Xem bản đẹp trên 123doc.vn

Phương pháp giải bài tập Hóa học VC-HC

Chu Thị Hạnh Trường Đại Học Sư Phạm 1
BÀI GIẢNG
BÀI TẬP HÓA HỌC SƠ CẤP
(45 tiết)


Chu Thị Hạnh Trường Đại Học Sư Phạm 2
BÀI TẬP HÓA HỌC SƠ CẤP
Phần 1: TÓM TẮT LÝ THUYẾT HÓA HỌC
Phần 2: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN
HÓA HỌC
Phần 3: BÀI TẬP TỰ GIẢI
§1.I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT HOÁ HỌC
A. HÓA HỌC VÔ CƠ
I. KIM LOẠI
II. PHI KIM
III. PHẢN ỨNG OXY HÓA KHỬ
B. HÓA HỌC HỮU CƠ
I. ANKAN
II. ANKEN
III. ANKAĐIEN
Chu Thị Hạnh Trường Đại Học Sư Phạm 3
IV. ANKIN
V. AREN
VI. RƯỢU NO ĐƠN CHỨC
VII. PHENOL
VIII. ANĐEHIT
IX. AXIT CACBOXYLIC
X. ESTE
§2.I. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN HÓA
HỌC
I. PHƯƠNG PHÁP KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ
TRUNG BÌNH, KHỐI LƯỢNG NGUYÊN TỬ
TRUNG BÌNH
II. PHƯƠNG PHÁP SỐ NGUYÊN TỬ CACBON
TRUNG BÌNH
Chu Thị Hạnh Trường Đại Học Sư Phạm 4
III. PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG
IV. PHƯƠNG PHÁP TĂNG GIẢM KHỐI LƯỢNG
V. PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ELECTRON
VI. PHƯƠNG PHÁP BIỆN LUẬN CÁC KHẢ NĂNG
XẢY RA ĐỐI VỚI CHẤT THAM GIA PHẢN ỨNG
VII. PHƯƠNG PHÁP BIỆN LUẬN CÁC KHẢ
NĂNG XẢY RA ĐỐI VỚI CHẤT TAỌ THÀNH SAU
PHẢN ỨNG
VIII. PHƯƠNG PHÁP BIỆN LUẬN TRONG GIẢI
HỆ PHƯƠNG TRÌNH
IX. PHƯƠNG PHÁP BIỆN LUẬN ĐỂ TÌM CÔNG
THỨC PHÂN TỬ CHẤT HỮU CƠ
§3.I. BÀI TẬP TỰ GIẢI
I. BÀI TẬP HÓA HỌC VÔ CƠ
Chu Thị Hạnh Trường Đại Học Sư Phạm 5
II. BÀI TẬP HÓA HỌC HỮU CƠ
Phần 1: TÓM TẮT LÝ THUYẾT HÓA HỌC
§1.I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT HOÁ HỌC VÔ CƠ
I. KIM LOẠI
-
r
ntKL
> r
ntPK
, cùng chu kì
-
Đều có 1, 2 hoặc 3e ở lớp ngoài cùng
-
Tính chất hóa học cơ bản dễ mất e hóa trị thể
hiện tính khử: M - ne → M
n+
I.1. Tính chất hóa học
I.1.1. Tác dụng với phi kim
-
Đa số kim loại đều tác dụng với phi kim, phản
ứng xảy ra ở mức độ khác nhau
-
Các KL hoạt động mạnh (kiềm, kiềm thổ, Al,
Zn,..)
Chu Thị Hạnh Trường Đại Học Sư Phạm 6
và phi kim hoạt động càng mạnh → phản ứng xảy ra
mạnh liệt. Mg + O
2
→ 2MgO
Na + Cl
2
→ 2NaCl
-
Các phi kim hoạt động mạnh (F
2
, Cl
2
, Br
2
, O
2
) tác
dụng với kim loại tạo ra các hợp chất mà kim loai có
hóa trị dương cao nhất.
2Fe + 3Cl
2
→ 2FeCl
3

Sn + 2Cl
2
→ SnCl
4
I.1.2. Tác dụng với H
2
O
- Các kim loại hoạt động mạnh như kim loại kiềm
(Li, Na, K, Rb, Cs), một số kim loại kiềm thổ (Ca, Sr,
Ba) có hiđroxit tan trong nước, mới phản ứng với
H
2
O ở điều kiện thường tạo thành dung dịch base
mạnh đồng thời giải phóng H
2
Chu Thị Hạnh Trường Đại Học Sư Phạm 7
Ví dụ: 2Na + 2H
2
O → 2NaOH + H
2

Ba + 2H
2
O → Ba(OH)
2
+ H
2

3. Tác dụng với axit
3.1. Với dụng dịch axit HCl, H
2
SO
4
loãng.
-
Các KL đứng trước H trong dãy điện thế của kim
loại tác dụng với HCl, H
2
SO
4
loãng tạo ra muối và
khí H
2
Zn + 2H
+
→ Zn
2+
+ H
2

Fe + 2H
+
→ Fe
2+
+ H
2
-
KL đứng sau H không tác dụng
Cu + 2H
+
→ Không phản ứng
3.2. Với dung dịch H
2
SO
4
đậm đặc, HNO
3
loãng, đặc
- H
2
SO
4
đậm đặc, đun nóng tác dụng với hầu hết các
kim loại (trừ Au, Pt), tạo ra muối sunfat và thường
Chu Thị Hạnh Trường Đại Học Sư Phạm 8
là SO
2
. (Tùy điều kiện mà cho ta một trong các sản
phẩm H
2
S, S, SO
2
).
2Fe + 6H
2
SO
4

đặc nóng
→ Fe
2
(SO
4
)
3
+ 3SO
2
+ 6H
2
O
Cu + 2H
2
SO
4 đặc nóng
→ CuSO
4
+ SO
2
+ H
2
O
4Mg + 5H
2
SO
4

đặc
→ 4MgSO
4
+ H
2
S

+ 4H
2
O


3Zn + 4H
2
SO
4 đặc
→ 3ZnSO
4
+ S + 4H
2
O
-
Dung dịch HNO
3

đặc, loãng
tác dụng với hầu hết KL trừ
(Au, Pt) tạo ra muối nitrat và NO
2
nếu HNO
3
đặc, các
khí N
2
, N
2
O, NO, NH
3
nếu HNO
3
loãng
Cu + 4HNO
3 đặc
→ Cu(NO
3
)
2
+ 2NO
2
+ 2H
2
O
Fe + 6HNO
3 đặc
→ Fe(NO
3
)
3
+ 3NO
2
+ 3H
2
O
3Cu + 8HNO
3 loãng
→ 3Cu(NO
3
)
2
+ 2NO + 4H
2
O
Fe + 4HNO
3,loãng
→ Fe(NO
3
)
3
+ NO + 2H
2
O
Các HNO
3
, H
2
SO
4
đậm đặc, nguội thụ động không
Chu Thị Hạnh Trường Đại Học Sư Phạm 9
tác dụng với các kim loại Fe, Al, Cr.
-
HNO
3
loãng, đặc, đặc nóng, H
2
SO
4
đặc, đặc nóng
tác dụng với KL đưa hóa trị KL lên cao nhất
4. Tác dụng với dung dịch base
-
Các KL tan trong H
2
O (Li, Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr,
Ba) khi cho vào dung dịch base thực tế chúng tác
dụng với H
2
O cho khí H
2
bay ra
Ba + 2H
2
O → Ba(OH)
2
+ H
2
-
Chỉ có các KL có oxit và hiđroxit lưỡng tính như
Be, Zn, Al, Cr coi như tác dụng với dung dịch kiềm
tạo thành muối tan và giải phóng H
2
Zn + 2NaOH → Na
2
ZnO
2
+ H
2

2Al + 2H
2
O + 2NaOH → 2NaAlO
2
+ 3H
2

5. Tác dụng vói dung dịch muối
Chu Thị Hạnh Trường Đại Học Sư Phạm 10
5.1. Kim loại tan trong nước (Li, Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr,
Ba)
-
Tác dụng với dung dịch muối không đẩy kim loại
đứng sau ra khỏi muối sản phẩm tạo ra chất kết tủa
hoặc muối tan và khí H
2
bay ra
2Na + CuSO
4
+ 2H
2
O → Cu(OH)
2
↓ + Na
2
SO
4
+ H
2

2Na + 2H
2
O → 2NaOH + H
2

2NaOH + CuSO
4
→ Cu(OH)
2
↓ + Na
2
SO
4

Viết phương trình Ba tác dụng với dung dịch AlCl
3
hoặc
ZnSO
4

3Ba + 2AlCl
3
+ 6H
2
O → 3BaCl
2
+ 2Al(OH)
3
↓ + 3H
2

Nếu dư Ba(OH)
2
:
2Al(OH)
3
+ Ba(OH)
2
→ Ba(AlO
2
)
2
+ 4H
2
O
\

Ba + 2H
2
O → Ba(OH)
2
+ H
2
Chu Thị Hạnh Trường Đại Học Sư Phạm 11
2AlCl
3
+ 3Ba(OH)
2
→ 2Al(OH)
3
↓ + 3BaCl
2

Nếu dư Ba(OH)
2
:
Ba(OH)
2
+ 2Al(OH)
3
→ Ba(AlO
2
)
2
+ 4H
2
O
5.2. Kim loại không tan trong nước
Zn + CuSO
4
→ ZnSO
4
+ Cu
Cu + 2AgNO
3
→ Cu(NO
3
)
2
+ 2Ag
Chú ý:Nhiều KL tác dụng cùng một dung dịch muối, KL
hoạt động mạnh phản ứng hết trước rồi mới đến kim
loại yếu hơn.
Ví dụ: Cho hỗn hợp Zn, Fe, Cu vào dung dịch AgNO
3

phản ứng xảy ra theo thứ tự sau
Zn + 2AgNO
3
→ Zn(NO
3
)
2
+ 2Ag
Fe + 2AgNO
3
→ Fe(NO
3
)
2
+ 2Ag
Cu + 2AgNO
3
→ Cu(NO
3
)
2
+ 2Ag
Chu Thị Hạnh Trường Đại Học Sư Phạm 12
-
Một KL tác dụng với dung dịch chứa nhiều muối thì
muối của kim loại hoạt động kém phản ứng hết trước
Ví dụ: Cho Zn tác dụng với dung dịch hỗn hợp
Ag
2
SO
4
, CuSO
4
, FeSO
4
Zn + Ag
2
SO
4
→ ZnSO
4
+ 2Ag
Zn + CuSO
4
→ ZnSO
4
+ Cu
Zn + FeSO
4
→ ZnSO4 + Fe
Ion Fe
3+
có tính oxi hóa mạnh hơn Cu
2+
nên:
Cu + 2Fe
3+
→ 2Fe
2+
+ Cu
2+

Fe + 2F
3+
→ 3Fe
2+
(Đây là phản ứng của KL đứng sau tác dụng với
muối của kim loại đứng trước)
6. Các phương pháp điều chế kim loại
- Dùng dòng điện một chiều hay các chất khử mạnh
Chu Thị Hạnh Trường Đại Học Sư Phạm 13
để khử ion kim loại thành nguyên tử kim loại
Phản ứng điều chế kim loại: M
n+
+ ne → M
0
6.1. Điều chế kim loại đứng trước Al kể cả Al
-
Chỉ có một phương pháp thường dùng là điện phân
hợp chất nóng chảy.
2NaCl
dpnc
Na + Cl
2
2Al
2
O
3
dpnc
Cryolit
4Al + 3O
2
6.2. Điều chế các kim loại sau nhôm
a. Điện phân dung dịch muối
CuSO
4
+ H
2
O → Cu + 1/2O
2
+ H
2
SO
4
AgNO
3
+ H
2
O → 2Ag + 1/2O
2
+ HNO
3
b. Dùng chất khử C, H
2
, CO khử oxit kim loại ở
đpdd
đpdd
Chu Thị Hạnh Trường Đại Học Sư Phạm 14
nhiệt độ cao: CuO + H
2
→ Cu + H
2
O
CuO + C → Cu + CO
CuO + CO → Cu + CO
2
Khi dùng CO khử Fe
2
O
3
phản ứng xảy ra:
Fe
2
O
3
+ CO → Fe
3
O
4
+ CO
2
Fe
3
O
4
+ CO → 3FeO + CO
2
FeO + CO → Fe + CO
2
c. Dùng Al, Mg khử oxit kim loại ở nhiệt độ cao
(gọi là phương pháp nhiệt nhôm hay phương pháp
nhiệt magie (dùng để điều chế kim loại khó nóng
chảy: Cr, Mn,…).
Al + 3Fe
3
O
4
→ 4Al
2
O
3
+ 9Fe
Al + Cr
2
O
3
→ Al
2
O
3
+ 2Cr
d. Dùng kim loại tự do đứng trước không tan đẩy
Chu Thị Hạnh Trường Đại Học Sư Phạm 15
kim loại đúng sau ra khỏi dung dịch muối
Cu + 2AgNO
3
→ 2Ag + Cu(NO
3
)
2

Fe + CuSO
4
→ FeSO
4
+ Cu
II. PHI KIM
-
r
PK
< r
KL
cùng chu kì
-
Nguyên tử của nguyên tố phi kim đều có 5, 6 hoặc
7e ở lớp ngoài cùng, dễ dàng nhận e hóa trị để đạt
cấu hình e bền vững của khí hiếm
-
Tính chất hóa học cơ bản của các nguyên tố phi kim
là tính oxi hóa
X + ne → X
n-
II.1. Tác dụng với đơn chất
II.1.1. Tác dụng với hiđro
- Hầu hết các phi kim đều tác dụng với hiđro tạo ra
Chu Thị Hạnh Trường Đại Học Sư Phạm 16
hợp chất thể khí
Cl
2
+ H
2
→ 2HCl
S + H
2
→ H
2
S
O
2
+ 2H
2
→ 2H
2
O
N
2
+ 3H
2
→ 2NH
3

C + 2H
2
→ CH
4

II.1.2. Tác dụng với oxi
-
Trừ halogen không tác dụng trực tiếp với oxi, các
phi kim khác tác dụng trực tiếp với oxi ở các nhiệt độ
khác nhau tạo thành oxit
C + O
2
→ CO
2
S + O
2
→ SO
2

4P + 5O
2
→ 2P
2
O
5
N
2
+ O
2
→ 2NO
Chu Thị Hạnh Trường Đại Học Sư Phạm 17
II.1.3. Tác dụng với kim loại
- Hầu hết các phi đều tác dụng với kim loại (trừ Au,
Pt). Các phản ứng xảy ra với mức độ khác nhau. Các
phi kim hoạt động hóa học mạnh như X
2
, O
2
,…tác
dụng với các kim loại hoạt động mạnh như kim loại
kiềm, kiềm thổ, Al, Zn, …phản ứng xảy ra mãnh liệt.
2Na + Cl
2
→ 2NaCl
2Mg + O
2
→ 2MgO
-
Các phi kim hoạt động hóa học mạnh như X
2
(Cl
2
,
Br
2
, I
2
), O
2
,…khi tác dụng với kim loại có nhiều hóa
trị thường tạo thành hợp có hóa trị cao
2Fe + 3Cl
2
→ 2FeCl
3
Sn + 2Cl
2
→ SnCl
4
3Fe + 2O
2
→ Fe
3
O
4
Chu Thị Hạnh Trường Đại Học Sư Phạm 18
-
Các phi kim hoạt động hóa học kém như H
2
, N
2
, C
chỉ tác dụng với những kim loại hoạt động hóa học
mạnh ở nhiệt độ cao.
4Al + 3C → Al
4
C
3
Ca + 2C → CaC
2
2Na + H
2
→ 2NaH
II.2. Tác dụng với hợp chất
II.2.1. Tác dụng với axit
-
Các phi kim ở trạng thái rắn như C, S, P, … có thể
tác dụng được với các axit có tính oxi hóa mạnh:
HNO
3
loãng, đặc, đặc nóng, H
2
SO
4
đậm đặc, đặc
nóng đưa phi kim lên hóa trị cao nhất
C + 4HNO
3 (đặc nóng)
→ CO
2
+ 4NO
2
+ 2H
2
O
S + 6HNO
3

(đặc nóng)
→ H
2
SO
4
+ 6NO
2
+ 2H
2
O
Chu Thị Hạnh Trường Đại Học Sư Phạm 19
P + 5HNO
3 (đặc nóng)
→ H
3
PO
4
+ 5NO
2
+ H
2
O
C + 2H
2
SO
4(đặc nóng)
→ CO
2
+ 2SO
2
+ 2H
2
O
S + 2H
2
SO
4(đặc nóng)
→ 3SO
2
+ 2H
2
O
3C + 4HNO
3(loãng)
→ 3CO
2
+ 4NO + 2H
2
O
S + 2HNO
3(loãng)
→ H
2
SO
4
+ 2NO
3P + + 5HNO
3(loãng)
+2H
2
O → 3H
3
PO
4
+ 5NO
II.2.2. Tác dụng với base
-
Halogen và một số phi kim khác có thể tác dụng với
dung dịch base
Cl
2
+ 2NaOH → NaCl + NaClO + H
2
O
2Cl
2
+ 2Ca(OH)
2
→ CaCl
2
+ Ca(OCl)
2
+ 2H
2
O
3Cl
2
+ 6KOH
(đặc nóng)
→ 5KCl + KClO
3
+ 3H
2
O
II.2.3. Tác dụng với dung dịch muối
- Halogen đứng trước (trừ F
2
) đẩy được halogen
Chu Thị Hạnh Trường Đại Học Sư Phạm 20
đứng sau ra khỏi muối của nó
Cl
2
+ 2NaBr → 2NaCl + Br
2
Br
2
+ 2NaI → 2NaBr + I
2
-
Các phi kim hoạt động hóa học mạnh như Cl
2
, Br
2

tác dụng được với dung dịch muối phi kim cuả kim
loại hóa trị thấp tạo thành muối kim loại hóa trị cao

Cl
2
+ 2FeCl
2
→ 2FeCl
3
III. PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ
III.1. Định nghĩa
-
Là phản ứng xảy ra trong đó có sự thay đổi số oxi
hóa của các nguyên tố
-
Nguyên nhân do sự nhường và thu electron (nguyên
tử hoặc ion này nhường e cho nguyên tử hoặc ion
khác: Cl
2
+ 2FeCl
2
→ 2FeCl
3
Chu Thị Hạnh Trường Đại Học Sư Phạm 21
Zn
0
+ Cu
2+
→ Zn
2+
+ Cu
0
III.2. Một số khái niệm
III.2.1. Chất oxi hóa
-
Là những chất mà trong thành phần, phân tử có
chứa nguyên tố nhận e
-
Khi nhận e số oxi hóa giảm
-
Các chất oxi hóa thường là các hợp chất trong đó
kim loại hay phi kim có số oxi hóa (hay mức oxi hóa)
cao KMnO
4
, K
2
Cr
2
O
7
, HNO
3
, HClO
4
,…
III.2.2. Chất khử
-
Là những chất mà trong thành phần, phân tử có
chứa nguyên tố cho (nhường) e
-
Khi nhường e số oxi hóa tăng
-
Các kim loại luôn đóng vai trò là chất khử trong
Chu Thị Hạnh Trường Đại Học Sư Phạm 22
mọi phản ứng hóa học.
III.2.3. Quá trình oxi hóa
-
Là quá trình mất (hay cho) e của một nguyên tố
-
Làm tăng số oxi hóa của nguyên tố đó
Zn - 2e → Zn
2+
Quá trình oxi hóa
III.2.4. Quá trình khử
-
Là quá trình nhận (hay thu) e của một nguyên tố
-
Làm giảm số oxi hóa của nguyên tố đó
Cu
2+
+ 2e → Cu Quá trình khử
III.2.5. Số oxi hóa
-
Là điện tích các nguyên tử của các nguyên tố trong
phân tử với giả định cặp e chung chuyển hẵn về phía
nguyên tử có độ âm điện lớn hơn.
Ví dụ: K
+1
Mn
+7
O
4
-2
Chu Thị Hạnh Trường Đại Học Sư Phạm 23
III.3. Phương pháp cân bằng phản ứng oxi hóa khử
-
Trong phản ứng oxi hóa khử, e chuyển tử chất khử
sang chất oxi hóa.
-
Tổng số e mà chất khử mất (nhường) đi bằng tổng
số e mà chất oxi hóa thu (nhận) vào
Các bước để lập phương trình và cân bằng phương
trình phản ứng oxi hóa khử
+ Viết phương trình phản ứng ở dạng phân tử
+ Khảo sát sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố
trước và sau phản ứng, xác định chất oxi hóa, chất
khử.
+ Lập bán phương trình và cân bằng hệ số dựa vào
nguyên tắc tổng số e mà chất khử mất (nhường) bằng
tổng số e mà chất oxi hóa thu (nhận) vào.
Chu Thị Hạnh Trường Đại Học Sư Phạm 24
+ Điền hệ số và kiểm tra kết quả trên cơ sở phương
trình e
KMnO
4
+ FeSO
4
+ H
2
SO
4
→ Fe
2
(SO
4
)
3
+ MnSO
4
+

K
2
SO
4
+ H
2
O
2x Mn
+7
+ 5e → Mn
+2
10x Fe
+2
- 1e → Fe
+3
2Mn
+7
+ 10Fe
+2
→ 2Mn
+2
+ 10Fe
+3
2KMnO
4
+ 10FeSO
4
+ 8H
2
SO
4
→ 2MnSO
4
+
5Fe
2
(SO
4
)
3
+ K
2
SO
4
III.4. Các dạng phản ứng oxi hóa khử đặc biệt
III.4.1. Phản ứng tự oxi hóa - khử
-
Một chất vừa đóng vai trò chất oxi hóa vừa đóng
vai trò chất khử.
Ví dụ: Cl
2
+ KOH → KClO
3
+ KCl + 3H
2
O
Chu Thị Hạnh Trường Đại Học Sư Phạm 25
1 x Cl
0
- 5e = Cl
+5
5 x Cl
0
+ e = Cl
-
3Cl
2
= Cl
+5
+ 5Cl
-
3Cl
2
+ 6KOH = KClO
3
+ 5KCl + 3H
2
O
III.4.2. Phản ứng oxi hóa - khử trong đó 1 phân tử
có 2 nguyên tố đóng vai trò chất khử
FeS + HNO
3 đ
→Fe
2
(SO
4
)
3
+ Fe(NO
3
)
3
+ NO
2
+ H
2
O
3 x FeS - 9e = Fe
+3
+ S
+6
27 x N
+5
+ 1e = N
+4
3FeS + 27N
+5
= 3Fe
+3
+ 27N
+4
3FeS + 30HNO
3
= Fe
2
(SO
4
)
3
+ Fe(NO
3
)
3
+ 27NO
2
+ 15H
2
O
III.4.3. Phản ứng oxi hóa khử với nguyên tố có số
oxi hóa không xác
Fe
x
O
y
+ HNO
3
→ Fe(NO
3
)
3
+ NO + H
2
O