Đại Học Quốc Gia Hà Nội
Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
Lớp : K58D – hóa dược
Đề Cương
Hóa Học Vô Cơ 1
Hà Nội 2014
Chương I- Hiđro . oxi . nước. hidropeoxit
Tính chất vật lí đặc trưng nhất của khí hiđrô đưa đến những ứng dụng gì
trong thực tế ?
•Hiđro tồn tại ở dạng phân tử H2
•Năng lượng của liên kết H-H là 435kJ/mol và độ dài liên kết là 0,74 A
0
•Phân tử H có độ bền lớn ,khó bị cực hóa,hết sức bé và nhẹ nhất nên có nhiệt độ nóng
2
chảy (-259,1 C) và nhiệt độ sôi ( -252,6 C) rất thấp
0 0
•Ở nhiệt độ thường, hiđro là chất khí không màu ,không mùi, không vị ,nhẹ nhất trong
tất cả các khí 1lit H ở đktc nặng 0,08985g, nhẹ hơn không khí gấp 15 lần
2
•Nhờ tốc độ khuếch tán lớn khí hiđro có độ dẫn điện lớn
•Khí H rất ít tan trong nước và các dung môi hữu cơ
2
ứng dụng :
•Dùng khí hiđro để làm nguội ,quá trình làm nguội nhanh hơn gấp 6 lần không khí
•Vì nhẹ nên khí hiđro được dung để bơm vào khí cầu
• Hiđro kim loại còn có triển vọng làm nguồn nhiêu liệu hóa học và nguồn nhiên liệu
nhiệt- nhân rất lí tưởng trong tương lai
Tính chất hóa học đặc trưng của hiđro. Tại sao khí hiđrô chỉ hoạt động khi
đun nóng ? Nêu những dẫn chứng cho thấy hiđrô nguyên tử hoạt động hơn
hiđrô phân tử. Khí hiđrô có thể khử được oxit của những kim loại nào ?
•Phân tử hiđro với vỏ electron của He ,có độ bền lớn rất khó phân hủy thành nguyên tử.
Nó chỉ phân hủy rõ rệt ở 2000 C
0
H2 = 2H Δ H = 436kJ/mol ( phản ứng thu nhiệt)
0
•Ở nhiệt độ thường, hiđro kém hoạt động về mặt hóa học . Khi đun nóng hiđro kết hợp
với nhiều nguyên tố :
•Kết hợp trực tiếp với các kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ tạo hiđrua kim loại
=> hiđro tồn tại ở dạng anion H thể hiện tính oxi hóa.
-
2Li + H = 2 LiH
2
Ca + H = CaH
2 2
•Kết hợp với các nguyên tố phi kim như halogen, lưu huỳnh, nitơ, oxi …
H2 + Cl = 2HCl (t cao)
2o
H2 + S = H S
2
Với oxi thì cần tiếp xúc với ngọn lửa hoặc có tia điện thì nổ mạnh phát ra nhiều
nhiệt
O + 2 H = 2H O Δ H = -241,82 kJ/mol
2 2 2 0
•Với các hợp chất : do có ái lực mạnh với oxi nên hiđro có thể khử nhiều oxit kim
loại như Cu , Pb , Fe , Hg … ở nhiệt độ cao
CuO + H = Cu + H O
2 2
Fe3O4 + 4 H = 3 Fe + 4 H O
2 2
•Hiđro ở điều kiện thường có thể khử được một số kim loại ra khỏi dung dịch
muối của chúng
AgNO3 + 1/2 H2 = Ag + HNO3
H2PtCl4 + H = Pt + HCl
2
•Ngoài ra có mặt chất xúc tác Hiđro có thể khử được nhiều hợp chất hữu cơ :
khử hợp chất không no thành no, anđehit thành rượu….
•Hiđro nguyên tử hoạt động hơn hiđro phân tử
H + KMnO + H = không phản ứng
2 4 2SO4
H + KMnO + H = MnSO + K + H O
4 2SO4 4 2SO4 2
Phương pháp điều chế khí hiđro trong công nghiệp và trong phòng thí
nghiệm ?
•Trong phòng thí nghiệm :
Cho kẽm hạt tác dụng với dung dịch H loãng hoặc HCl trong bình kíp (Zn
2SO4
tinh khiết phản ứng xảy ra chậm cho them một ít muối đồng cho pứ xảy ra nhanh
hơn )
Zn + H = ZnSO
2SO4 4 + H2
•Trong công nghiệp :
- Điện phân nước ( điện phân dung dịch H 20% hoặc NaOH 20%)
2SO4
- Bay hơi phân đoạn không khí lỏng
- Phương pháp đi từ than :
C + H O = CO + H Δ H = 130 kJ/mol ,1000 -10000 C
2 2 0 0
CO + H O = CO
2 2 + H2 Δ H = -42 kJ/mol , 450
0 0C,
(xt Fe2O ,Cr )
3 2O3
Làm sạch thu được khí hiđro
- Khí đồng hành trong sản xuất dầu mỏ
CH4 + H2O = CO + 3 H2Δ H = 209 kJ/mol ,1000 C
0 0
- Đốt cháy hoàn toàn khí thiên nhiên
2CH4 + O = 2 CO + 4 H Δ H = -71kJ/mol ,
2 2 0
2. Các hiđrua: sự phân loại và tính chất của mỗi loại.
Có 3 loại : hiđrua ion, hiđrua cộng hóa trị, hiđrua kim loại .
hiđrua ion
-Là hợp chất của hiđrua với các kim loại dương điện mạnh
-Là các hợp chất ở dạng tinh thể không màu giống muối
- H +e = H có tính oxi hóa giống với các halogen nhưng ái lực electron của hiđro
+ - -
kém hơn của halogen 3-5 lần
-Các hiđrua ion rất kém bền nó có thể phản ứng được với nhiều đơn chất và hợp chất
trong đó nó đóng vai trò là chất khử mạnh. Vì vậy trong hóa học người ta sử dụng hiđrua
này (LiH ,NaH ,KH,CaH …) làm các chất khử
2,MgH2
- Hidrua ion có hoạt tính hóa học rất cao, chúng phản ứng nhanh chóng và hoàn toàn với
những chất dù chỉ là những vết ion H (là những axit yếu)
+
NaH + H O = NaOH + H
2 2
CaH2 + 2H O = Ca(OH) + 2H
2 2 2
-Hiđrua ion có thể tác dụng với một số hợp chất cộng hóa trị tạo phức chất
LiH + BH =Li[BH ]
3 4
NaH + AlH =Na[AlH ]
3 4
Các phức này cũng có tính khử mạnh
•Các hiđrua ion thường kém bền dễ bị phân hủy
•Điều chế :Đun nóng kim loại trong khí quyển
2Na + H = 2NaH
2
Ca + H = CaH
2 2
Hiđrua cộng hóa trị
-Là hiđrua của các phi kim và nửa kim loại : SiH , CH NH AlH …
4 4 3 3
-Liên kết của các hiđrua này là liên kết cộng hóa trị phân cực ,độ bền của liên kết thì giảm
dần từ trên xuống trong một nhóm và tăng dần từ trái sang phải trong một chu kì
-Liên kết giữa các phân tử là liên kết van-de-van . Vì vậy các hiđrua này có nhiệt nóng
chảy thấp, trong một số hiđrua công hóa trị có hình thành lien kết hiđro
-Một số hiđrua cộng hóa trị khi tan trong nước cho môi trường axit .một số không bền dễ
bị thủy phân trong nước giải phóng khí H2
BeH2 + 2H O = Be(OH) + 2H
2 2 2
MgH2 + 2H O = Mg(OH) + 2H
2 2 2
Hiđrua kim loại
-Là hợp chất giữa hiđro và kim loại chủ yếu là kim loại chuyển tiếp
-Dạng bột hay dạng khối giòn nhưng bền về mặt hóa học, có ánh kim và dẫn điện tốt
-Các hiđrua kim loại có đặc tính ưu việt so với các kim loại đó là làm các kim loại chuyển
tiếp tăng độ cứng độ bền,tăng nhiệt độ nóng chảy,giảm hoạt tính hóa học đồng thời các
hiđrua này có ứng dụng nhiều trong thực tế
3. Cấu tạo phân tử, tính chất lí hóa học và phương pháp điều chế oxi trong công
nghiệp và trong phòng thí nghiệm.
Cấu tạo phân tử : phân tử O thuận từ có độ dài liên kết 1,21 A ,năng lượng liên kết là
20
494 kJ/mol , phân tử không phân cực.
GT :
-Phương pháp VB: 2s 2p4
O O
-Phương pháp MO
O↑↓ ↑↓ ↑ ↓
O↑↓ ↑↓ ↑ ↓