HÓA VÔ CƠ NHÓM 1B.MDA
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.7 MB, 26 trang )
HÓA HỌC VÔ CƠ
CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM D
Giáo viên hướng dẫn: Lê Thị Phương Thảo
CÁC NGUYÊN TỐ
NHÓM IB
Đồng (29Cu), Bạc (47Ag), Vàng (79Au)
ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO NGUYÊN TỬ
NỘI
DUNG
TÌM
HIỂU
TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN
TÍNH CHẤT VẬT LÝ
TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
CÁC HỢP CHẤT VÀ ĐIỀU CHẾ
1. Đặc điểm cấu tạo nguyên tử
Cấu hình electron chung: (n-1)d9ns2 => (n-1)d10ns1
TCHH đặc trưng: M – ne = M+n
Số oxi hóa trưng Cu +2; Ag +1; Au +3
Kim loại yếu; khả năng hoạt động giảm từ Cu đến
Au:
H Cu Ag Au
Một số đặc điểm chung của Cu, Ag, Au
2. Trạng thái tự nhiên
• Trong tự nhiên Cu là nguyên tố tương đối phổ biến, Ag và Au ít
phổ biến hơn.
• Chúng tồn tại ở dạng tự do hoặc hợp chất,
+ Dạng tự do là do tự sinh, những hạt kim loại rất nhỏ và phân tán
+ Dạng hợp chất tồn tại với dạng hợp chất sunfua hoặc là đi kèm
với các kim loại khác.
Quặng Chalcopyrit CuFeS2
Quặng Ag-Pb
Quặng (C-Pb-Au)
Au thường tồn tại dưới dạng tự do nhưng rất phân tán, thường nằm trong đá thạch anh
SO SÁNH VỚI CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IA
Trong 1 chu kì khi đi từ trái sang phải, điện tích hạt nhân
tăng dần nhưng số lớp electron bằng nhau, do đó lực hút của
hạt nhân với electron lớp ngoài cùng tăng lên làm cho bán
kính nguyên tử giảm dần, năng lượng ion hóa tăng lên.
Trong bàng tuần hoàn xét trong 1 chu kì thì kim loại IB
đứng sau IA, dẫn đến bán kính nguyên tử IB < IA và năng
lượng ion hóa IB > IA.
3. Tính chất vật lý
• Đặc điểm bên ngoài của các kim loại Cu,Ag,Au
Cu
Màu ánh kim đỏ cam
Ag
Màu ánh kim trắng bóng
• Một số hằng số vật lý
Au
Màu ánh kim vàng
So Sánh một số tính chất vật lý với kim loại kiềm cùng nhóm.
+ Các kim loại nhóm IB, nhiệt độ nóng chảy , nhiệt độ sôi, nhiệt độ thăng hoa, độ
cứng cao hơn nhiều so với nhóm IA, vì có sự tham gia của các electron trên obitan
d. Mặt khác, mật độ nguyên tử trong một đơn vị thể tích của kim loại nhóm IB cao
hơn kim loại nhóm IA.
+ Dẫn nhiệt tốt hơn các nguyên tố nhóm IA, do mật độ electron trong vùng hóa trị
của các kim loại nhóm IB lớn hơn kim loại nhóm IA.
+Khối lượng riêng lớn hơn nhiều , do số nguyên tử trong 1 đơn vị thể tích của các
nguyên tử nhóm IB nhiều hơn nhóm IA, và do khối lượng nguyên tử của các
nguyên tố nhóm IB lớn hơn.
Nhận xét:
+ Cả 3 kim loại nhóm IB đều kết tinh ở mạng lập phương tâm diện.
+ Có độ dẫn điện,độ dẫn nhiệt lớn nhất trong số các kim loại; đặc biệt là Ag, tới Cu
và Au.
+ Các kim loại IB cũng vượt xa các kim loại khác về tính dẻo , đặc biệt Au rất dễ
dát mỏng và kéo sợi.
4. Tính chất hoá học
TCHH đặc trưng:
M – ne = M+n
Số oxi hóa trưng:
Ag +1; Cu +2; Au +3
Kim loại yếu; khả năng hoạt động
giảm từ Cu đến Au:
H Cu Ag Au
4.1_TÁC DỤNG VỚI PHI KIM.
1. Tác dụng với oxy
2. Tác dụng với lưu huỳnh
4.1.1_ Tác dụng với oxy
2Cu + O2(thiếu) Cu2O (màuđỏgạch)
2Cu + O2(dư)
CuO (màuđen)
2Ag + O3 2Ag2O + O2
- Ở điều
kiện thường trong không khí khô Cu, Ag, Au, không bị gỉ,
khi ở không khí ẩm có CO2 thì Cu bị bao phủ bởi lớp muối
cacbonac màu xanh (CuOH)2.CO3theo phản ứng:
Cu + O2 + H2O
(CuOH)2CO3
- Khi
ở trong không khí có một lượng H2S thì các vật bằng Ag bị
mờ đi, vì tạo Ag2S:
2Ag + O2 + H2S
Ag2S(màuđen) + H2O
4.1.2_ Tác dụng với lưu huỳnh
Cu + S -> CuS
2Cu + S -> Cu2S
2Ag + S -> Ag2S
Muối của chúng đều là màu đen.
4.2_ Tác dụng với nước và hơi
nước ở t0 cao.
- Cả Cu, Ag, Au đều không tác
dụng với nước và hơi nước ở nhiệt
độ cao.
4.3_tác dụng với axit.
1. Tác dụng với dung dịch
axit thường
2. Tác dụng với dung dịch
có tính OXH cao.
4.3.1_Tác dụng với dung dịch axit thường.
- Cu, Ag, Au không tác dụng với axit HCl và H2SO4 loãng.
- Tuy nhiên Cu, Ag có thể tác dụng được trong dung dịch HI thì tạo tủa
CuI2, AgI rất ít tan
Ag + HI AgI+ H2
- Mặt khác cả 3 kim loại có thể tan được trong dung dịch HCN và tạo phức
[M(CN)2]-
2Cu + 4HCN 2H[Cu(CN)2] + H2
-Khi có mặt của oxi không khí thì Cu cũng có thể tan trong HCl và H2SO4
loãng. Đặc biệt với HCl thì Cu dễ tan hơn vì tạo phức CuCl4-màu xanh đen.
2Cu + 2H2SO4 + O2 2CuSO4+ 2H2O
2Cu + 4HCl + O2 2CuCl2+ 2H2O
CuCl2 + Cl- CuCl3
CuCl3- + Cl- CuCl4-
4.3.2_ Tác dụng với dung dịch axit có tính OXH.
- Chỉ có Cu và Ag tan được:
Cu + 2H2SO4(đặc,nóng) CuSO4 + SO2 + H2O
Ag + 2HNO3 (đặc) AgNO3 + NO2 + H2O
- Au chỉ có thể tan được trong nước cường thuỷ:
Au + HNO3 4HCl H[AuCl4] + NO + 2H2O
- Au có tan được trong axit HCl khi Cl2:
2Au + 3Cl2 + 2HCl 2H[AuCl4]
- Trong axit có tính OXH đặc biệt mạnh như H2SeO4 (khan nóng):
2Au + H2SeO4(khannóng) Au2(SeO4)3 + 6H2O + 3SeO2
4.4_ Tác dụng với dung dịch
muối
Kim loại(1) + Muối(1)Muối(2) + Kim loại(2)
Cu + 2AgNO3 -> Cu(NO3)2 + 2Ag
Điều Kiện:
+ Kim loại(1) phải đứng trước kim loại trong Muối(1)
+ Kim loại(1) và kim loại trong Muối(1) phải là kim
loại không tan trong nước.
+ Muối(1) không phải là kết tủa.
4.5_ Khả năng tạo phức
-
Khi có mặt của oxi không khí thì Cu có thể tan được trong
dung dịch NH3:
2Cu + 8NH3 + O2 + 2H2O 2[Cu(NH3)4](OH)2
- Cả Cu, Ag và Au đều tạo phức rất bền với phối tử CN-. Nên khi
có mặt của oxi không khí Cu, Ag và Au đều có thể tan được
trong dung dịch NaCN, KCN do tạo thành phức chất K[M(CN)2]
v/s (M là Cu, Ag, Au có số OXH +1)
4Au + 8 NaCN + 2H2O + O2 -> 4Na[Au(CN)2)] + 4NaOH
4Ag + 8 NaCN + 2H2O + O2 -> 4Na[Ag(CN)2)] + 4NaOH
5. Hợp chất & Điều chế
Đồng
Cu
HỢP
CHẤT
&
ĐIỀU
CHẾ
Bạc
Ag
Vàng
Au
HỢP CHẤT
CuO, Cu(OH)2,
Cu2+
HỢP CHẤT
Ag2O, Ag(OH)3,
Ag+
HỢP CHẤT
Au2O3, Au(OH)3,
Au3+
5.1_ HỢP CHẤT Cu2+
CuO
Cu(OH)2
Cu2+
Trạng thái tồn tại
Bột
Kết tủa
Dung dịch
Màu sắc
Màu đen
Màu lam nhạt
Có màu
Tan
Tan ít
ít trong
trong nước
nước
Không
Không tan
tan trong
trong nước
nước
Tan
Tan ít
ít trong
trong nước.
nước. Các
Các muối
muối tan
tan
thường
là
CuCl2,
Cu(NO3)2,
thường là CuCl2, Cu(NO3)2,
CuSO4,
CuSO4, và
và có
có thể
thể kết
kết tinh
tinh thành
thành các
các
muối
ngậm
nước
CuCl2.2H2O,
muối ngậm nước CuCl2.2H2O,
CuSO4.5H2O
CuSO4.5H2O
Cu(OH)2 tan trong NH3tạo thành
dung dịch màu xanh đậm ion
[Cu(NH3)4]2+
Cu(OH)2 + 4NH3[Cu(NH3)4]2+
+ 2OH-
Muối dòng (II) sunfat dễ tạo thành
muối kép với những muối sunfat
của kim loại kiềm hay amoni có
dạng chung là:
M2SO4.CuSO4.6H2O
Phân
Phân hủy
hủy ở
ở t0
t0 >
> 10260C
10260C
Kém
Kém bền
bền nhiệt
nhiệt
Kém
Kém bền
bền nhiệt
nhiệt
Là oxit bazơ
Là chất lưỡng tính, nhưng tính
axit và bazơ đều yếu
Cu(OH)2 + 2NaOH Na2CuO2 +
2H2O
Cu(OH)2 + H2SO4 CuSO4 +
2H2O
Tính OXH, khi đun nóng CuO dễ bị
H2, CO, NH3 khử thành kim loại
CuO + CO Cu + CO2
Khi đun nóng có SnCl2, FeCl2 thì
CuO dễ bị khử thành muối dòng (I)
2CuO + SnCl2 2CuCl2 + SnO2
Cótính OXH
Trong
Trong nước
nước
Tính
Tính tan
tan
Trong dung môi
Độ
Độ bền
bền nhiệt
nhiệt
TínhAxit – Bazơ
Tính chất
hóa học
Tính OXH – Khử
Khả năng tạo phức
Tác dụng với các chất khử:
2CuSO4 + KI 2CuI + K2SO4 + I2
2CuSO4 + 4KCN 2CuCN +
K2SO4 + (CN)2
Tác dụng với kim loại:
CuSO4 + Zn Cu + ZnSO4
Cu2+ là chất tạo phức mạnh, đặc
biệt với các phối tử halogen (F-,
Cl-, Br-) NH3, C2O42-,
etylendiamin với số phối trí đặc
trưng là 4.
5.2_ HỢP CHẤT Ag+
Ag2O
AgOH
Ag+
Trạng thái tồn tại
Bột
Rắn
Dung dịch
Rắn
Màu sắc
Màu đen
Màu trắng
Dung dịch: không màu
Rắn: màu trắng
Tan ít trong nước
Trong nước
Tính tan
Trong dung
môi
Ag2O tan trong dung dịch
NH3 đậm đặc tạo thành
phức chất
Ag2O + 4NH3 + H2O
Kém bền nhiệt:
2Ag2O 4Ag + 2H2O
Độ
Độ bền
bền nhiệt
nhiệt
Tan ít trong nước
Muối tan của Ag+ là AgNO3,
AgClO4,...
AgX đa số là những kết tủa không tan
trong nước, nhưng lại tan khi dư axit
hay muối của axit đó do tạo thành
phức chất:
AgCl + HCl H[AgCl2]
AgI + 2KI K2[AgI3]
Không bền, không tách ra được ở
Kém
Kém bền
bền nhiệt
nhiệt
dạng tự do vì ngay khi tạo thành đã
bị phân hủy:
2AgNO3 + 2NaOH Ag2O +
2NaNO3 + H2O
Tính
Tính
chất hóa
chất
học hóa
học
Tính Axit –
Tính
BazơAxit –
Bazơ
Tính OXH –
Tính
Khử OXH –
Khử
Khả năng tạo phức
Khả năng tạo phức
Tan trong dung dịch kiềm đặc thành Acgentit ->là hợp chất lưỡng
Tan
dungtrội
dịchhơn
kiềm
thành
tính,trong
tính bazơ
-> đặc
coi là
bazơAcgentit ->là hợp chất lưỡng
tính, tính bazơ trội hơn -> coi là bazơ
Có tính OXH mạnh
Có tính OXH mạnh
Tạo phức với các phối trí đặc trưng là
2 với các phối tử: X-, CN-, NH3,
S2O32AgCl+ 2NH4OH [Ag(NH3)2]+ + Cl+ 2H2O
5.3_ HỢP CHẤT Au3+
Au2O3
Au(OH)3
Au3+
Trạng thái tồn tại
Bột
Bột
Màu sắc
Màu nâu
Màu nâu đỏ
Tính tan
Không tan trong nước
Không tan trong nước
Tan ít trong nước
Độ bền nhiệt
Kém bền
2Au2O3 4Au + 2O2
Kém bền
Kém bền
Tính chất hóa học
Cả Au2O3 và Au(OH)3 đều mang tính lưỡng tính có thể tan
trong kiềm hoặc axit tạo phức:
Au(OH)3 + NaOH Na[Au(OH)4]
Au(OH)3 + 4HCl H[Au(Cl)4] + 3H2O
Au(OH)3 + 2H2SO4 H[Au(SO4)2] + 3H2O
Muối Au3+ rất kém hoạt
động hóa học:
AuCl3 + 3NaOH Au(OH)3 +
3NaCl
Điều chế Đồng
-
Được điều chế chủ yếu từ quặng Chalcopyrit (CuFeS2) bằng phương
pháp nhiệt luyện:
+ Trước hết cần phải làm giàu quặng bằng phương pháp tuyển nổi và
phương pháp tuyển trọng lực.
+ Sau đó nung quặng và được làm giàu ở nhiệt độ 14000C với SiO2
CuFeS2+ 4O2+ 2SiO2 Cu2S + 3SO2+ 2FeSiO3 ( xỉnồi)
Cu2S + 3O2 Cu2O + 2SO2
Cu2S + 2Cu2O 6Cu + 2SO2
-
Cu thu được có hàm lượng từ 95 - 98%, sản phẩm phụ là khí SO2
được dùng để sản xuất axit sunfuric.
-
Để thu được Cu tinh khiết người ta tiến hành điện phân CuSO4 (có
thêm H2SO4) với cực âm là những lá đồng tinh khiết và cực dương là
những thỏi Cu chưa tinh khiết.
Điều chế Bạc
-
Khoảng 80% lượng Ag đều được luyện từ quặng đa kim loại như
Acgentic (Ag2S và PbS) và một số quặng sunfua của Zn,Cu,Pb.
-
Sau khi khử quặng thu được các kim loại ở dạng nóng chảy chứa
Ag,Pb,Zn.
-
Bằng phương pháp chưng cất người ta thu được Ag và cuối cùng để
thu được Ag tinh khiết người ta tiến hành điện phân theo phương pháp
dương cực tan.
Điều chế Vàng
Có3
cáchđiềuchếvàng
- Phương pháp tuyển trọng lực: do vàng có tỉ khối lớn hơn đất đá nên người ta
dùng nước rửa trôi đất đá và thu được Au.
- Phương pháp thủy ngân: cho tinh quặng đi qua máng nghiêng ở đáy máng là
những lá đồng trên có bôi lớp Hg lỏng, lúc này Au sẽ tan vào Hg nằm lại ở đáy
máng, đun nóng hỗn hợp Au-Hg trong thiết bị riêng thì Hg bay hơi và ứng nhiệt
được Au. Nhược điểm của phương pháp này là không lấy hết vàng mà chỉ lấy
các hạt vàng có kích thước lớn, mặt khác Hg là hóa chất rất độc.
- Phương pháp xianua: chế hóa quặng hay tinh quặng ( quặng đã được làm giàu)
với dung dịch NaCN hoặc KCN và liên tục sục không khí nén vào dung dịch
trong ít ngàythì Au tan dần theo phản ứng:
4Au + 8NaCN + O2+ 2H2O 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH
Sau đó dùng Zn đẩy Au ra khỏi phức:
Zn + Na[Au(CN)2] Na2[Zn(CN)4] + 2Au
Sau đó để khử Zn dư người ta chế hóa dung dịch H2SO4 loãng, rửa rồi sấy. Để làm
sạch Au khỏi các tạp chất ( chủ yếu là Ag) bằng cách dùng dung dịch H2SO4 đặc
nóng hoặc dùng phương pháp điện phân. Ưu điểm của phương pháp này là có thể
tách hoàn toàn nhưng lại hóa chất rất độc NaCN
1.Nguyễn Thành Châu
2.Lê Ngọc Hùng
3.Nguyễn Huy Hùng
4.Nguyễn Phước Lành
