TRƯỜNG THPT SƠN ĐỘNG SỐ 3
TỔ KHOA HỌC TỰ NHIÊN
BỘ MÔN HÓA HỌC
......….....
.................
ĐỒNG ĐỨC THIỆN
SỔ TAY HÓA HỌC
TRUNG HỌC
HOAHOC.edu.vn
S¬n §éng, Ngµy 01
th¸ng 08
n¨m 2007
SỔ TAY HÓA HỌC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
ĐỒNG ĐỨC THIỆN
GIÁO VIÊN HÓA HỌC
HOAHOC.edu.vn
SỔ TAY HÓA HỌC
TRUNG HỌC
S¬n §éng, Th¸ng 08
n¨m 2007
HOAHOC.edu.vn
TRANG
MỤC LỤC
2. Quá trình hoà tan
16
3. Độ tan của các chất
16
4. Tinh thể ngậm nước
16
Chương 2: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ
5. Nồng độ dung dịch
16
VÀ ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN
II. Sự điện li
17
17
TRANG
Phần I: HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG
Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1
I. Cấu tạo nguyên tử:
6
1. Định nghĩa
1. Hạt nhân
6
2. Sự điện li của axit, bazơ, muối trong
2. Phản ứng hạt nhân
6
dung dịch nước
17
3. Cấu tạo vỏ electron của nguyên tử
6
3. Chất điện li mạnh và chất điện li yếu
18
4. Độ điện li α
19
5. Quan hệ giữa độ điện li α và hằng số điện li
19
6. Axit – bazơ
19
4. Cấu hình electron và sự phân bố
electron theo obitan
7
5. Năng lượng ion hoá, ái lực với
electron, độ âm điện.
8
7. Sự điện li của nước
21
II. Định luật tuần hoàn _ Bảng HTTH
8
8. Sự thuỷ phân của muối
22
1. Định luật tuần hoàn
8
9. Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch điện li 22
2. Bảng hệ thống tuần hoàn
8
III. Sự điện phân
23
3. Chu kỳ
9
1. Định nghĩa
23
4. Nhóm và phân nhóm
9
2. Điện phân hợp chất nóng chảy
23
5. Ý nghĩa của bảng HTTH
9
3. Điện phân dung dịch nước
24
4. Công thức Farađây
26
Chương 3: LIÊN KẾT HÓA HỌC
1. Liên kết ion
11
Chương 6: PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ
2. Liên kết cộng hóa trị
11
1. Số oxi hoá
27
3. Liên kết cho - nhận (liên kết phối trí)
11
2. Định nghĩa
27
12
3. Cân bằng phương trình phản ứng
5. Liên kết hiđro
12
oxi hoá - khử
6. Sự lai hoá các obitan
13
4. Một số dạng phản ứng oxi hoá - khử đặc biệt 28
4. Liên kết
σ
và liên kết π
27
Chương 4: CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ CHẤT KHÍ
Phần II: HÓA HỌC CÁC HỢP CHẤT VÔ CƠ
I. Định luật Avôgađrô.
14
Chương 1: CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM VIIA 30
1. Nội dung
14
1. Cấu tạo nguyên tử
30
2. Hệ quả
14
2. Tính chất vật lý
30
II. Phương trình khí lý tưởng
14
3. Tính chất hoá học
30
5. Trạng thái tự nhiên
31
III. Hỗn hợp khí
1. Áp suất riêng của chất khí trong hỗn hợp
14
4. Ứng dụng và điều chế clo
31
2. Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí
15
6. Hợp chất
31
Chương 5: DUNG DỊCH - SỰ ĐIỆN LI – ĐIỆN
Chương 2: OXI – LƯU HUỲNH
33
PHÂN
16
I. Oxi
33
I. Dung dịch
16
1. Cấu tạo nguyên tử
33
1. Định nghĩa
16
2. Tính chất vật lý
33
3. Tính chất hoá học
33
4. Điều chế
33
7. Điều chế kim loại
54
5. Trạng thái tự nhiên
33
8. Hợp chất của kim loại
55
II. Lưu huỳnh
34
Chương 6: CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IA
57
1. Cấu tạo nguyên tử
34
1. Cấu tạo nguyên tử
57
2. Tính chất vật lý
34
2. Tính chất vật lý
57
3. Tính chất hoá học
34
3. Tính chất hoá học
57
4. Hợp chất
34
4. Hợp chất
57
Chương 3: NITƠ – PHOTPHO
37
5. Điều chế
59
I. Nitơ
37
6. Ứng dụng của kim loại kiềm
59
1. Cấu tạo nguyên tử
37
7. Trạng thái tự nhiên
59
2. Tính chất vật lý
37
Chương 7: CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IIA
60
3. Tính chất hoá học
37
1. Cấu tạo nguyên tử
60
4. Điều chế và ứng dụng
37
2. Tính chất vật lý
60
5. Các hợp chất quan trọng của nitơ.
37
3. Tính chất hoá học
60
II. Phot pho
41
4. Điều chế
61
1. Cấu tạo nguyên tử
41
5. Một số hợp chất quan trọng
61
2. Tính chất vật lý và các dạng thù hình
41
6. Ứng dụng
62
3. Tính chất hoá học
41
7. Trạng thái tự nhiên
62
4. Điều chế và ứng dụng
42
8. Nước cứng
62
5. Hợp chất của photpho
42
Chương 8: NHÔM – SẮT
64
6. Phân bón hoá học
43
I. Nhôm
64
Chương 4: CACBON – SILIC
45
1. Cấu tạo nguyên tử
64
I. Cacbon
45
2. Tính chất vật lý
64
1. Cấu tạo nguyên tử
45
3. Tính chất hoá học
64
2. Các dạng thù hình và tính chất vật lý
45
4. Hợp chất của Al
65
3. Tính chất hoá học
45
5. Một số hợp kim quan trọng của nhôm
65
4. Các hợp chất quan trọng của cacbon
46
6. Ứng dụng của nhôm
66
II. Silic
47
7. Điều chế Al
66
3+
1. Cấu tạo nguyên tử
47
8. Nhận biết ion Al
66
2. Tính chất vật lý
47
9. Trạng thái tự nhiên của nhôm
66
3. Tính chất hoá học
47
II. Sắt
67
4. Ứng dụng và điều chế
48
1. Cấu tạo nguyên tử
67
5. Các hợp chất quan trọng của silic
48
2. Tính chất vật lý
67
Chương 5: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI
49
3. Tính chất hoá học
67
1. Vị trí và cấu tạo của kim loại
49
4. Hợp chất
67
2. Tính chất vật lý
49
5. Hợp kim của Fe
68
3. Tính chất hoá học
50
6. Luyện gang
69
4. Dãy thế điện hoá của kim loại
51
7. Luyện thép
69
5. Hợp kim
52
Chương 9: CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM B
71
6. Ăn mòn kim loại và chống ăn mòn
52
I. Các nguyên tố nhóm IB (Cu, Ag, Au)
71
HOAHOC.edu.vn
1. Tính chất vật lý
71
1. Đồng đẳng, đồng phân, danh pháp
93
2. Tính chất hoá học
71
2. Tính chất vật lý
94
3. Hợp chất
71
3. Tính chất hoá học
94
4. Trạng thái tự nhiên
72
4. Điều chế
95
II. Các nguyên tố nhóm IIB (Zn, Cd, Hg)
72
5. Ứng dụng của ankin
95
1. Tính chất vật lý
72
IV Ankađien (hay điolefin)
96
2. Kẽm
72
1. Cấu tạo
96
3. Thuỷ ngân
73
2. Tính chất vật lý
96
III. Một số nguyên tố quan trọng khác
73
3 Tính chất hoá học
96
1. Thiếc và chì (Sn, Pb)
73
4. Điều chế
96
2. Crom
74
V. Hiđrocacbon thơm (Aren)
97
3. Mangan
75
1. Benzen C6H6 và ankyl benzen
97
4. Coban và niken
76
2. Giới thiệu một số hiđrocacbon thơm khác
100
Phần III: HÓA HỌC CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ
VI. Dẫn xuất halogen
101
Chương 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA HỮU CƠ 78
1. Dẫn xuất halogen của hiđrocacbon no
101
1. Những đặc điểm chung của hợp chất hữu cơ 78
2. Dẫn xuất halogen của hiđrocacbon chưa no
102
2. Phân loại các hợp chất hữu cơ
78
VII. Nguồn hiđrocacbon trong thiên nhiên
102
3. Thuyết cấu tạo hoá học
79
1. Khí thiên nhiên
102
4. Các dạng công thức hoá học
79
2. Dầu mỏ
103
5. Liên kết hoá học trong hợp chất hữu cơ
80
3. Than đá
103
6. Hiện tượng đồng phân
81
Chương 3: NHỮNG HỢP CHẤT HỮU CƠ CÓ
7. Hiện tượng đồng đẳng
83
NHÓM CHỨC
105
8. Cách gọi tên các hợp chất hữu cơ
84
I. Rượu (ancol)
105
1. Công thức - cấu tạo - cách gọi tên
105
9. Một số dạng phản ứng hoá học
trong hoá hữu cơ
85
2. Tính chất vật lý
106
10. Các hiệu ứng chuyển dịch electron
87
3. Tính chất hoá học
106
Chương 2: HIĐROCACBON
88
4. Điều chế
106
I. Hiđrocacbon no mạch hở _Ankan
88
5. Giới thiệu một số rượu đơn chức
107
1. Đồng đẳng – đồng phân – danh pháp
88
6. Rượu đa chức
107
2. Tính chất vật lý
89
II. Phenol
108
3. Tính chất hoá học
89
1. Cấu tạo phân tử của phenol
108
4. Điều chế
90
2. Tính chất vật lý
109
5. Ứng dụng
91
3. Tính chất hoá học
109
II. Anken (olefin)
91
4. Điều chế phenol
110
1. Đồng đẳng – đồng phân – danh pháp
91
5. Ứng dụng của phenol
110
2. Tính chất vật lý
92
6. Sơ lược về rượu thơm
110
3. Tính chất hoá học
92
III. Amin
110
4. Điều chế
93
1. Công thức cấu tạo
110
5. Ứng dụng
93
2. Tính chất vật lý
111
III. Ankin
93
3. Tính chất hoá học
111
4. Điều chế
112
2. Cấu tạo hình học của mạch polime
137
5. Giới thiệu một số amin
112
III. Tính chất của polime
137
IV. Andehit fomic và dãy đồng đẳng
112
1. Tính chất vật lý
137
1. Công thức - cấu tạo - cách gọi tên
112
2. Tính chất hoá học
137
2. Tính chất vật lý
113
IV. Điều chế polime
137
3. Tính chất hoá học
113
1. Phản ứng trùng hợp
137
4. Điều chế
114
2. Phản ứng trùng ngưng
138
5. Một số anđehit thường gặp
114
V. Ứng dụng của polime
138
V. Xeton
115
1. Chất dẻo
138
1. Cấu tạo
115
2. Cao su
139
2.Tính chất vật lý
115
3. Tơ tổng hợp
140
3. Tính chất hoá học
115
4. Điều chế
115
VI. Axit axetic và dãy đồng đẳng
115
1. Công thức - cấu tạo - cách gọi tên
115
2. Tính chất vật lý của axit no, đơn
chức mạch hở (CnH2n+1 − COOH)
117
3. Tính chất hoá học
117
4. Điều chế
118
5. Giới thiệu một số axit
118
VII. Este – Chất béo
121
1. Cấu tạo và gọi tên
121
2. Tính chất vật lý
122
3. Tính chất hoá học
122
4. Điều chế
123
5. Giới thiệu một số este thường gặp
123
6. Lipit _Chất béo
123
7. Xà phòng và các chất tẩy rửa tổng hợp125
VIII. Gluxit
126
1. Monosaccarit
127
2. Đisaccarit
129
3. Polisaccarit
130
IX. Aminoaxit – protit
132
1. Aminoaxit
132
2. Protit
134
Chương 3: HỢP CHẤT CAO PHÂN TỬ
VÀ VẬT LIỆU POLIME
136
I. Định nghĩa polime
136
II. Cấu trúc và phân loại
136
1. Thành phần hoá học của mạch polime
136
HOAHOC.edu.vn
Phần Hóa Học Đại Cương
Phần I
HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG
Chương 1
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1. Nguyên tử: Là hạt nhỏ nhất không thể phân chia về mặt hóa học, tham gia tạo thành
phân tử.Nguyên tử luôn trung hòa về điện:
Gồm: - Hạt nhân (do p, n cấu tạo) mang điện tích dương, ở tâm nguyên tử, có kích
thước rất nhỏ so với kích thước nguyên tử song lại chiếm phần lớn khối lượng nguyên tử.
- Các electron mang điện tích âm chuyển động xung quanh hạt nhân nguyên tử
2. Nguyên tố hóa học: là những nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân.
3. Đồng vị: Những nguyên tử có cùng số proton nhưng khác nhau về số nơtron, do đó
số khối A của chúng khác nhau gọi là các đồng vị của cùng một nguyên tố.
4. Phân tử: là hạt nhỏ nhất của một chất, có khả năng tồn tại độc lập và mang những
tính chất hóa học đặc trưng của chất đó.
5. . Đơn chất là chất tạo thành từ một nguyên tố hoá học. Ví dụ: O2, H2, Cl2, ...
Một nguyên tố hoá học có thể tạo thành một số đơn chất khác nhau gọi là các dạng thù
hình của nguyên tố đó.
Ví dụ:
- Cacbon tồn tại ở 3 dạng thù hình là cacbon vô định hình, than chì và kim cương.
- Oxi tồn tại ở 2 dạng thù hình là oxi (O2) và ozon (O3).
6. Hợp chất: là chất cấu tạo từ nhiều nguyên tố hoá học khác nhau. Ví dụ: H2O, NaOH,
H2SO4,...
7. Nguyên tử khối (NTK) là khối lượng tương đối của nguyên tử. Nguyên tử khối của
một nguyên tử cho biết khối lượng của nguyên tử đó nặng gấp bao nhiêu lần đơn vị khối
lượng nguyên tử.
Chú ý: Khác với nguyên tử khối, khối lượng nguyên tử (KLNT) cũng là khối lượng của
một nguyên tử nhưng biểu diễn bằng kg. Ví dụ: KLNT của hiđro bằng 1.67.10-27kg, của
cacbon bằng 1,99.10-26.
8. Phân tử khối(PTK): là khối lượng của một phân tử biểu diễn bằng đơn vị cacbon
(đ.v.C). Phân tử khối bằng tổng khối lượng các nguyên tử cấu tạo nên phân tử.
Ví dụ: PTK của H2O = 2 + 16 = 18 đ.v.C, của NaOH = 23 + 16 + 1 = 40 đ.v.C.
Chú ý: Khối lượng phân tử cũng được biểu diễn bằng kg và bằng tổng khối lượng các
nguyên tử tạo thành phân tử.
9. Mol: là lượng chất chứa 6,02.1023 hạt đơn vị (nguyên tử, phân tử, ion, electron, ...)
- Số 6,02.1023 được gọi là số Avôgađrô và ký hiệu là N (N = 6,02.1023). Như vậy:
1 mol nguyên tử Na chứa N nguyên tử Na.
1 mol phân tử H2SO4 chứa N phân tử H2SO4
1 mol ion OH- chứa N ion OH-.
- Khối lượng của 1 mol chất tính ra gam được gọi là khối lượng mol của chất đó và ký
hiệu là M.
Khi nói về mol và khối lượng mol cần chỉ rõ của loại hạt nào, nguyên tử, phân tử, ion,
electron... Ví dụ:
- Khối lượng mol nguyên tử oxi (O) bằng 16g, nhưng khối lượng mol phân tử oxi (O2)
bằng 32g.
- Khối lượng mol phân tử H2SO4 bằng 98g, nhưng khối lượng mol ion SO42- bằng 96g.
Như vậy khái niệm nguyên tử gam, phân tử gam chỉ là những trường hợp cụ thể của khái
niệm khối lượng mol.
Đồng Đức Thiện
1
Trường THPT Sơn Động số 3
Phần Hóa Học Đại Cương
- Cách tính số mol chất:
Số mol n của chất liên hệ với khối lượng m (tính ra gam) và khối lượng mol M của chất
đó bằng công thức:
n=
m
(mol)
M
+ Đối với hỗn hợp các chất, lúc đó n là tổng số mol các chất, m là tổng khối lượng hỗn
hợp và M trở thành khối lượng mol trung bình M , (viết tắt là khối lượng mol trung bình).
nhh =
mhh
M hh
+ Đối với chất khí, n được tính bằng công thức:
n=
V0
22,4
Trong đó, V0 là thể tích của chất khí hay hỗn hợp khí đo ở đktc (00C, 1atm hay 760
mmHg).
Chú ý: Nếu V cho ở điều kiện t0C và p atm thì số mol chất khí được tính qua phương
trình trạng thái:
n=
Trong đó: T = t0 + 273, R =
pV
RT
22,4
≈ 0,082 là hằng số khí lý tưởng
273
10. Phản ứng hóa học:Là quá trình biến đổi các chất này thành các chất khác được.
Trong phản ứng hoá học, tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng
các chất tạo thành sau phản ứng (Định luật bảo toàn khối lượng).
Các dạng phản ứng hoá học cơ bản:
a) Phản ứng phân tích: là phản ứng trong đó một chất bị phân tích thành nhiều chất mới.
Ví dụ:
CaCO3 = CaO + CO2 ↑
b) Phản ứng kết hợp: là phản ứng trong đó hai hay nhiều chất kết hợp với nhau tạo thành
một chất mới.
Ví dụ.
BaO + H2O = Ba(OH)2
c) Phản ứng thế: là phản ứng trong đó nguyên tử của nguyên tố này (ở dạng đơn chất)
thay thế nguyên tử của nguyên tố khác trong hợp chất.
Ví dụ.
Zn + H2SO4 loãng = ZnSO4 + H2 ↑
d) Phản ứng trao đổi: là phản ứng trong đó các hợp chất trao đổi nguyên tử hay nhóm
nguyên tử với nhau.
Ví dụ.
BaCl2 + NaSO4 = BaSO4 + 2NaCl.
e) Phản ứng oxi hoá - khử: là phản ứng hóa học trong đó có sự thay đổi số oxi hóa một
số nguyên tố.
Ví dụ:
Fe0 + Cu+2SO4 -> Fe+2SO4 + Cu0
11. Hiệu ứng nhiệt của phản ứng:
a) Năng lượng liên kết: là năng lượng được giải phóng khi hình thành liên kết hoá học
từ các nguyên tố cô lập.
Năng lượng liên kết được tính bằng kJ/mol và ký hiệu là E1k. Ví dụ năng lượng liên kết
của một số mối liên kết như sau.
H-H
Cl - Cl
H - Cl
Đồng Đức Thiện
2
Trường THPT Sơn Động số 3
Phần Hóa Học Đại Cương
E1k = 436
242
432
b) Hiệu ứng nhiệt của phản ứng: là nhiệt toả ra hay hấp thụ trong một phản ứng hoá học.
Hiệu ứng nhiệt được tính bằng kJ/mol và ký hiệu là Q.
Khi Q >0: phản ứng toả nhiệt.
Khi Q<0: phản ứng thu nhiệt.
Ví dụ:
CaCO3 = CaO + CO2 ↑
Q = - 186,19kJ/mol.
H2 + 1/2O2 = H2O
Q = + 241kJ/mol
Phản ứng đốt cháy, phản ứng trung hoà thuộc loại phản ứng toả nhiệt. Phản ứng nhiệt
phân thường là phản ứng thu nhiệt.
- Muốn tính hiệu ứng nhiệt của các phản ứng tạo thành các hợp chất từ đơn chất hoặc
phân huỷ một hợp chất thành các đơn chất ta dựa vào năng lượng liên kết.
Ví dụ: Tính năng lượng toả ra trong phản ứng.
H2 + Cl2 = 2HCl.
Dựa vào năng lượng liên kết (cho ở trên) ta tính được.
Q = 2E1k (HCl) - [E1k(H2) + E1k(Cl2)] = 2 . 432 - (436 + 242) = 186kJ/mol.
- Đối với phản ứng phức tạp, muốn tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng ta dựa vào nhiệt tạo
thành của các chất (từ đơn chất), do đó đơn chất trong phản ứng không tính đến (ở phản ứng
trên, nhiệt tạo thành HCl là 186/2 = 93 kJ/mol
Ví dụ: Tính khối lượng hỗn hợp gồm Al và Fe3O4 cần phải lấy để khi phản ứng theo
phương trình. :
3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe
toả ra 665,25kJ, biết nhiệt tạo thành của Fe3O4 là 1117 kJ/mol, của Al2O3 là 1670 kJ/mol.
Giải:
Tính Q của phản ứng:
3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe
(1)
Theo (1), khối lượng hỗn hợp hai chất phản ứng với nhiệt lượng Q là :
3 . 232 + 8 . 27 = 912g
Để tỏa ra lượng nhiệt 665,25 kJ thì khối lượng hỗn hợp cần lấy :
912 x665,25
= 182,25 g
3329
12. Tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học:
a) Định nghĩa: Tốc độ phản ứng là đại lượng biểu thị mức độ nhanh chậm của phản ứng.
Ký hiệu là Vp.ư.
V pu =
C1 − C 2 ΔC
mol.l-1.s-1
=
t
t
Trong đó : C1 là nồng độ đầu của chất tham gia phản ứng (mol/l).
C2 là nồng độ của chất đó sau t giây phản ứng (mol/l).
b) Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng:
− Tốc độ phản ứng tỷ lệ thuận với nồng độ các chất tham gia phản ứng. Ví dụ, có phản
ứng.
A + B = AB.
Vp.ư = k . CA . CB.
Trong đó, k là hằng số tốc độ đặc trưng cho mỗi phản ứng.
- Đối với phản ứng có chất khí, khi tăng áp suất tốc độ phản ứng tăng
Đồng Đức Thiện
3
Trường THPT Sơn Động số 3
Phần Hóa Học Đại Cương
- Nhiệt độ càng cao thì tốc độ phản ứng càng lớn.
- Tốc độ phản ứng còn phụ thuộc vào diện tích bề mặt chất tham gia phản ứng
- Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng nhưng bản thân nó không bị thay đổi về số lượng
và bản chất hoá học sau phản ứng.
c) Phản ứng thuận nghịch và trạng thái cân bằng hoá học
− Phản ứng một chiều (không thuận nghịch) là phản ứng chỉ xảy ra một chiều và có thể
xảy ra đến mức hoàn toàn.
Ví dụ:
2KClO3 = 2KCl + 3O2 ↑
− Phản ứng thuận nghịch là phản ứng đồng thời xảy ra theo hai chiều ngược nhau.
Ví dụ:
CH3COOH + CH3OH
CH3COOCH3 + H2O
− Trong hệ thuận nghịch, khi tốc độ phản ứng thuận (vt) bằng tốc độ phản ứng nghịch (vn)
thì hệ đạt tới trạng thái cân bằng. Nghĩa là trong hệ, phản ứng thuận và phản ứng nghịch
vẫn xảy ra nhưng nồng độ các chất trong hệ không thay đổi. Vì vậy, trạng thái cân bằng của
hệ là trạng thái cân bằng động.
* Nguyên lý chuyển dịch cân bằng Lơ – sa – tơ - lie: Khi một hệ đang tồn tại ở trạng thái
cân bằng, nếu ta thay đổi một thuộc tính nào đó của hệ thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo
chiều chống lại sự thay đổi đó
* Các yếu tố ảnh hưởng tới trạng thái cân bằng hoá học của hệ:
- Nồng độ
- Nhiệt độ
- Áp suất (chất khí)
- Chất xúc tác không làm thay đổi trạng thái cân bằng của một hệ mà chi làm tăng tốc
độ phản ứng nhằm giúp hệ nhanh đạt tới trạng thái cân bằng.
13. Hiệu suất phản ứng:
Có phản ứng:
A+B=C+D
Tính hiệu suất phản ứng theo sản phẩm C hoặc D:
h=
qt
100%
q lt
Trong đó:
qt là lượng thực tế tạo thành C hoặc D.
qlt là lượng tính theo lý thuyết, nghĩa là lượng C hoặc D tính được với giả thiết hiệu suất
100%.
Chú ý:
− Khi tính hiệu suất phản ứng phải tính theo chất sản phẩm nào tạo thành từ chất đầu
thiếu, vì khi kết thúc phản ứng chất đầu đó phản ứng hết.
− Có thể tính hiệu suất phản ứng theo chất phản ứng A hoặc B tuỳ thuộc vào chất nào
thiếu.
− Cần phân biệt giữa % chất đã tham gia phản ứng và hiệu suất phản ứng.
Ví dụ: Cho 0,5 mol H2 tác dụng với 0,45 mol Cl2, sau phản ứng thu được 0.6 mol HCl.
Tính hiệu suất phản ứng và % các chất đã tham gia phản ứng.
Giải: Phương trình phản ứng:
H2 + Cl2 = 2HCl
Theo phương trình phản ứng và theo đầu bài, Cl2 là chất thiếu, nên tính hiệu suất phản
ứng theo Cl2:
Đồng Đức Thiện
4
Trường THPT Sơn Động số 3
Phần Hóa Học Đại Cương
0,6
h=
100% = 66,6%
0,45.2
Còn % Cl2 đã tham gia phản ứng =
% H2 đã tham gia phản ứng =
0,6
100% = 66,6%
0,45.2
0,6
100% = 60%
0,5.2
Như vậy % chất thiếu đã tham gia phản ứng bằng hiệu suất phản ứng.
− Đối với trường hợp có nhiều phản ứng xảy ra song song, ví dụ phản ứng crackinh
butan:
C4H10 -> CH4 + C3H6
(1)
C4H10 -> C2H6 + C2H4 (2)
C4H10 -> H2 + C4H8
(3)
Cần chú ý phân biệt:
+ Nếu nói "hiệu suất phản ứng crackinh", tức chỉ nói phản ứng (1) và (2) vì phản ứng (3)
không phải phản ứng crackinh.
+ Nếu nói % butan đã tham gia phản ứng", tức là nói đến cả 3 phản ứng.
+ Nếu nói % butan bị crackinh thành etilen" tức là chỉ nói phản ứng (2).
Đồng Đức Thiện
5
Trường THPT Sơn Động số 3
Phần Hóa Học Đại Cương
Chương 2
CẤU TẠO NGUYÊN TỬ VÀ ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN
I. Cấu tạo nguyên tử:
Nguyên tử gồm hạt nhân tích điện dương (Z+) ở tâm và có Z electron chuyển động xung
quanh hạt nhân.
Bảng 1: Các hạt cơ bản trong nguyên tử
Vỏ nguyên tử
Hạt nhân
Đặc tính hạt
Electron
Proton
Nơtron
-19
-19
qn = - 1,602. 10 C
qn = + 1,602. 10 C
Điện tích
qn = 0
qn = 1qn = 1+
Khối lượng
me = 9,1094. 10-31kg mp = 1,6726. 10-27kg mn = 1,6748. 10-27kg
1. Hạt nhân: Hạt nhân gồm:
− Proton: Điện tích 1+, khối lượng bằng 1 đ.v.C, ký hiệu
− Nơtron: Không mang điện tích, khối lượng bằng 1 đ.v.C ký hiệu
Như vậy, điện tích Z của hạt nhân bằng tổng số proton.
* Khối lượng của hạt nhân coi như bằng khối lượng của nguyên tử (vì khối lượng của
electron nhỏ không đáng kể).
Số khối A: là đại lượng có giá trị bằng tổng số proton (ký hiệu là Z) và số nơtron (ký hiệu
là N):
Z + N ≈ A.
2. Phản ứng hạt nhân: Là quá trình làm biến đổi những hạt nhân của nguyên tố này thành
hạt nhân của những nguyên tố khác.
Trong phản ứng hạt nhân, tổng số proton và tổng số khối luôn được bảo toàn.
Ví dụ:
9
4
Be+ 24He → X + 01n
Số khối của X = (9 + 4) – 1 = 12
Điện tích hạt nhân của X = (4 + 2) – 0 = 6
Suy ra: 12 X
6
Vậy X là C. Phương trình phản ứng hạt nhân.
9
4
Be+ 24He→12 X + 01n
6
3. Cấu tạo vỏ electron của nguyên tử:
Nguyên tử là hệ trung hoà điện, tổng số electron chuyển động xung quanh hạt nhân bằng
số điện tích dương Z của hạt nhân.
Các electron trong nguyên tử được chia thành các lớp, phân lớp, obitan.
a) Các lớp electron. Kể từ phía gần hạt nhân trở ra được ký hiệu:
Bằng số thứ tự n = 1 2 3 4 5 6 7 …
Bằng chữ tương ứng: K L M N O P Q …
Những electron thuộc cùng một lớp có năng lượng gần bằng nhau. Lớp electron càng gần
hạt nhân có mức năng lượng càng thấp, vì vậy lớp K có năng lượng thấp nhất.
Số electron tối đa có trong lớp thứ n bằng 2n2. Cụ thể:
Lớp :
K L
M
N…
Số electron tối đa: 2
8
18
32 …
b) Các phân lớp electron. Các electron trong cùng một lớp lại được chia thành các phân
lớp.
Đồng Đức Thiện
6
Trường THPT Sơn Động số 3
Phần Hóa Học Đại Cương
Lớp thứ n có n phân lớp, các phân lớp được ký hiệu bằng chữ : s, p, d, f, … kể từ hạt nhân
trở ra. Các electron trong cùng phân lớp có năng lượng bằng nhau.
Lớp K (n = 1) có 1 phân lớp : 1s.
Lớp L (n = 2) có 2 phân lớp : 2s, 2p.
Lớp M (n = 3) có 3 phân lớp :3s, 3p, 3d.
Lớp N (n = 4) có 4 phân lớp : 4s, 4p, 4d, 4f.
* Thứ tự mức năng lượng của các phân lớp xếp theo chiều tăng dần như sau : 1s, 2s,
2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s…
Số electron tối đa của các phân lớp như sau:
Phân lớp :
s
p
d
f.
Số electron tối đa: 2
6
10
14.
Vậy số obitan trong một phân lớp lần lượt là những số lẻ: 1, 3, 5, 7.
c) Obitan nguyên tử: là khu vực không gian xung quanh hạt nhân mà tại đó xác suất có
mặt (xác suất tìm thấy) electron là lớn nhất (khu vực có mật độ đám mây electron lớn nhất).
Số và dạng obitan phụ thuộc đặc điểm mỗi phân lớp electron.
Phân lớp s có 1 obitan dạng hình cầu.
Phân lớp p có 3 obitan dạng hình số 8 nổi.
Phân lớp d có 5 obitan, phân lớp f có 7 obitan. Obitan d và f có dạng phức tạp hơn.
Mỗi obitan chỉ chứa tối đa 2 electron có spin ngược nhau. Mỗi obitan được ký hiệu bằng
1 ô vuông
(còn gọi là ô lượng tử), trong đó nếu chỉ có 1 electron
↑ ta gọi đó là
electron độc thân, nếu đủ 2 electron ↑↓ ta gọi các electron đã ghép đôi. Obitan không có
electron gọi là obitan trống.
4. Cấu hình electron và sự phân bố electron theo obitan
a) Các nguyên lý và quy tắc phân bố electron trong nguyên tử:
* Nguyên lý vững bền: Ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử các electron chiếm lần lượt
những obitan có mức năng lượng từ thấp đến cao.
* Nguyên lý Pau – li: Trên một obitan chỉ có nhiều nhất hai e và hai e này chuyển động
tự quay khác chiều nhau xung quanh trục riêng của mỗi e (có spin ngược nhau).
* Quy tắc Hun: Trong một phân lớp, các e sẽ phân bố trên các obitan sao cho số e độc
thân là tối đa và các e này phải có chiều tự quay giống nhau.
b) Cấu hình electron nguyên tử: biểu diễn sự phân bố các e trên các phân lớp thuộc các
lớp khác nhau.
* Cách viết cấu hình:
- Xác định số e của nguyên tử
- Biểu diễn các e theo thứ tự tắng dần các mức năng lượng các obitan nguyên tử (AO)
theo các nguyên lý và quy tắc phân bố các e trong nguyên tử.
- Viết cấu hình e theo thứ tự các phân lớp trong một lớp và theo thứ tự của các lớp e từ
nhỏ tới lớn.
Ví dụ: Viết cấu hình electron của Fe (Z = 26).
Viết theo thứ tự các mức năng lượng : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s23d6
Cấu hình của Fe:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2
Trên cơ sở cấu hình electron của nguyên tố, ta dễ dàng viết cấu hình electron của cation
hoặc anion tạo ra từ nguyên tử của nguyên tố đó.
Ví dụ: Cấu hình electron của
Đồng Đức Thiện
7
Trường THPT Sơn Động số 3
Phần Hóa Học Đại Cương
Fe2+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 ;
Fe3+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5.
Đối với anion thì thêm vào lớp ngoài cùng số electron mà nguyên tố đã nhận.
Ví dụ:
S(Z = 16) : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4.
S2- : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
Cần hiểu rằng : electron lớp ngoài cùng theo cấu hình electron chứ không theo mức năng
lượng.
5. Năng lượng ion hoá, ái lực với electron, độ âm điện
a) Năng lượng ion hoá (I). Năng lượng ion hoá là năng lượng tối thiểu cần để tách 1e ra
khỏi nguyên tử ở trạng thái cơ bản. Nguyên tử càng dễ nhường e (tính kim loại càng mạnh)
thì I có trị số càng nhỏ. Đơn vị kJ/mol.
b) Ái lực với electron (E). Ái lực electron là năng lượng giải phóng hay hấp thụ khi một
nguyênt tử trung hòa ở trạng thái khí nhận 1e để trở thành ion âm. Nguyên tử có khả năng
thu e càng mạnh (tính phi kim càng mạnh) thì E có trị số càng lớn.
c) Độ âm điện (χ). Độ âm điện của một nguyên tử là đại lượng đặc trưng cho khả năng
hút electron của nguyên tử nguyên tố đó khi tạo thành liên kết hóa học.
Độ âm điện được tính từ I và E theo công thức:
χ=
I+E
2
− Nguyên tố có χ càng lớn thì nguyên tử của nó có khả năng hút cặp e liên kết càng
mạnh.
− Độ âm điện χ thường dùng để tiên đoán mức độ phân cực của liên kết và xét các
hiệu ứng dịch chuyển electron trong phân tử.
− Nếu hai nguyên tử có χ bằng nhau thì liên kết tạo thành sẽ là liên kết cộng hoá trị
thuần tuý. Nếu độ âm điện khác nhau nhiều (Δχ > 1,7) liên kết tạo thành là liên kết ion. Nếu
độ âm điện khác nhau không nhiều (0 < Δχ < 1,7) sẽ tạo thành liên kết cộng hoá trị có cực.
II. Định luật tuần hoàn _ Bảng HTTH
1. Định luật tuần hoàn
Tính chất của các nguyên tố và đơn chất cũng như thành phần và tính chất của các hợp
chất tạo nên từ những nguyên tố đó biến thiên tuần hoàn theo chiều tăng của điện tích hạt
nhân nguyên tử.
2. Bảng hệ thống tuần hoàn
Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong bảng tuân hoàn:
- Các nguyên tố được xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân nguyên tử
- Các nguyên tố có cùng số lớp e trong nguyên tử được xếp thành một hàng
*
- Các nguyên tố có cùng số e hóa trị ( ) trong nguyên tử được xếp thành một cột
(*)
Electron hóa trị là những e có khả năng tham gia hình thành liên kết hóa học. Chúng
thường nằm ở lớp ngoài cùng hoặc cả ở phân lớp sát lớp ngoài cùng nếu phân lớp đó chưa
bão hòa.
Có 2 dạng bảng thường gặp.
a. Dạng bảng dài: Có 7 chu kỳ (mỗi chu kỳ là 1 hàng), 16 nhóm. Các nhóm được chia
thành 2 loại: Nhóm A (gồm các nguyên tố s và p) và nhóm B (gồm những nguyên tố d và f).
Những nguyên tố ở nhóm B đều là kim loại.
b. Dạng bảng ngắn: Có 7 chu kỳ (chu kỳ 1, 2, 3 có 1 hàng, chu kỳ 4, 5, 6 có 2 hàng, chu
kỳ 7 đang xây dựng mới có 1 hàng); 8 nhóm. Mỗi nhóm có 2 phân nhóm: Phân nhóm chính
(gồm các nguyên tố s và p - ứng với nhóm A trong bảng dài) và phân nhóm phụ (gồm các
Đồng Đức Thiện
8
Trường THPT Sơn Động số 3
Phần Hóa Học Đại Cương
nguyên tố d và f - ứng với nhóm B trong bảng dài). Hai họ nguyên tố f (họ lantan và họ
actini) được xếp thành 2 hàng riêng.
3. Chu kỳ
Chu kỳ gồm những nguyên tố mà nguyên tử của chúng có cùng số lớp electron.
Mỗi chu kỳ đều mở đầu bằng kim loại kiềm, kết thúc bằng khí hiếm.
Trong một chu kỳ, đi từ trái sang phải theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần.
- Số electron ở lớp ngoài cùng tăng dần.
- Lực hút giữa hạt nhân và electron hoá trị ở lớp ngoài cùng tăng dần, làm bán kính
nguyên tử giảm dần. Do đó:
+ Độ âm điện χ của các nguyên tố tăng dần.
+ Tính kim loại giảm dần, tính phi kim tăng dần.
+ Tính bazơ của các oxit, hiđroxit giảm dần, tính axit của chúng tăng dần.
- Hoá trị cao nhất đối với oxi tăng từ I đến VII. Hoá trị đối với hiđro giảm từ IV (nhóm
IV) đến I (nhóm VII).
4. Nhóm và phân nhóm
Trong một phân nhóm chính (nhóm A) khi đi từ trên xuống dưới theo chiều tăng điện tích
hạt nhân.
- Bán kính nguyên tử tăng (do số lớp e tăng) nên lực hút giữa hạt nhân và các electron ở
lớp ngoài cùng yếu dần, tức là khả năng nhường electron của nguyên tử tăng dần. Do đó:
+ Tính kim loại tăng dần, tính phi kim giảm dần.
+ Tính bazơ của các oxit, hiđroxit tăng dần, tính axit của chúng giảm dần.
- Hoá trị cao nhất với oxi (hoá trị dương) của các nguyên tố bằng số thứ tự của nhóm
chứa nguyên tố đó.
5. Ý nghĩa của bảng HTTH
a. Quan hệ giữa vị trí và cấu tạo:
Biêt vị trí của nguyên tố trong bảng tuần hòan có thể suy ra cấu tạo nguyên tử của nguyên
tố đó và ngược lại (mô tả bằng sơ đồ sau)
Vị trí trong bảng tuần hoàn
Số thứ tự của nguyên tố
Số thứ tự của chu kỳ
↔
Số thứ tự của nhóm
Câu tạo nguyên tử
Số p, số n, số e
Số lớp e
Số e lớp ngoài cùng (số e
hóa trị)
Ví dụ: Xét đoán vị trí của nguyên tố có Z = 25.
Cấu hình e: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2.
- Có 4 lớp e → ở chu kỳ 4.
Đang xây dựng e ở phân lớp 3d → thuộc phân nhóm phụ (nhóm B). Nguyên tố này là kim
loại, khi tham gia phản ứng nó có thể cho đi 2e ở 4s và 5e ở 3d, có hoá trị cao nhất 7+. Do
đó, nó ở phân nhóm phụ nhóm VII (nhóm VIIB). Đó là Mn.
b. Quan hệ giữa vị trí và tính chất:
Biết vị trí của một nguyên tố trong bảng tuần hoàn có thể suy ra những tính chất hóa học
cơ bản của nó:
- Tính kim loại, phi kim
- Hóa trị cao nhất của nguyên tố đó với O, hóa trị với H
- Công thức của oxit cao nhất và hiđroxit tương ứng
- Công thức của hợp chất khí với H (nếu có)
- Oxit hay hiđroxit có tính axit hay bazơ
Ví dụ: S ở ô 16, nhóm VIA, chu kỳ 3. Suy ra:
- S là phi kim
Đồng Đức Thiện
9
Trường THPT Sơn Động số 3
Phần Hóa Học Đại Cương
- Hóa trị cao nhất với O là 6, công thức oxit đó là SO3
- Hóa trị với H là 2, công thức của khí đó là H2S
- SO3 là oxit axit còn H2SO4 là axit mạnh
c. So sánh tính chất của nguyên tố này với các nguyên tố khác lân cận
Dựa vào quy luật biến đổi các tính chất trong bảng tuần hòan theo chu kỳ và theo các
nhóm, chúng ta có thể so sánh được tính chất của một nguyên tố so với các nguyên tố lân
cận.
Đồng Đức Thiện
10
Trường THPT Sơn Động số 3
Phần Hóa Học Đại Cương
Chương 3
LIÊN KẾT HÓA HỌC
Liên kết hóa học là sự kết hợp giữa các nguyên tử tạo thành phân tử hay tinh thể bền
vững.
Liên kết hóa học được chia thành hai loại cơ bản: liên kết ion và liên kết cộng hóa trị
1. Liên kết ion
Liên kết ion là liên kết được tạo thành do lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích
trái dấu.
Liên kết ion được hình thành giữa kim loại điển hình và phi kim điển hình.( Δχ > 1,7).
Khi đó nguyên tố có độ âm điện lớn (các phi kim điển hình) thu e của nguyên tử có độ âm
điện nhỏ (các kim loại điển hình) tạo thành các ion ngược dấu. Các ion này hút nhau bằng
lực hút tĩnh điện tạo thành phân tử.
Ví dụ :
2.e
2Na + Cl2 = 2Na+ + 2Cl- = 2NaCl
Đặc điểm của liên kết ion Không bão hoà, không định hướng, do đó hợp chất ion tạo
thành những mạng lưới ion (dạng tih thể) có tính bền vững, thường có nhiệt độ nóng chảy và
nhiệt độ sôi khá cao, thường tan nhiều trong nước. Khi nóng chảy hoặc khi tan trong nước
chúng tạo thành những dung dịch dẫn điện, còn ở trạng thái rắn chúng không dẫn điện.
2. Liên kết cộng hóa trị
Liên kết cộng hóa trị là liên kết được hình thành giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều
cặp e chung.
* Đặc điểm:
Liên kết cộng hoá trị được tạo thành do các nguyên tử có độ âm điện bằng nhau hoặc
khác nhau không nhiều góp chung với nhau các e hoá trị tạo thành các cặp e liên kết chuyển
động trong cùng 1 obitan (xung quanh cả 2 hạt nhân) gọi là obitan phân tử. Dựa vào vị trí
của các cặp e liên kết trong phân tử, người ta chia thành :
a. Liên kết cộng hoá trị không cực
− Tạo thành từ 2 nguyên tử của cùng một nguyên tố. Ví dụ : H : H, Cl : Cl. .( Δχ = 0)
hoặc giữa các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau mà. Δχ <0,4.
− Cặp e liên kết không bị lệch về phía nguyên tử nào.
− Hoá trị của các nguyên tố được tính bằng số cặp e dùng chung.
b. Liên kết cộng hoá trị có cực
− Tạo thành từ các nguyên tử có độ âm điện khác nhau không nhiều. Ví dụ : H : Cl.
(0,4 < Δχ <1,7 )
− Cặp e liên kết bị lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn.
− Hoá trị của các nguyên tố trong liên kết cộng hoá trị có cực được tính bằng số cặp e
dùng chung. Nguyên tố có độ âm điện lớn có hoá trị âm, nguyên tố kia hoá trị dương. Ví dụ,
trong HCl, clo hoá trị 1−, hiđro hoá trị 1+.
3. Liên kết cho - nhận (liên kết phối trí)
Đó là loại liên kết cộng hoá trị mà cặp e dùng chung chỉ do 1 nguyên tố cung cấp và được
gọi là nguyên tố cho e; Nguyên tố kia có obitan trống (obitan không có e) được gọi là
nguyên tố nhận e. Liên kết cho - nhận được ký hiệu bằng mũi tên (→) có chiều từ chất cho
sang chất nhận.
Đồng Đức Thiện
11
Trường THPT Sơn Động số 3
Phần Hóa Học Đại Cương
Ví dụ quá trình hình thành ion NH4+ (từ NH3 và H+) có bản chất liên kết cho - nhận.:
H
+
H
N H
H
Sau khi liên kết cho - nhận hình thành thì 4 liên kết N - H hoàn toàn như nhau. Do đó, ta
có thể viết CTCT của NH+4 như sau:
H
+
H
N H
H
Điều kiện để tạo thành liên kết cho - nhận giữa 2 nguyên tố A → B là: nguyên tố A có đủ
8e lớp ngoài, trong đó có cặp e tự do(chưa tham gia liên kết) và nguyên tố B phải có obitan
trống.
4. Liên kết σ và liên kết π
Về bản chất chúng là những liên kết cộng hoá trị.
a) Liên kết σ : Được hình thành do sự xen phủ 2 obitan (của 2e tham gia liên kết) dọc
theo trục liên kết. Tuỳ theo loại obitan tham gia liên kết là obitan s hay p ta có các loại liên
kết σ kiểu s-s, s-p, p-p:
Obitan liên kết σ có tính đối xứng trục, với trục đối xứng là trục nối hai hạt nhân nguyên
tử.
Nếu giữa 2 nguyên tử chỉ hình thành một mối liên kết đơn thì đó là liên kết σ . Khi đó, do
tính đối xứng của obitan liên kết σ , hai nguyên tử có thể quay quanh trục liên kết.
b) Liên kết π: Được hình thành do sự xen phủ giữa các obitan p ở hai bên trục liên kết.
Khi giữa 2 nguyên tử hình thành liên kết bội thì có 1 liên kết σ (bền), còn lại là liên kết
π (kém bền).
Liên kết π không có tính đối xứng trục nên 2 nguyên tử tham gia liên kết không có khả
năng quay tự do quanh trục liên kết. Đó là nguyên nhân gây ra hiện tượng đồng phân cistrans của các hợp chất hữu cơ có nối đôi.
5. Liên kết hiđro
Liên kết hiđro là mối liên kết phụ (hay mối liên kết thứ 2) của nguyên tử H với nguyên tử
có độ âm điện lớn (như F, O, N…). Tức là nguyên tử hiđro linh động bị hút bởi cặp e chưa
liên kết của nguyên tử có độ âm điện lớn hơn.
Liên kết hiđro được ký hiệu bằng 3 dấu chấm ( … ) và không tính hoá trị cũng như số
oxi hoá.
Liên kết hiđro được hình thành giữa các phân tử cùng loại.
Ví dụ: Giữa các phân tử H2O, HF, rượu, axit…
OH … OH …; H – F …H – F …
H
H
hoặc giữa các phân tử khác loại. Ví dụ: Giữa các phân tử rượu hay axit với H2O:
OH … O – H …OH …
H
R
H
hoặc trong một phân tử (liên kết hiđro nội phân tử). Ví dụ :
CH2 – CH2
OH … OH
Do có liên kết hiđro tạo thành trong dung dịch nên:
Đồng Đức Thiện
12
Trường THPT Sơn Động số 3
- Xem thêm -