Giáo trình Chương VII: Các nguyên tố nhóm IB

Thời lượng: Lý thuyết 3 tiết (13/03/06); bài tập 2 tiết (21/03/06).

Tài liệu tham khảo: Nguyễn Đức Vận. Hóa học Vô cơ. T r 161-163.

 Nguyễn Đức Vận. Bài tập hóa Vô cơ. Bài 417, 418.

 Hoàng Nhâm. Hóa học Vô cơ T3. Tr 226-252.

VII.1. ĐẶC ĐIỂM CHUNG CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IB

Lí thuyết

- Thế điện cực của Cu, Ag, Au:

Trong môi trường axít:

doc8 trang | Chia sẻ: maika100 | Lượt xem: 2246 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Giáo trình Chương VII: Các nguyên tố nhóm IB, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
(nitơ, photpho) – Nhóm VIA (oxi, lưu huỳnh) – Nhóm VIIA (flo, clo, brom, iot).
- Hidro: không có phản ứng trực tiếp.
– Nhóm IVA: cacbon: không có phản ứng trực tiếp.
Silic: chỉ Cu phản ứng ở nhiệt độ cao tạo ra nhiều sản phẩm: Cu6Si, Cu5Si, Cu4Si
– Nhóm VA: nitơ: không có phản ứng trực tiếp
 photpho: phản ứng trực tiếp ở nhiệt độ cao tạo Cu3P; AgP2, Au2P3.
– Nhóm VIA: oxi: chỉ có Cu có phản ứng trực tiếp. Trong không khí ẩm biến thành một lợp mỏng màu xanh là muối cacbonat bazơ.
Cu + O2 + CO2 + H2O CuCO3.Cu(OH)2.
2Ag + H2S + O2 = Ag2S + 2H2O
lưu huỳnh: Cu và Ag phản ứng trực tiếp với S tạo Cu2S ( một phần CuS) và Ag2S.
2- Tác dụng với axit: 
- HNO3, H2SO4 đặc, H2SeO4 khan nóng, nước cường thủy.
H2SeO4 khan nóng: hoà tan Ag, Au:
2Au + 6H2SeO4 Au2(SeO4)3 +3 H2SeO3 + 3H2O
 Nước cường thuỷ:
HNO3 + 3HCl (NO)Cl (nitrozyl clorua) + 2Cl + 2H2O 
- Phản ứng của Cu với dung dịch HCl, H2SO4 loãng khi có mặt oxi không khí. 
2Cu + O2 + 4HCl 2CuCl2 + 2H2O
- Phản ứng của Cu, Ag với dung dịch HI.
3- Tác dụng với dung dịch muối xianua khi có mặt oxi không khí hay H2O2. Phương pháp xianua tách vàng ra khỏi bột quặng.
2Cu + 8KCN + O2 + 2H2O = 2K2[Cu(CN)4] + 4KOH
2Ag + 8KCN + O2 + 2H2O = 4K[Ag(CN)2] + 4KOH
4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O = 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH
2Au + 4NaCN + 2H2O2 = 2Na[Au(CN)2] + 2NaOH
Câu hỏi:
8- Viết các ptpư (nếu có) của Cu, Ag, Au với:
- Oxi, lưu huỳnh, flo, clo. ở điều kiện thường Cu có bị ăn mòn bởi khí F2 không. Tại sao?
- Dung dịch axit HNO3, H2SO4 đặc, H2SeO4 khan nóng. - Nước cường toan. 
Vì sao Au tan được trong nước cường toan? Ag có bị nước cường toan ăn mòn không? 
9- Có hiện tượng gì xảy ra khi để các kim loại Cu; Ag ngoài không khí ẩm có chứa hơi nước, CO2, H2S. Viết phương trình phản ứng.
10- a) Trong công nghiệp người ta điều chế CuSO4 bằng cách ngâm Cu trong dung dịch H2SO4 loãng đồng thời sục O2 liên tục. Giải thích, viết phương trình phản ứng và chứng minh.
b) Nếu điều chế CuSO4 bằng cách cho Cu tác dụng với H2SO4 đặc, nóng có hiệu quả hơn phương pháp trên đây hay không? Giải thích?
11- Viết phương trình phản ứng xảy ra khi cho Au kim loại tan trong dung dịch NaCN khi có mặt O2 không khí. Nêu ứng dụng của phương pháp này trong công nghiệp khai thác vàng?
12- a) Giải thích tại sao Ag không tan trong dung dịch HCl 1N giải phóng H2 nhưng lại tan trong dung dịch HI 1N ở 25oC. Cho = 0,8V; = 0,0V; TAgI = 8,3.10-17; TAgCl = 1,8.10-10
b) Cu có thể tan trong dung dịch HI 1N ở 25oC giải phóng hidro không?
Cho: Eo(Cu+/Cu) = 0,531V; TCuI = 1,1.10-12.
VII. 5. Tính chất các hợp chất Cu(I), Ag(I), Au(I)
1. Số phối trí đặc trưng: sp và sp3.
2. Tính chất vật lý: hầu hết có màu và khó tan trong nước. 
3. Tính chất hoá học 
- Khả năng tạo phức: Đối với Cu(I), Ag(I), Au(I) khả năng tạo phức aquơ kém bền do đó ít có khuynh hướng tạo hydrat tinh thể.
Tạo phức tốt với amoniac, HX đặc, xianua, thiosunfat, muối halogenua:
Ag2O + 4NH3 + H2O = 2[Ag(NH3)2](OH)
AgCl + NH3
AgCl + Na2S2O3
CuCl + HCl = H[CuCl2]; H2[CuCl3] : dung dịch màu vàng chanh.
- Tính khử: các hợp chất Cu(I) và Au(I) dễ bị oxi hoá, (ngay cả oxi không khí) chuyển thành dãn xuất bền Cu(II) và Au(III): 
4CuCl + O2 + 4HCl = 4CuCl(OH) (lục)
4CuCl + O2 + 4HCl = 4CuCl2 + 2H2O
CuCl + HNO3 (đặc, nóng) = Cu(NO3)2 + HCl + NO2 + H2O
Cu2O + H2SO4 loãng = Cu + CuSO4 + H2O
Cu2O + H2SO4 đặc = CuSO4 + H2O
Cu2O + 6HCl = 2H2[CuCl3] + H2O
Cu2O + 8HCl = 2H3[CuCl4] + H2O
Cu2O + 4NH3 + H2O = 2[Cu(NH3)2]+ + 2OH-
Cu2O + 4NH4+ = 2[Cu(NH3)2]+ + 2H+ + H2O
Dung dịch của các phức này dễ thành màu xanh khi tiếp xúc với oxi không khí:
4H3[CuCl4] + O2 = 4H2[CuCl4] + 2H2O
4[Cu(NH3)2]+ + O2 + 2H2O + 8NH3 = 4[Cu(NH3)4]2+ + 4OH-
VII. 5.1. Tính chất các hợp chất Cu(I)
Lí thuyết: Cấu hình electron của ion Cu+ - Số phối trí đặc trưng 
1- Đồng(I) oxit: - Trạng thái, màu sắc, tính tan.
- Tính chất hóa học: 	Tính bazơ (Tác dụng với nước, dung dịch HCl, H2SO4 loãng ); Tính oxi hóa (Tác dụng với H2, CO khi nung nóng); Tính khử (tác dụng với oxi; dung dịch HCl, H2SO4 loãng khi có mặt oxi; dung dịch H2SO4 đặc; dung dịch HNO3); Phản ứng tạo phức chất (Tác dụng với dung dịch HCl, dung dịch NH3, dung dịch muối amoni, dung dịch kiềm đặc)
- Điều chế và ứng dụng: 
2- Đồng(I) halogenua 
- Trạng thái, màu sắc, tính tan. 
 CuF CuCl CuBr CuI
Màu sắc: Đỏ thẫm trắng trắng trắng
 Tt: không tan 1,2.10-6 5,25.10-9 1,1.10-12
- Tính chất hóa học: Độ bền nhiệt; Phản ứng tạo phức chất (trừ CuF, tác dụng với dung dịch HX đặc; dung dịch NH3; các dung dịch muối xianua, thiosunfat); Tính khử (Các dung dịch Cu(I) halogenua không màu tan trong NH3 hay HX khi để ngoài không khí sẽ nhanh chóng chuyển từ không màu sang màu xanh lục của ion Cu2+). - ứng dụng: 
Câu hỏi: 
13- Viết các phương trình phản ứng của Cu2O với:
a) Khí H2, CO khi nung nóng b) Oxi c) Dung dịch HCl, H2SO4 loãng khi có mặt oxi 
d) Dung dịch H2SO4 đặc; dung dịch HNO3 e) Dung dịch NH3, dd NH4Cl, dung dịch NaOH đặc.
VII. 5.2. Tính chất các hợp chất Ag(I)
Lí thuyết: Cấu hình electron của ion Ag+ - Số phối trí đặc trưng 
1- Bạc(I) oxit: - Trạng thái, màu sắc, tính tan.
- Tính chất hóa học: Tính bazơ (Tác dụng với nước, với khí cacbonic); Tính oxi hóa(Tác dụng với H2, CO khi nung nóng, H2O2); Phản ứng tạo phức chất (Tác dụng với dung dịch NH3, dung dịch muối amoni; các dung dịch muối xianua, thiosunfat).
- Điều chế và ứng dụng: 
2- Bạc(I) halogenua: AgF – AgCl – AgBr – AgI
- Trạng thái, màu sắc, tính tan. 
 AgF AgCl AgBr AgI
Màu sắc: vàng trắng vàng nhạt vàng đậm
 Tt: tan 1,8.10-10 5,3.10-13 8,3.10-17
- Tính chất hóa học: Phản ứng phân hủy khi có ánh sáng; Phản ứng tạo phức chất (Tác dụng với dung dịch HX đặc; dung dịch NH3; các dung dịch muối xianua, thiosunfat).
- ứng dụng: 
3- Bạc nitrat: - Trạng thái, màu sắc, tính tan. 
- Tính chất hóa học: Phản ứng nhiệt phân; Tính oxi hóa mạnh (Tác dụng với kim loại mạnh hơn, với dung dịch muối Fe(II), với các chất hữu cơ (anđehit, glucozơ...); Phản ứng tạo phức.
Hằng số không bền của một số phức chất như sau:
 [Ag(NH3)2]+ [Ag(CN)2]- [Ag(S2O3)2]3- [AgI2]- [Ag(SCN)2]- 
Kkb: 6.10-8 1,4.10-21 3,5.10-14 1,8.10-12 5,9.10-9
Câu hỏi: 
14. Hãy giải thích tại sao trong dung dịch amôniac, độ hoà tan của các halogenua bạc lại giảm theo chiều từ AgCl - AgBr - AgI ?
15. Có tạo ra kết tủa trắng AgCl không khi cho HNO3 tác dụng với dung dịch [Ag(NH3)2] Cl ở điều kiện chuẩn?
Cho : Kkb [Ag(NH3)2]+ = 6.10-8; TAgCl = 1,8.10-10 ; TAgBr = 5,3.10-13 ; TAgI = 8,3.10-17 
16- Giải thích tại sao AgI không tan trong dd NH3 nhưng lại tan trong dd KCN ở điều kiện chuẩn. 
Biết: Kkb [Ag(NH3)2]+= 6.10-8; Kkb [Ag(CN)2]-= 1,4.10-21 ; TAgI= 1,8.10-17 
17- Nêu và giải thích hiện tượng xảy ra khi:
a) Cho bột Fe tác dụng với dung dịch AgNO3. 	b) Cho dd Fe(NO3)2 tác dụng với dd AgNO3.
c) Cho từ từ dd NaOH đến dư vào dd AgNO3. 	d) Cho từ từ dd NH3 đến dư vào dd AgNO3. 
Cho biết: Eo(Ag+/Ag) = 0,80V; Eo(Fe3+/Fe2+) = 0,77V; Eo(Fe2+/Fe) = -0,44V 
VII. 5.3. Tính chất các hợp chất Au(I)
VII. 6. Tính chất các hợp chất Cu(II)
Lí thuyết: Cấu hình electron của ion Cu2+ - Số phối trí đặc trưng - Từ tính
Hiệu ứng Jan – Teler: thường gặp số phối trí của Cu2+ bằng 4 (hình vuông) và bằng 6 (bát diện).
1- Đồng(II) oxit: - Trạng thái, màu sắc, tính tan.
- Tính chất hóa học: Tính bazơ (Tác dụng dung dịch axit); Tính oxi hóa (Tác dụng với H2, CO, C, chất hữu cơ khi nung nóng); Phản ứng nhiệt phân. - Điều chế và ứng dụng
2- Đồng(II) hidroxit: Cu(OH)2
- Trạng thái, màu sắc, tính tan.
- Tính chất hóa học: Tính bazơ (phản ứng với dung dịch axit); tính axit yếu (phản ứng với dung dịch kiềm đặc tạo muối cuprit); phản ứng tạo phức với dung dịch NH3; phản ứng nhiệt phân.
- Điều chế.
- Trạng thái, màu sắc, tính tan.
Cu(OH)2 = Cu2+ + 2OH- Tt = 2,2.10-20
Cu(OH)2 = Cu(OH)+ + OH- Kb = 2,2.10-13
Cu(OH)2 = HCuO2- + H+ Ka = 1.10-19
	- Tính chất hóa học: Tính bazơ (phản ứng với dung dịch axit); tính axit yếu (phản ứng với dung dịch kiềm đặc tạo muối cuprit); phản ứng tạo phức với dung dịch NH3; phản ứng nhiệt phân.
Cu(OH)2 + 2NaOHđặc = Na2CuO2 + H2O 
90-100oC
 hoặc Cu(OH)2 + 2NaOHđặc = Na2[Cu(OH)4] 
4Cu(OH)2 = 4CuO.H2O + 3H2O
Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]2+ + 2OH-	
	- Điều chế.
3- Muối đồng(II): - Màu sắc, tính tan: 
- Tính chất hóa học: Phản ứng thủy phân; tính oxi hóa (phản ứng với kim loại mạnh hơn, SO2...)
Khả năng tạo phức chất. Hằng số không bền của một số phức chất như sau:
 [Cu(NH3)4]2+ [Cu(OH)4]2- [Cu(SCN)4]2- [Cu(S2O3)2]2- 
Kkb: 9,3.10-13 2,8.10-15 3.10-7 5,1.10-13
3- Muối đồng(II): - Màu sắc, tính tan.
	 Tính tan: đa số các muối đồng(II) đều dễ tan trong nước. Các muối ít tan là 
 Cu(IO3)2 CuCO3 CuS CuC2O4 CuCrO4
Tt: 7,4.10-8 2,5.10-10 6,3.10-36 3.10-8 3,6.10-6
 Màu sắc: Trong dung dịch nước, ion Cu2+ tồn tại ở dạng phức aquơ kiểu [Cu(H2O)6]2+ và có màu xanh lam (pKa = 7,34)
	- Tính chất hóa học: Phản ứng thủy phân; tính oxi hóa (phản ứng với kim loại mạnh hơn), SO2
CuCl2 + Zn = Cu + ZnCl2
2CuCl2 + SO2 + 2H2O = 2CuCl + H2SO4 + 2HCl
CuSO4 + KI = CuI + K2SO4 + I2
CuCl2 + Cu + 4HCl = 2 H2[CuCl3] và 
CuCl2 + Cu + 6HCl = 2H3[CuCl4] 
(xanh lam) (vàng rơm sáng)
	- Khả năng tạo phức chất: Ion Cu2+ có khả năng tạo nhiều phức chất bền. Các phức tạo ra thường có cấu trúc tứ diện: [Cu(NH3)4]2+, [Cu(OH)4]2-, [CuCl4]2- hay bát diện : [Cu(H2O)6]2+ . 
CuCl2 + HCl = H[CuCl3] và CuCl2 + 2HCl = H2[CuCl4] 
(xanh lam) (hung thẫm) (hung thẫm)
CuCl2 + NO = [Cu(NO)Cl3]- và CuBr2 + NO = [Cu(NO)Br3]-
(xanh lam) (xanh tím) (xanh tím)
Câu hỏi
18. a) Cho biết Cu(OH)2 tan trong axit dễ hơn hay trong kiềm dễ hơn. Có thể coi là hợp chất lưỡng tính không? 
b) Viết các phương trình phản ứng trong các thí nghiệm sau:
a) Cho Cu(OH)2 vào dung dịch NH3 dư. 
b) Đun nóng Cu(OH)2 với dung dịch KOH đặc 50%. 
c) Đun nóng kết tủa Cu(OH)2 trong nước ở 80-90oC.
19. Viết các phản ứng nhiệt phân các chất: Cu(NO3)2; CuCO3.Cu(OH)2; CuSO4.5H2O.
20. a) Nêu nhận xét về khả năng tạo phức của ion Cu2+. 
b) Cho biết cấu trúc các ion phức [Cu(H2O)6]2+ và [Cu(NH3)4]2+. 
Viết sơ đồ hình thành liên kết 

File đính kèm:

  • docon thi dai hocnhom IB tu luan.doc