Bài giảng tìm hiểu Các loại hợp chất vô cơ

TÀI LIỆU BÀI GIẢNG CÁC LOẠI HỢP CHẤT VÔ CƠ Giáo viên: PHẠM NGỌC SƠN I. Phân loại các chất vô cơ CÁC HỢP CHẤT VÔ CƠ OXIT AXIT BAZƠ MUỐI Oxit bazơ Oxit axit Có oxi không có oxi Bazơ tan Bazơ không tan Muối axit Muối trung hoà CaO CO2 HNO3 HCl NaOH Cu(OH)2 KHSO4 NaCl Fe2O3 SO2 H2SO4 HBr KOH Fe(OH)3 NaHCO3 K2SO4 Sơ đồ mối liên hệ giữa các hợp chất vô cơ Oxit bazơ Bazơ Muối Oxit axit Axit Một số điểm lưu ý Oxit axit: là những oxit tác dụng với dung dịch bazơ tạo thành muối và nước.Thông thường oxit axit gồm: nguyên tố phi kim + oxi. (Trừ: CO, NO là các oxit trung tính) Ví dụ: CO2, N2O5 Tác dụng với nước tạo dung dịch axit Một số oxit axit tác dụng với nước tạo thành dung dịch axit. Ví dụ: SO3 + H2O H2SO4 (Trừ CO, NO, N2O) Tác dụng với một số oxit bazơ tạo thành muối (phản ứng kết hợp) Lưu ý: Chỉ có những oxit axit nào tương ứng với axit tan được mới tham gia loại phản ứng này. Ví dụ: CO2 (k) + CaO (r) CaCO3(r) Tác dụng với bazơ tan (kiềm) tạo thành muối và nước Ví dụ: CO2 (k) + Ca(OH)2 (dd) CaCO3 (r)+ H2O (l) b) Oxit bazơ: là những oxit tác dụng với axit tạo thành muối và nước. Thông thường oxit bazơ gồm nguyên tố kim loại + oxi (Trừ: CrO3, Mn2O7 là các oxit axit) Ví dụ: CaO: Canxi oxit; FeO: Sắt (II) oxit Tác dụng với nước tạo dung dịch bazơ Một số oxit bazơ tác dụng với nước tạo thành dung dịch bazơ. Ví dụ: BaO (r) + H2O (l) Ba(OH)2 (dd) Tác dụng với oxit axit tạo thành muối Ví dụ: Na2O (r) + CO2 (k) Na2CO3 (r) Tác dụng với axit tạo thành muối và nước Ví dụ: CuO (r) + 2 HCl (dd) CuCl2 (dd) + H2O c) Oxit lưỡng tính: là những oxit tác dụng cả với dung dịch kiềm và tác dụng với axit tạo thành muối và nước.Ví dụ: Al2O3, ZnO, ... d) Oxit trung tính: là những oxit không tác dụng với axit, bazơ, nước (còn được gọi là oxit không tạo muối). Ví dụ: CO, NO,… II. MỘT SỐ OXIT QUAN TRỌNG a) Canxi oxit: Công thức hóa học là CaO, tên thông thường là vôi sống. Canxi oxit thuộc loại oxit bazơ. Ứng dụng: Dùng trong công nghiệp luyện kim và công nghiệp hóa học; trong xây dựng; khử chua đất trồng trọt; xử lý nước thải công nghiệp, sát trùng, diệt nấm, khử độc môi trường,.. Điều chế: CaCO3 CaO + CO2 ­(phản ứng phân huỷ) b) Lưu huỳnh đioxit: Công thức hóa học là SO2, lưu huỳnh đioxit còn được gọi là khí sunfurơ. Lưu huỳnh đioxit thuộc loại oxit axit. Ứng dụng: Phần lớn dùng để sản xuất axit H2SO4; dùng làm chất tẩy trắng bột gỗ trong công nghiệp giấy; chất diệt nấm mốc; chất bảo quản thực phẩm. Điều chế: Trong phòng thí nghiệm: + Từ muối sunfit: Na2SO3 (r) + 2H2SO4 (dd) 2NaHSO4 (dd) + H2O (l) + SO2 (k) + Từ H2SO4 đặc: Cu + 2H2SO4 (đặc, nóng) CuSO4 + SO2 ­ + 2H2O Trong công nghiệp: + Đốt lưu huỳnh trong không khí: S + O2 SO2 + Đốt quặng pirit sắt (FeS2): 4 FeS2 + 11 O2 8 SO2 + 2 Fe2O3 III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA AXIT Axit làm quỳ tím chuyển sang màu hồng ( trừ H2SiO3) Axit + kim loại tạo thành muối và giải phóng hiđro. Lưu ý: + Đối với axit HCl và H2SO4 loãng - Tác dụng với kim loại (đứng trước hiđro trong dãy Bêkêtốp) - Tạo muối kim loại có hóa trị thấp + H2 ­ Ví dụ: Fe + 2HCl FeCl2 + H2 ­ + Đối với axit HNO3(loãng hay đậm đặc), axit H2SO4 (đặc, nóng) - Tác dụng với hầu hết các kim loại (trừ Pt, Au) - Tạo muối kim loại có hóa trị cao + nước + khí khác hiđro. Ví dụ: 8HNO3 + 3Cu 3Cu(NO3)2 + 2NO ­ + 4H2O Axit + bazơ tạo thành muối và nước (phản ứng trung hoà) Ví dụ: HCl + NaOH NaCl + H2O Axit + oxit bazơ tạo thành muối và nước Ví dụ: H2SO4 + BaO BaSO4 ¯ + H2O Axit + muối tạo thành axit mới và muối mới thoả mãn một trong các điều kiện sau: Axit mới: dễ bay hơi hoặc yếu hơn axit phản ứng. Muối mới: không tan Ví dụ: HCl + AgNO3 AgCl ¯ + HNO3 2HCl + CaCO3 CaCl2 + CO2­ + H2O IV. MỘT SỐ AXIT QUAN TRỌNG Axit clohiđric: HCl Là dung dịch của khí hiđro clorua tan trong nước. a) Axit HCl có những tính chất chung của axit - Làm quỳ tím chuyển thành màu hồng. - Tác dụng với nhiều kim loại (Mg, Al, Fe, Zn,…) tạo muối clorua và giải phóng khí hiđro. Ví dụ: HCl + Fe FeCl2 + H2↑? - Tác dụng với bazơ và oxit bazơ tạo thành muối clorua và nước. Ví du: 2HCl + Na2O 2NaCl + H2O HCl + NaOH NaCl + H2O - Tác dụng với muối tạo thành muối mới và axit mới Ví dụ: HCl + AgNO3 AgCl¯ (trắng) + HNO3 b) Axit HCl có nhiều ứng dụng quan trọng: điều chế các muối clorua; làm sạch bề mặt kim loại khi hàn; tẩy gỉ kim loại trước khi sơn, tráng, mạ,.. chế biến thực phẩm, dược phẩm. Axit sunfuric: H2SO4 a) Tính chất vật lý: là chất lỏng, sánh, không màu, nặng gần gấp hai lần nước, không bay hơi, dễ dàng tan trong nước và tỏa nhiều nhiệt. b) Tính chất hoá học · Axit H2SO4 loãng có tính chất chung của axit: làm quỳ tím chuyển thành màu hồng; tác dụng với kim loại (Mg, Al, Zn, Fe,..); tác dụng với oxit bazơ, bazơ; tác dụng với muối. · Axit H2SO4 đặc ngoài tính chất axit có những tính chất hóa học riêng: Tính oxi hóa mạnh: tác dụng với hầu hết các kim loại( trừ Au, Pt,..) không giải phóng ra hiđro. Ví dụ: Cu + 2H2SO4 đặc CuSO4 + SO2↑? + 2H2O Tính háo nước Ví dụ: C12H22O11 11H2O + 12 C Sau đó một phần C sẽ tiếp tục phản ứng với H2SO4: C + 2H2SO4 CO2 ­+ 2SO2 ­+ 2H2O c) Ứng dụng: sản xuất muối, axit khác; phẩm nhuộm; phân bón; chất dẻo; tơ, sợi; chất tẩy rửa; thuốc nổ; luyện kim; giấy; .... d) Sản xuất axit sunfuric từ quặng Pirit (FeS2) Qui trình sản xuất gồm 3 giai đoạn: Giai đoạn 1: đốt quặng FeS2 4 FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2 + Q Giai đoạn 2: Oxi hóa SO2 ở nhiệt độ cao, có V2O5 làm xúc tác: 2SO2 + O2 2SO3 Giai đoạn 3: SO3 kết hợp với nước SO3 + H2O H2SO4 Chú ý: Trong thực tế sản xuất H2SO4 người ta dùng dung dịch H2SO4 đặc để hấp thụ SO3 tạo thành sản phẩm có tên là oleum. Công thức của oleum được biểu diễn dưới dạng: H2SO4.nSO3. Thuốc thử hoá học Với axit H2SO4 và các muối sunfat tan: Thuốc thử là BaCl2 H2SO4 + BaCl2 BaSO4¯ (trắng) + 2 HCl Na2SO4 + BaCl2 BaSO4¯ (trắng) + 2 NaCl Với axit HCl và muối clorua tan: Thuốc thử AgNO3 HCl + AgNO3 AgCl¯ (trắng) + HNO3 NaCl + AgNO3 AgCl¯ (trắng) + NaNO3 V. TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA BAZƠ Bazơ kiềm làm quì tím chuyển sang màu xanh, phenolphtalein không màu chuyển sang màu hồng. Bazơ tác dụng với axit tạo thành muối và nước Ví dụ: KOH + HCl KCl + H2O Bazơ kiềm tác dụng với oxit axit tạo thành muối và nước Ví dụ: 2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O Bazơ không tan khi bị nhiệt phân tạo thành oxit tương ứng và nước Ví dụ: 2Fe (OH)3 Fe2O3 +3 H2O Bazơ kiềm tác dụng với muối tạo thành bazơ mới và muối mới Ví dụ: 2NaOH + CuSO4 Cu(OH)2 ¯ + Na2SO4 Lưu ý: Điều kiện để phản ứng xảy ra: + Muối tham gia phải tan trong nước. + Bazơ mới tạo thành không tan. Phân loại: có 2 loại chính a) Bazơ tan trong nước gọi là kiềm.Ví dụ: LiOH, KOH, NaOH, b) Bazơ không tan trong nước. Ví dụ: Fe(OH)3, Cu(OH)2, Mg(OH)2 VI. MỘT SỐ BAZƠ QUAN TRỌNG 1. Natri hiđroxit NaOH (xút ăn da) - Là chất rắn, không màu, hút ẩm mạnh, tan nhiều trong nước. - Có đầy đủ tính chất hóa học chung của bazơ. Đáng chú ý là NaOH hấp thụ CO2 mạnh: NaOH + CO2 NaHCO3 () 2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O () - Điều chế: + Phương pháp hóa học: Na2CO3 + Ca(OH)2 CaCO3 ¯ + 2NaOH điện phân + Phương pháp điện hóa: Có màng ngăn 2NaCl (đậm đặc) +2H2O 2NaOH + Cl2­ + H2­ Dùng bình điện phân có màng ngăn để không cho clo đi vào miền catot (cực âm) để tránh tạo thành nước Gia Ven. 2. Canxi hiđroxit Ca(OH)2 – thang pH - Ca(OH)2 thường gọi là vôi tôi. Dung dịch trong nước gọi là nước vôi trong. Nước vôi trắng là huyền phù của Ca(OH)2 trong nước. Vôi bột là Ca(OH)2 ở dạng bột. Ca(OH)2 có đầy đủ tính chất chung của một bazơ Ứng dụng: làm vật liệu xây dựng; khử chua đất trồng trọt; bảo vệ môi trường (khử tính độc hại của chất thải công nghiệp, diệt trùng,..) Điều chế: CaO + H2O Ca(OH)2 - Thang pH · Nếu pH = 7 thì dung dịch là trung tính (không có tính axit hay bazơ). Nước tinh khiết (nước cất) có pH = 7 . · Nếu pH > 7 thì dung dịch có tính bazơ. Nếu pH càng lớn thì độ bazơ của dung dịch càng lớn. · Nếu pH< 7 thì dung dịch có tính axit. Nếu pH càng nhỏ thì độ axit của dung dịch càng lớn. VII. TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA MUỐI Tính chất hóa học của muối Muối tác dụng với một số kim loại( như Zn, Fe…) tạo thành muối mới và kim loại mới. Muối tác dụng với axit tạo thành muối mới và axit mới (phản ứng trao đổi). Muối tác dụng với bazơ kiềm tạo thành muối mới và bazơ mới (phản ứng trao đổi). Muối tác dụng với muối tạo thành 2 muối mới. (phản ứng trao đổi). Phản ứng phân huỷ muối. Ví dụ: 2 KNO3 2KNO2 + O2 ­ Phản ứng trao đổi Định nghĩa: Phản ứng trao đổi là phản ứng hóa học trong đó hai hợp chất tham gia phản ứng trao đổi nhau thành phần cấu tạo của chúng để tạo ra các hợp chất mới. Phản ứng trao đổi chỉ xảy ra khi trong số các sản phẩm phải có một chất không tan hay dễ bay hơi hoặc nước. Ví dụ: H2SO4 + Na2S Na2SO4 + H2S ­ Lưu ý: · H2S, HCl, NH3, CO2, SO2 : dễ bay hơi. Phân loại: có 2 loại muối. a) Muối trung tính (trung hòa): trong phân tử không chứa nguyên tử hiđro Ví dụ: Na2CO3, K2CO3,… b) Muối axit: trong phân tử có chứa nguyên tử hiđro Ví dụ: NaHCO3, NaH2PO4,… c) Tên gọi Tên gọi muối trung hòa = tên kim loại (hóa trị nếu cần) + tên gốc axit Ví dụ: Na2CO3: Natri cacbonat Tên gọi muối axit = tên kim loại +tiếp đầu ngữ + hiđro + tên gốc axit Ví dụ: NaH2PO4: Natri đihiđro photphat. 4. Tính tan Tính tan của muối trong nước góp phần quyết định phản ứng hóa học của nó với axit, bazơ, muối. Lưu ý: - Tất cả muối nitrat đều tan trong nước. Hầu hết muối clorua đều tan (trừ AgCl, PbCl2, CuCl, HgCl2) Hầu hết các muối sunfat đều tan (trừ Ag2SO4, CaSO4, PbSO4, BaSO4, Hg2SO4) Hầu hết muối cacbonat đều không tan (trừ K2CO3, Na2CO3, (NH4)2CO3, cacbonat axit). Hầu hết các muối photphat đều không tan (trừ photphat kim loại kiềm, photphat amoni và các muối photphat 1) Giáo viên: Phạm Ngọc Sơn Nguồn: Hocmai.vn