Chuyên đề Phản ứng nhiệt phân

Chuyên đề PHẢN ỨNG NHIỆT PHÂN A – LÍ THUYẾT I/ Khái niệm - Bản chất của phản ứng: - Khái niệm: Phản ứng nhiệt phân là phản ứng phân huỷ các hợp chất hoá học dưới tác dụng của nhiệt độ. - Bản chất: Phân cắt các liên kết kém bền trong phân tử hợp chất vô cơ hay hữu cơ bởi nhiệt độ. * Lưu ý: (1) Phản ứng nhiệt phân có thể thuộc phản ứng oxi hoá - khử hoặc không: VD: 2KClO3 2KCl + 3O2 : Thuộc phản ứng oxi hoá - khử. CaCO3 CaO + CO2 : Không thuộc phản ứng oxi hoá - khử. (2) Phản ứng điện phân nóng chẩy không thuộc phản ứng nhiệt phân vì nó phân huỷ dưới tác dụng của dòng điện một chiều. II/ Các trường hợp nhiệt phân: 1/ Nhiệt phân hiđroxit: * NX: Các bazơ không tan đều bị phân huỷ ở t0 cao: PƯ: 2M(OH)n M2On + nH2O. (Với M khác Li; Na; K; Ca; Ba) * Lưu ý: + Phản ứng nhiệt phân Fe(OH)2 có mặt không khí: 4Fe(OH)2 + O2 2Fe2O3 + 4H2O + Với AgOH và Hg(OH)2 : Không tồn tại ở nhiệt độ thường. 2AgOH Ag2O + H2O Hg(OH)2 HgO + H2O Ở nhiệt độ cao thì Ag2O và HgO tiếp tục bị phân huỷ: 2Ag2O 4Ag + O2 2HgO 2Hg + O2 2/ Nhiệt phân muối: a/ Nhiệt phân muối amoni (NH4+): * NX: - Tất cả các muối amoni đều kém bền nhiệt và bị phân huỷ khi nung nóng. - Nguyên nhân: Do cấu trúc của ion NH4+ không bền. - Sản phẩm của phản ứng nhiệt phân phụ thuộc vào bản chất của anion gốc axit trong muối (có hay không có tính oxi hoá). * TH1: Nếu anion gốc axit trong muối không có tính oxi hoá (VD: X-; PO43-; CO32-...) PƯ: (NH4)nA nNH3 + HnA : Không thuộc phản ứng oxi hoá khử. VD: NH4Cl (rắn) NH3 (k) + HCl (k) * TH2: Nếu anion gốc axit trong muối có tính oxi hoá (VD: NO3-; NO2- ; Cr2O42-...) thì sản phẩm của phản ứng không phải là NH3 và axit tương ứng: VD: NH4NO3 N2O + 2H2O (Nếu nung ở > 5000C có thể cho N2 và H2O) NH4NO2 N2 + 2H2O (NH4)2Cr2O4 Cr2O3 + N2 + 4H2O b/ Nhiệt phân muỗi nitrat (NO3-): * NX: - Tất cả các muối nitrat đều dễ bị nhiệt phân. - Nguyên nhân: Do cấu trúc của ion NO3- kém bền với nhiệt. - Sản phẩm của quá trình nhiệt phân phụ thuộc vào khả năng hoạt động của kim loại có trong muối. Có 3 trường hợp: TH1: TH2 TH3 K Ba Ca Na Mg Al Zn Fe Co Ni Sn Pb H2 Cu Hg Ag Pt Au Muối nitrit + O2 Oxi + NO2 + O2 Kim loại + NO2 + O2 VD: 2NaNO3 2NaNO2 + O2 2Cu(NO3)2 2CuO + 4NO2 + O2 2AgNO3 2Ag + 2NO2 + O2 * Lưu ý: + Ba(NO3)2 thuộc TH2 + Tất cả các phản ứng nhiệt phân muỗi nitrat đều thuộc phản ứng oxi hoá - khử. + Khi nhiệt phân NH4NO3 NH4NO3 N2O + 2H2O + Khi nhiệt phân muối Fe(NO3)2 trong môi trường không có không khí: Có phản ứng: 2Fe(NO3)2 2FeO + 4NO2 + O2 (1) 4FeO + O2 2Fe2O3 (2) Nếu phản ứng hoàn toàn thì chất rắn trong bình sau phản ứng là Fe2O3. c/ Nhiệt phân muối hiđrocacbonat và muối cacbonat: * Nhiệt phân muối hiđrocacbonat (HCO3-) : * NX: Tất cả các muối hiđrocacbonat đều kém bền nhiệt và bị phân huỷ khi đun nóng. PƯ: 2M(HCO3)n M2(CO3)n + nCO2 + nH2O VD: 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O * Nhiệt phân muối cacbonat (CO32-) : * NX: Các muối cacbonat không tan (trừ muối amoni) đều bị phân huỷ bởi nhiệt. PƯ: M2(CO3)n M2On + CO2 VD: CaCO3 CaO + CO2 * Lưu ý: - Các phản ứng nhiệt phân muối cacbonat và hiđrocacbonat đều không thuộc phản ứng oxi hoá - khử. - Phản ứng nhiệt phân muối FeCO3 trong không khí có pư: FeCO3 FeO + CO2 4FeO + O2 2Fe2O3 d/ Nhiệt phân muối chứa oxi của clo: * NX: Tất cả các muối chứa oxi của clo đều kém bền với nhiệt, dễ bị phân huỷ khi nung nóng và phản ứng phân huỷ đều thuộc phản ứng oxi hoá - khử. VD1: 2NaClO 2NaCl + O2 (thuộc phản ứng oxi hoá nội phân tử). VD2: Phản ứng nhiệt phân muối KClO3 xảy ra theo 2 hướng. 4KClO3 KCl + 3KClO4 (1) (Phản ứng tự oxi hoá - khử). 2KClO3 2KCl + 3O2 (2) (phản ứng oxi hoá nội phân tử). VD3: 2CaOCl2 2CaCl2 + O2 e/ Nhiệt phân muối sunfat (SO42-): * NX: - Nhìn chung các muối sunfat đều khó bị phân huỷ bởi nhiệt so với các muối khác - Nguyên nhân: Do liên kết trong ion SO42- bền: - Phản ứng: + Các muối sunfat của các kim loại từ: Li đến Ba (Li; K; Ba; Ca; Na) rất khó bị nhiệt phân. Ở nhiệt độ cao nó chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng). + Các muối sunfat của các kim loại khác bị nhiệt phân ở nhiệt độ cao (>10000C). PƯ: 2M2(SO4)n 2M2On + 2nSO2 + nO2 (thuộc phản ứng oxi hoá nội phân tử). VD: 2MgSO4 2MgO + 2SO2 + O2 f/ Nhiệt phân muối sunfit (SO32-): * NX: Các muối sunfit đều kém bền nhiệt, dễ bị phân huỷ khi nung nóng: PƯ: 4M2(SO3)n 3M2(SO4)n + M2Sn (thuộc phản ứng tự oxi hoá - khử). g/ Nhiệt phân muối photphat (PO43-): NX: Hầu như các muối photphat đều rất bền với nhiệt và không bị nhiệt phân ở t0cao.