SKKN: Xây dựng hệ thống bài tập nhóm Oxi để bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học ở trường THPT

Chia sẻ: Le Diem Huong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:36

Thêm vào BST

Báo xấu

620
lượt xem 167
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nâng cao dân trí - Đào tạo nhân lực - Bồi dưỡng nhân tài luôn là nhiệm vụ trung tâm của giáo dục - đào tạo. Trong đó việc phát hiện và bồi dưỡng những học sinh có năng khiếu về các môn học ở bậc học phổ thông chính là bước khởi đầu quan trọng để góp phần đào tạo các em thành những người đi đầu trong các lĩnh vực của khoa học và đời sống. Vì lẽ đó nên công tác bồi dưỡng học sinh giỏi là nhiệm vụ tất yếu của mỗi nhà trường, mỗi giáo viên. Sáng kiến kinh nghiệm Xây dựng hệ thống bài tập nhóm Oxi để bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học ở trường THPT là một trong những sáng kiến hay và bổ ích. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: SKKN: Xây dựng hệ thống bài tập nhóm Oxi để bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học ở trường THPT

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP NHÓM OXI ĐỂ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC Ở TRƯỜNG THPT
MỞ ĐẦU 1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Chúng ta đang bước vào giai đoạn quyết định của thời kì công nghiệp hoá – hiện đại hoá, cùng với sự phát triển như vũ bão của khoa học - kỹ thuật, sự bùng nổ của công nghệ cao, trong xu thế toàn cầu hóa, việc chuẩn bị và đầu tư vào con người nhằm tạo ra những con người có đủ năng lực trình độ để nắm bắt khoa học kỹ thuật, đủ bản lĩnh để làm chủ vận mệnh đất nước là vấn đề sống còn của quốc gia. “Nâng cao dân trí - Đào tạo nhân lực - Bồi dưỡng nhân tài” luôn là nhiệm vụ trung tâm của giáo dục - đào tạo. Trong đó việc phát hiện và bồi dưỡng những học sinh có năng khiếu về các môn học ở bậc học phổ thông chính là bước khởi đầu quan trọng để góp phần đào tạo các em thành những người đi đầu trong các lĩnh vực của khoa học và đời sống. Vì lẽ đó nên công tác bồi dưỡng học sinh giỏi là nhiệm vụ tất yếu của mỗi nhà trường, mỗi giáo viên. Việc phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa nằm trong nhiệm vụ phát hiện, bồi dưỡng nhân tài chung của giáo dục phổ thông và là nhiệm vụ quan trọng, thường xuyên của mỗi giáo viên dạy Hóa học. Có làm tốt điều đó mới có thể đáp ứng được yêu cầu về chất lượng của các trường chuyên ngày càng được nâng cao hơn, tiếp cận được với chương trình dạy học quốc tế tốt hơn. Và việc sử dụng bài tập Hoá học là một trong các phương pháp dạy học quan trọng nhất để nâng cao chất lượng dạy học bộ môn. Đối với học sinh giải bài tập là một phương pháp học tập tích cực. Chính vì vậy giáo viên cần tự biên soạn tài liệu dùng để dạy chuyên cho học sinh. Với nhiệm vụ bồi dưỡng học sinh trong đội tuyển Olympic Hoá học 10, tôi nhận thấy học sinh còn lúng túng khi giải một số bài tập vô cơ nhất là các bài tập ở nhóm oxi. Trong khi đó, bài tập về nhóm oxi hầu như có trong các đề thi Olympic, đề thi quốc gia. Vì vậy, tôi đã chọn đề tài “Xây dựng hệ thống bài tập nhóm oxi để bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học ở trường THPT”. 2. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI Xây dựng hệ thống bài tập nhóm oxi để bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học ở trường THPT. 3. NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI - Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài. - Xây dựng hệ thống bài tập nhóm oxi đối với lớp 10 chuyên. - Vận dụng đề tài vào giảng dạy thực tế để kiểm tra tính hiệu quả của đề tài. 4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Về nội dung: Xây dựng hệ thống bài tập nhóm oxi (chương trình nâng cao lớp 10). - Đối tượng nghiên cứu: Học sinh lớp 10 chuyên hoá năm học 2011-2012 trường THPT Chuyên Lê Quý Đôn.
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Đọc các tài liệu liên quan, phân tích, tổng hợp để hệ thống hoá kiến thức. - Thực nghiệm sư phạm. - Thống kê toán học. 6. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Nếu vận dụng hiệu quả hệ thống bài tập nhóm oxi để bồi dưỡng học sinh giỏi Hoá học thì khả năng giải quyết bài tập phần này của học sinh sẽ tốt hơn. 7. ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI Chọn lọc và xây dựng được hệ thống bài tập về nhóm oxi dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi Hoá học.
PHẦN NỘI DUNG Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN ĐỀ TÀI 1.1. Cơ sở lí luận Nét đổi mới trong phương pháp dạy học hiện nay, người giáo viên đặt người học vào đúng vị trí chủ thể của hoạt động nhận thức, làm cho học sinh hoạt động trong giờ học, rèn luyện cho học sinh tập giải quyết các vấn đề của khoa học từ dễ đến khó, có như vậy học sinh mới có điều kiện tốt để tiếp thu và vận dụng kiến thức một các chủ động sáng tạo. Trong dạy học hóa học, bài tập hóa học là nguồn quan trọng để học sinh thu nhận kiến thức, củng cố khắc sâu những lí thuyết đã học phát triển tư duy sáng tạo của học sinh, nâng cao năng lực nhận thức. Đa số học sinh chuyên hoá hiện nay gặp rất nhiều khó khăn trong việc phân loại và tìm ra phương pháp giải phù nhất là đối với những bài toán nâng cao vì vậy học sinh cần nắm được bản chất hóa học và giải nhiều bài tập để có thể tự rút kinh nghiệm cho bản thân. Tác dụng của bài tập hoá học - Phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh. - Giúp học sinh hiểu rõ và khắc sâu kiến thức. - Hệ thống hoá các kiến thức, cung cấp thêm kiến thức mới, mở rộng hiểu biết của học sinh về các vấn đề thực tiễn đời sống và sản xuất hoá học. - Rèn luyện được một số kỹ năng:các tính toán đại số, phán đoán, độ nhạy cảm bài toán,... - Rèn cho học sinh tính kiên trì, chịu khó, cẩn thận, chính xác khoa học,... Điều kiện để học sinh giải bài tập được tốt - Nắm chắc lý thuyết: các định luật, quy tắc, các quá trình hoá học, tính chất lý hoá học của các chất,... - Nắm được các dạng bài tập cơ bản. Nhanh chóng xác định bài tập cần giải thuộc dạng bài tập nào. - Nắm được một số phương pháp thích hợp với từng dạng bài tập. Một số phương pháp giải toán hóa học vô cơ ở THPT - Phương pháp bảo toàn: + Bảo toàn điện tích. + Bảo toàn khối lượng. + Bảo toàn nguyên tố. + Bảo toàn electron. - Phương pháp đại số. - Phương pháp trung bình. - Phương pháp ghép ẩn số. - Phương pháp tăng giảm khối lượng.
- Phương pháp đường chéo. - Phương pháp biện luận. Ý nghĩa tác dụng của việc sử dụng bài tập hóa học Việc dạy học không thể thiếu bài tập. Sử dụng bài tập để luyện tập là một biện pháp hết sức quan trọng để nâng cao chất lượng dạy học. Bài tập hóa học có ý nghĩa tác dụng to lớn về nhiều mặt :  Ý nghĩa trí dục: + Làm chính xác hóa khái niệm hóa học, củng cố đào sâu và mở rộng kiến thức một cách sinh động, phong phú, hấp dẫn. + Ôn tập hệ thống hóa kiến thức một cách tích cực nhất. + Rèn luyện các kỹ năng hóa học như: cân bằng, tính toán theo phương trình hoá học,…  Ý nghĩa phát triển: Phát triển ở học sinh ở năng lực tư duy logic, biện chứng, khái quát, độc lập, thông minh và sáng tạo.  Ý nghĩa giáo dục: Rèn luyện đức tính kiên nhẫn, trung thực và lòng say mê khoa học hóa học. Bài tập thực nghiệm còn có tác dụng rèn luyện văn hóa lao động. 1.2. Thực tiễn của đề tài Trong những năm gần đây, việc dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi gặp không ít khó khăn. Đa số học sinh chẳng mặn mà gì việc thi vào các đội tuyển bởi một suy nghĩ đơn giản rằng: mình bỏ ra một quỹ thời gian không ít mà thành tích đạt chưa cao. Còn như với quỹ thời gian đó nếu dành cho việc học chính khóa để được học sinh giỏi hay học thi đại học,... thì hiệu quả hơn nhiều. Ngoài ra, còn một số nguyên nhân khác như: - Mục tiêu của phụ huynh và học sinh chuyên là đỗ đại học có danh tiếng trong nước hoặc đầu tư vào việc đi du học. - Tâm lý phụ huynh không muốn con em mình bị áp lực trong việc học thi vào đội tuyển. - Đầu tư nhiều thời gian cho một môn chuyên. - Nguồn tài liệu tham khảo để bồi dưỡng học sinh còn thiếu. - Giáo viên chưa có kinh nghiệm bồi dưỡng đội tuyển. Xuất phát từ các cơ sở lí luận và thực tiễn trên, tôi nhận thấy rằng việc xây dựng hệ thống bài tập cho học sinh sẽ gây hứng thú học tập từ đó nâng cao được chất lượng bồi dưỡng cho học sinh.
Chương 2 HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ NHÓM OXI 2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NHÓM OXI 2.1.1. Giới thiệu chung về các nguyên tố nhóm oxi  Nhóm Oxi trong bảng tuần hoàn (còn gọi là nhóm Cancogen) gồm các nguyên tố oxi (O), lưu huỳnh (S), selen (Se), telu (Te) và poloni (Po). - Oxi được phát hiện đầu tiên do Karl Wilhem Scheele nhà hoá học người Thuỵ Điển. - Lưu huỳnh là nguyên tố đã được biết từ thời cổ đại. - Selen được Beczenliut (Jons Jakob Benzelius) người Thuỵ Điển tìm ra năm 1817 khi ông nghiên cứu chất thải buồng chì trong quá trình sản xuất H2SO4. - Telu được phát hiện vào khoảng thập niên 80 thế kỷ thứ 18. - Poloni là nguyên tố phóng xạ được phát hiện vào năm 1898 cùng với nguyên tố radi, do Pierre Curie người Pháp và bà Marie Curie người Ba Lan.  Trạng thái tự nhiên O, S, Se, Te, Po. Oxi Là nguyên phổ biến nhất trong thiên nhiên, trong khí quyển Trái Đất oxi có thành phần theo khối lượng là 23,15%, trong chất sống là 79%,... Lưu huỳnh: - Là nguyên tố khá phổ biến trong thiên nhiên chiếm khoảng 0,01% theo khối lượng của vỏ Trái Đất. - Một phần tồn tại ở dạng hợp chất chủ yếu ở dạng sunfua và sunfat: + Các khoáng sunfua như pirit (FeS2); sfalerit (ZnS); galen (PbS); cancozit (Cu2S); thần sa (HgS); những khoáng đa kim như cancopirit (FeCuS2). + Các khoáng sunfat như muối Globe (Na2SO4. 10H2O); thạch cao (CaSO4. 2H2O); muối MgSO4.7H2O,… - Lưu huỳnh còn có trong thành phần của khí núi lửa, trong suối nước nóng, trong thành phần protein của động vật và thực vật. Selen, telu, poloni - Trữ lượng của selen trong vỏ Trái đất khoảng 3.10-5% ; của telu vào khoảng 1.10-6% theo khối lượng. Ít khi gặp khoáng chất riêng của senlen và telu, thường gặp ở dạng hợp chất lẫn trong những khoáng có chứa lưu huỳnh. - Poloni là nguyên tố rất hiếm, trong thiên nhiên ở dạng phóng xạ, thường gặp trong các khoáng của urani và thori.  Phương pháp điều chế: Oxi - Trong công nghiệp Oxi được điều chế bằng phương pháp chưng cất phân đoạn không khí lỏng. - Trong phòng thí nghiệm: + Phương pháp điện phân H 2O: 2H 2O – 4e → 4H + + O2 + Phương pháp dùng chất oxi hóa mạnh để oxi hóa ion O 2-:
2MnO 2 + 2H2SO4 (đặc nóng) → 2MnSO4 + O2 + 2H2O 4CrO3 + 6H2SO4 (đặc nóng) → 2Cr2(SO4)3 + 3O 2 + 6H2O K2Cr2O7 + 10H2SO4 (đặc nóng) → 2Cr2(SO4)3 + 3O 2 + 8H 2O + 4KHSO4 + Phương pháp nhiệt phân Nhiệt phân các oxit kém hoạt động 2HgO → 2Hg + O2 2Ag2O → 4Ag + O 2 Nhiệt phân các oxit bậc cao 3MnO2 → Mn3O 4 + O2 2Pb3O4 → 6PbO + O 2 Nhiệt phân muối chứa nhiều oxi kém bền: 2KNO3 → 2KNO2 + O2 2KMnO 4 → K 2MnO4 + MnO2 + O2 4K2Cr2O7 → 4K2CrO4 + 2CrO 3 + 3O2 + Phân hủy hidropeoxit với các chất xúc tác là MnO2, bột Au, Ag,... 2H2O 2 → 2H2O + O2 Lưu huỳnh - Được khai thác chủ yếu từ lưu huỳnh mỏ theo phương pháp Frasch. - Từ hợp chất: o t 2H 2S + O2  2S+ 2H2O  o t 2H 2S + SO2  3S+ 2H2O  Selen và telu - Chất bã các cơ sở sản xuất H 2SO4 như bụi các ống dẫn, bã phòng chì, tháp rửa. - Kết tủa thu được khi tinh chế Cu bằng phương pháp điện phân. - Nguyên tắc chung là chuyển các nguyên tố đó thành hợp chất ở trạng thái hoá trị 4 sau đó khử bằng khí SO2: XO2 + 2SO2  X + 2SO 3 (X là Se, Te) Poloni 1  0n 209 83 Bi  210 Bi  210 Po     83  84  Tính chất lý học: Tính chất O S Se Te Po tà lục lục phương phương phương Trạng thái tập hợp khí rắn rắn rắn rắn không vàng xám trắng bạc - Màu sắc màu Khối lượng riêng 1,468 2,06 4,80 6,24 9,3 (g/cm3) Nhiệt độ nóng chảy -219 119,3 227 449,8 250 (0C) Nhiệt độ sôi (0C) -183 444,6 684,9 990 963 Nhiệt nóng chảy 0,2217 1,464 6,694 18,201 - (kJ/mol-ng tử) Nhiệt hoá hơi 3,406 10,544 17,866 46,024 -
(kJ/mol-ng tử) Thế điện cực chuẩn - -0,44 -0,92 -1,14 - (V), X + 2e X2- 2.2.1. Tính chất hoá học nhóm oxi OXI 1. Phản ứng với hiđro 2H 2 + O2 → 2H2O 2. Phản ứng với kim loại kiềm (nhóm IA) - Khi đốt Li trong khí O2 dư tạo ra Li2O: 4Li + O 2 → 2Li2O - Với các kim loại Na, K, Rb, Cs tạo ra monoxit M2O, peoxit M2O2, supeoxit MO2. Khi nung nóng các kim loại kiềm M trong khí O2 tạo ra M2O2 và MO2: 2M + O 2 → M2O 2 M + O 2 → MO 2 M2O2 + 2M → 2M2O Phản ứng với kim loại kiềm thổ (IIA) 2Be + O2 → 2BeO 2Mg + O2 → 2MgO Phản ứng với B, Al (nhóm IIIA) 4B + 3O 2 → 2B2O3 4Al + 3O 2 → 2Al2O3 Phản ứng với các nguyên tố nhóm VIA 2C + O 2 → 2CO C + O2 → CO2 Si + O 2 → SiO2 - Với Ge, Sn, Pb tạo ra các oxit dạng MO, MO2: Ge + O 2 → GeO2  -Sn + O 2 → SnO2 2Pb + O2 → 2PbO Phản ứng với nitơ, photpho (nhóm VA) N2 + O2 2NO 4P + 3O2(thiếu) → P4O 6 4P + 5O2(dư) → P4O 10 Phản ứng với S, Se, Te (nhóm VIA) S + O2 → SO 2 Te + O2 → TeO2 2Se + 3O 2 → SeO3 Phản ứng với các nguyên tố nhóm VIIA F2 + O 2 → F2O 2 Phản ứng với một số kim loại chuyển tiếp - Với Cu, Ag, Au: chỉ có Cu phản ứng trực tiếp khi đốt trong oxi tạo ra Cu2O và CuO:
4Cu + O 2(thiếu) → 2Cu2O t 2Cu + O 2(dư)  2CuO  Các oxit Ag2O, Au2O, Au2O 3 đều tạo ra bằng phương pháp gián tiếp. - Với Zn, Cd, Hg: khi nung các kim loại trên trong oxi hoặc không khí đều có phản ứng trực tiếp tạo ra mono-oxit MO: t 2M + O 2  2MO  - Với Crom: tạo ra các oxit CrO, Cr2O 3, CrO3. t 4Cr + 3O2  2Cr2O 3  - Với sắt: tạo ra các oxit FeO, Fe2O3, Fe2O4. t 3Fe(bột) + 2O2  Fe3O4 3. Với các hợp chất 2H 2S + 3O 2 → 2H2O + 2SO2 4NH3 + 3O2 → 6H 2O + 2N2 CxHy + (x+y/4)O2 → (y/2)H2O + xCO2 2CO + O2 → 2CO2 2NO + O2 → 2NO 2 P4O6 + O2 → P4O10 2SO2 + O2 2SO3 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 2Mn(OH)2 + O 2 + 2H2O → 2Mn(OH)4 4Cr(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Cr(OH)3 4. Oxi hóa các hợp chất hữu cơ LƯU HUỲNH 1. Phản ứng với hiđro: S + H2  H2S  2. Phản ứng với các nguyên tố nhóm I: - Li, Na tạo ra các hợp chất dạng Li2S, Na2S, Li2S2, Na2Sx (x = 2  5); K, Rb, Cs tạo ra dạng M2S và M2Sx (x = 2  6). 2M + S  M2S  - Cu tạo ra Cu2S và CuS: o 2Cu + S  Cu2S t , pcao - Ag tạo ra Ag2S khi đung nóng Ag với S bột : o 2Ag + S  Ag2S t  Phản ứng với các nguyên tố nhóm II o Mg + S  MgS t  - Zn, Cd, Hg tạo ra dạng ZnS, ZnS2, CdS, HgS, HgS2. Hg + S  HgS  Phản ứng với các nguyên tố nhóm III - Al tạo ra Al2S, AlS, Al2S3: o 2Al + 3S  t  Al2S3 - Gali tạo ra Ga2S, GaS, Ga2S3: o 2Ga + 2S  Ga2S3 1200 C  Phản ứng với các nguyên tố nhóm IV
- Cacbon tạo ra hợp chất CS, C3S2, CS2 nhưng chỉ có hợp chất cacbon đisunfua CS2 được tạo ra trực tiếp từ các nguyên tố khi cho hơi lưu huỳnh qua than nung đỏ: C + 2S  CS2 - Si tạo ra SiS và SiS2x nhưng chỉ có SiS2 được điều chế trực tiếp khi nung silic vô định hình với lưu huỳnh: Si vđh + 2S  SiS2 SiS2 + 6H2O  SiO 2 + 6H 2  + 2SO2   - Ge, Sn, Pb đều có khả năng hoá hợp trực tiếp với lưu huỳnh khi nung nóng tạo ra GeS, SnS, PbS: o Pb + S  PbS t  Phản ứng với các nguyên tố nhóm V: - Nitơ không tác dụng trực tiếp với lưu huỳnh. - Photpho tạo ra các sunfua P2S3, P2S5 (tương tự P2O3, P2O5) bằng cách nung photpho với lưu huỳnh trong khí quyển CO2 (cho S tan trong P trắng nóng chảy rồi nung ở nhiệt độ cao). o 2P + 5S  P2S5 t  - As và Sb cũng tạo ra các hợp chất As2S3, As2S5; Sb2S3, Sb2S5 khi nung nóng các nguyên tố đó với lưu huỳnh: o 2As + 3S  As2S3t  - Bitmut chỉ tạo ra Bi2S3 khi nung chảy Bi với lưu huỳnh: o 2Bi + 3S  Bi2S3 t  Phản ứng với các nguyên tố nhóm VI: - Se và Te không tạo ra hợp chất với lưu huỳnh, chỉ tạo ra dung dịch rắn. - Cr phản ứng trực tiếp với S khi nung nóng tạo ra Cr2S3: o 2Cr + 3S  Cr2S3 t  Phản ứng với các nguyên tố nhóm VII - Flo tạo ra hợp chất florua hoặc poliflorua dạng S2F2, S2F4, S2F10, SF6, trong đó chỉ có S2F10 và SF6 là tạo ra trực tiếp từ nguyên tố: S + 3F2  SF6  - Clo phản ứng trực tiếp với lưu huỳnh khi cho khí Cl2 qua lưu huỳnh nóng chảy tạo ra S2Cl2 (diclo disunfu): 2S + Cl2  S2Cl2  Sản phẩm tạo thành dễ bị nước phân huỷ: 2S2Cl2 + 2H2O  SO 2  + 3S  + 4HCl  Ngoài ra còn tạo ra SCl2, SCl4, SxCl2 (x = 2  100) bằng phương pháp gián tiếp. Chẳng hạn S2Cl2 tạo ra khi hoà tan S trong S2Cl2 trong luồng khí hidro ở 860-875oC. - Brom tạo ra S2Br2 khi nung nóng S với Br2 trong ampun hàn khí, sản phẩm cũng dễ bị nước phân huỷ: o 2S + 2Br2  S2Br t  2S2Br2 + 2H 2O  SO2  + 3S  + 4HBr  - Iot không phản ứng với lưu huỳnh. Phản ứng với một số nguyên tố nhóm VIII
- Fe phản ứng trực tiếp với lưu huỳnh khi nung nóng tạo ra FeS o Fe + S  FeS t  - Coban tạo ra các sunfua CoS., Co2S3, CoS2, trong đó CoS là hợp chất thiên nhiên, trong thực tế có thể điều chế bằng cách nung nóng Co với S: o Co + S  CoS t  - Niken tạo ra NiS và NiS2 nhưng chỉ có NiS là tạo ra trực tiếp từ các nguyên tố khi nung nóng : o Ni + S  NiS t  - Iridi tạo ra Ir2S3 khi nung iridi với lưu huỳnh: o 2Ir + 3S  Ir2S3 t  - Platin tạo ra PtS khi nung nóng hỗn hợp bột mịn platin với lưu huỳnh : o Pt + S  PtSt  3. Phản ứng với dung dịch axit - Lưu huỳnh phản ứng với H2SO 4 đặc nóng tạo ra SO2 có Br2 làm xúc tác: S + 2H 2SO4 đặc nóng  2SO 2  + 2H2O Br2 - Phản ứng với HNO3 đặc nóng tạo ra NO 2 có Br2 làm xúctác: S + HNO 3 đặc nóng  H2SO4 + 6NO2  + 2H2O Br 2 - Phản ứng với dung dịch kiềm : o 6NaOH + 4S  2Na2S + Na2S2O 3 + 3H 2O t  Nếu lưu huỳnh dư sẽ phản ứng với sunfua tạo ra polyunfua : Na2S + 4S  Na2S5  Hoặc trong kiềm nóng chảy tạo ra sunfit : 3S + 6NaOH Nóng chảy  2Na2 S + Na2SO 3 + 3H 2O  Nếu đun sôi lưu huỳnh với sữa vôi chất lỏng thu được có chứa canxi thiosunfat và canxi pentasunfua. 3Ca(OH)2 + 12S  2CaS5 + CaS2O3 + 3H 2O  Nếu sản phẩm phản ứng đó tác dụng với HCl sẽ thu được sữa lưu huỳnh dạng kết tủa trắng : 2CaS5 + CaS2O3 + 6HCl  3CaCl2 + 12S  + 3H2O  4. Phản ứng với muối: o 2KNO3 rắn + 2S  K2SO4 + SO2  + N2  t  o 2KClO3 rắn + 3 S  t  2KCl + 3SO 2  o 4K 2Cr2O7 rắn + 3S  t  4K 2CrO 4 + 3SO 2  + 2Cr2O3 Tan trong dung dịch sunfit tạo ra thiosunfat : Na2SO3 + S  Na2S2O3  SELEN, TELU, POLONI 1. Phản ứng với hiđro o Se + H2  SeH2 t  - Telu không phản ứng với hiđro phân tử nhưng phản ứng được với hiđro mới sinh : Te + 2H  TeH2 Al  HCl - Poloni không phản ứng với hiđro ở nhiệt độ thường nhưng khi đun nóng tạo ra hợp chất kém bền:
o Po + H2  PoH2 t  2. Phản ứng với các halogen - Với selen tạo ra các hợp chất : SeF4, SeF6, Se2Cl2, SeCl2, SeBr2, SeBr4,SeI2, SeI4. - Với telu tạo ra các hợp chất : TeF4, TeF6, TeCl2, TeCl4, TeBr2 , TeBr4 - Với poloni tạo ra các hợp chất : PoCl2, PoCl4, PoBr2, PoBr4 Phản ứng với nitơ và photpho Selen và telu đều không tác dụng trực tiếp với nitơ. Khi nung photpho trong khí quyển hiđro tạo ra photpho selenua: 2P + Se  P2Se  3. Phản ứng với kim loại M + X2  M2Xn (n là hoá trị của M)  2Na + Se  Na2Se  2Al + 3Te  Al2Te3  4. Phản ứng với H2O - Selen tinh thể không tác dụng với nước, nhưng selen vô định hình khử được nước ở nhiệt độ cao : o Se(vđh) + 2H 2Ohơi  SeO2 + 2H 2  t  - Telu cũng có phản ứng tưng tự : o Te+ 2H2O  TeO2 + 2H2  t  5. Phản ứng với dung dịch axit hoặc dung dịch kiềm : Se + H2SO4đặc sôi  SeO2 + 2SO 2  + 2H2O  Se + 6HNO3đặc nóng  H2SeO4 + 6NO 2  + 2H2O  3Se + 6NaOHđặc nóng  Na2SeO3 + 2Na2Se + 3H 2O  Te + 3H2SO 4đặc nóng  H 2TeO2 + 3SO2  + 2H 2O  2Te + 8HNO3đặc sôi  2TeO 2 + 8NO2  + 4H 2O  3Te + 6NaOHđặc nóng  Na2TeO3 + 2Na2Te + 3H2O  HỢP CHẤT HIDRO CỦA S, Se, Te Lưu huỳnh, selen, telu đều tạo ra những hợp chất hiđro sunfua, hiđro selenua, hiđro telurua, trong đó hiđro sunfua được nghiên cứu nhiều hơn. 1. Hiđro sunfua H2S Trong dung dịch nước gọi là axit sunfuhidric, là một axit yếu 2 lần axit (yếu hơn cả axit cacbonic) H 2S + H 2O HS   H 3O  ( K1  8,9.10  8) HS   H 2O S 2  H 3O  ( K 2  1,3.1013 ) So với nước, H2S kém bền nhiệt hơn, khi đun nóng đến 4000C bắt đầu phân huy và đến 17000C thì phân huỷ hoàn toàn thành nguyên tố : o H 2S  H2 + S t  Tính khử mạnh Tác dụng với oxi
- Trong không khí, H2S cháy theo các phương trình : 2H2S + 3O2dư  2SO2 + 2H2O cháy  2H2S + 3O2thiếu  2S  + 2H2O cháy  Nếu trong không khí ẩm, ở nhiệt độ thường cũng xảy ra phản ứng tương tự : 2H2S + 3O2( không khí ẩm )   2S  + 2H 2O Chính phương trình đó đã giải thích vì sao các dung dịch H2S lại bị vẫn đục và vì sao trong thiên nhiên có nhiều nguồn tạo ra H 2S nhưng không có sự tích tụ H2S trong khí quyển. - Nếu H 2S để trong không khí ẩm, ở nhiệt độ thường có chất xúc tác chẳng hạn chất xốp (bề mặt vải….) có thể bị oxi hoá thành H2SO 4: H 2S + 2O 2( không khí ẩm )   H2SO4 Phản ứng đó đã giải thích tại sao quần sáo chóng bị hỏng khi tắm ở các suối nước nóng. Tác dụng với chất oxi hoá khác 2FeCl3 + H2S  2FeCl2 + S  + 2HCl  H 2SO4 + H2S  SO2 + S  + 2H 2O  SO 2 + 2H 2S  3S  + 2H2O  2HNO3 + H 2S  2NO2 + S  + 2H2O  8HNO3 + H2S  8NO2 + H2SO4 + 4H2O  H 2S + Br2  S  + 2HBr  H 2S + I2  S  + 2HI  H 2S + 4Cl2 + 4H2O  H 2SO4 + 8HCl  H 2S + 2HNO 2  2NO  + S  + 2H2O  - Trong môi trường axit: 2KMnO 4 + 5H2S + 4H 2SO4  2KHSO4 + 2MnSO4 + 5S  + 8H2O  K 2Cr2O7 + 3H2S + 5H2SO 4  2KHSO4 + Cr2(SO4)3 + 5S  + 7H2O  Điều chế H2S o t H 2 + S  H 2S  H  20,92kJ / mol - Cho FeS hoặc Na2S tác dụng với dung dịch HCl 20% hoặc H2SO4 27%: FeS + H2SO4  FeSO4 + H2S   Na2S + 2HCl  2NaCl + H2S   - Cho H2O tác dụng với nhôm sunfua thu được H 2S tinh khiết : Al2S3 + 6H 2O   2Al(OH)3  + H2S  2. Các hợp chất H2Se, H2Te Tính chất 2H2X + O2 (không khí)   2H2O + 2X (X là Se hoặc Te) H 2X + 3O2   2XO 2 + 2H2O (X là Se hoặc Te) H 2Se + 6HNO3đặc   H2SeO3 + 6NO2  + 3H2O H 2Te + 6HNO3đặc  TeO2  + 6NO2  + 4H2O  Phương pháp điều chế: Se + H2  H2Se  H 2Te chủ yếu được điều chế bằng phương pháp gián tiếp khi co telurua của một số kim loại tác dụng với nước hoặc với axit: Al2Te3 + 6H 2O   2Al(OH)3  + 3H2Te
CÁC HỢP CHẤT SUNFUA 1. Axit sunfuhidric là axit 2 lần axit nên tạo ra hai loại muối : - Muối trung tính (chứa anion S  ) gọi là muối sunfua - Muối axit chứa anion HS  Tính chất các sunfua -Các sunfua các nguyên tố nhóm IA tan trong nước và bị thuỷ phân: Na2S+HOH NaHS+ NaOH - Sunfua các nguyên tố phi kim tương tự các oxit phi kim, bị thuỷ phân tạo thành axit tương ứng nên được gọi là sunfua anhiđrit hoặc thioanhiđrit : SiS2 + 3H2O H2SiO3 + 2H2S - Cũng như các oxit axít, các sunfua có tính axit cũng phản ứng với nước tạo thành axit : P2S5 + 8H2O 2H3PO 4 + 5H 2S  - Cũng như các oxit lưỡng tính, các sunfua lưỡng tính không tan trong nước, nhưng trong đó một số sunfua như Al2S3, Fe2S3, Cr2S3 lại bị nước phân huỷ hoàn toàn : Al2S3 + 6H2O   2Al(OH)3  + 3H2S  - Cũng như các oxit, các sunfua có tính bazơ tác dụng với sunfua có tính axit tạo ra muối của axit chứa lưu huỳnh gọi là muối thio: Na2S + CS2   Na2CS3 (Natri thiocacbonat) Các muối thio dễ bị phân huỷ tạo thành H2S và sunfua tương tự muối của axit chứa oxit: Na2CS3 + H2SO 4   Na2SO4 + H2CS3 H2CS3   H2S + CS2 2. Các nhóm sunfua kim loại Dựa vào khả năng hoà tan trong nước và trong axit, người ta chia các sunfua kim loại thành 3 nhóm: - Các sunfua tan trong nước và phản ứng với nước: Na2S, K2S, CaS, BaS, Al2S3, Fe2S3,... - Các sunfua không tan trong nước nhưng tan trong axit loãng: MnS, FeS, CoS, NiS,... - Các sunfua không tan trong nước nhưng tan trong axit: CuS, Ag2S, CdS, HgS, PbS,… Đa số các sunfua không tan đều có màu đặc trưng, chẳng hạn : ZnS trắng CdS vàng MnS hồng Sb 2S3 da cam CuS đen FeS đen HgS đen Bi2S3 đen Phương pháp điều chế sunfua Nung kim loại với lưu huỳnh: Fe + S   FeS Cho H2S tác dụng với bazơ: H2S + 2NaOH   Na2S + 2H2O Cho muối sunfua tan tác dụng với dung dịch muối: (NH4)2S + (CH3COO)2 Pb   PbS  + 2CH3COO NH4
Cho H2S tác dụng với dung dịch muối : H2S + (CH 3COO)2Pb   PbS  + 2CH 3COOH CÁC HỢP CHẤT CHỨA OXI CỦA LƯU HUỲNH 1. Lưu huỳnh đioxit SO2 Tính chất hoá học của SO2 và muối sunfit Tính axit: Dung dịch trong nước của SO2 có tồn tại căn bằng : SO 2 + nH 2O SO2.nH2O H 3O+ + HSO3 + (n- 2) H 2O Là axit yếu 2 lần axit, gọi là axit sunfurơ tạo ra 2 loại muối hiđrosunfit chứa anion HSO  và muối sunfit chứa anion SO3 2  : 3 H2SO 3 + H2O H3O + + HSO  K 1 = 2.10-2 3 HSO  + H 2O 3 H 3O + + SO 2  3 K 2 = 6.10-8 Tính khử: 2Na2SO 3 + O2   2Na2SO4 2NaHSO3 + O2   2NaHSO 4 2SO2 + O2 2SO3 SO 2 + Br2 + 2H2O  2HBr + H2SO 4 SO 2 + Cl2 + 2H 2O   2HCl + H2SO4 Na2SO3 + Cl2 + 2H2O   2HCl + Na2SO4 H2O 2 + SO2   H2SO 4 Na2O2 + SO2   Na2SO4 PbO2 + SO 2   PbSO4 2HNO3 + SO2   H2SO 4 + NO 2 2KMnO4 + 5SO2 + 2H 2O  2MnSO4 + K2SO 4 + 2H2SO4.  K2Cr2O7 + 3KHSO3 + H 2O   Cr2(SO4)3 + 5KOH 2FeCl3 + SO2 + 2H2O   2FeCl2 + H2SO 4 + 2HCl Tính oxi hoá: SO 2 + 2H2S  3S + 2H2O  o t SO 2 + 2H2  S + 2H2O  o t SO 2 + C  S + 2CO (b)  o t , xt SO 2 + 2CO  S + 2CO 2  2Mg + SO2   2MgO + S 2Mg + 3SO2  MgSO 3 + MgS2O3 (Magie thiosunfat)  4K + 3SO2  K 2SO3 + K 2S2O3  Tính bền nhiệt: o 1200 C 3SO3  S + 2SO 3  o 600 C 4K 2SO3  3K2SO4 + K2S  Điều chế SO2 và muối sunfit - Trong công nghiệp: Đốt cháy S hoặc nung các khoáng chứa lưu huỳnh như pyrit, galen…. 4FeS2 + 11O2  2Fe2O3 + 8SO2  - Trong phòng thí nghiệm được điều chế bằng các phương pháp sau : Cu + 2H 2SO4đặc   CuSO4 + SO 2  + 2H2O
S + 2H2SO4đặc nóng  3SO2  + 2H 2O  Na2SO3 + 2H2SO 4loãng  Na2SO4 + 3SO2  + H2O  2CuSO 4 + S  2CuO + 3SO2   Các muối sunfit được điều chế bằng cách cho SO2 tác dụng với hiđroxit hoặc muối cácbonat kim loại tương ứng trong dung dịch nước: Na2CO 3 + 2SO 2 + H 2O  2NaHSO 3 + CO2   Na2CO 3 + 2NaHCO3  2Na2SO3 + CO2  + H2O  2. Axit sunfuric Tính axit: H 2SO4 là axit mạnh 2 lần axit : H2SO 4 + H 2O  H3O+ + HSO   4 (Phân ly hoàn toàn)  HSO 4 + H2O H 3O + SO 4 K = 10 -2 + 2 2Cu + O2 + 2H2SO4   2 CuSO 4 + 2H2O Tính oxi hoá: Khi tác dụng với chất khử sản phẩm chủ yếu là SO 2 nhưng S và H2S cũng được tạo thành tuỳ theo hoạt tính khử của chất tác dụng. Tác dụng với kim loại: - Đa số kim loại tác dụng với H2SO4 đặc nóng đều tạo ra SO2: 2Ag + 2H2SO 4đặc nóng   Ag2SO 4 + SO2  + 2H 2O Hg + 2H2SO4đặc nóng   HgSO 4 + SO 2  + 2H2O Al + 6H2SO 4đặc nóng   Al2(SO 4 )3 + 3SO2  + 6H2O 2Fe + 6H 2SO4đặc nóng   Fe2(SO4 )3 + 3SO2  + 6H 2O - Một số kim loại có hoạt tính khử lớn như Zn, Mg…. thì ngoài sản phẩm là SO2 còn tạo ra một phần S hoặc H2S: Zn + 2H2SO4đặc   ZnSO 4 + SO 2  + 2H2O 3Zn + 4H2SO4đặc  3ZnSO4 + S  + 4H2O  4Zn + 5H2SO4đặc  4ZnSO4 +H2S  + 4H2O  - Fe, Cr, Al không tác dụng với H2SO4 đặc nguội. Tác dụng với phi kim: C + 2H 2SO4đặc nóng  CO2  + SO2  + 2H 2O  S + 2H2SO4đặc nóng   3SO2  + 2H 2O 2P + 5H2SO 4đặc nóng  2H3PO 4 + 5SO 2  + 2H2O Tác dụng với chất khử khác: 2HI + H2SO 4đặc   SO 2  +I2  + 2H2O 2FeSO4 + 4H2SO 4đặc  Fe2(SO 4)3 + SO2  + 4H 2O  2HBr + H2SO4đặc   SO2  + Br2 + 2H2O FeO+ 4H 2SO4đặc  Fe2(SO4)3 + SO 2  + 4H2O  2Fe(OH)2+ 4H2SO4đặc  Fe2(SO 4)3 + SO2  + 6H 2O  2Fe3O4+ 10H2SO4đặc  3Fe2(SO 4)3 + SO2  + 10H2O  2FeS + 10H2SO 4đặc  Fe2(SO 4)3 + 9SO2  + 10H2O  Điều chế H2SO4 Phương pháp nitro hoá: 3SO2+ 2H2O + 2HNO 3  3H 2SO4 + 2NO  2NO + O2  2NO2  NO + NO 2 N2O3
N2O 3 + H 2SO4đặc  2NOHSO4 + H2O  2NOHSO4 + H2O   2 H2SO4 + NO  + NO2  Nồng độ H 2SO4 thu được từ phương pháp nitrơ đạt đến 60 – 70% Phương pháp tiếp xúc : 0 FeS2  O2   SO2  O2  SO3  H 24  oleum  H ddH 2 SO4  ;t C   xt  SO  2 O o t 4FeS2 + 11O2  2Fe2O 3 + 8SO2   3. Muối sunfat và hiđrosunfat Tính chất Khả năng nhiệt phân huỷ: - BaSO 4 nóng chảy 15800C và tiếp theo đó là bay hơi hoàn toàn. - CoSO 4. 7H2O nóng chảy ở 96 – 980C, khi nung mất dần nước kết tinh, đến 7200C phân huỷ thành CoO. o t 2CoSO 4  2CoO + 2SO2  + O2   - (NH4)2SO 4 phân huỷ ở 3550C: o t (NH4)2SO 4  NH 4HSO4 + NH 3   o t NH4HSO4  H2SO4 + NH3   o t H2SO 4  SO3  + H2O  o t 3SO3 + 2NH3  3 SO2 + N 2 + 2H2O  Điều chế muối sunfat: - Cho kim loại tác dụng với H2SO 4 : Zn + H2SO4   ZnSO 4 + H2  2Fe + 6H2SO4   Fe2(SO4)3 + 3SO2  + 6H 2O - Cho H2SO4 tác dụng với bazơ hoặc oxit bazơ : 2NaOH + H2SO4   Na2SO4 + 2 H2O Al2O 3 + H 2SO4  Al2( SO4)3 + 3H2O  - Cho H 2SO4 tác dụng với muối clorua, muối nitrat, cacbonat : H2SO 4 + 2NaCl   Na2SO4 + 2HCl H2SO 4 + MgCO3  MgSO 4 + CO2 + H2O  - Cho muối sunfat tác dụng với muối tan của kim loại tương ứng để điều chế muối khó tan: Na2SO4 + Pb(NO 3)2  2NaNO3 + BaSO4  - Cho muối sunfat tác dụng với H2SO 4 để điều chế muối axit : Na2SO4 + H2SO4  NaHSO4 4. Axit thiosunfuric H2S2O3 Có tính khử mạnh: 2 2  S2 O3   6 H 2 O  6e  2  SO4   10 H  4Cl2 + Na2S2O 3 + 5H2O  2NaHSO4 + 8HCl hoặc Cl2 + Na2S2O3 + H2O  Na2SO4 + S + 2HCl Trong môi trường axit các muối thiosunfat đều bị phân huỷ : Na2S2O3 + H2SO4  Na2SO4 + H2S2O3 H2S2O 3  H 2SO3 + S Kết quả là : [S2O 3 ] 2 + 2H+  SO 2  + S  + H2O
Điều chế muối thiosunfat: Na2SO3 + S  Na2S2O3 2.2. HỆ THỐNG BÀI TẬP NHÓM OXI Lưu ý : khi làm bài tập nên cho học sinh làm quen với những bài tập cơ bản trướcrồi sau đó cho học sinh giải những bài tập nâng cao dần để học sinh không bị nản ngay từ ban đầu. Từ đó học sinh có hứng thứ chinh phục những bài tập khó hơn. Sau đây là những bài tập sắp xếp từ dễ tới khó: 2.2.1. Bài tập có hướng dẫn Câu 1: Cần bao nhiêu gam H2SO4.3 SO3 để pha vào 131 gam dd H 2SO4 40% để tạo oleum có hàm lượng SO3 là 10%? Hướng dẫn: nH SO .3SO  a (mol )  m  338a  nSO (oleum)  3a 2 4 3 3 131.40 mH 2 SO4   52, 4 g ; mH 2O = 131 – 52,4 = 78,6g  nH 2O = 4,37mol 100 Pt: SO3 + H2O  H2SO 4 Mol: 4,37 4,37 4,37 nSO còn lại sau khi pha trộn = 3x - 4,37 3 80(3a  4,37) % SO3  .100  10  a = 1,76  moleum  1,76.338  594 g 338a  131 Câu 2: Lấy 7,88 gam hỗn hợp A gồm 2 kim loại hoạt động (X, Y) có hóa trị không đổi chia thành hai phần bằng nhau. - Phần 1 nung trong oxi dư để oxi hóa hoàn toàn thu được 4,74 gam hỗn hợp 2 oxit. - Phần 2 hòa tan hoàn toàn trong dung dịch hỗn hợp 2 axit: HCl và H2SO4 loãng. 1/ Tính thể tích khí H2 thu được ở đktc. 2/ Tìm giới hạn khối lượng muối thu được. Hướng dẫn 7,88 P1 : m0 = 4,74   0,8 g hay 0,05 mol 2 Quá trình nhận e: O + 2e  O2- Mol: 0,05 0,1 0,05 + P2: Quá trình nhận e: 2H + 2e  H2 Mol: 0,1 0,1 0,05 1/ V H = 0,05 .22,4 =1,12 (l) 2 2/ Dung dịch thu được : Cl-, SO42 , ion kim loại dương. 3,94+0,1.35,5
Pt: 2M + 2nH 2SO4  M2(SO 4)n + nSO2 + 2nH2O Mol: a an an = 1,25 a  n = 1,25(loại) X : H2S Pt: 8M + 5nH 2SO4  4M2(SO4)n + nH2S + 4nH2O Mol: a 5an/8 5 an /8 = 1,25a  n = 2 Viết lại Pt: 4M + 5H 2SO4  4MSO4 + H2S + 4H 2O Mol: 0,8 0,2 19, 2 M=  24 g / mol ; M: Mg 0,8 Câu 4: Hòa tan 19,2 gam kim loại Z trong H2SO 4 đặc dư thu được khí SO2. Cho khí này hấp thụ hoàn toàn trong 1 lít dung dịch NaOH 0,7M, sau phản ứng đem cô cạn dung dịch thu được 41,8 gam chất rắn. Tìm kim loại Z. Hướng dẫn Pt: 2Z + 2nH2SO4  Z2(SO 4)n + nSO 2 + 2nH2O Mol: x 0,5nx nNaOH = 0,7 mol TH1: Chỉ tạo Na2SO3, NaOH hết Pt: SO2 + 2NaOH  Na2SO 3 + H2O 0,7 mNa2 SO3  .126  44,1  41,8 : Loại 2 TH2: Chỉ tạo NaHSO3 Pt: SO2 + NaOH  NaHSO3 mNaHSO3  0,7.104  72,8  41,8 : Loại Khối lượng chất rắn thoã mãn: 44,1g
Câu 6: Cho Fe tác dụng vừa đủ hết với dung dịch H2SO 4 đặc, nóng thu được khí A và 8,28 gam muối. Tính khối lượng Fe đã tham gia phản ứng, biết số mol Fe bằng 37,5% số mol H2SO 4 đã dùng. Hướng dẫn Gọi nFe: x(mol); nH SO : y(mol) 2 4 0 Pt: 2Fe + 6H2SO4đ t  Fe2(SO 4)3 + 2SO 2 + 6H 2O b b Mol: b 3 6 a 37, 5 a 2 Theo đề bài :   0, 375 (1) mà theo pt:   0,333 nên Fe dư. b 100 b 6 Pt: Fe dư + Fe2(SO 4)3  3FeSO4 b b Mol: a  a 3a – b 3 3 b  b b b  nFe2 ( SO4 )3    a     a , mmuối = 152( 3a – b) + 400   a   8,28 (2) 6  3 2  2  Giải (1,2): a= 0,045; b = 0,12  mFe = 2,52g Câu 7: Hai nguyên tố A, B có các oxit tương ứng ở thể khí là AO n, AOm, BOm, BO i. Hỗn hợp gồm x mol AOn và y mol AO m có khối lượng phân tử trung bình là 37,6. Hỗn hợp gồm y mol AO nvà x mol AOm có khối lượng phân tử trung bình là 34,4. Biết tỉ khối hơi của BOm so với BO i là 0,8 và x0 và x0  m>n B  16 m B  16m d  0,8(4)   1  m