các nhĩm – OH tự do. H OH n Amilopectin: ngồi liên kết glucozit(1→4) cịn cĩ CH2− H O H liên kết glucozit(1→6) giữa các α- glucozơ. Amilopectin cĩ H OH H mạch xoắn lị xo, phân nhánh. H OH n IV. 1. 3. 2. Tính chất hĩa học: IV. 1. 3. 2. 1. Phản ứng thủy phân: Tinh bột khi cĩ mặt của axit vơ cơ hoặc enzim làm xúc tác thì bị thủy phân, sản phẩm Cuối cùng là glucozơ. Thủy phân nhờ axit: H+, to (C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6 Thủy phân nhờ enzim + H2O + H2O + H2O (C6H10O5)n (C6H10O5)x C12H22O11 C6H12O6 α-amilaza β-amilaza mantaza Tinh bột Detrin Mantozơ Glucozơ (x < n) IV. 1. 3. 2. 2. Phản ứng tạo màu với Iot: Tinh bột dễ cho phản ứng với Iot tạo màu xanh đặc trưng, khi đun nĩng màu xanh biến mất, để nguội lại hiện ra. Giữa Iot và tinh bột khơng cĩ phản ứng hĩa học xảy ra mà chỉ là hiện tượng Iot thâm nhập vào những phân tử tinh bột khổng lồ, tạo thành hợp chất màu. Khi nung nĩng, các phân tử tinh bột giãn nở, những xoắn ốc lớn dần lên, giải phĩng những phân tử Iot làm cho hỗn hợp mất màu. 62
62. IV. 2. Amin – Amino Axit - Protein IV. 2. 1. Amin IV. 2. 1. 1. Định nghĩa: Amin là những hợp chất hữu cơ được cấu thành bằng cách thay thế một hay nhiều nguyên tử Hiđro trong phân tử NH3 (amoniac) bởi một hay nhiều gốc hiđrocacbon. Amin quan trọng nhất là Phenyl amin hay Anilin. IV. 2. 1. 2. Cấu tạo phân tử Anilin: C6H5NH2 Cơng thức cấu tạo: H N H Sự liên hợp giữa cặp electron chưa tham gia liên kết trên nguyên tử N và các electron π trên vịng benzen tạo nên các cơng thức cộng hưởng: H H H H N H ⊕ N H ⊕ N H ⊕ N H Ө Ө Ө IV. 2. 1. 3. Tính chất hĩa học của Anilin: IV. 2. 1. 3. 1. Tính chất của nhĩm –NH2: * Tính bazơ: Cặp electron chưa tham gia liên kết trên nguyên tử N cĩ khả năng kết hợp với proton bằng liên kết phối trí (nhận H+) → Tính bazơ. Tuy nhiên tính bazơơ của anilin lại yếu hơn amoniac vì tương tác giữa cặp electron của N và các electron π của vịng benzen, làm mật độ electron trên N giảm → khả năng nhận H+ giảm. Do cĩ tính bazơ nên anilin cĩ khả năng phản ứng với dung dịch cĩ tính Axit, chẳng hạn CuSO4. Quá trình phản ứng xảy ra qua các giai đoạn: 2+ 2- CuSO4 + aq [Cu(H2O)2] + SO4 .aq 2+ + + [Cu(H2O)2] [Cu(OH)(H2O)] + H + + [Cu(OH)(H2O)] Cu(OH)2↓ + H + + NH2 + H NH3 Phenyl amonium 63
63. + Anilin nhận H làm cân bằng thủy phân của muối CuSO4 dịch chuyển sang phải, kết quả thu được Cu(OH)2↓ màu xanh. * Phản ứng với Axit nitrơ: Axit nitrơ được điều chế từ NaNO2 và axit vơ cơ. + - C6H5NH2 + NaNO2 + 2HCl → C6H5N2 Cl + NaCl + 2H2O Anilin Phenyl diazoni clorua * Phản ứng ankyl hĩa: Phản ứng thế thân hạch SN2, thay thế nguyên tử hiđro của nhĩm –NH2. Gốc amin cịn cĩ đơi điện tử tự do, đĩng vai trị là chất thân hạch, tấn cơng vào nguyên tử cacbon (δ+) của halogennua ankyl. H δ+ δ- H C6H5 – N C H – N CH3→I 6 5 + HI H CH3 Metyl Iodua N- metyl anilin IV. 2. 1. 3. 2. Phản ứng thế trên nhân thơm: Sự cộng hưởng xảy ra trong phân tử anilin (do ảnh hưởng của nhĩm amino) đã làm tăng mật độ điện tử tại vị trí –o và –p tương tự phenol. NH2 NH2 Br Br H2O + 3Br2 ↓ + 3HBr Br (kết tủa trắng) 2,4,6 – tribrom anilin IV. 2. 1. 4. Điều chế: Anilin thường được điều chế bằng cách khử nitrobenzen bởi Hiđro mới sinh (Fe + HCl) Fe + HCl NO2 + 6H NH 2 + 2HO to 2 IV. 2. 2. Amino Axit IV. 2. 2. 1. Định nghĩa: Amino Axit là loại hợp chất hữu cơ tạp chức mà trong phân tử cĩ chứa đồng thời nhĩm cacboxyl (– COOH ) và nhĩm amino (– NH2). R – CH – COOH NH2 64
64. IV. 2. 2. 2. Tính chất hĩa học: Amino Axit chứa đồng thời hai nhĩm chức: −NH2 và –COOH → amino Axit biểu hiện tính chất lưỡng tính, tính chất riêng của từng nhĩm chức và tính chất đặc biệt của hợp chất tạp chức. IV. 2. 2. 2. 1. Tính lưỡng tính: + - Tổng quát: H3N – CH – COO R Trong dung dịch, amino Axit tồn tại dạng ion lưỡng cực điện (muối nội ion lưỡng cực) cho mơi trường gần trung tính, nên khơng làm đổi màu giấy quỳ tím, phản ứng với axit mạnh và bazơơ mạnh. Ví dụ : Phản ứng của glyxin HOOC–CH2–NH2 + - + - H3N −CH2–COO + HCl → HOOC–CH2–NH3 Cl Glyxin clorua cacboxyl metyl amonium + - H3N −CH2–COO + NaOH → H2N–CH2–COONa + H2O Natri amino axetat IV. 2. 2. 2. 2. Phản ứng este hĩa của nhĩm – COOH: H2N–CH2–COOH + C2H5OH → H2N–CH2–CO−O−C2H5 + H2O Etyl amino axetat IV. 2. 2. 2. 3. Phản ứng với Axit nitrơ của nhĩm – NH2: Axit nitrơ (sinh ra khi cho NaNO2 + CH3COOH) cĩ thể phản ứng với nhĩm – NH2 của amino Axit. NaNO2 + CH3COOH → CH3COONa + HNO2 H2N–CH2–COOH + HNO2 → HO–CH2–COOH + N2 + H2O IV. 2. 2. 2. 4. Phản ứng trùng ngưng: Phản ứng trùng ngưng là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) cĩ thể giống hoặc khác nhau, thành phân tử lớn (polime) đồng thời giải phĩng những phân tử nhỏ khác (thường là H2O). Đun nĩng, phản ứng trùng ngưng xảy ra, khi đĩ –OH của nhĩm –COOH của phân tử aminoAxit này kết hợp với H của nhĩm –NH2 của aminoAxit kia. 65
65. Sản phẩm tạo thành là polipeptit và liên kết giữa các α- amino Axit gọi là liên kết peptit + H–NH–CH2–C–OH + H–NH–CH2–C–OH + H–NH–CH2–C–OH + O O O o t –NH–CH –C–NH–CH –C–NH–CH –C– + n H O 2 2 2 polipeptit2 O O O Hoặc viết gọn: to n H2N – CH2 – COOH (− NH – CH2 – CO –)n + nH2O IV. 2. 3. Protein IV. 2. 3. 1. Khái niệm: Protein là những polipeptit cao phân tử, cĩ phân tử khối từ vài chục ngàn đến vài triệu đ.v.C . Protein cĩ vai trị là nền tảng về cấu trúc và chức năng của mọi sự sống. Protein chia làm hai loại: ƒ Protein đơn giản: cấu tạo chỉ gồm các aminoAxit. ƒ Protein phức tạp: cấu tạo từ các axit amin và những hợp phần phi protein khác. IV. 2. 3. 2. Tính chất hĩa học: IV. 2. 3. 2. 1. Phản ứng thủy phân: Khi đun nĩng với Axit, bazơ, hoặc xúc tác enzim thì protein bị thủy phân đến cùng tạo thành các α- aminoAxit. H+, to –NH–CH–C–NH–CH–C–NH–CH–C– + n H2O hoặc enzim R1 O R2 O R3 O + H2N–CH–COOH + H2N–CH–COOH + H2N–CH–COOH + R1 R2 R3 IV. 2. 3. 2. 2. Phản ứng tạo màu: a. Với HNO3 đặc: nhĩm OH của một số gốc aminoAxit trong protein đã phản ứng với HNO3 tạo thành nhĩm mang màu: NO2 OH + 2HNO3 OH ↓ + 2H2O NO2 màu vàng 66
66. b. Phản ứng Biurea: phản ứng đặc trưng của hợp chất cĩ từ hai liên kết peptit trở lên. Trong mơi trường kiềm mạnh, 2 nhĩm peptit phản ứng với CuSO4 tạo thành phức chất màu tím. CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 + Na2SO4 + 0+ NH CH C NH CH C NH CH C +H ,o t H , t + Cu(OH)2 R1 O R2 O R3 O hoặc enzym hoặc enzym R2 NH CH C NCHC NCHC + 2H2O R O Cu O R O 1 3 IV. 3. Đại cương về kim loại: IV. 3. 1. Tính chất hĩa học chung của kim loại: Tính chất hĩa học đặc trưng của kim loại là tính khử. M → Mn+ + ne IV. 3. 1. 1. Tác dụng với phi kim: Nhiều kim loại khử được phi kim thành ion âm. 4Al + 3O2 → 2Al2O3 IV. 3. 1. 2. Tác dụng với Axit: * Với H2SO4 lỗng, HCl: Những kim loại đứng trước Hiđro trong dãy hoạt động + hĩa học, cĩ thể khử được H trong dung dịch axit thành H2. Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑ Fe + H2SO4(l) → FeSO4 + H2↑ Kim loại cĩ tính khử càng mạnh càng dễ phản ứng. +5 * Với H2SO4 đặc, HNO3: Hầu hết kim loại (trừ Au, Pt) khử được N trong +6 HNO3, S trong H2SO4 xuống mức oxi hĩa thấp hơn. Cu + 2H2SO4(đ) → CuSO4 + SO2↑ + 2H2O 3Cu + 8HNO3(l) → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O Cu + 4HNO3(đ) → Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O IV. 3. 1. 3. Tác dụng với dung dịch muối: Kim loại mạnh khử được ion kim loại yếu trong dung dịch muối thành kim loại tự do. Ví dụ: Fe khử Cu2+ thành Cu Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu 67
67. IV. 3.1. 4. Tác dụng với nước: Kim loại mạnh: K, Na, Ca, khử được nước ở nhiệt độ thường. 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑ Kim loại trung bình: Zn, Fe, khử nước khi đun nĩng. <570oC 3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H2↑ Kim loại yếu: Pb, Cu, Ag, khơng khử được nước dù đun nĩng. IV. 3. 2. Pin điện hĩa: IV. 3. 2. 1. Khái niệm về cặp oxi hĩa khử: Trong phản ứng hĩa học, cation kim loại cĩ thể nhận electron để trở thành nguyên tử hoặc ngược lại. Chất oxi hĩa và chất khử của cùng một nguyên tố kim loại tạo nên cặp oxi hĩa khử. Fe2+ + 2e → Fe → Cặp oxi hĩa khử của Fe là: Fe2+/Fe IV. 3 .2. 2. Pin điện hĩa: Xét pin điện hĩa Zn – Cu. Pin gồm cĩ: Một thanh Zn nhúng vào cốc đựng dung dịch ZnSO4. Một thanh Cu nhúng vào cốc đựng dung dịch CuSO4. Một cầu nối làm bằng ống thủy tinh hình chữ U, đựng dung dịch NH4NO3 hoặc KNO3 bão hịa, hai đầu ống nhúng vào dung dịch ở hai cốc. Nối thanh Zn với thanh Cu qua một vơn kế, chiều quay của vơn kế cho biết chiều dịng điện. Sơ đồ pin Zn – Cu ZnSO 4 CuSO4 Cực âm: Zn bị oxi hĩa thành Zn2+ tan vào dung dịch Zn → Zn2+ + 2e Cực dương: Các ion Cu2+ bị khử thành kim loại Cu bám trên bề mặt điện cực Cu: Cu2+ + 2e → Cu Cầu muối: cĩ tác dụng trung hịa điện cho dung dịch Vơn kế: đo suất điện động của pin điện hĩa. Nhận xét: Trong pin điện hĩa Zn – Cu xảy ra phản ứng giữa cặp oxi hĩa khử Zn2+/Zn và Cu2+/Cu. Trong đĩ, Cu2+ là chất oxi hĩa mạnh hơn đã oxi hĩa chất khử mạnh hơn là Zn thành chất oxi hĩa yếu hơn là Zn2+ và Cu2+ bị khử thành Cu là chất khử yếu hơn theo quy tắc α. Zn2+ Cu2+ Zn Cu U = 1,1 V (-) (+) Phản ứng trong pin Zn – Cu : Cu2+ + Zn → Zn2+ + Cu 68
68. IV. 3. 3. Điện phân IV. 3. 3. 1. Khái niệm: Điện phân là quá trình oxi hĩa khử xảy ra ở bề mặt các điện cực khi cho dịng điện một chiều đi qua hợp chất nĩng chảy hoặc dung dịch chất điện li. IV. 3. 3. 2. Sự điện phân các chất điện li: IV. 3. 3. 2. 1. Điện phân nĩng chảy: Cation bị khử cho ra kim loại, anion bị oxi hĩa tạo phi kim. Thí dụ: Điện phân NaCl nĩng chảy: Catot NaCl Anot Na+ nĩng chảy Cl- + - Na + 1e → Na 2Cl - 2e → Cl2 Phương trình điện phân: Đpnc 2NaCl 2Na + Cl2↑ IV. 3. 3. 2. 2. Điện phân dung dịch: Do nước cũng cĩ khả năng bị khử hay oxi hĩa, khi cĩ sự hiện diện của nước trong dung dịch cần xem xét nước bị khử hoặc oxi hĩa dễ hay khĩ hơn so với các ion của muối. Catot: - Nếu cation Mn+ đứng sau Al, ion kim loại bị khử. Thí dụ: Cu2+ + 2e → Cu - Nếu cation Mn+ là Al và đứng trước Al (Na, K, ), thì cation khơng bị khử mà - nước bị khử: 2H2O + 2e → H2↑ + 2OH Anot: - Nếu anion khơng ứng với số oxi hĩa cao nhất của phi kim, anion bị oxi hĩa. - Thí dụ: 2Cl - 2e → Cl2 - Nếu anion ứng với số oxi hĩa cao nhất của phi kim, anion khơng bị oxi hĩa, mà + nước bị oxi hĩa: 2H2O - 4e → O2↑ + 4H Điện phân dung dịch CuSO4. Catot CuSO4 Anot 2+ 2- Cu , H2O H2O SO4 , H2O 2+ + Cu + 2e → Cu 2H2O - 4e → O2↑ + 4H Phương trình điện phân: 2CuSO4 + 2H2O → 2Cu + O2↑ + 2H2SO4 69
69. IV. 3. 4. Ăn mịn kim loại và cách chống ăn mịn: IV. 3. 4. 1. Khái niệm: Ăn mịn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong mơi trường. Khi đĩ kim loại bị oxi hĩa thành ion dương. M → Mn+ + ne IV. 3. 4. 2. Phân loại: gồm ăn mịn hĩa học và ăn mịn điện hĩa. IV. 3. 4. 2.1. Ăn mịn hĩa học: Ăn mịn hĩa học là quá trình oxi hĩa khử, trong đĩ các electron của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất trong mơi trường. Thơng thường là sự phá hủy kim loại do phản ứng với các chất khí hay hơi nước ở nhiệt độ cao. <570oC 3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H2↑ to 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 IV. 3. 4. 2. 2. Ăn mịn điện hĩa: a. Định nghĩa: là sự ăn mịn kim loại do tác dụng của dung dịch chất điện li và tạo ra dịng điện. b. Điều kiện của ăn mịn điện hĩa: Các điện cực phải khác nhau: kim loại – kim loại (hai kim loại khác nhau), kim loại – phi kim, kim loại – hợp chất hĩa học. Trong đĩ kim loại cĩ thế điện cực nhỏ hơn sẽ là cực âm. Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp nhau qua dây dẫn. Các điện cực cùng tiếp xúc trực tiếp với dung dịch chất điện li. c. Cơ chế của sự ăn mịn điện hĩa: ∗ Cơ chế của ăn mịn điện hĩa với hai điện cực là Cu và Fe cùng nhúng vào NaCl bão hịa (dung dịch chất điện li). Cực âm: Xảy ra phản ứng oxi hĩa Fe. Fe → Fe2+ + 2e + Cực dương: Xảy ra phản ứng khử H2O (Na khơng bị khử). H2O bị khử theo hai cách: - o (1) H2O + O2 + 4e → 4OH E = 0,40(V) - o (2) H2O + 2e → H2 + 2OH E = - 0,830(V) Mặc dầu H2O dễ bị khử theo cách (1) hơn, do cĩ thế oxi hĩa khử lớn hơn, tuy nhiên trong dung dịch NaCl bão hịa thì lượng oxi hịa tan trong nước rất ít → H2O bị khử - theo cách (2) cho sản phẩm H2 + 2OH chiếm ưu thế. ∗ Cơ chế của ăn mịn điện hĩa với hai điện cực là Cu và Fe cùng nhúng vào dung dịch H2SO4 (dung dịch chất điện li). 70