Lý thuyết Hóa học Lớp 9 - Chương 3: Phi kim

Nội dung text: Lý thuyết Hóa học Lớp 9 - Chương 3: Phi kim

1. Chương 3 phi kim sơ lược bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học A - một số Kiến thức cần nhớ I. Tính chất vật lí của phi kim ở điều kiện thường các phi kim tồn tại ở cả ba trạng thái: + Một số phi kim tồn tại ở trạng thái rắn như: cacbon, silic, lưu huỳnh, photpho + Có phi kim tồn tại ở trạng thái lỏng như brom + Một số phi kim tồn tại ở trạng thái khí như: oxi, clo, flo, nitơ - Phần lớn các phi kim không dẫn điện. - Các phi kim đều dẫn nhiệt kém. - Một số phi kim độc như clo, brom, iot II. tính chất hoá học chung của phi kim 1. Tác dụng với kim loại - Oxi tác dụng với hầu hết các kim loại tạo thành oxit. Thí dụ 1: Kali phản ứng với oxi tạo thành kali oxit: 4K + O2 2K2O Thí dụ 2: Nhôm cháy trong oxi tạo thành nhôm oxit: to 4Al + 3O2  Al2O3 Thí dụ 3: Đồng cháy trong oxi tạo thành đồng (II) oxit: to 2Cu + O2  2CuO - Các phi kim khác tác dụng với các kim loại tạo thành muối. Thí dụ 1: Magie phản ứng với khí clo tạo thành muối magiê clorua tinh thể: to Mg + Cl2  MgCl2 Thí dụ 2: Sắt phản ứng với lưu huỳnh ở nhiệt độ cao tạo thành sắt sunfua: to Fe + S FeS 2. Tác dụng với hidro - Oxi tác dụng với hidro tạo thành hơi nước. to 2H2 + O2  2H2O - Một số phi kim khác tác dụng với hidro tạo thành hợp chất khí. to H2 + Cl2  2HCl to H2 + S  H2S 3. Tác dụng với oxi Nhiều phi kim tác dụng với oxi tạo thành oxit axit to C + O2  CO2 to S + O2  SO2 to 4P + 5O2  2P2O5 4. Mức độ hoạt động hoá học của phi kim Mức độ hoạt động hoá học mạnh hay yếu của các phi kim được xét dựa trên khả năng và mức độ phản ứng của chúng với kim loại và hidro. Flo, oxi và clo là những phi kim hoạt động mạnh, còn lưu huỳnh, photpho, cacbon là những phi kim hoạt động yếu hơn. III. Clo Clo là chất khí màu vàng lục, mùi hắc, tan một phần trong nước. Clo là khí độc. 1. Tính chất hoá học a. Tác dụng với kim loại Clo tác dụng với hầu hết các kim loại tạo thành muối clorua. to Mg + Cl2  MgCl2 to 2Fe + 3Cl2  2FeCl3 to Cu + Cl2  CuCl2
2. b. Tác dụng với hidro Clo tác dụng với hidro tạo thành khí hidroclorua, khí này tan trong nước tạo thành dung dịch axit clohidric. to H2 + Cl2  2HCl c. Tác dụng với nước Khi tan trong nước một phần khí clo tác dụng với nước tạo thành axit clohidric và axit hipoclorơ: H2O + Cl2  HCl + HClO d. Tác dụng với dung dịch kiềm 2NaOH + Cl2 NaCl + NaClO + H2O Clo tác dụng với dung dịch NaOH tạo thành muối natri clorua và muối natri hipoclorit (hỗn hợp muối NaCl và NaClO trong nước gọi là nước Gia-ven). to 6KOH + 3Cl2  5KCl + KClO3 + 3H2O Chú ý: Clo không tác dụng trực tiếp với oxi tạo thành oxit. 2. ứng dụng và điều chế a. ứng dụng Clo có nhiều ứng dụng trong đời sống và trong sản suất như: khử trùng nước sinh hoạt, tẩy trắng vải, sợi, bột giấy và được sử dụng nhiều trong công nghiệp cao su, chất dẻo b. Điều chế - Trong phòng thí nghiệm: Cho axit clohidric đặc tác dụng với chất oxi hoá mạnh. to 4HCl(dd đặc) + MnO2  MnCl2 + Cl2 + 2H2O to 16HCl(dd đặc) + 2KMnO2  2MnCl2 + 2KCl + 5Cl2 + 8H2O - Trong công nghiệp: Điện phân dung dịch NaCl bão hoà có màng ngăn xốp. 2NaCl(dd bão hoà) + 2H2O Điện phân có màng ngăn 2NaOH + Cl2 + H2 IV. Cacbon 1. Đơn chất a. Tính chất vật lí của cacbon - Dạng thù hình: " Dạng thù hình của nguyên tố là dạng tồn tại của những đơn chất khác nhau do cùng một nguyên tố hoá học tạo nên". Cacbon có ba dạng thù hình chính: + Kim cương: là chất rắn trong suốt, cứng và không có khả năng dẫn điện. Kim cương thường được dùng làm đồ trang sức, mũi khoan, dao cắt kính + Than chì: là chất rắn mềm, có khả năng dẫn điện. Than chì thường được dùng làm điện cực, chất bôi trơn, ruột bút chì + Cacbon vô định hình: là chất rắn, xốp không có khả năng dẫn điện. Thường được sử dụng làm nhiên liệu trong đời sống và trong sản suất. - Tính chất hấp phụ: Một số dạng cacbon vô định hình như than gỗ, than xương mới điều chế có khả năng hấp phụ các chất khí, chất màu trên bề mặt của chúng (gọi là than hoạt tính). b. Tính chất hoá học Cacbon là một phi kim hoạt động hoá học yếu. - Cacbon tác dụng với oxi: Cacbon cháy trong oxi tạo thành cacbon đioxit và toả nhiều nhiệt. to C + O2  CO2 + Q - Cacbon tác dụng với oxit kim loại: Cacbon có tính khử nên ở nhiệt độ cao có thể khử một số oxit kim loại: to C + 2CuO  CO2 + 2Cu to C + 2ZnO  CO2 + 2Zn 2. Một số hợp chất của cacbon a. Các oxit của cacbon - Cacbon oxit: CO là chất khí không màu rất độc không tan trong nước. Cacbon oxit là oxit trung tính không tác dụng với axit và kiềm. Cacbon oxit có tính khử mạnh, ở nhiệt độ cao có thể khử được nhiều oxit kim loại: to CO + CuO  CO2 + Cu to 3CO + Fe2O3  3CO2 + 2Fe Cacbon oxit cháy trong không khí hoặc trong oxi toả nhiều nhiệt: to 2CO + O2  2CO2 + Q - Cacbon đioxit: CO2 là chất khí không màu, không mùi, nặng hơn không khí, khi bị nén và làm lạnh bị hoá rắn thành nước đá khô (tuyết cacbonic) dùng để bảo quản thực phẩm.
3. Cacbon đioxit là oxit axit. + Tác dụng với nước Cacbon đioxit tác dụng với nước tạo thành dung dịch axit cacbonic là axit yếu không bền, lầm quỳ tím chuyển sang màu đỏ. H2O + CO2 H 2CO3 + Tác dụng với dung dịch bazơ: Tuỳ theo tỉ lệ số mol giữa CO2 và bazơ mà tạo thành muối trung hoà, muối axit hoặc hỗn hợp hai muối: NaOH + CO2 NaHCO3 2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O + Tác dụng với oxit bazơ: CaO + CO2 CaCO 3 b. Axit cacbonic và muối cacbonat * Axit cacbonic (H2CO3) tạo thành khi hoà tan CO2 vào nước. H2CO3 là một axit yếu không bền dễ bị phân tích thành CO2 và nước, dung dịch H2CO3 làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ. * Muối cacbonat: có hai loại muối cacbonat trung hoà và muối cacbonat axit (hidrocacbonat). - Đa số muối cacbonat không tan trong nước (trừ các muối cacbonat của kim loại kiềm: Na2CO3, K2CO3 Hầu hết các muối hidrocacbonat tan tốt trong nước như: Ca(HCO3)2, Ba(HCO3)2, Mg(HCO3)2 - Tính chất hoá học của muối cacbonat + Tác dụng với dung dịch axit Na2CO3 + H2SO4 Na2SO4 + CO2 + H2O 2NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + 2CO2 + 2H2O + Tác dụng với dung dịch bazơ K2CO3 + Ca(OH)2 2KOH + CaCO3 NaHCO3 + NaOH Na2CO3 + H2O + Tác dụng với dung dịch muối tạo thành hai muối, trong đó ít nhất có một muối ít tan K2CO3 + CaCl2 2KCl + CaCO3 + Muối cacbonat dễ bị nhiệt phân huỷ: Hầu hết các muối cacbonat đều dễ bị nhiệt phân huỷ (trừ các muối cacbonat của kim loại kiềm) to CaCO3  CaO + CO2 to 2NaHCO3  Na2CO3 + CO2 + H2O V - Silic và công nghiệp silicat 1. Silic Là nguyên tố phổ biến thứ 2 (sau oxi) trong thiên nhiên, silic chiếm 1/4 khối lượng vỏ trái đất, silic tồn tại chủ yếu dưới dạng hợp chất trong cát trắng và đất sét. Silic là chất rắn màu xám, tinh thể tinh khiết có tính bán dẫn nên có nhiều ứng dụng trong công nghệ điện tử, pin mặt trời ở nhiệt độ cao silic phản ứng với oxi tạo thành silic đioxit: to Si + O2  SiO2 2. Silic đioxit (SiO2) Silic đioxit là oxit axit không tan trong nước, tác dụng với kiềm và oxit bazơ ở nhiệt độ cao tạo thành muối silicat: to 2NaOH(r) + SiO2 (r)  Na2SiO3 + H2O to CaO(r) + SiO2 (r)  CaSiO3 3. Công nghiệp silicat a. Sản xuất gốm, sứ - Đồ gốm, sứ: gạch, ngói, gạch chịu lửa sành, sứ - Từ nguyên liệu chính là đất sét, thạch anh, fenspat được trộn với nước để hoá dẻo sau đó tạo hình, sấy khô và cuối cùng là nung ở nhiệt độ thích hợp. b. Sản xuất xi măng Xi măng là chất kết dính trong xây dựng có thành phần chính là canxi silicat và canxi aluminat. Các công đoạn chính để sản xuất xi măng: - Nghiền nhỏ nguyên liệu: đá vôi, đất sét, quặng sắt sau đó trộn với nước tạo dạng bùn. - Nung hỗn hợp trên trong lò quay hay lò đứng ở nhiệt độ 1400oC - 1500oC thu được clanhke. - Nghiền clanhke thành bột mịn (xi măng). c. Sản xuất thuỷ tinh
4. Thành phần chính của thuỷ tinh là hỗn hợp canxi silicat (CaSiO3) và Natri silicat (Na2SiO3). Các công đoạn chính để sản xuất thuỷ tinh: - Trộn hỗn hợp cát (SiO2), đá vôi (CaCO3) và xôđa (Na2CO3) theo tỉ lệ thích hợp. - Nung hỗn hợp trên trong lò nung ở nhiệt độ khoảng 900oC thu được thuỷ tinh: to CaO(r) + SiO2 (r)  CaSiO3 to Na2CO3(r) + SiO2 (r)  Na2SiO3 + CO2 - Làm nguội thuỷ tinh đến dẻo rồi tạo hình thành các đồ vật. VI - Sơ lược về bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học 1. Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong bảng tuần hoàn Các nguyên tố được sắp xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân nguyên tử. 2. Cấu tạo bảng tuần hoàn a. Ô nguyên tố Ô nguyên tố cho biết: Số hiệu nguyên tử, kí hiệu hoá học, tên nguyên tố, nguyên tử khối của nguyên tố đó. - Số hiệu nguyên tử còn gọi là số thứ tự của nguyên tố trong bảng tuần hoàn. Số hiệu nguyên tử có số trị bằng số đơn vị điện tích hạt nhân và bằng số electron trong nguyên tử. 12 Số hiệu nguyên tử Kí hiệu hoá học Mg Magie Tên nguyên tố Nguyên tử khối 24 b. Chu kì - Chu kì là dãy các nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp electron và được xếp theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần. - Số thứ tự của chu kì bằng số lớp electron. - Có 7 chu kì trong đó các chu kì 1, 2, 3 được gọi là chu kì nhỏ, các chu kì 4, 5, 6, 7 là các chu kì lớn. Thí dụ: Chu kì 2 gồm 8 nguyên tố có 2 lớp electron trong nguyên tử. Điện tích hạt nhân tăng từ Li là 3+ đến Ne là 10+. c. Nhóm Nhóm gồm các nguyên tố mà nguyên tử của chúng có số electron lớp ngoài cùng bằng nhau và được xếp thành cột theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân nguyên tử. Thí dụ: Nhóm I gồm các nguyên tố kim loại mạnh, chúng đều có 1 electron ở lớp ngoài cùng. Điện tích hạt nhân tăng từ Li là 3+ đến Fr là 87+. 3. Sự biến đổi tính chất của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn a. Trong một chu kì Trong các chu kì nhỏ: Đi từ đầu chu kì đến cuối chu kì theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân: - Số electron lớp ngoài cùng tăng dần từ 1 đến 8 electron. - Tính kim loại của các nguyên tố giảm dần, đồng thời tính phi kim của các nguyên tố tăng dần. - Đầu chu kì là một kim loại kiềm, cuối chu kì là halogen và kết thúc là một khí hiếm. b. Trong một nhóm Trong một nhóm: Đi từ trên xuống dưới theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân: - Số lớp electron tăng dần. - Tính kim loại của các nguyên tố tăng dần, đồng thời tính phi kim của các nguyên tố giảm dần. 4. ý nghĩa của bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học a. Biết vị trí nguyên tố ta có thể suy đoán cấu tạo nguyên tử và tính chất của nguyên tố. Thí dụ: Nguyên tố A ở ô số 9, nhóm V chu kì II trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học. Nêu cấu tạo nguyên tử và dự đoán tính chất của nguyên tố A. Nguyên tố A (Flo) ở ô thứ 9 nên có số hiệu nguyên tử là 9, có điện tích hạt nhân bằng 9+ và có 9 electron và có hai lớp electron. Nguyên tố A ở cuối chu kì II nên là phi kim hoạt động mạnh hơn oxi ở ô số 8 và nguyên tố A ở đầu nhóm VII nên tính phi kim mạnh hơn clo ở ô 17. b. Biết cấu tạo nguyên tử có thể suy đoán vị trí và tính chất của nguyên tố. Thí dụ: Nguyên tố B có điện tích hạt nhân là 12+ có 3 lớp electron và có 2 electron ở lớp ngoài cùng. Xác định vị trí của B và dự đoán tính chât hoá học cơ bản của nó. Nguyên tố B (Magie) có 3 lớp electron và 2 electron lớp ngoài cùng nên nguyên tố B ở chu kì III nhóm II. Mg đứng ở gần đầu chu kì II nên nó là một kim loại. Tính kim loại của Mg yếu hơn Na đứng trước nó trong cùng chu kì và Ca đứng dưới nó trong cùng nhóm. Tính kim loại của Mg mạnh hơn Al đứng sau nó trong cùng chu kì và Be đứng trên nó trong cùng nhóm.