Cơ chế và cân bằng phương trình hoá học
I/ Phản ứng oxi hoá- khử, và không oxi hoá- khử.
1/ Phản ứng hoá hợp.
- Đặc điểm của phản ứng: Có thể xảy ra sự thay đổi số oxi hoá hoặc không.
Ví dụ:
Phản ứng có sự thay đổi số oxi hoá.
4Al (r) + 3O2 (k) ----> 2Al2O3 (r)
Phản ứng không có sự thay đổi số oxi hoá.
BaO (r) + H2O (l) ----> Ba(OH)2 (dd)
2/ Phản ứng phân huỷ.
- Đặc điểm của phản ứng: Có thể xảy ra sự thay đổi số oxi hoá hoặc không.
Ví dụ:
Phản ứng có sự thay đổi số oxi hoá.
2KClO3 (r) -------> 2KCl (r) + 3O2 (k)
Phản ứng không có sự thay đổi số oxi hoá.
CaCO3 (r) -----> CaO (r) + CO2 (k)
II/ Phản ứng có sự thay đổi số oxi hoá.
1/ Phản ứng thế.
- Đặc điểm của phản ứng: Nguyên tử của đơn chất thay thế một hay nhiều nguyên tử của một nguyên tố trong hợp chất.
Ví dụ:
Zn (r) + 2HCl (dd) ----> ZnCl2 (dd) + H2 (k)
2/ Phản ứng oxi hoá - khử.
- Đặc điểm của phản ứng: Xảy ra đồng thời sự oxi hoá và sự khử. hay xảy ra đồng thời sự nhường electron và sự nhận electron.
Ví dụ:
CuO (r) + H2 (k) ------> Cu (r) + H2O (h)
Trong đó:
- H2 là chất khử (Chất nhường e cho chất khác)
- CuO là chất oxi hoá (Chất nhận e của chất khác)
- Từ H2 -----> H2O được gọi là sự oxi hoá. (Sự chiếm oxi của chất khác)
- Từ CuO ----> Cu được gọi là sự khử. (Sự nhường oxi cho chất khác)
một chất điện li yếu. Ví dụ: Na2CO3 (r) + 2HCl (dd) ----> 2NaCl (dd) + H2O (l) + CO2 (k) BaCl2 (dd) + H2SO4 (dd) -----> BaSO4 (r) + 2HCl (dd) Lưu ý: BaSO4 là chất không tan kể cả trong môi trường axit. 3/ Phản ứng giữa bazơ và muối. Đặc điểm của phản ứng: + Chất tham gia phải ở trạng thái dung dịch (tan được trong nước) + Chất tạo thành (Sản phẩm thu được) phải có ít nhất một chất không tan hoặc một chất khí hoặc một chất điện li yếu. + Chú ý các muối kim loại mà oxit hay hiđroxit có tính chất lưỡng tính phản ứng với dung dịch bazơ mạnh. Ví dụ: 2NaOH (dd) + CuCl2 (dd) ----> 2NaCl (dd) + Cu(OH)2 (r) Ba(OH)2 (dd) + Na2SO4 (dd) ---> BaSO4 (r) + 2NaOH (dd) NH4Cl (dd) + NaOH (dd) ---> NaCl (dd) + NH3 (k) + H2O (l) AlCl3 (dd) + 3NaOH (dd) ----> 3NaCl (dd) + Al(OH)3 (r) Al(OH)3 (r) + NaOH (dd) ---> NaAlO2 (dd) + H2O (l) 4/ Phản ứng giữa 2 muối với nhau. Đặc điểm của phản ứng: + Chất tham gia phải ở trạng thái dung dịch (tan được trong nước) + Chất tạo thành (Sản phẩm thu được) phải có ít nhất một chất không tan hoặc một chất khí hoặc một chất điện li yếu. Ví dụ: NaCl (dd) + AgNO3 (dd) ----> AgCl (r) + NaNO3 (dd) BaCl2 (dd) + Na2SO4 (dd) ----> BaSO4 (r) + 2NaCl (dd) 2FeCl3 (dd) + 3H2O (l) + 3Na2CO3 (dd) ----> 2Fe(OH)3 (r) + 3CO2 (k) + 6NaCl (dd) giới thiệu 1 số phương pháp cân bằng phương trình hoá học. 1/ Cân bằng phương trình theo phương pháp đại số. Ví dụ: Cân bằng phương trình phản ứng P2O5 + H2O -> H3PO4 Đưa các hệ số x, y, z vào phương trình ta có: - Căn cứ vào số nguyên tử P ta có: 2x = z (1) - Căn cứ vào số nguyên tử O ta có: 5x + y = z (2) - Căn cứ vào số nguyên tử H ta có: 2y = 3z (3) Thay (1) vào (3) ta có: 2y = 3z = 6x => y = = 3x Nếu x = 1 thì y = 3 và z = 2x = 2.1 = 2 => Phương trình ở dạng cân bằng như sau: P2O5 + 3H2O -> 2H3PO4 Ví dụ: Cân bằng phương trình phản ứng. Al + HNO3 (loãng) ----> Al(NO3)3 + NO + H2O Bước 1: Đặt hệ số bằng các ẩn số a, b, c, d trước các chất tham gia và chất tạo thành (Nếu 2 chất mà trùng nhau thì dùng 1 ẩn) Ta có. a Al + b HNO3 ----> a Al(NO3)3 + c NO + b/2 H2O. Bước 2: Lập phương trình toán học với từng loại nguyên tố có sự thay đổi về số nguyên tử ở 2 vế. Ta nhận thấy chỉ có N và O là có sự thay đổi. N: b = 3a + c (I) O: 3b = 9a + c + b/2 (II) Bước 3: Giải phương trình toán học để tìm hệ số Thay (I) vào (II) ta được. 3(3a + c) = 9a + c + b/2 2c = b/2 ----> b = 4c ---> b = 4 và c = 1. Thay vào (I) ---> a = 1. Bước 4: Thay hệ số vừa tìm được vào phương trình và hoàn thành phương trình. Al + 4 HNO3 ----> Al(NO3)3 + NO + 2 H2O Bước 5: Kiểm tra lại phương trình vừa hoàn thành. 2/ Cân bằng theo phương pháp electron. Ví dụ: Cu + HNO3 (đặc) -----> Cu(NO3)2 + NO2 + H2O Bước 1: Viết PTPƯ để xác định sự thay đổi số oxi hoá của nguyên tố. Ban đầu: Cu0 ----> Cu+ 2 Trong chất sau phản ứng Cu(NO3)2 Ban đầu: N+ 5 (HNO3) ----> N+ 4 Trong chất sau phản ứng NO2 Bước 2: Xác định số oxi hoá của các nguyên tố thay đổi. Cu0 ----> Cu+ 2 N+ 5 ----> N+ 4 Bước 3: Viết các quá trình oxi hoá và quá trình khử. Cu0 – 2e ----> Cu+ 2 N+ 5 + 1e ----> N+ 4 Bước 4: Tìm bội chung để cân bằng số oxi hoá. 1 Cu0 – 2e ----> Cu+ 2 2 N+ 5 + 1e ----> N+ 4 Bước 5: Đưa hệ số vào phương trình, kiểm tra, cân bằng phần không oxi hoá - khử và hoàn thành PTHH. Cu + 2HNO3 (đặc) -----> Cu(NO3)2 + 2NO2 + H2O + 2HNO3 (đặc) -----> Cu + 4HNO3 (đặc) -----> Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 3/ Cân bằng theo phương pháp bán phản ứng ( Hay ion - electron) Theo phương pháp này thì các bước 1 và 2 giống như phương pháp electron. Bước 3: Viết các bán phản ứng oxi hoá và bán phản ứng khử theo nguyên tắc: + Các dạng oxi hoá và dạng khử của các chất oxi hoá, chất khử nếu thuộc chất điện li mạnh thì viết dưới dạng ion. Còn chất điện li yếu, không điện li, chất rắn, chất khí thì viết dưới dạng phân tử (hoặc nguyên tử). Đối với bán phản ứng oxi hoá thì viết số e nhận bên trái còn bán phản ứng thì viết số e cho bên phải. Bước 4: Cân bằng số e cho – nhận và cộng hai bán phản ứng ta được phương trình phản ứng dạng ion. Muốn chuyển phương trình phản ứng dạng ion thành dạng phân tử ta cộng 2 vế những lượng tương đương như nhau ion trái dấu (Cation và anion) để bù trừ điện tích. Chú ý: cân bằng khối lượng của nửa phản ứng. Môi trường axit hoặc trung tính thì lấy oxi trong H2O. Bước 5: Hoàn thành phương trình. Một số phản ứng hoá học thường gặp. Cần nắm vững điều kiện để xảy ra phản ứng trao đổi trong dung dịch. Gồm các phản ứng: 1/ Axit + Bazơ Muối + H2O 2/ Axit + Muối Muối mới + Axít mới 3/ Dung dịch Muối + Dung dịch Bazơ Muối mới + Bazơ mới 4/ 2 Dung dịch Muối tác dụng với nhau 2 Muối mới Điều kiện để xảy ra phản ứng trao đổi là: Sản phẩm thu được phải có ít nhất một chất không tan hoặc một chất khí hoặc phải có H2O và các chất tham gia phải theo yêu cầu của từng phản ứng. Tính tan của một số muối và bazơ. Hầu hết các muối clo rua đều tan ( trừ muối AgCl , PbCl2 ) Tất cả các muối nit rat đều tan. Tất cả các muối của kim loại kiềm đều tan. Hầu hết các bazơ không tan ( trừ các bazơ của kim loại kiềm, Ba(OH)2 và Ca(OH)2 tan ít. * Na2CO3 , NaHCO3 ( K2CO3 , KHCO3 ) và các muối cacbonat của Ca, Mg, Ba đều tác dụng được với a xít. NaHCO3 + NaHSO4 Na2SO4 + H2O + CO2 Na2CO3 + NaHSO4 Không xảy ra NaHCO3 + NaOH Na2CO3 + H2O Na2CO3 + NaOH Không xảy ra 2NaHCO3 Na2CO3 + H2O + CO2 NaHCO3 + Ba(OH)2 BaCO3 + NaOH + H2O 2NaHCO3 + 2KOH Na2CO3 + K2CO3 + 2H2O Na2CO3 + Ba(OH)2 BaCO3 + 2NaOH Ba(HCO3)2 + Ba(OH)2 2BaCO3 + 2H2O Ca(HCO3)2 + Ba(OH)2 BaCO3 + CaCO3 + 2H2O NaHCO3 + BaCl2 không xảy ra Na2CO3 + BaCl2 BaCO3 + 2NaCl Ba(HCO3)2 + BaCl2 không xảy ra Ca(HCO3)2 + CaCl2 không xảy ra NaHSO3 + NaHSO4 Na2SO4 + H2O + SO2 Na2SO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + SO2 2NaHSO3 + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O + 2SO2 Na2SO3 + 2NaHSO4 2Na2SO4 + H2O + SO2 2KOH + 2NaHSO4 Na2SO4 + K2SO4 + H2O (NH4)2CO3 + 2NaHSO4 Na2SO4 + (NH4)2SO4 + H2O + CO2 Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu Cu + Fe SO4 không xảy ra Cu + Fe2(SO4)3 2FeSO4 + CuSO4 Fe + Fe2(SO4)3 3FeSO4 2FeCl2 + Cl2 2FeCl3 Bảng tính tan trong nước của các axit – bazơ - muối Nhóm hiđroxit và gốc axit Hiđro và các kim loại H I K I Na I Ag I Mg II Ca II Ba II Zn II Hg II Pb II Cu II Fe II Fe III Al III - OH t t - k i t k - k k k k k - Cl t/b t t k t t t t t i t t t t - NO3 t/b t t t t t t t t t t t t t - CH3COO t/b t t t t t t t t t t t - t = S t/b t t k - t t k k k k k k – = SO3 t/b t t k k k k k k k k k - – = SO4 t/kb t t i t i k t - k t t t t = CO3 t/b t t k k k k k - k - k - – = SiO3 k/kb t t – k k k k – k – k k k = PO4 t/kb t t k k k k k k k k k k k t : hợp chất không tan được trong nước . k: hợp chất không tan i: hợp chất ít tan. b: hợp chất bay hơi hoặc dễ bi phân huỷ thành khí bay lên. kb : hợp chất không bay hơi. Vạch ngang “ - " :hợp chất không tồn tại hoặc bị phân huỷ trong nước. Một số PTHH cần lưu ý: Ví dụ: Hoà tan m( gam ) MxOy vào dung dịch axit (HCl, H2SO4, HNO3) Ta có PTHH cân bằng như sau: lưu ý 2y/x là hoá trị của kim loại M MxOy + 2yHCl xMCl2y/x + yH2O 2MxOy + 2yH2SO4 xM2(SO4)2y/x + 2yH2O MxOy + 2yHNO3 xM(NO3)2y/x + yH2O VD: Hoà tan m( gam ) kim loại M vào dung dịch a xit (HCl, H2SO4) Ta có PTHH cân bằng như sau: lưu ý x là hoá trị của kim loại M 2M + 2xHCl 2MClx + xH2 áp dụng: Fe + 2HCl FeCl2 + H2 2Al + 2*3 HCl 2AlCl3 + 3H2 6 2M + xH2SO4 M2(SO4)x + xH2 áp dụng: Fe + H2SO4 FeSO4 + H2 2Al + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2 Các phản ứng điều chế một số kim loại: Đối với một số kim loại như Na, K, Ca, Mg thì dùng phương pháp điện phân nóng chảy các muối Clorua. PTHH chung: 2MClx (r ) 2M(r ) + Cl2( k ) (đối với các kim loại hoá trị II thì nhớ đơn giản phần hệ số) Đối với nhôm thì dùng phương pháp điện phân nóng chảy Al2O3, khi có chất xúc tác Criolit(3NaF.AlF3) , PTHH: 2Al2O3 (r ) 4Al ( r ) + 3 O2 (k ) Đối với các kim loại như Fe , Pb , Cu thì có thể dùng các phương pháp sau: - Dùng H2: FexOy + yH2 xFe + yH2O ( h ) - Dùng C: 2FexOy + yC(r ) 2xFe + yCO2 ( k ) - Dùng CO: FexOy + yCO (k ) xFe + yCO2 ( k ) - Dùng Al( nhiệt nhôm ): 3FexOy + 2yAl (r ) 3xFe + yAl2O3 ( k ) - PTPƯ nhiệt phân sắt hiđrô xit: 4xFe(OH)2y/x + (3x – 2y) O2 2xFe2O3 + 4y H2O Một số phản ứng nhiệt phân của một số muối 1/ Muối nitrat Nếu M là kim loại đứng trước Mg (Theo dãy hoạt động hoá học) 2M(NO3)x 2M(NO2)x + xO2 (Với những kim loại hoá trị II thì nhớ đơn giản phần hệ số ) Nếu M là kim loại kể từ Mg đến Cu (Theo dãy hoạt động hoá học) 4M(NO3)x 2M2Ox + 4xNO2 + xO2 (Với những kim loại hoá trị II thì nhớ đơn giản phần hệ số ) Nếu M là kim loại đứng sau Cu (Theo dãy hoạt động hoá học) 2M(NO3)x 2M + 2NO2 + xO2 (Với những kim loại hoá trị II thì nhớ đơn giản phần hệ số) 2/ Muối cacbonat - Muối trung hoà: M2(CO3)x (r) M2Ox (r) + xCO2(k) (Với những kim loại hoá trị II thì nhớ đơn giản phần hệ số) - Muối cacbonat axit: 2M(HCO3)x(r) M2(CO3)x(r) + xH2O( h ) + xCO2(k) (Với những kim loại hoá trị II thì nhớ đơn giản phần hệ số) 3/ Muối amoni NH4Cl NH3 (k) + HCl ( k ) NH4HCO3 NH3 (k) + H2O ( h ) + CO2(k) NH4NO3 N2O (k) + H2O ( h ) NH4NO2 N2 (k) + 2H2O ( h ) (NH4)2CO3 2NH3 (k) + H2O ( h ) + CO2(k) 2(NH4)2SO4 4NH3 (k) + 2H2O ( h ) + 2SO2 ( k ) + O2(k) Bài 1: Viết các phương trình hoá học biểu diễn các phản ứng hoá học ở các thí nghiệm sau: Nhỏ vài giọt axit clohiđric vào đá vôi. Hoà tan canxi oxit vào nước. Cho một ít bột điphotpho pentaoxit vào dung dịch kali hiđrôxit. Nhúng một thanh sắt vào dung dịch đồng(II) sunfat. Cho một mẫu nhôm vào dung dịch axit sunfuric loãng. Nung một ít sắt(III) hiđrôxit trong ống nghiệm. Dẫn khí cacbonic vào dung dịch nước vôi trong đến dư. Cho một ít natri kim loại vào nước. Bài 2: Có những bazơ sau: Fe(OH)3, Ca(OH)2, KOH, Mg(OH)2. Hãy cho biết những bazơ
File đính kèm:
- BOI DUONG HS GIOI HOA HOC 9.doc