Báo cáo thực hành hóa vô cơ 2

BÁO CÁO THỰC HÀNH
Sinh viên: NGUYỄN HẢI DINH
Nhóm: 01

THIẾC – CHÌ
Ngày 23 tháng 3 năm 2015

1


1. THIẾC
1.1. Tính chất của thiếc (II) clorua
1.1.1
Tinh thể tan ra trong nước, một lúc sau lại xuất hiện các mảng kết tinh lại dưới đáy ống
nghiệm trong suốt.
Quá trình hòa tan muối vào nước là: ban đầu xảy quá trình hidrat hóa tạo thành các tinh thể
tách ra ở dạng hình lăng trụ trong suốt và không màu.
SnCl2 + nH2O → SnCl2.nH2O
Sau đó, thì muối hidrat thủy phân mạnh trong môi trường nước tạo thành muối base ít tan
và bền trong môi trường acid
SnCl2 + H2O ⇌ Sn(OH)Cl + HCl
Tuy nhiên, đây là quá trình cân bằng động nên khi có các yêu tố bên ngoài tác động vào hệ
thì quá trình cân bằng bị phá vỡ và chuyển dịch theo chiều chống lại yếu tố tác động vào hệ.
Muốn điều chế dung dịch SnCl2 thì cần hòa tan muối vào acid HCl đặc chứ không hòa tan
vào nước nhằm chống hiện tượng thủy phân của muối.
1.1.2
Khi cho NaOH vào dung dịch SnCl2 thì xuất hiện kết tủa trắng, tiếp tục thêm NaOH vào
thì kết tủa hòa tan thành dung dịch trong suốt đây là một hidroxit lưỡng tính.
SnCl2 + 2NaOH → Sn(OH)2↓ + 2NaCl
Sn(OH)2 + 2NaOH → Na[Sn(OH)4]
Ta có [Sn2+] = 0,1 M

[OH-] = 1 M
→ [Sn2+].[OH-] = = 0,025 >> = 6,3.10-27 nên kết tủa hình thành trong dung dịch, hay ban
đầu xảy ra là phản ứng trao đổi. Mặt khác, vì đây là hidroxit lưỡng tính nên nó đã tương tác
với một lượng lớn OH- thêm vào tạo phức hòa tan hidroxostanit nên dung dịch trong suốt.
Qúa trình hòa tan xảy ra nhanh và hoàn toàn khi sử dụng kiềm đặc với thể tích tiêu tốn khá
lớn.
1.1.3
Khi cho HCl đậm đặc vào muối SnCl2 thì tạo thành phức không màu trong suốt
SnCl2 + HCl → H[SnCl3]
Vì muối SnCl2 khi hòa tan vào dung dịch axit đậm đặc thì tạo muối tan và muối này bền về
mặt nhiệt và động học nên khi dùng nước để pha loãng thì không thể xuất hiện quá trình thủy
phân trong nước, do đó trường hợp này kết tủa không thể tách ra mà chúng tồn tại ở dạng
muối axit tan.
1.1.4
- SnCl2 tương tác với dung dịch Hg 2(NO3)2 trong môi trường axit cho dung dịch màu trắng
xanh, đồng thời tỏa nhiệt khá lớn.
SnCl2 + Hg2(NO3)2 → Sn(NO3)2Cl2 + 2Hg↓
Vì thủy ngân sinh ra là một dung dịch lỏng có màu trắng sáng, trong ánh sáng có màu hơi
xanh nên quá trình phản ứng thì dung dịch từ trắng đục chuyển sang trắng xanh của kim loại
thủy ngân trong dung dịch.
- Muối SnCl2 làm mất màu nước brom trong môi trường acid tạo thành dung dịch trong
suốt


SnCl2 + Br2 + 4HCl → H2[SnCl6] + 2HBr
Trong hai phản ứng trên thì Sn2+ đóng vai trò là chất khử cho phản ứng
Sn2+ - 2e → Sn4+
= + 0,15 V
còn Hg2(NO3)2 và Br2 là những chất oxi hóa
Hg22+ + 2e → 2Hg

= + 0,792 V
Br2
+ 2e → 2Br
= + 1,087 V
Do có sự chênh lệch thế oxi hóa – khử giữa các chất trong hỗn hợp nên phản ứng oxi hóa –
khử đã xảy ra dễ dàng và quá trình tự diễn biến ∆E0 > 0 → ∆G0 < 0 nên phản ứng tự diễn ra.
- Từ Sn muốn điều chế được dihalogenua và tetrahalogenua thì
Sn + 2HCl(k) SnCl2 + 2H2↑
Sn(nóng chảy) + 2Cl2 (k) SnCl4
Nhiệt độ nóng chảy của SnCl4 (- 330C) thấp hơn rất nhiều so với SnCl 2 (2470C). Nhiệt độ
nóng chảy có sự chênh lệch lớn như vậy vì SnCl2 có một cặp electron không liên kết, làm cho
phân tử ở trạng thái khí bị bẻ cong. Trong trạng thái rắn, SnCl 2 kết tinh tạo thành các chuỗi
liên kết thông qua các cầu clorua(Sn có số phối tử là 3) nên có 1 Cl tạo cầu, tức là tạo được 2
cầu cho mỗi Sn, vì thế có cấu trúc lớp) . Trạng thái ngậm nước dihydrat cũng là phối trí 3
chiều, với 1 phân tử nước liên kết vào nguyên tử thiếc và phân tử nước thứ hai liên kết với
phân tử nước thứ nhất. Phần chính của phân tử chồng đống thành các lớp kép trong lưới tinh
thể, với phân tử nước "thứ hai" xen vào giữa các lớp nên nó có cấu trúc bền vững; trong khi
SnCl4 vì không tạo được cầu nên nhiệt độ nóng chảy thấp hơn rất nhiều.
1.2. Các sulfua thiếc (II) và (IV)
1.2.1. Thiếc (II) sulfua
Cho khí H2S vào dung dịch SnCl2 thì xuất hiện kết tủa màu nâu
H2S + SnCl2 → SnS↓nâu + 2HCl
Khi hòa tan SnS vào các dung dịch (NH 4)2S và (NH4)2Sn thì nó chỉ tan trong dung dịch
(NH4)2Sn vì cả 2 chất SnS và (NH4)2S là các base sulfua có cùng bản chất như nhau nên
không thê tương tác với nhau. Riêng với (NH 4)2Sn phản ứng xảy ra 2 giai đoạn và kết quả tạo
muối amoni polisulfat tan.
(NH4)2Sn oxi hóa SnS: SnS + (NH4)2Sn → (NH4)2S + SnSn
sau đó SnSn tan và phản ứng với (NH4)2S theo phương trình:
SnSn + (NH4)2S → (NH4)2SnSn+1
1.2.1. Thiếc (IV) sulfua

Cho khí H2S vào dung dịch SnCl4 thì xuất hiện kết tủa màu vàng.
2H2S + SnCl4 → SnS2 ↓vàng + 4HCl
Khi hòa tan SnS2 vào các dung dịch (NH4)2S và (NH4)2Sn thì nó chỉ tan trong dung dịch
diamoni sulfua và xảy ra phản ứng tạo thành amoni tiostanat
SnS2 + (NH4)2S → (NH4)2SnS3
2. CHÌ
2.1. Tính chất chì kim loại
Cho Pb tác dụng với các dung dịch axit có nồng độ khác nhau và với dung dịch NaOH
10%:
Trong tất cả các phản ứng thì Pb đóng vai trò là chất khử
Pb - 2e → Pb2+ = - 0,126 V


* Dung dịch NaOH 10%: Khi chưa đun nóng thì không có hiện tượng, khi đun nóng lên
thì chì tan dần ra và xuất hiện bọt khí thoát ra trong dung dịch.
Pb + 2NaOH + 2H2O Na2[Pb(OH)4] + H2↑
Xảy ra phản ứng oxi hóa khử do có sự chênh lệch thế oxi hóa giữa các cặp chất trong hỗn
hợp, và có ∆E0 > 0 → ∆G0 < 0 nên phản ứng tự diễn ra.
Pb - 2e → Pb2+ = - 0,126 V và đóng vai trò là chất khử.
2H+ + 2e → H2 = 0,0 V và đóng vai trò là chất oxi hóa
* Dung dịch HNO3: Pb tác dụng với axit HNO3 với bất kì nồng độ nào và chì tương tác
như một kim loại và có tỏa nhiệt
- Loãng: chì tan ra thành dung dịch trong suốt, khí không màu hóa nâu nhạt trên bề mặt
dung dịch
3Pb + 8HNO3 → 3Pb(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
NO3- + 4H+ +3e → NO + 2H2O
NO + ½ O2 → NO2↑
= +0,96 V
không màu
màu nâu

Như vậy, phản ứng oxi hóa cũng tự xảy ra và sinh ra khí NO nhưng khí NO dễ dàng với
khí oxi không khi tạo thành khí NO2 có màu nâu.
- Đặc: chì tan ra và khí màu nâu xuất hiện nhanh, dung dịch sau phản ứng trong suốt.
Pb + 4HNO3 → Pb(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
NO3- + 2H+ +1e → NO2 + H2O = + 0,8 V
* Với dung dịch HCl và H2SO4:
- Với dịch có nồng độ loãng: thì phản ứng hầu như không có hiện tượng vì ban đầu có một
lớp rất kim loại chì tác dụng được với cả 2 dung dịch acid tạo thành muối. Cả 2 muối đều kết
tủa và bao vây quanh các phân tử chì ngăn không cho acid tiếp xúc với các phân tử chì nữa
do đó phản ứng dừng lại. Như vậy, ban đầu quá trình phản ứng xảy ra nhưng với thời gian rất
ngắn nên hầu như không quan sát được.
Pb + 2HCl loãng → PbCl2↓ trắng + 2H2↑
Pb + H2SO4 (loãng) → PbSO4↓ trắng + 2H2↑
Như vậy, tác nhân đóng vai trò chất oxi hóa của phản ứng là H+
2H+ + 2e → H2 = 0,0 V
- Với dung dịch có nồng độ đậm đặc: các muối chì không hòa tan đã bị chuyển thành các
dạng muối tan và quá trình hòa tan kết tủa xảy ra liên tục trong dung dịch nên các phân tử chì
không bị bao bọc bởi các muối không tan nữa, nên phản ứng xảy ra hoàn toàn, và có khí
không màu thoát ra đồng thời phản ứng xảy ra nhanh khi nung nóng.

+

Pb + 2HCl → PbCl2↓ trắng + 2H2↑
PbCl2 + 2HCl → H2[PbCl4]

Pb + 4HCl → H2[PbCl4] + 2H2↑
Như vậy, tác nhân đóng vai trò chất oxi hóa của phản ứng này cũng là 2H+ + 2e → H2
= 0,0 V
Pb + 2 H2SO4 (đặc) → PbSO4↓ trắng + SO2↑+ 2H2O
+

PbSO4 + H2SO4(đặc) → Pb(HSO4)2


Pb + 3H2SO4 (đặc) → Pb(HSO4)2 + SO2↑+ 2H2O
Tác nhân đóng vai trò oxi hóa trong phản ứng là SO 42- + 4H+ + 2e → SO 2 + 2H2O
= +0,17 V
2.2. Chì dioxit
2.2.1. Điều chế
Xuất hiện kết tủa màu nấu đen trong cốc
Pb(CH3COO)2 + CaOCl2 + H2O PbO2↓ nâu đen + CaCl2 + 2CH3COOH
Trong phản ứng thì CaOCl2 xảy ra quá trình oxi hóa – khử nội phân tử
Cl+ + 2e → ClO2- - 4e → O2
Và
Pb2+ + 2O2- -2e → PbO2
2.2.2. Tính chất chì dioxit
Cho PbO2 tác dụng với các dung dịch lần lượt:
- Dung dịch HCl: dung dịch loãng thì không xảy ra phản ứng, dung dịch axit đậm đặc và
đun nóng thì có khí màu vàng thoát ra, dung dịch có màu vàng nhạt.
PbO2 + 4HCl(đậm đặc) PbCl2↓ trắng + Cl2↑ + 2H2O
Vì dung dịch axit đậm đặc và đun nóng nên kết tủa bị hòa tan tạo thành muối tan do đó
phản ứng tiếp tục xảy ra đến hoàn toàn và khí clo hòa tan trong nước nên dung dịch có màu
vàng nhạt
PbCl2 + 2HCl → H2[PbCl4]
Cl2 + H2O ⇌ HCl + HClO
PbO2 + 4H+ + 2e → Pb2+ + 2H2O = + 1,455 V
Cl2 + 2e → 2Cl= + 1,359 V
> nên phản ứng xảy ra theo chiều hòa tan PbO 2 trong axit giải phóng khí Cl2 có màu
vàng và mùi hắc. Một phần khí clo hòa tan vào nước tạo ra nước clo cho màu vàng nhạt.
- Dung dịch HNO3: thì dù cho nồng độ loãng hay đậm đặc thì vẫn không xảy ra phản ứng.
- Dung dịch H2SO4: dung dịch loãng không phản ứng, dung dịch đậm đặc có khí không

màu thoát ra và dung dịch có màu nâu.
Trong PbO2 thì Pb có số oxi hóa là +4 số oxi hóa mạnh nhất của chì nên khi gặp chất oxi
hóa mạnh như H2SO4 thì đã khử oxi từ số oxi hóa -2 lên 0 tạo khí.
PbO2 + H2SO4(đậm đặc) → PbSO4↓ + ½O2↑ + H2O
PbSO4 + H2SO4(đặc) → Pb(HSO4)2
Trong môi trường acid đậm đặc thì kết tủa chì sulfat lại bị hòa tan thành dung dịch
muối tan, nên phản ứng xảy ra liên tục và xảy ra hoàn toàn.
- DD hidroperoxit H2O2 10%: dd có màu trắng và sủi bọt khí, dưới đáy ống nghiệm có một
ít kết tủa đen.
PbO2 + 4H+ + 2e → Pb2+ + 2H2O = + 1,455 V
H2O2 - 2e → O2 + 2H+
= + 0,682 V
Nhận thấy, nên phản ứng xảy ra theo chiều hòa tan chì dioxit và giải phòng khí oxi. Dưới
đáy ống nghiệm có ít kết tủa đen là của PbO2 chưa tham gia phản ứng.
PbO2 + H2O2 + 2H+ → O2↑ + Pb2+ + 2H2O
- Dung dịch MnSO4 được axit hóa bằng H2SO4 đậm đặc: dung dịch từ màu xanh lam đậm
chuyển sang màu hồng nhạt và có tỏa nhiệt khá lớn, trên thành ống nghiệm có các hạt màu
đen bám vào.


PbO2 + 4H+ + 2e → Pb2+ + 2H2O = + 1,455 V
Mn2+ + 4H2O - 5e → MnO4- +8H+ = +1,51 V
nên phản ứng xảy ra theo chiều hòa tan chì dioxit tạo kết tủa trắng và khử Mn +2 lên
Mn+7 và dung dịch có màu hồng nhạt của ion Mn+7
5PbO2 + 2MnSO4 + 3H2SO4 → 5PbSO4 + 2HMnO4 + 3H2O
Trong môi trường axit thì PbSO4 bị hòa tan thành muối dễ tan, giúp cho bề mặt chì dioxit
không bị kết tủa bám vào nên phản ứng xảy ra dễ dàng. Mặt khác, trong môi trường nước thì
ion MnO4- bị khử về MnO2 tạo kết tủa đen
MnO4- + 2H2O + 3e → MnO2↓ + 4OH- Dung dịch KI: dung dịch từ màu đỏ chuyển sang xanh tím.
PbO2 + 4H+ + 2e → Pb2+ + 2H2O = + 1,455 V

2I- -2e → I2
= + 0,536 V
Phản ứng oxi hóa khử xảy ra làm hòa tan PbO 2 trong dung dịch KI tạo kết tủa có màu xanh
tím của iot.
PbO2 + 2I- + 4H+ → I2↓ + 2H2O + Pb2+
- Dung dịch Cr2(SO4)3 đã kiềm hóa bằng NaOH: dung dịch từ màu xanh dương chuyển
sang màu xanh thẩm và có kết tủa trắng xuất hiện dưới đáy ống nghiệm.
Trong môi trường kiềm thì crom bị oxi hóa từ +3 lên +6
PbO2 + 4H+ + 2e → Pb2+ + 2H2O = + 1,455 V
2Cr3+ + 7H2O + 6e → Cr2O72- + 14H+
= +1,33 V
Nhận thấy: > nên phản ứng xảy ra theo chiều hòa tan PbO 2 trong môi trường kiềm tạo ra
muối tủa Pb2+
3PbO2 + Cr2(SO4)3 + 2NaOH → 3PbSO4↓ + Na2Cr2O7 + H2O
-

2-

OH-

Trong môi trường OH : Cr2O7
CrO42H+
Da cam
vàng nhạt
2Trong môi trường nước thì CrO4 thủy phân thành Cr3+ có màu xanh thẩm
CrO42- + 4H2O + 3e ⇌ Cr(OH)3↓ + 5OHCr(OH)3↓ + 3OH- → [Cr(OH)6]3CrO42- + 4H2O + 3e → [Cr(OH)6]3- + 2OHKết quả kết tủa trắng trong tạo dung dịch màu xanh thẩm do dd chứa ion Cr+3.
Nhận xét: PbO2 trong các phản ứng đều đóng vai trò là chất oxi hóa, và đó là một chất
oxi hóa khá mạnh vì nó có thể khử Mn +2 lên Mn+7, rồi khử được các chất khử mạnh trong các
môi trường khác nhau (H2O2 , KI…) và có thể oxi được một chất có tính oxi hóa mạnh như
H2SO4 (trong trường hợp này PbO2 đã khử oxi có số oxi hóa thấp nhất về oxi tự do). Mặt

khác, khi PbO2 cũng phản ứng được trong môi trường kiềm đặc
2NaOH + PbO2 + 2H2O Na2[Pb(OH)6]
Từ cá thí nghiệm trên ta cũng thấy được rằng PbO 2 không chỉ có oxi hóa mạnh và được
dùng nhiều trong phòng thí nghiệm; mà nó còn là một oxit lưỡng tính, nhưng oxit lưỡng tính
này tan trong kiềm dễ hơn tan trong axit.
2.3. Chì (II) hidroxit
2.3.1. Điều chế


Khi thêm từng giọt natri hidroxit 10% vào dung dịch chì (II) axetat thì xuất hiện kết tủa
trắng, từng mảng kết tủa được hình thành, tạo thành từng tia lơ lửng trong dung dịch như lông
tơ sau đó thì kết tủa lắng xuống đáy ống nghiệm thành một khối trắng.
Ở đây, xảy ra quá trình trao đổi các anion giữa các caition với nhau trong dung dịch tạo kết
tủa.
Pb(CH3COO)2 + 2NaOH Pb(OH)2↓ + 2CH3COONa
2.3.2. Tính chất của Chì (II) hidroxit
- Khi thêm từng giọt dung dịch HNO3 và NaOH vào kết tủa Pb(OH)2 thì kết tủa bị hòa tan
nhanh chóng tạo dung dịch trong suốt. Vì Pb(OH) 2 là một hidroxit lưỡng tính nên nó có thể
tác dụng được với axit cũng như dung dịch base, nhưng quá trình hòa tan trong axit nhanh và
mạnh hơn trong base vì đi từ Ge đến Pb trong hệ thống bảng tuần hoàn thì tính axit của các
hidroxit tăng dần trong khí tính base lại giảm dần.
Pb(OH)2 + 2NaOH → Na2[Pb(OH)4]
Pb(OH)2 + 2HNO3 → Pb(NO3)2 + 2H2O
- Trong các dung dịch có pH <7 thì chì tồn tại ở dạng muối tan không màu Pb 2+, còn trong
môi trường có pH > 7 thì chì lại tồn tại ở dạng muối hidroxoplomit [Pb(OH)4]2- Nên dùng HNO3 để hòa tan Pb(OH)2 chứ không dùng dung dịch HCl và H 2SO4 vì khi
dùng các dung dịch axit này muối tạo ra tồn tại ở dạng kết rủa PbCl 2 và PbSO4 bao bọc xung
quanh các phân tử Pb(OH)2 là cho quá trình hòa tan khó xảy ra, muốn hòa tan thì phải dung
dung dịch đậm đặc và đun nóng để chuyển muối kết tủa thành các muối dễ tan khi đó phản
ứng mới xảy ra được nên không nên dùng HCl và H2SO4 để hòa tan kết tủa; trong khi đó khi
hòa tan trong dung dịch HNO3 tạo muối tan nên không gây ảnh hưởng đến bề mặt kết tủa làm

cho quá trình hòa tan xảy ra nhanh và dễ dàng hơn rất nhiều. Ngoài ra, có thể dùng
CH3COOH để thay thế HNO 3 trong quá trình hòa tan kết tủa vì lúc này muối tạo thành cũng
là muối Chì (II) axetat dễ tan trong nước.
2.4. Chì (II) halogenua
2.4.1. Chì (II) clorua
- Thêm từ từ dung dịch NaCl bão hòa vào Pb(CH3COO)2 35%: xuất hiện kết tủa trắng hình
kim do quá trình trao đổi giữa các cation và anion với nhau trong dung dịch
Pb(CH3COO)2 + 2NaCl → PbCl2↓ + 2CH3COONa
- Cho từ giọt HCl đậm đặc vào dung dịch bão hòa PbCl 2: dung dịch phân thành 2 lớp rõ
rệt, phía trên trong suốt còn dưới đáy có kết tủa trắng. Vì trong dung dịch bão hòa một phần
PbCl2 đã bị hòa tan bởi dung dịch axit đậm đặc tạo muối tan trong suốt và nhẹ hơn nổi lên
phía trên, sau đó muối phức tan lại bị thủy phân trong nước tạo ra kết tủa chì (II) clorua nặng
hơn nước lắng xuống đáy nên trong dung dịch xảy ra hiện tượng phân lớp như vậy
PbCl2 (bão hòa) + 2HCl(đ.đ) → H2[PbCl4]
H2[PbCl4] PbCl2↓ + 2HCl
- Để tổng hợp PbCl2 phải dùng các dung dịch bão hòa để chống hiện tượng thủy phân của
muối trong nước tạo kết Pb(OH) 2. Có thể hòa tan PbCl2 trong dung dịch HCl đậm đặc do tạo
phức tan H2[PbCl4].
2.4.2. Chì (II) iodua
- Thêm từ từ dung dịch KI loãng vào dung dịch Pb(CH3COO)2 35%: từng hạt kết tủa màu
vàng đậm xuất hiện trong dung dịch và lắng xuống đáy vì phản ứng trao đổi đã xảy ra trong
dung dịch tạo kết tủa PbI2


Pb(CH3COO)2 + 2KI → PbI2↓vàng + 2CH3COOK
- Khi đốt nóng tinh thể PbI2 trong ống nghiệm thì kết tủa từ màu vàng nhạt chuyển sang
vàng cam và khi ngâm vào nước lạnh thì kết tủa trở lại màu vàng nhạt.
- Hòa tan tinh thể PbI2 trong nước: tinh thể tan dần ra khi đun nóng ống nghiệm và dung
dịch có màu vàng. Như vậy độ tan của PbI 2 phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, khi ở nhiệt độ thấp
thì nó kết tinh ở dạng tinh thể vàng, khi đun nóng thì tinh thể tan ra nhanh chóng trong nước

cho dung dịch màu vàng cam do độ tan của nó tăng lên.
- Thêm từng giọt dung dịch KI bão hòa vào PbI 2: thì kết tủa bị hòa tan dung dịch có màu
da cam.
PbI2 + 2KI → K2[PbI4]
Ta có = 1,1.10-9 bé hơn rất nhiều so với hằng số bền của phức = 8,32.10 3 nên khi cho
dung dịch KI vào thì xu hướng cảu phản ứng là tạo phức K2[PbI4] bền lớn hơn, do đó kết tủa
bị hòa tan tạo dung dịch màu da cam của phức chất kali tetraiodoplumbat (II).
- Pha loãng dung dịch bằng cách thêm từ từ từng giọt nước thì dung dịch phân thành hai
lớp rõ rệt phía trên là dung dịch màu da cam còn lớp dưới xuất hiện kết tủa màu vàng. Khi
đó, quá trình thủy phân phức xảy ra tạo dung dịch KI màu da cam nổi lên trên còn kết tủa
vàng PbI2 nặng hơn lắng xuống làm cho dung dịch phân lớp.
K2[PbI4] 2KI + PbI2↓
Da cam
vàng