Hóa học Vô cơ 1_chương 2_chương trình CĐSP

HÓA HỌC VÔ CƠ 1
HỌC PHẦN:
Giảng Viên: ThS Nguyễn Văn Quang
Khoa Tự nhiên. Trường CĐSP Quảng Ninh
- Số đơn vị học trình: 4
- Lí thuyết: 40 tiết; bài tập 20 tiết; kiểm tra 2 tiết
CHƯƠNG II: HIĐRO - OXI - NƯỚC

Bài 1: Hiđro
Bài 2: Oxi
Bài 3: Nước
11 tiết (8, 3)
Bài 1: HIĐRO
1. Giới thiệu
2. Trạng thái tự nhiên và PP điều chế
3. Tính chất hóa học
4. Ứng dụng
1. Giới thiệu
- Vị trí: STT= 1, CK: 1, Nhóm I hoặc VII
- Cấu trúc electron: 1s1, hạt nhân có 1 proton mang điện tích dương.
- R= 0,053 nm = 0,53 A0
- Năng lượng ion hóa:
H - 1e H+, EH = 1316,28 kJ/mol
- Ái lực e: H + 1e H-, IA= -67,2 kJ/mol
- Độ âm điện = 2,1
- Thế điện cực chuẩn: E0H+/H2= 0 (V)
2. Trạng thái tự nhiên và PP điều chế
2.1. Trạng thái TN, đồng vị
(H) 99,984 %; (D) 0,016 %; (T) 10-4 %
2.2. Điều chế
a. Phòng thí nghiệm
- Kim loại + axit
VD: Zn + 2 HCl ?
Fe + H2SO4 ?
- Hợp chất hiđrua + nước
VD: CaH2 + H2O ?
2.2. Điều chế
b. Trong công nghiệp
- Từ khí than ướt: hỗn hợp khí 45% CO, 5% CO2, 45% H2, 5% hơi nước
- Từ khí lò cốc: 50% H2, 30% CH4, 8% CO và một số hợp chất khác
- Từ khí metan (thành phần chính của khí đốt thiên nhiên) tác dụng với hơi nước ở nhiệt độ cao.
- Điện phân nước (được hiđro tinh khiết nhưng giá cả đắt)
H2O H2 + 1/2O2
3. Tính chất hóa học
3.1. Phản ứng với oxi
3. 2. Phản ứng với các phi kim khác
3. 3. Phản ứng với các kim loại tạo thành hiđrua
3. 4. Phản ứng với các oxit kim loại
3. 5. Phản ứng với các hợp chất hữu cơ
Bài 2: Oxi
1. Giới thiệu
2. Trạng thái tự nhiên và PP điều chế
3. Tính chất hóa học của oxi
4. Ứng dụng
5. Vai trò sinh học của oxi
6. Chu trình oxi trong tự nhiên
7. Ozon
1. Giới thiệu
- Vị trí oxi trong BTH?
- Cấu trúc e của oxi?
O + 2e O2-, E = 659,4 kJ/mol
Năng lượng ion hoá:
I1= 1317,96 kJ/mol, I2= 3399,06 kJ/ mol
Độ âm điện = 3,5
? Có nhận xét gì về năng lượng ion hóa và độ âm điện của oxi?
2. Trạng thái tự nhiên và PP điều chế
2.1. Trạng thái TN, thành phần đồng vị
16O: 99,76 %; 17O : 0,04 %; 18O : 0,2 %
2.2. Điều chế
a. Trong phòng thí nghiệm
Phân huỷ những hợp chất giàu oxi, kém bền với nhiệt
b. Trong công nghiệp
- PP peoxit (trước đây hay dùng cách này)
VD: 2BaO + O2 2BaO2 ( ở 773K)
2BaO2 O2 + 2BaO (ở 973K)
- Cất phân đoạn không khí lỏng
3. Tính chất hóa học của oxi
Điều kiện thường tương đối thụ động, ở nhiệt độ cao hoạt động mạnh

1. Phản ứng với các phi kim
2. Tác dụng với kim loại ( hầu hết các kim loại trừ các kim loại quý)
3. Phản ứng với hợp chất
7. Ozon
7.1. Phương pháp điều chế
a. Phương pháp phóng điện êm
Phóng điện êm trong không khí khô dựa vào quá trình
3O2  2O3
b. Phương pháp hoá học
- Cho H2SO4 đặc tác dụng với BaO2
BaO2 + H2SO4  BaSO4 + H2O2
3H2O2  3H2O + O3
- Đun nóng nhẹ trong ống nghiệm amonipesunfat với HNO3 đậm đặc
7.2. Cấu tạo phân tử
7.3. Tính chất hóa học
Là chất oxi hoá mạnh, tính oxi hoá mạnh hơn oxi.
- O3 oxi hoá hầu hết các kim loại ( trừ Au và Pt)
VD: O3 + 2Ag  Ag2O + O2 ( đk thường)
- Oxi hoá Fe2+ thành Fe3+
VD: O3 + Fe2+ + H+  Fe3+ + H2O + O2
- Oxi hoá I- thành I2
VD: KI + O3 + H2O  I2 + KOH + O2
- Oxi hoá S2- thành SO42-
VD: PbS + O3  PbSO4 + O2
Bài tập vận dụng
Câu 1:
- Bằng PP hóa học hãy phân biệt ozon và oxi.
- Viết các phương trình phản ứng minh họa.
Câu 2: Hãy chọn phát biểu đúng về oxi và ozon:

A. oxi và ozon đều có tính oxi hoá mạnh như nhau
B. oxi và ozon đều có số proton và notron giống nhau trong phân tử
C. oxi và ozon là các dạng thù hình của nguyên tố oxi
D. cả oxi và ozon đều phản ứng được với các chất như Ag, KI, PbS ở nhiệt độ thường
Câu 3: Trong số các chất sau, chất nào có thể tác dụng với dung dịch KI tạo I2?

A. HF và HCl B. Na2SO4 và H2S

C. O3 và Cl2 D. O3 và HF
Câu 4: Sự hình thành lớp ozon trên tầng bình lưu của khí quyển là do:
A. tia tử ngoại của mặt trời chuyển hoá các phân tử O2
B. sự phóng điện (sét) trong khí quyển
C. sự oxi hoá một số hợp chất hữu cơ
D. cả A và B đều đúng
Bài 3: Nước
1. Trạng thái TN và PP tinh chế
2. Cấu tạo phân tử
3. Tính chất vật lý
4. Tính chất hóa học
5. Sự ô nhiễm môi trường nước. Xử lý nước thải
6. Nước nặng
7. Hiđropeoxit
1. Trạng thái TN và PP tinh chế
1.1. Trạng thái tự nhiên
- ¾ bề mặt trái đất là nước, ¼ mặt đất còn lại chứa nhiều nước trong sông, hồ, suối,…
- Nước chiếm lượng đáng kể trong cơ thể ĐV, TV
- Bầu khí quyển có thể chứa 4% hơi nước hoặc hơn nữa.
1.2. Phương pháp tinh chế
- Dùng cho mục đích hóa học: chưng cất hơi nước
- Dùng cho sinh hoạt, CN thực phẩm: thường gồm 5 bước: lọc thô, lắng, lọc qua cát sỏi, phun mưa và khử trùng.
- Dùng cho các loại nồi hơi, cho sản xuất CN: thường dùng nhựa trao đổi ion
Bài 3: Nước
1. Trạng thái TN và PP tinh chế
2. Cấu tạo phân tử
3. Tính chất vật lý
4. Tính chất hóa học
5. Sự ô nhiễm môi trường nước. Xử lý nước thải
6. Nước nặng
7. Hiđropeoxit
2. Cấu tạo phân tử
- CTPT: H2O
- Góc HOH = 104,450
- dO-H = 0,9584A0
- Nước là phân tử phân cực
(momen lưỡng cực = 1,84D)
H
H
O
3. Tính chất vật lý
- Chất lỏng trong suốt, không màu, không mùi, không vị. Lớp nước sâu có màu xanh.
- Khối lượng riêng của nước lớn nhất ở 4,150C (d=1 g/ml)
- Ở 1atm, t0n/c= 00C, t0s= 1000C
Là dung môi hoà tan nhiều chất rắn, lỏng, khí.
Liên kết hiđro giữa các phân tử nước
Bài 3: Nước
1. Trạng thái TN và PP tinh chế
2. Cấu tạo phân tử
3. Tính chất vật lý
4. Tính chất hóa học
5. Sự ô nhiễm môi trường nước. Xử lý nước thải
6. Nước nặng
7. Hiđropeoxit
- Phản ứng với kim loại
VD: Na + H2O  ?
Al + H2O  ?
- Phản ứng với phi kim
VD: F2 + H2O  ?
Cl2 + H2O  ?
- Phản ứng với một số oxit bazơ, oxit axit
VD: CaO + H2O  ?
P2O5 + H2O  ?
- Phản ứng thuỷ phân
VD: Al3C4 + H2O  ?
CH3COOC2H5 + H2O  ?
4. Tính chất hóa học
5. Sự ô nhiễm môi trường nước.
Xử lý nước thải

a. Nguyên nhân sự ô nhiễm môi trường nước?
- Nước thải công nghiệp
- Nước thải từ các phòng thí nghiệm, kho hóa chất,…
- Nước thải từ các khu dân cư, nhà hàng, bệnh viện,…
- Các hoá chất độc hại: thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, thuốc kích thích tăng trưởng,… chưa phân huỷ hết
b. Cách xử lí nước thải
b. Cách xử lý nước thải
Bước 1: Xử lí bằng phương pháp cơ học
Có thể loại bỏ được 60% chất rắn dạng huyền phù và 35% chất thải hữu cơ
- Bước 2: Xử lí bằng phương pháp sinh học
Có thể loại bỏ được 90% chất rắn dạng huyền phù, 90% chất thải hữu cơ
Bước 3: Xử lí bằng phương pháp hoá học
Bước này rất tốn kém, giá thành rất cao.
6. Nước nặng
- CTPT: D2O; phân tử khối M=20
- Nước nặng chiếm 0,0146% nước bình thường
Ngoài nước nặng D2O trong nước còn có HDO, do:

- Do oxi có 3 đồng vị bền (16O, 17O, 18O) nên trong nước bình thường tồn tại 9 phân tử nước:
H216O, H217O, H218O, D216O, D217O, D218O,
HD16O, HD17O, HD18O
- Nước nặng rất cần trong các lò phản ứng hạt nhân.
7. Hiđropeoxit
7.1. Cấu trúc phân tử
- CTPT: H2O2
- dO –O = 0,148 nm
- dO-H = 0,101 nm
- Momen lưỡng cực = 2,13D
- Hằng số điện môi = 89 ở 00C
7.2. Tính chất vật lí
- Chất lỏng, không màu, sánh
- d= 1,27 g/ml ở 00C
t0n/c = -10C, t0s= 155,50C
ở 1 atm
7.3. Tính chất hóa học
a. Tính axit (rất yếu)
b. Phản ứng phân huỷ
c. Tính oxi hoá
d. Tính khử
a. Tính axit (rất yếu)
- Sự phân li của hiđro peoxit
H2O2 + H2O 
- Tác dụng với dung dịch kiềm mạnh tạo peoxit
VD: H2O2 + NaOH 
b. Phản ứng phân huỷ
VD: H2O2  (xúc tác: C hoạt tính)
H2O2  (nhiệt độ cao)
H3O+ + H2O- pK=11,6
Na2O2 + H2O
H2O + 1/2O2
H2 + O2
c. Tính oxi hoá
Trong cả môi trường axit và môi trường bazơ
VD: KI + H2O2  ?

d. Tính khử
Khi gặp chất oxi hóa mạnh hơn
VD: KMnO4 + H2O2 + H2SO4 ?
KOH + I2
K2SO4 + MnSO4 + O2+ H2O
7.4. Điều chế
a. Trong PTN: Cho peoxit tác dụng với axit
VD: BaO2 + H2SO4  BaSO4 + H2O2
b. Trong công nghiệp
PP điện phân H2SO4
2SO42-  S2O82- + 2e
H2S2O8 + 2H2O  2H2SO4 + H2O2
PP oxi hóa hiđroquinol:
7.5. Ứng dụng
Hàng năm,
trên thế giới sản xuất 720.000
tấn H2O2
BÀI TẬP
Câu 1: Cho phản ứng:
H2O2 + 2KI → I2 + 2KOH
Vai trò của từng chất tham gia phản ứng là gì?

A. KI là chất oxi hoá, H2O2 là chất khử
B. KI là chất khử, H2O2 là chất oxi hoá
C. H2O2 là chất bị oxi hoá, KI là chất bị khử
D. H2O2 vừa là chất oxi hoá, vừa là chất khử
Câu 2: Trong phản ứng hoá học:
Ag2O + H2O2 → Ag + H2O + O2
Các chất tham gia phản ứng có vai trò là gì?
A. H2O2 là chất oxi hoá, Ag2O là chất khử
B. H2O2 vừa là chất oxi hoá, vừa là chất khử
C. Ag2O là chất bị khử, H2O2 là chất bị oxi hoá
D. Ag2O là chất bị oxi hoá, H2O2 là chất bị khử
Câu 3: Trong phản ứng nào sau đây H2O2 đóng vai trò chất khử?
A. H2O2 + KI → I2 + KOH

B. H2O2 + KCrO2 + KOH → K2CrO4 + H2O

C. H2O2 + FeSO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + H2O

D. H2O2 + Cl2 → O2 + HCl
Câu 4: Tính chất của H2O2 được diễn tả đúng nhất là:
A. H2O2 chỉ có tính oxi hoá
B. H2O2 chỉ có tính khử
C. H2O2 không có tính oxi hoá, không có tính khử
D. H2O2 vừa có tính oxi hoá, vừa có tính khử
CHÂN THÀNH CẢM ƠN CÁC THẦY CÔ VÀ
CÁC BẠN SINH VIÊN!