Tài liệu Chuyên đề nhiệt phân

TÀI LIỆU ÔN THI THPT ĐẠI HỌC CAO ĐẲNG 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: 0 t 2KClO3  2KCl + 3O2 : Thuộc phản ứng oxi hoá - khử.  0 t 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: 0 t 2M(OH)n  M2 On + nH2O. (Với M khác Li; Na; K; Ca; Ba)  PƯ: * Lưu ý: + Phản ứng nhiệt phân Fe(OH)2 có mặt không khí: 0 t 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: 0 t 2Ag2O  4Ag + O2  0 t 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-...) 0 PƯ: t (NH4)nA  nNH3 + HnA : Không thuộc phản ứng oxi hoá khử.  VD: t NH4Cl (rắn)  NH3 (k) + HCl (k)  0 * 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: 0 t NH4NO3  N2O + 2H2 O (Nếu nung ở > 5000C có thể cho N2 và H2O)  0 t NH4NO2  N2 + 2H2O  0 t (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 K Ba Ca Na Mg Muối nitrit + O2 VD: Al Zn Fe Co Ni Oxi + NO2 + O2 TH3 Sn Pb H2 Cu Hg Ag Pt Au Kim loại + NO2 + O2 0 t 2NaNO3  2NaNO2 + O2  0 t 2Cu(NO3)2  2CuO + 4NO2 + O2  0 t 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 0 t NH4NO3  N2O + 2H2O  + Khi nhiệt phân muối Fe(NO3)2 trong môi trường không có không khí: Có phản ứng: 0 t 2Fe(NO3)2  2FeO + 4NO2 + O2  0 t 4FeO + O2  2Fe2O3  (1) (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. 0 t PƯ: 2M(HCO3)n  M2(CO3)n + nCO2 + nH2O  0 t VD: 2NaHCO3  Na2 CO3 + CO2 + H2O  * Nhiệt phân muối cacbonat (CO32-) : * NX: Các muối cacbonat không tan (trừ muối amoni) đều bị phân huỷ bởi nhiệt. 0 t PƯ: M2(CO3)n  M2On + CO2  0 t 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: 0 t FeCO3  FeO + CO2  0 t 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. 0 VD1: t 2NaClO  2NaCl + O2 (thuộc phản ứng oxi hoá nội phân tử).  VD2: Phản ứng nhiệt phân muối KClO3 xảy ra theo 2 hướng. 0 400 C 4KClO3  KCl + 3KClO4  0  600 C 2KClO3  2KCl + 3O2 (2) xt:MnO 2 VD3: (1) (Phản ứng tự oxi hoá - khử). (phản ứng oxi hoá nội phân tử). 0 t 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). 0 t cao 2M2 (SO4)n  2M2On + 2nSO2 + nO2  PƯ: VD: (thuộc phản ứng oxi hoá nội phân tử). 0 t cao 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: 0 t 4M2 (SO3)n  3M2(SO4 )n + M2Sn  (thuộc phản ứng tự oxi hoá - khử). 3- g/ Nhiệt phân muối photphat (PO4 ):  NX: Hầu như các muối photphat đều rất bền với nhiệt và không bị nhiệt phân ở t0cao. B- BÀI TẬP PHẢN ỨNG NHIỆT PHÂN Câu 1: Nung 13,4 gam hỗn hợp 2 muối cacbonat của 2 kim loại hóa trị 2, thu được 6,8 gam chất rắn và khí X. Lượng khí X sinh ra cho hấp thụ vào 75 ml dung dịch NaOH 1M, khối lượng muối khan thu được sau phản ứng là (cho H = 1, C = 12, O = 16, Na = 23). A. 6,3 gam B. 6,5 gam C. 5,8 gam D. 4,2 gam Câu 2: Khi nung hỗn hợp các chất Fe(NO3)2; Fe(OH)3 ; FeCO3 trong không khí đến khối lượng không đổi, thu được một chất rắn là: A. FeO B. Fe3O4 C. Fe D. Fe2O3 Câu 3: Thu được chất nào khi đun nhẹ muối amoni nitrit? B. N2 O; H2O C. H2; NH3; O2 D. H2; N2; H2 O A. N2; H2O Câu 4: Nhiệt phân hoàn toàn 1 muối amoni của axit cacbonic sau đó dẫn toàn bộ sản phẩm vào 50 gam dung dịch H2SO4 19,6 % thì đủ tạo một muối trung hoà có nồng độ 23,913%. Công thức và khối lượng của muối ban đầu là: B. (NH4 )2CO3; 11,5 gam A. (NH4 )2CO3; 9,6 gam C. NH4HCO3; 9,6 gam D. NH4HCO3 ; 11,5 gam Câu 5: Đem nung nóng m gam Cu(NO3)2 một thời gian rồi dừng lại, làm nguội và đem cân thấy khối lượng giảm 0,54 gam so với ban đầu. Khối lượng muối Cu(NO3)2 đã bị nhiệt phân là: A. 1,88 gam B. 9,4 gam C. 0,47 gam D. 0,94 gam Câu 6: Tiến hành nung 6,06g muối nitrat của một kim loại kiềm thu được 5,1g muối nitrit .Hỏi muối nitrat của kim loại đem phân hủy là gì ? A. Na B. K C. Cs D. Rb Câu 7: Nung 316g KMnO4 một thời gian thấy còn lại 300g chất rắn. Vậy phần trăm KMnO4 bị nhiệt phân là: A. 50% B. 40% C. 30% D. 25% Câu 8: Nhiệt phân hoàn toàn hỗn hợp MgCO3; CaCO3 rồi cho toàn bộ khí thoát ra (khí A) hấp thụ vừa hết bằng dung dịch Ca(OH)2 thu được kết tủa B và dung dịch C. Hỏi A, B, C lần lượt là những chất gì? B. CO2; CaCO3; Ca(HCO3)2 A. CO; CaCO3; Ca(HCO3)2 C. CO; Ca(HCO3)2 ; Ca(OH)2 D. CO2; Ca(HCO3)2, CaCO3 Câu 9: Nhiệt phân hoàn toàn 9,4 gam một muối nitrat của kim loại R thì sau phản ứng ta thu được 4 gam chất rắn. Xác định công thức phân tử của muối trên. B. Mg(NO3)2 C. Cu(NO3)2 D. Trường hợp khác A. AgNO3 Câu 10: Khí oxi thu được khi nhiệt phân các chất: H2 O2, KMnO4, KClO3, KNO3 . Khi nhiệt phân 10 gam mỗi chất trên, thể tích khí oxi thu được ở điều kiện tiêu chuẩn lớn nhất là: A. KNO3 B. KMnO4 C. H2O2 D. KClO3 Câu 11: Đem nung 1,50 gam một muối cacbonat một kim loại cho đến khối lượng không đổi, thu được 268,8 cm3 khí cacbon đioxit (đktc). Kim loại trong muối cacbonat trên là: A. Zn B. Mn C. Ni D. Ca Câu 12: Một loại đá vôi chứa 80% CaCO3, phần còn lại là tạp chất trơ. Nung m gam đá một thời gian thu được chất rắn nặng 0,78m gam. Hiệu suất phân huỷ CaCO3 bằng : A. 58,8% B. 65% C. 78% D. 62,5% Câu 13: Nhiệt phân hoàn toàn hỗn hợp 2 muối NH4HCO3 ; (NH4)2CO3 thu được hỗn hợp khí và hơi trong đó CO2 chiếm 30% về thể tích. vậy tỉ lệ số mol NH4HCO3; (NH4)2CO3 theo thứ tự là : A. 3:1 B. 1:2 C. 2:1 D. 1:1 Câu 14: Nhiệt phân hoàn toàn 5,24 gam hỗn hợp Cu(NO3)2 và Mg(NO3 )2 đến khối lượng không đổi thì sau phản ứng phần chất rắn giảm 3,24 gam. Thành phần % khối lượng mỗi muối trong hỗn hợp ban đầu lần lượt là: A. 50% và 50% B. 47,34% và 52,66% C. 71,76% và 28,24% D. 60% và 40% Câu 15: Nung nóng hoàn toàn 27,3 gam hỗn hợp NaNO3; Cu(NO3)2. Hỗn hợp khí thoát ra được dẫn vào nước dư thì thấy có 1,12 lít khí (đktc) không bị hấp thụ (lượng O2 hoà tan không đáng kể). Khối lượng Cu(NO3)2 trong hỗn hợp ban đâu là: A. 8,6 gam B. 18,8 gam C. 28,2 gam D. 4,4 gam Câu 16: Nhiệt phân hoàn toàn m gam Cu(NO3)2 thu được 0,56 lít hỗn hợp khí X (đktc) và chất rắn Y. Giá trị của m là: A. 4 gam B. 2 gam C. 9,4 gam D. 1,88 gam