Chuyên đề xây DỰNG hệ THỐNG câu hỏi và bài tập NHÓM VIIB và VIIIB h06

HỘI THẢO KHOA HỌC

CHUYÊN ĐÊ

XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI
VÀ BÀI TẬP NHÓM VIIB VÀ VIIIB

1


MỤC LỤC

2


MỞ ĐẦU
I. Lí do chọn đề tài
Trong quá trình giảng dạy ở phổ thông đặc biệt là trường THPT chuyên,
nhiệm vụ phát triển tư duy cho học sinh là nhiệm vụ rất quan trọng, đòi hỏi tiến
hành đồng bộ ở các môn. Hóa học là môn khoa học thực nghiệm đề cập đến
nhiều vấn đề của khoa học, sẽ góp phần rèn luyện tư duy cho học sinh ở mọi góc
độ đặc biệt là qua phần bài tập hóa học. Bài tập hóa học không những có tác
dụng rèn luyện kỹ năng vận dụng, đào sâu và mở rộng kiến thức đã học một
cách sinh động, phong phú mà còn thông qua đó để ôn tập, rèn luyện một số kỹ
năng cần thiết về hóa học, rèn luyện tính tích cực, tự lực, trí thông minh sáng tạo
cho học sinh, giúp học sinh hứng thú trong học tập.
Kiến thức về kim loại nhóm VIIB, VIIIB là một trong những kiến thức
quan trọng, thường gặp trong các đề thi học sinh giỏi Quốc gia. Do đó, việc xây
dựng hệ thống bài tập về kim loại nhóm VIIB, VIIIB là hết sức cần thiết, phục
vụ cho nhu cầu bồi dưỡng học sinh dự thi học sinh giỏi cấp tỉnh và cấp Quốc
gia.

Từ những lý do trên, tôi đã chọn đề tài: “Xây dựng hệ thống câu hỏi và
bài tập nhóm VIIB và VIIIB”. Với hy vọng đề tài này sẽ là một tài liệu tham
khảo phục vụ cho việc học tập của các em học sinh dự thi học sinh giỏi các cấp.
II. Mục tiêu nghiên cứu:
Việc thực hiện đề tài nhằm hệ thống lí thuyết và tuyển chọn, xây dựng các
dạng bài tập và phương pháp giải phần kim loại nhóm VIIB, VIIB có tính chọn
lọc áp dụng cho học sinh giỏi nhằm nâng cao hiệu quả học tập của học sinh.
III. Nhiệm vụ và nội dung của đề tài:
1- Hệ thống kiến thức, bài tập bồi dưỡng cho học sinh lớp chuyên, đội tuyển
học sinh giỏi môn Hoá học phần kim loại nhóm VIIB, VIIB
Đề xuất phương pháp giải bài tập nhằm tổ chức, bồi dưỡng cho lớp chuyên
Hoá, học sinh giỏi Hoá học.
3


2- Thống kê, phân loại các bài tập trong tài liệu giáo khoa, sách bài tập cho
sinh viên các trường Đại học chuyên ngành Hóa học, trong các tài liệu tham
khảo có nội dung liên quan đến kim loại nhóm VIIB, VIIIB giảng dạy hoá học ở
các trường chuyên và xây dựng tiêu chí, cấu trúc các bài tập liên quan.
3- Phân tích nội dung hóa học bài tập kim loại trong các đề thi Olympic
Quốc gia các nước và Olympic Quốc tế để thấy được mức độ yêu cầu vận dụng
cơ sở lí thuyết ngày càng cao của các đề thi, từ đó đặt ra nhiệm vụ cho các giáo
viên phải có khả năng tự bồi dưỡng nâng cao trình độ để không những trang bị
được kiến thức cơ bản, nâng cao cần thiết cho các em mà còn phải biết dạy cách
học, dạy bản chất vấn đề để giúp học sinh học có hiệu quả nhất.

4


PHẦN I: CÁC VẤN ĐÊ LÝ THUYẾT KIM LOẠI NHÓM VIIB VÀ VIIB

CHƯƠNG 1: CÁC KIM LOẠI NHÓM VIIB
1.1. Nhận xét chung.
• Nhóm VIIB gồm các nguyên tố hay được gọi là nhóm Mangan, gồm có
Mn, Tc (tecneci), Re (reni).
Nguyên tố
Cấu hình
Số oxi hóa
Số phối trí đặc trưng
5
2
Mn
3d 4s
2,4,7
6,4
5
2
Tc
4d 5s
7
4,6,7,8,9
5
2
Re
5d 6s
7
4,6,7,8,9
* Ở trạng thái oxi hóa dương thấp chúng có tính chất giống các kim loại Fe,
Cr; ở trạng thái oxi hóa dương cao chúng lại giống với Cl.
* Theo chiều tăng tính oxi hóa tăng khả năng tạo phức anion, giảm khả năng
tạo phức cation.

Ví dụ:
[Mn(H2O)6]2+ không có

[Mn(OH)6]4-

[MnO4]-

[Mn(H2O)6]7+

không có

* Do hiện tượng co d mà Tc và Re có tính chất giống nhau, trong đó Tc là
nguyên tố nhân tạo ít được biết đến.
1.2. Đơn chất:
* Mn, Re, Tc là kim loại rất khó nóng chảy và khó sôi; sự tăng nhiệt độ
nóng chảy, nhiệt độ sôi, nhiệt thăng hoa, và độ cứng trong nhóm được giải thích
do trong các tinh thể kim loại có sự tham gia tạo liên kết của các e lectron d nên
tăng độ liên kết cộng hóa trị.
(tnco của Re cao thứ 2 sau W)
* Là các kim loại hoạt động, hoạt tính giảm từ Mn – Re.
Ví dụ: Với Mn
+ Dạng khối bền vì có màng Oxyt bảo vệ.
+ Dạng bột dễ bị Oxi hóa (với Oxy, S, P, N 2…), mãnh liệt với halogen tạo
MnX2 (không cần to).
Với Re, Tc: Phải đốt nóng mới tác dụng với O2, S, halogen. Không tác dụng
trực tiếp với N2.
5


o

o

t > 400 C
Re + O2 
→ Re2O7

Mn phản ứng với H2O nóng (do Mn đứng giữa Mg và Zn).
o

100 C
Mn + H2O 
→ Mn(OH)2 + H2

Tác dụng với axit tạo H2:
Mn + HCl → MnCl2 +H2
Tc, Re yếu hơn Cu nên không đẩy H2, chỉ tác dụng với HNO3:
Tc(Re) + HNO3 → HXO4 +NO + H2O
Do ái lực với O và S lớn hơn Fe nên trong công nghiệp luyện kim dùng Mn
khử FeO và FeS.
Mn + FeO/FeS → MnO/MnS + Fe
Điều chế:
Mn có trong quặng pyroluzit MnO2.
• MnO2 → Mn3O4 + O2 (t0)
• Mn3O4 + Al → Mn+ Al2O3 (nhiệt nhôm)
Re thường kèm trong quặng Molipden, hoặc trong quặng jezcozanit
CuReS4. Có thể điều chế bằng cách dùng H2 khử muối của axit renic.
• NH4ReO4 + H2 → Re + N2+ H2O (t0)
Tc là chất nhân tạo được diều chế trong lò hạt nhân.
Ứng dụng

• Mn điều chế thép cứng, chịu nén, chịu mòn.
• Re phủ dây tóc bóng đèn (W) tăng tính bền.
• Tc: dùng trong lò hạt nhân.
1.3. Hợp chất
1.3.1. Hợp chất Mn(0), Tc(0), Re(0)
Những cacbonyl của Mn, Tc, Re có công thức phân tử chung là E2(CO)10.
Phân tử có tính nghịch từ và nguyên tử có số oxi hóa bằng 0 nên hợp chất là
cacbonyl hai nhân trong đó có liên kết kim loại-kim loại.

6


Ở điều kiện thường các ddimecacbonyl là chất ở dạng tinh thể không màu
trừ Mn2(CO)10 có màu vàng chói. Tất cả đều dễ thăng hoa, không tan trong nước
nhưng tan trong dung môi hữu cơ
Các đime cacbonyl không tác dụng với nước và dung dịch axit loãng
nhưng có khả năng tham gia phản ứng oxi hóa khử:
[Mn(CO)5]2 + Cl2  2[Mn(CO)5Cl]
1.3.1.Hợp chất Mn (trạng thái số oxi hóa +2)
* Số phối trí đặc trưng 6 (bát diện).
* Đa số dễ tan trong nước tạo phức aquo màu hồng.
MnCl2 + H2O → [Mn(H2O)6]2+ + 2Cl*Khi kết tinh từ dung dịch nước thu tinh thể hydrat cũng có màu tương tự, số
phối trí là 6.
Ví dụ: MnCl2.4H2O, MnSO4.4H2O, Mn(NO3)2.6H2O
*Oxit- Hydroxit của Mn (+2)
Tính bazo trội hơn axit.
Mn(OH)2/MnO + H3O+ +H2O → [Mn(H2O)6]2+
Mn(OH)2 + NaOH (to) → [Mn(OH)6]4 - + Na+
Do phức anion hydroxo manganat bị phân hủy hoàn toàn trong H 2O nên
thực tế coi như không phản ứng.

Trong kiềm nóng chảy, Mn(2+) bị oxi hóa thành MnO4-2:
Mn2+ + K2S2O8/KClO3 + KOH → K2SO4 + K2MnO4 + H2O
Các hợp chất Mn(2+) thể hiện tính khử:
Mn(OH)2 + O2 +H2O → Mn(OH)4
Trắng hồng

Nâu

+ Trong OH-:
o

t
MnSO4 + KClO3 + NaOH 
→ KCl + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

+ Trong H+:
MnSO4 + PbO2 + HNO3 → HMnO4 + Pb(NO3)2 +PbSO4 + H2O
Các phức Mn(2+) không đặc trưng, dễ bị phân hủy trong nước.
7


[Mn(NH3)6]Cl2 + H2O → Mn(OH)2 + NH4Cl + NH3
1.3.3. Các hợp chất Mn (+4)
Mn(+4) bền ở dạng oxit và hydroxit (ngược với Mn(+2)), dạng muối kém
bền, dễ bị phân hủy.
Ví dụ:Mn(OH)4 + H2SO4 (đđ, to) → MnSO4+O2+ H2O
MnO2 + HCl(đđ) (to) → MnCl2+Cl2 + H2O
Các muối Mn(+4) tương đối chỉ có MnF 4, Mn(SO4)2, nhưng trong nước
cũng bị thủy phân:
Mn(SO4)2 + H2O → Mn(OH)4+H2SO4

Mn(OH)4 → MnO2+H2O
Oxit và hydroxit của Mn(+4) có tính lưỡng tính nhưng đều yếu.
o

t
Ví dụ: MnO2 + HCl(đđ) 
→ MnCl2+Cl2 + H2O
o

t
MnO2 + KOH(đđ) 
→ K2MnO3 + H2O

Do hợp chất Mn(+4) có tính oxi hóa mạnh nên không bền:
o

t
MnO2 + H2SO4 (đđ) 
→ MnSO4+O2+ H2O

Mn(+4) là mức Oxi hóa trung gian, nên sẽ thể hiện tính khử với chất oxi
hóa mạnh hơn:
MnO2 + KClO3 + KOH → KCl + K2MnO4 + H2O (nc)
Với Tc và Re cũng có XO2, XHal4, M2XO3, M2[XHal6]…nhưng không
bền.
Các hợp chất Tc(+4) bền hơn Re(+4).
1.3.4.Các hợp chất X (+6)
Thường gặp và bền: MnO4-2, Tc/ReCl6, Tc/ReO3
Muối:
Muối Mn(+6) có màu lục sẫm, thu được khi nấu MnO 2 nóng chảy với

kiềm, có mặt chất Oxi hóa.
MnO2 + KClO3 + KOH → KCl + K2MnO4 + H2O (nc)
Muối Mn(+6) kém bền, chỉ tồn tại trong kiềm mạnh, trong axit (hay H 2O) bị
phân hủy.
8


K2MnO4 + H2O/H+ € KMnO4 + MnO2 + KOH
Các hợp chất TcO4-2, ReO4-2 càng kém bền, chỉ tồn tại trong dung dịch kiềm
dư.
XO4-2 + H2O/H+ € XO4- + XO2 + OHTrong môi trường kiềm các dạng XF6, XHal6, XO3 đều bị dị phân tạo X(+7) và
X(+4).
XCl6 + KOH € XO4- + XO2 + KCl + H2O
Hợp chất Mn(+6) là chất Ox mạnh, sản phẩm phụ thuốc vào môi trường.
+ H2O, OH- : Mn(+4).
+H+: Mn(+2).
Nếu gặp chất Ox mạnh, nó thể hiện tính khử:
K2MnO4 + Cl2 → KMnO4 + KCl
Tc(+6), Re(+6) lại có tính khử mạnh.
K2XO4 + O2 (kk) + H2O → KXO4 + KOH
Các hợp chất này thể hiện tính axit.
ReF6 + KF → K2[ReF8]
XO3 + KOH → KXO4 + KXO3 + H2O
1.3.5. Các hợp chất X (+7)
a. X2O7:
Các hợp chất X(+7) có độ bền tăng dần từ Mn đến Re, thể hiện qua ∆H0289
và ∆G0298.
Dạng

Mn2O7

Tc2O7

X2O7

∆H0289 (kJ/mol) -743

-1115

-1272

∆H0289 (kJ/mol) -544

-938

-1098

Mn2O7 (lỏng, lục sẫm) dễ bị phân hủy nổ:
Mn2O7 → MnO2 + O2
Tc2O7, Re2O7 là các tinh thể màu vàng không bị phân hủy khi đốt nóng
chảy. Do đó có thể điều chế trực tiếp khi đốt nóng chảy kim loại trong oxy.
Ví dụ:
9


o

t
X + O2 
→ X2O7 ( trạng thái nóng chảy)

Còn Mn2O7 thu được khi dùng H2SO4 đậm đặc lấy nước của muối Mn(+7).
KMnO4 + H2SO4 (đđ) → Mn2O7 + K2SO4 + H2O
b. HXO4:
HMnO4 không tách được ở dạng tự do, chỉ tồn tại trong dung dịch (nồng độ ≤
20%).
HTcO4 : Tinh thể đỏ.
HReO4 : Chưa tách được dạng tự do.
MXO4:
Cũng có độ bền tăng dần từ Mn – Tc – Re.
Ví dụ:
o

200 C
KMnO4 
→ K2MnO4 + MnO2 + O2

KTcO4, KReO4 thì ≥ 10000C vẫn không phân hủy.
Tính axit:
Các hợp chất X(+7) đều có tính axit, giảm dần từ Mn – Tc – Re. Đều là axit
mạnh (HMnO4 ≈ HCl)
Tính Oxy hóa:
Đều là những hợp chất oxi hóa mạnh, sản phẩm tùy thuộc vào môi trường oxi
hóa.
H+: MnO4- +8H+ +5e → Mn+2 + H2O, ϕ 0= 1.51V.
H2O: MnO4-+2H2O+3e→MnO2 + 4OH- +, ϕ 0= 1.23V.
Kiềm mạnh: MnO4-+1e→MnO4-2 , ϕ 0= 0.56V.
Mn2O7 tự bốc cháy khi tiếp xúc ether, cồn…
Kết luận: Muối MnO4- bền hơn MnO42- (cùng có cấu trúc phức tứ diện).

10


CHƯƠNG 2: KIM LOẠI NHÓM VIIIB
2.1. Các nhận xét chung
Phân nhóm VIIIB gồm 9 nguyên tố (đều có số oxy hóa dương), sắp xếp như
sau:
Fe (6,3,2)

Co(4,3,2)

Ni(2,3)

Ru (8,4) Ruteni

Rh (6,3) Rhuni

Pd(4,2) Paladi

Os (8,6) Osmi

Ir (6,4) Iridi

Pt (6,4,2)

Các nguyên tố này có 8-10 e hoá trị, dễ nhường các e tạo các trạng thái Oxi
hóa dương (lớn nhất là +8).
Theo hàng ngang, do e (N) tăng nên số oxi hóa giảm. Theo hàng dọc thì
bán kính tăng→số oxi hóa tăng.
Dễ tạo phức, hấp thụ và hoạt hóa hydro nên dùng làm xúc tác cho phản

ứng với H.
2.2. Đơn chất
Hoạt tính trung bình, giảm từ Fe đến Ni.
Ví dụ: Khô, nhiệt độ thấp, dạng cục: Bền với không khí, H2O
Ướt, nhiệt độ cao: Tác dụng với không khí, H2O.
Fe + O2+H2O → Fe2O3.xH2O
Riêng Co, Ni tác dụng rất chậm. Ở dạng bột mịn có khả năng tự bốc cháy
trong không khí.
Khi đun nóng chúng bị các halogen, O2, S…oxi hóa.
Ví dụ:

o

t
Fe + Cl2 
→ FeCl3
t
Co+ O2 
→ CoO
o

o

t
Fe + S 
→ FeS

Các axit loãng, không có tính oxi hoá chỉ đưa Fe, Co, Ni đến trạng thái X2+.
Ví dụ: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Độ phản ứng với axit giảm dần, riêng Co, Ni rất khó phản ứng trong axit

loãng, không có tính oxi hóa.
Các axit đậm đặc, Oxi hóa mạnh, nhiệt độ cao thì có thể phản ứng tạo X3+.
11


o

t
Fe + HNO3 
→ Fe(NO3)3 + NO2 + H2O

Ở nhiệt độ thường có hiện tượng thụ động.
Không tác dụng với kiềm.
Điều chế
Khử oxyt (trong các quặng hematit Fe2O3, manhetit Fe3O4…).
Điện phân muối, thu kim loại tinh khiết.
Nhiệt phân phức cacbonyl
o

o

230 - 330 C
Fe(CO)5 →
Fe + 5CO

Ứng dụng
Dùng chế tạo hợp kim, xúc tác…
2.3. Các hợp chất
2.3.1. Các hợp chất X(0)
Thể hiện trong các phức cacbonyl Fe(CO)5, Co2(CO)8, Ni(CO)4.

Phức cacbonyl của Fe, Co không tan trong nước, dễ phân hủy nhiệt, tan
trong các dung môi hữu cơ như benzen, ether…Phức Ni phân hủy ở 1800C.
Tham gia phản ứng Oxi hóa – Khử.
Fe(CO)5 + 2Na → Na2[Fe(CO)5] + CO
Fe(CO)5 + I2 → Fe(CO)4I2 + CO
Fe(CO)5 lai hóa sp3d, là chất lỏng
2.3.2.Các hợp chất X (+2)
a. Hợp chất Fe (+2)
Đơn giản: FeO, Fe(OH)2, FeCl2…
Phức chất: Phức cation [Fe(NH3)6]2+...
Phức anion [Fe(CN)6]4 -…
Số phối trí đặc trưng: 6, phối trí bát diện.
Còn có phối trí 4, tứ diện [Fe(SCN)4]2-…
Fe(OH)2 và FeO không tan trong nước, không phản ứng với kiềm nhưng
phản ứng với axit.
Fe(OH)2 /FeO + HCl → FeCl2+ H2O
12


Muối của Fe(2+) dễ tan trong axit mạnh, khó tan trong axit yếu, trong dung
dịch có màu xanh của dạng phức aquo.
Thể hiện tính khử mạnh
4FeO + 3O2 → 2Fe2O3
4Fe(OH)2 + O2 +2H2O → 4Fe(OH)3
Tính bazo trội hơn tính axit nên phức cation bền và đặc trưng hơn phức
anion.
Ví dụ: Fe2+ + H2O → [Fe(H2O)6]2+
Phức [Fe(NH3)6]Cl2 chỉ bền ở dạng rắn hay trong dung dịch NH3 dư, trong
dung dịch nước không bền.
[Fe(NH3)6]Cl2 + H2O → Fe(OH)2 + NH4Cl + NH3

Các phức anion đều kém bền (trừ [Fe(CN)6]4-):
Na4[Fe(OH)6] → 4NaOH + Fe(OH)2
Phức K4[Fe(CN)6] dùng để thử ion Fe (3+) trong dung dịch.
K4[Fe(CN)6] + Fe3+ → KFe[Fe(CN)6] + 3K+
Xanh berlin
b. Các hợp chất Co (+2)
Đơn giản: CoO, Co(OH)2, CoCl2…
Phức chất: [Co(H2O)6]2+,[Co(CN)6]4-,[Fe(SCN)4]2Số phối trí đặc trưng: 6,4.
Còn có phối trí 4, tứ diện …
Co(OH)2 và CoO không tan trong nước, khó phản ứng với kiềm nhưng
phản ứng với axit → có tính bazo.
Có tính khử:
Co(OH)2 + H2O2 → Co(OH)3
Tính bazo trội hơn tính axit nên phức cation bền và đặc trưng hơn phức
anion.
Ví dụ: Co2+ + 6H2O → [Co(H2O)6]2+, phức và dạng hydrat của muối đều có màu
hồng.
13


Khi mất nước, chuyển sang màu xanh do tạo phức nhiều nhân và thay đổi
đặc trưng phối trí:
0
49 C
CoCl2.6H2O 
→ CoCl2.4H2O ?(58 C)
o

Hồng

Hồng tím
o

o

90 C
140 C
CoCl2.2H2O 
→ CoCl2.H2O 
→ CoCl2

Tím xanh

Xanh

Xanh

Các phức anion ít đặc trưng và kém bền, ngang muối kép, có cấu trúc tứ
diện (PT 4), bị phân hủy trong nước.
K2[Co(SCN)4] + H2O → [Co(H2O)6](SCN)2 + KSCN
Xanh

Hồng

Các phức spin thấp đều có tính khử mạnh do có khuynh hướng cho đi 1 e
để tạo phức bền hơn.
[Co(NH3)6]Cl2 +O2+H2O 
→ [Co(NH3)6]OH.Cl2 +OHc. Các hợp chất Ni (+2)
Dạng phức có SPT đặc trưng là 6 (bát diện), cũng thể hiện tính bazo trội
hơn axit.

NiO-lục, Ni(OH)2-xanh, NiS-đen, muối khan-vàng.
Ngoài ra còn có số phối trí là 4.
[Ni(CN)4]-2 : Hình vuông, [Ni(Cl)4]-2: Tứ diện.
Ni(+2) hòa tan trong nước, hay oxyt và hydroxyt Ni(+2) trong nước đều thu
phức aquo màu lục sáng.
Ví dụ: NiCl2 + H2O → [Ni(H2O)6]Cl2
Trong môi trường NH3 dễ tạo phức amiacat có màu xanh đậm.
Ví dụ: Ni(OH)2 + NH4OH → [Ni(NH3)6](OH)2 +H2O
NiCl2 + NH3(k) → [Ni(NH3)6]Cl2
Do đó người ta hay dùng NH4OH hay NH4+ để hòa tan (chiết) Ni từ quặng.
2.3.3.Các hợp chất X (+3)
a. Các hợp chất Fe (+3)
Dạng phức có SPT 6: [Fe(H2O)6]3+, [Fe(OH)6]3-…
14


Dạng phức có SPT 6: α Fe2O3 (Số phối trí 4 đến 6), do Fe3O4 là 6, FeO là 4.
Oxit và hydroxit có màu nâu đỏ, tính bazo trội hơn axit.
Tan trong axit → phức cation aquo [Fe(H2O)6]3+.
Tan trong dd kiềm đặc, hoặc nóng chảy:
Fe(OH)3+ NaOH (r) → NaFeO2 + H2O (nóng chảy)
Ferite
Phức [Fe(H2O)6]3+ không màu, còn dạng muối khan hydrat có màu tùy
thuộc gốc anion.
Khi tăng pH thì độ bền phức aquo giảm.
Muối
Đa số dễ tan trong nước, dễ bị thủy phân, tùy theo pH dung dịch.
Ví dụ: FeCl3 + H2O → Fe(OH)3 + HCl
Bền, thể hiện tính oxy hóa khi gặp chất khử (trong môi trường axit).
Ví dụ: FeCl3 + KI /(H+)→ FeCl2 + KCl + I2.

FeCl3 có ứng dụng quan trọng: Thuốc cầm máu, chất oxy hóa nhẹ (khắc
đồng), chất cầm màu (nhuộm).
Phức cation Fe(+3) kém bền hơn Fe(+2). Phức anion thì ngược lại.
Phức [Fe(CN)6]-3 dùng để thử ion Fe (+2) trong dung dịch.
K3[Fe(CN)6] + Fe+2 → KFe[Fe(CN)6] + 2K+
Xanh turbun
Nó cũng là chất oxy hóa mạnh trong môi trường kiềm.
[Fe(CN)6]-3+ H2O2 + OH- → [Fe(CN)6]-4+O2+H2O
b. Các hợp chất Co (+3)
Các phức cation, anion, trung hòa đều đặc trưng [Co(H2O)6]3+, [Co(CN)6]3-,
[Co(NH3)6]3+ …
Dạng đơn giản chỉ có Co2O3 (hung sẫm), và Co(OH)3 (nâu hung) là tương
đối bền.
Co(OH)2+ O2 + H2O→ Co(OH)3
Dạng Co(+3) không bền vì có tính oxi hóa khá mạnh:
15


Co(OH)3+ HCl→ CoCl2 + Cl2 + H2O
Co2O3+ H2SO4 → CoSO4 + O2 + H2O
c. Các hợp chất Ni (+3)
Thường ít gặp và không đặc trưng, nhưng cũng có thể điều chế được.
Ni(OH)2+ Br2 + KOH→ Ni(OH)3 + KBr
Các hợp chất Ni (3+) có tính oxy hóa mạnh.
Ni(OH)3+ HCl→ NiCl2 + Cl2 + H2O
2.3.4. Các hợp chất Fe (+6)
Fe2O3+ KNO3 + KOH→ K2FeO4 + KNO2 + H2O
Muối FeO4-2 có tính tan, cấu trúc giống SO4-2 , màu đỏ sẫm, tính Ox rất
mạnh (hơn cả MnO4-), ở dạng dung dịch bị phân hủy (cả khi đốt nóng).
K2FeO4 + NH3 → KFeO2 + N2 + KOH + H2O

K2FeO4 + H2O → Fe(OH)2 + O2 + KOH
K2FeO4 (to) → KFeO2 + O2 + K2O
H2FeO4 chưa tách được ở dạng tự do.
KẾT LUẬN
Độ bền X (+2) tăng từ Fe đến Ni.
Độ bền X (+3) giảm từ Fe đến Ni.
Khả năng tạo phức amiacat tăng từ Fe đến Ni.
Khả năng hoạt động giảm từ Fe đến Ni.

16


PHẦN 2 : BÀI TẬP
Bài 1: Giải thích tại sao độ bền của các halogenua mangan giảm theo
chiều tăng tính oxi hóa của Mn: Mangan (II) halogenua (MnX 2) bền, trong
MnX3 chỉ biết được MnF3 dễ bị phân hủy khi đun nóng, trong MnX 4 biết được
MnF4 rất hoạt động hóa học, MnCl4 phân hủy ở -10 oC. Trong khi đó người ta
biết được những ReX4(X=F, Cl, Br, I), ReX5 (X=F, Cl, Br), ReX6 (X=F, Cl) và
ReF7.
Bài giải:
Độ bền của halogenua Mangan giảm xuống theo dãy MnX2 – MnX3 – MnX4 gây
nên bởi sự giảm mức độ ion của liên kết Mn-X.
Độ bền của halogen Reni tăng lên trong dãy ReX3 – ReX4 – ReX5 – ReX6 –
ReX7 gây nên bởi sự tăng năng lượng của liên kết Re-X theo chiều tăng số oxi
hóa của Re.
Bài 2: Giải thích tại sao Mn2O7 là chất lỏng trong khi MnO và MnO2 là
chất rắn?
Bài giải:
Liên kết Mn-O trong Mn2O7 là liên kết cộng hóa trị, ở trạng thái rắn, tinh thể
Mn2O7 là tinh thể phân tử. Liên kết Mn-O trong MnO và MnO 2 là liên kết ion,

trong đó ion O 2− được làm bền nhờ sự tạo thành tinh thể ion.
Bài 3: (Đề HSG quốc gia năm 2018) Cho sơ đồ chuyển hóa như hình
vẽ.

17


Các hợp chất A1, A2, A3, A4, A5, A6 đều chứa các nguyên tố kim loại A và
nguyên tố oxi; số oxi hóa của A tăng dần từ +2 đến +7 trong các hợp chất từ A1,
A2, A3 đến A4. Hợp chất A2 chỉ gồm 2 nguyên tố, phần trăm khối lượng của
oxi trong A2 là 36,78 %.
1) Xác định công thức phân tử của các chất từ A1 đến A6. Viết phương trình hóa
học của các phản ứng xảy ra trong sơ đồ trên.
2) Trong phòng thí nghiệm, dung dịch của A4 thường được sử dụng trong các
phép chuẩn độ oxi hóa - khử. Giải thích (bằng các phương trình hóa học) tại sao:
a) Khi thực hiện phép chuẩn độ này, người ta cho dung dịch của A4 vào buret,
chất khử vào bình tam giá mà không làm ngược lại.
b) Dung dịch của A4 được bảo quản trong các bình tối màu.
3) Cho dung dịch của A4 tác dụng với AgNO3, thu được kết tủa màu đỏ X1. Cho
BaCl2 (vừa đủ) vào dung dịch bão hòa của X1, thu được kết tủa trắng X2 và
dung dịch của X3. Khi cho H2SO4 (loãng) vào dung dịch của X3 thu được kết
tủa trắng X4 và dung dịch của X5. Đun nóng dung dịch của X5 thì thu được kết
tủa A2. Còn nếu cho A4 tác dụng với H2SO4 đậm đặc thì thu dược oxit X6 là
một chất oxi hóa rất mạnh. Xác định công thức phân tử các chất từ X1 đến X6
và viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra trong các thí nghiệm trên.
Biết các hợp chất X1, X2, X3, X5 và X6 đều chứa nguyên tố kim loại A.
Bài giải:
1.Kim loại là Mn
2. Sơ đồ phản ứng:

18


to
1.Mn( NO3 )2 
→ MnO2 + 2 NO2

2.K 2 MnO4 + 2 Fe(OH ) 2 + 2 H 2O → MnO2 + 2 Fe(OH )3 + 2 KOH
to
3.3MnO2 + KCLO3 + 6 KOH 
→ 2 K 2 MnO4 + KCl + 3H 2O

4.2 K 2 MnO4 + Cl2 → 2 KMnO4 + 2 KCl
to
5.2 KMnO4 
→ K 2 MnO4 + MnO2 + O2

2 KMnO4 + K 2 SO3 + 2 KOH → 2 K 2 MnO4 + K 2 SO4 + H 2O
6.2 KMnO4 + 3K 2 SO3 + H 2O → 2MnO2 + 3K 2 SO4 + 2 KOH
7.2 KMnO4 + 5 K 2 SO3 + 3H 2 SO4 → 2 MnSO4 + 6 K 2 SO4 + 3H 2O
8.3MnSO4 + 2 KMnO4 + H 2O → 5MnO2 + K 2 SO4 + 2 H 2 SO4
9.MnSO4 + 2 NaOH → Mn(OH ) 2 + Na2 SO4
10.Mn(OH ) 2 + H 2O2 → MnO2 + 2 H 2O

2. Giải thích:
a) Nếu để KMnO4 trong bình tam giác, khi chuẩn độ oxi hóa khử sẽ tạo thành
Mn2+ ,Mn(2+) sẽ phản ứng với lượng dư MnO4 − tạo thành kết tủa khó tan MnO2,
gây ra sai số chuẩn độ.
2 MnO4 − + 3Mn 2+ + 2 H 2O → 5MnO2 + 4 H +

b) Dung dịch KMnO4 để lâu trong các bình sáng màu sẽ bị phân hủy nhanh dưới
tác dụng của ánh sáng.
4 KMnO4 + 2 H 2O → 4 MnO2 + 3O2 + 4 KOH

3. Xác định các chất và viết phương trình hóa học:

1.KMnO 4 (A 4 )+ AgNO 3 → AgMnO 4 (X1 ) + KNO3
2.AgMnO 4 + BaCl2 → Ba(MnO 4 ) 2 (X 3 )+AgCl (X 2 )
3.Ba(MnO 4 )2 + H 2SO 4 → 2HMnO 4 (X 5 )+BaSO 4 (X 4 )
4.4HMnO 4 → 4MnO 2 (A 2 )+3O 2 +2H 2 O
5.2KMnO 4 +H 2SO 4 → K 2SO 4 +Mn 2O 7 (X 6 )+H 2O
Bài 4: Kỳ thi lập đội tuyển quốc tế năm 2005
Hòa tan sản phẩm rắn của quá trình nấu chảy hỗn hợp gồm bột của một khoáng
vật màu đen, kali hidroxit và kali clorat, thu được dung dịch có màu lục đậm.
Khi đó trong không khí, màu lục của dung dịch chuyển dần thành màu tím. Quá
trình chuyển đó còn xảy ra nhanh hơn nếu sục khí clo vào dung dịch hay khi
điện phân dung dịch.
19


a. Hãy cho biết khoáng vật màu đen là chất gì.
b. Viết phương trình của tất cả các phản ứng xảy ra trong quá trình thí nghiệm.
Bài giải: Khoáng vật màu đen là MnO2.
Dung dịch màu lục đậm chuyển dần thành màu tím khi để trong không khí chỉ
có thể là dung dịch MnO42- vậy phản ứng xảy ra khi nấu chảy hỗn hợp là
3MnO2 + 6KOH + 6KlO3 = 3K2MnO4 + 3H2O + KCl

(1)

3K2MnO4 + 2H2O = 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH

(2)

2KOH + CO2 = K2CO3

(3)

Phản ứng này làm cân bằng (2) chuyển dịch dần sang phải
2K2MnO4 + Cl2 = 2KMnO4 + 2KCl
2K2MnO4 + 2H2O

điện phân

2KMnO4 + 2KOH + H2

Bài 5: Kỳ thi lập đội tuyển quốc tế năm 2005
Nung hỗn hợp A gồm sắt và lưu huỳnh sau một thời gian được hỗn hợp rắn B.
Cho B tác dụng với dung dịch HCl dư, thu được V1 lít hỗn hợp khí C. Tỉ khối
của C so với hidro bằng 10,6. Nếu đốt cháy hoàn toàn B thành Fe2O3 và SO2 cần
V2 lít khí oxi.
a. Tìm tương quan gía trị V1 và V2 (đo ở cùng điều kiện).
b. Tính hàm lượng phần trăm các chất trong B theo V1 và V2.
c. Hiệu suất thấp nhất của phản ứng nung trên là bao nhiêu phần trăm.
d. Nếu hiệu suất của phản ứng nung trên là 75%, tính hàm lượng phần trăm các
chất trong hỗn hợp B.
Cho biết S = 32; Fe = 56; O = 16.
Bài giải:
Fe + S

to

FeS.

Thành phần B gồm có FeS, Fe và có thể có S.
FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2.
Vậy trong C có H2S và H2 . Gọi x là % của H2 trong hỗn hợp C .
(2x+34(100-x))/100 = 10,6.2 = 21,2 -> x = 40%
Vậy trong C, H2 = 40% theo số mol ; H2S = 60%.
20


a) Đốt cháy B :
4FeS + 7O2 = 2Fe2O3 + 4SO2
4Fe + 3O2 = 2Fe2O3
S + O2 = SO2 .
Thể tích O2 đốt cháy FeS là: (3V1/5) . (7/4) = 21V1/20.
Thể tích O2 đốt cháy Fe là: (2V1/5) . (3/4) = 6V1/20.
Tổng thể tích O2 đốt cháy FeS và Fe là: 21V1/20 + 6V1/20 = 27V1/20.
Thể tích O2 đốt cháy S là: V2- (27V1/20) = V2 - 1,35 V1. Vậy V2 ≥ 1,35 V1
3V1
x88 x100
5280V1
165V1
5
=
=
%
b) % FeS = 3V

2V1
75,2V1 + 32(V2 − 1,35V1 ) V2 + V1
1
x88 +
x56 + 32(V2 − 1,35V1 )
5
5
2V1
x56 x100
70V1
5
% Fe =
=
%
32(V2 + V1 ) V2 + V1

%S =

32(V2 − 1,35V1 ) x100 100V2 − 135V1 )
=
%
32(V2 + V1 )
V2 + V1

c) Nếu dư S so với Fe thì tính hiệu suất phản ứng theo Fe. Trường hợp này H =
60%. Nếu dư Fe so với S tính hiệu suất phản ứng theo S. Trường hợp này H >
60% . Vậy hiệu suất thấp nhất của phản ứng nung trên là 60%.
d) Nếu H = 75% có nghĩa là nFeS = 3ns dư. nFeS tỉ lệ 3V1/5 Vậy nS tỉ lệ với V1/5.
% FeS =

% Fe =

5280V1
5280V1
=
= 64,7%
32V1
81,6V1
75,2V1 +
5

2240V1
= 27,45%
81,6V1

%S = 100 - (64,7+27,45) = 7,85%
Bài 6: OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 2001

21


Thêm dung dịch kali hydroxit vào dung dịch nước của Co 2+, một kết tủa màu
xanh được hình thành. Trong dung dịch KOH đặc thì sẽ hình thành phức spin
cao có số phối trí 6.
a) Viết phương trình ion của các phản ứng
b) Cho biết tên của phức
c) Viết sơ đồ lai hóa cho phức và cho biết kiểu lai hóa
Bài giải:
a) Co2+ + 2 OH- → Co(OH)2↓
Co2+ + 6 OH- → [Co(OH)6]4b) hexahydroxocobaltat(II)

c)

3d

4s

4p

4d

Kiểu lai hóa: d2sp3
Bài 7:
Ion phức bis(terpyridyl)coban(II) tồn tại một phần ở trạng thái spin cao,
một phần ở trạng thái spin thấp phụ thuộc vào các ion liên kết trực tiếp với
nguyên tử trung tâm ClO4-/Cl-/NCS-/Br-.
a)

Cho biết ba dạng hình học có thể có của phức

b)

Dựa vào thuyết trường phối tử hãy vẽ giản đồ obitan cho các trường hợp
phức spin cao và thấp

c)

Tính momen từ (M.B) của các phức trên

Xét

các

phức

sau:

[Co(CN)6]3-,

[Co(CO3)2(NH3)2]-,

[Co(CO3)3]3-

and

[Co(NO2)6]3-. Màu của các ion phức này sẽ là: xanh, vàng, cam và da trời (không
nhất thiết là phải ở cùng djạng với các phức trên)
d) Hãy cho biết tên của từng phức và xác định màu của chúng:
Bài giải
22


a) Bát diện
b) Ta có:

eg

eg

t2g

t2g
Spin cao

Spin thấp

c) Phức spin thấp: µ mag = µ B 3 = 1.73µ B
spin cao: µ mag = µ B 15 = 3.87µ B
d) Ta có bảng:
Công thức
[Co(CN)6]3[Co(NO2)6]3[Co(CO3)3]3[Co(CO3)2(NH3)2]-

Tên gọi
Hexaxianocobantat(III)
Hexa-N-nitritocobantat(III)
Tricacbonatocobantat(III)
Dicacbonatodiamincobantat(III)

Màu sắc

Vàng
Cam
Xanh
Xanh da trời

Bài 8: Olympic quốc tế lần thứ 32
Phức vuông phẳng cis-diaminodicloroplatin (II) là một dược phẩm quan trọng
để điều trị ung thư.
1. Viết các đồng phân cis và trans của phức.
Một số ion cũng có công thức nguyên Pt(NH3)2Cl2.
2. Viết tất cả công thức có thể có của ion trên nhưng phải thỏa mãn các điều kiện

sau:
- Có công thức nguyên Pt(NH3)2Cl2.
- Anion và cation phải được viết rõ và tất cả phải có cấu trúc vuông
phẳng.
- Anion và cation phải thể hiện được sự tồn tại của mỗi phức platin (II)
riêng biệt của mỗi hợp chất.
3. Lớp 5d của platin có bao nhiêu electron?
23


Sự tách mức năng lượng trong giản đồ năng lượng obitan d của phức
vuông phẳng liên quan đến phức bát diện do lien kết kim loại – ligand: Nếu các
ligand nằm trên trục z biến mất mà liên kết kim loại – ligand với các ligand
nằm trên trục x và y trở nên mạnh hơn.
4. Trong số 5 obitan 5d của platin, trong phức Pt vuông phẳng thì obitan nào có
mức năng lượng cao nhất?
Bài giải:
1. Công thức cấu tạo các dạng đồng phân của phân tử cisdiaminodicloroplatin (II): (1 điểm)
Cl
Pt
Cl

NH3

H3 N

NH3

Cl

cis

Cl
Pt
NH3
trans

2. [Pt(NH3)4][PtCl4].
[Pt(NH3)3Cl][Pt(NH3)Cl3]
[Pt(NH3)3Cl]2[PtCl4]
[Pt(NH3)4][Pt(NH3)Cl3]2
3. 8

5d x 2 − y 2 . Trong phức tứ diện 4 ligand đều nằm trên đường phân giác của hai trục
x và y. Nếu được đầy đủ electron thì mật độ electron sẽ cao hơn.
BÀI 9: Olympic quốc tế lần thứ 32
Ureaza là một enzym có chứa niken làm xúc tác cho phản ứng thuỷ phân
ure (H2NCONH2) thành ion amoni và ion cacbamat (H2NCOO-). Ion cacbamat bị
thuỷ phân tiếp sau đó trong một qúa trình tự xảy ra không xúc tác bởi ureaza.
a) Viết phương trình phản ứng thuỷ phân ion cacbamat.
b) Mỗi đơn vị cấu trúc cấp ba của protein ureaza có chứa hai ion niken(II).
Những ion kim loại này phối trí với các nguyên tử cho tương ứng ở nhánh
của các aminoaxit trong cấu trúc cấp một của protein. Hãy viết công thức
cấu tạo các nhánh của aspartat, histidin và khoanh tròn những nguyên tử
đóng vai trò cho của mỗi nhánh.
24


c) Hai tâm niken (II) của ureaza cũng được nối lại bằng các nhóm cacboxylat cầu nối và một phân tử nước cầu nối. Nhóm cacboxylat cầu nối thuộc
nhánh của lysin đã được chuyển thành một dẫn xuất cacbamat. Hãy viết

công thức cấu tạo dẫn xuất cacbamat của nhánh lysin.
d) Viết cấu hình electron của ion niken (II).
e) Đã biết được một số hình học phối trí của niken (II). Trong hợp chất phối
trí bát diện, các obitan d được phân bố giữa hai mức năng lượng. Hãy cho
biết obitan nào trong số 5 obitan d chiếm các mức năng lượng theo thứ tự
cao hơn hoặc thấp hơn trong hình học bát diện. Giải thích định lượng kết
qủa tìm được bằng cách so sánh sự phân bố trong không gian của các
obitan d.
f) Một số phức của niken (II) lại có hình học vuông phẳng, là cơ cấu chủ yếu
trong các phức của ion kim loại paladi (II) và platin (II). Hãy vẽ hai đồng
phân của [Ni(SCH2CH2NH2)2] vuông phẳng và ghi rõ đồng phân nào là cis
hoặc trans.
g) Vẽ tất cả đồng phân hình học của [Pt(NH3)(pyridin)ClBr] vuông phẳng.
Bài giải:
a) H2NCOO-(aq) + H2O(l) = NH3(aq) + HCO3-(aq)
b) Cấu tạo của các nhánh:
H2
C

O
H2
C

H
N

C

CH
O

HC

aspartat

N

histidin

c) Cấu tạo của dẫn xuất cacbamat:
H2
C

H2
C
C
H2

H
N
C
H2

OC
O

d) 1s22s22p63s23p63d84s2.
e) Mức năng lượng cao hơn d(z2) và d(x2 – y2). Mức năng lượng thấp hơn
dxy, dxz và dyz.

25