Chuyên đề xây DỰNG hệ THỐNG câu hỏi và bài tập NHÓM VIIB và VIIIB h09

Phần I: MỞ ĐẦU
I. Lý do chọn đề tài
Việc phát hiện và bồi dưỡng nhân tài luôn là mối quan tâm lớn của mỗi quốc gia. Ngày
nay, với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kĩ thuật và kinh tế xã hội, việc phát hiện và
bồi dướng nhân tài, phục vụ cho sự phát triển của quốc gia đang là quốc sách hàng đầu không
chỉ của các nước phát triển mà còn ở cả nhứng nước đang phát triển trên toàn cầu.
Ở nước ta, từ những năm 60 của thế kỉ XX, các trường THPT chuyên đã được thành
lập với nhiệm vụ bồi dưỡng nhân tài cho đất nước. Học sinh ở các lớp như vậy được tuyển
chọn và có chế độ đào tạo riêng. Đối với học sinh chuyên Hóa, ngoài việc học các nội dung
theo chương trình quy định, các em còn phải học các chuyên đề đặc biệt, những nội dung
kiến thức chuyên sâu và được tiếp cận với những thí nghiệm hiện đại. Các nội dung kiến thức
được lựa chọn không những đáp ứng được yêu cầu của nền giáo dục phổ thông mà còn nhằm
phát huy được tối đa khả năng, rèn luyện tư duy cho các em, kích thích sự sáng tạo, tạo dựng
niềm say mê đối với Hóa học. Tuy nhiên, hiện nay do áp lực của các kì thi học sinh giỏi, các
bài tập được lựa chọn chủ yếu phục vụ mục đích thi cử, chất lượng nắm vững kiến thức của
học sinh không cao, đặc biệt việc phát huy tính tích cực của học sinh, năng lực nhận thức,
năng lực giải quyết vấn đề và sự sáng tạo còn hạn chế.
Bộ môn Hóa học là một trong các bộ môn khoa học cơ bản, rất quan trọng. Mỗi mảng
kiến thức đều vô cùng rộng lớn. Đặc biệt là những kiến thức giành cho học sinh chuyên hóa,
học sinh giỏi cấp khu vực, cấp Quốc Gia, Quốc tế. Trong đó bài tập các kim loại chuyển tiếp
là một nội dung vô cùng quan trọng. Phần này thường có trong các đề thi học sinh giỏi khu
vực; Olympic trại hè Hùng Vương hoặc Duyên Hải Bắc bộ.
Do đó, việc xây dựng hệ thống bài tập về kim loại chuyển tiếp là hết sức cần thiết,
phục vụ cho nhu cầu bồi dưỡng học sinh dự thi học sinh giỏi cấp Quốc gia.
Từ những lý do trên, tôi đã chọn đề tài: “Xây dựng hệ thống bài tập các nguyên tố
kim loại chuyển tiếp nhóm VIIB, 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 quốc gia và quốc tế.
II. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu của chuyên đề là dùng lý thuyết để giải quyết các bài tập có liên
quan đến tính chất của các nguyên tố nhóm VIIB, VIIIB.
III. Mục đích

- Xây dựng hệ thống câu hỏi và bài tập các kim loại chuyển tiếp nhóm VIIB, VIIIB.
IV. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Sưu tầm tài liệu, phân loại, chọn lọc các kiến thức, các bài tập có liên quan đến các
nguyên tố kim loại chuyển tiếp nhóm VIIB, VIIIB.
Các phương pháp nghiên cứu chủ yếu được sử dụng là phân tích, tổng hợp, so sánh,
đối chiếu, phân loại....
1


PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG I: BÀI TẬP CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM VIIB
Câu 1:
1) Nêu nhận xét về cấu trúc lớp vỏ electron trong nguyên tử các nguyên tố Mn, Tc, Re
2) Nêu nhận xét sự thay đổi bán kính nguyên tử các kim loại trên và giải thích
3) Cho biết bậc oxi hóa của các nguyên tố trên
Giải:
1) Electron trong nguyên tử được phân bố như sau:
Mangan
Tecnexi
Reni
25Mn(2/8/13
43Tc(2/8/18/13
75Re(2/8/18/32
/2)
/2)
/2)
5
2
5
2

3d 4s
4d 5s
5d56s2
Cả ba nguyên tố đều có lớp vỏ ngoài cùng (n-1)d 5ns2, như vậy lớp vỏ (n-1)d chưa hoàn
chỉnh, ở trạng thái cơ bản đều có 5 electron chưa ghép đôi
Trạng thái cơ bản của Mn, Tc, Re:
↑ ↑ ↑ ↑ ↑
↑
↓
5
(n-1)d
ns2
np0
2) Bán kính nguyên tử:
Bán kính nguyên tử Ao Mn
Tc
Re
1,30
1,36
1,37
Bán kính nguyên tử tăng từ Mn đến Tc do số lớp electron tăng, nhưng từ Tc đến Re tăng
không đáng kể. Tương tự như sự thay đổi bán kính trong nhóm VIB, điều đó đã được giải
thích do hiện tượng co lớp vỏ electron của các nguyên tố trước lantan
3) Đều là những nguyên tố đa hóa trị, gây ra bởi các electron (n-1)d và ns
Cả ba kim loại đều tạo ra ác hợp chất ứng với các bậc oxi hóa từ +1 đến +7
Câu 2:
1) Nêu dẫn chứng để minh họa Mn có khả năng tạo ra những hợp chất giống với các
hợp chất của clo, crom và sắt
2) Giải thích vì sao Mn là kim loại nhưng trong bảng tuần hoàn lại xếp chung cùng
nhóm VII với clo là phi kim?

Giải:
1) Cũng như nhiều nguyên tố khác, những kim loại đa hóa trị, ứng với bậc oxi hóa cao đều có
tính chất của phi kim. Clo và Mn cũng vậy, đều tạo ra các hợp chất có cấu tạo và tính chất
giống nhau
+ Các oxit axit Cl2O7 và Mn2O7
Các axit mạnh HClO4 và HMnO4 đều có tính oxi hóa mạnh
2


Mangan và crom đều tạo ra các oxit ứng với bậc oxi hóa thấp có tính bazơ như MnO và CrO,
các oxit ứng với bậc oxi hóa cao có tính axit như Mn 2O7 và Cr2O3, tạo ra các oxit ứng với bậc
oix hóa trung gian có tính lưỡng tính như MnO 2 và Cr2O3, tạo ra muối cromat đồng hình với
muối manganat
Mangan cũng tạo ra phèn K2SO4.Mn2(SO4)3.24H2O tương tự như phèn crom
K2SO4.Cr2(SO4)3.24H2O
Mangan và sắt cũng tạo ra những hợp chất có cấu tạo và tính chất tương tự nhau, tạo ra các
muối kép có thành phần giống nhau như (NH 4)2SO4.MnSO4.6H2O kết tinh đồng hình với
(NH4)2SO4.FeSO4.6H2O
Mangan cũng tạo ra nhiều oxit tương tự oxit sắt như
MnO
Mn3O4
Mn2O3
FeO
Fe3O4
Fe2O3
7+
7+
2) Các ion Cl và ion Mn đều có lớp vỏ khí trơ nên các hợp chất ứng với bậc oxi hóa đó
đều có tính chất giống nhau, đó là một trong những nguyên nhân để giải thích tại sao clo và
Mn được xếp chung cùng nhóm VII

Câu 3: Cho sơ đồ thế điện cực trong môi trường axit của mangan và hợp chất như sau:

1) Nêu ý nghĩa của sơ đồ trên
2) Viết phương trình phản ứng điện cực của mỗi quá trình oxi hóa – khử nêu trên
3) Tính giá trị thế điện cực x1, x2, x3, x4
4) Cho biết các quá trình sau đây có thể xảy ra hay không?
a. MnO4- + Mn → Mn2+
b. MnO2 + Mn → Mn2+
c. MnO4- + Mn2+ → MnO2
d. MnO42- → MnO43- + MnO4Giải:
1) Sơ đồ thế điện cực (còn gọi là giản đồ Latimer) mô tả tóm tắt khả năng oxi hóa – khử của
các hợp chất trong cùng nguyên tố. Trong sơ đồ, mỗi vạch ngang biểu thị một quá trình oxi
hóa, tức là biểu thị một phương trình của phản ứng điện cực. Phía trái vạch ngang là dạng oxi
hóa, phía phải là dạng khử, trên mỗi vạch ngang là thế điện cực chuẩn của phản ứng đó. Ví
dụ:

3


•

Nghĩa là thế điện cực chuẩn Eo (Mn2+ +2e → Mn) = -1,18 V
•

Nghĩa là thế điện cực chuẩn Eo (Mn3+ +e → Mn2+) = 1,5 V
Từ sơ đồ cho hai quy tắc sau:
• Nếu giá trị thế điện cực ghi phía phải một chất cao hơn giá trị ghi ở phía trái, thì hợp
chất đó kém bền, sẽ tự phân hủy thành hai chất bên cạnh
Ví dụ:

Giá trị thế điện cực ghi ở phía phải cao hơn phía trái, nên hợp chất có bậc oxi hóa Mn 3+ sẽ
kém bền, tự phân hủy tạo ra MnO 2 và ion Mn2+. Ví dụ hợp chất Mn2(SO4)3 là chất có màu lục
thẫm, trong dung dịch loãng tự phân hủy theo phương trình:
Mn2(SO4)3 + 2H2O → MnSO4 + MnO2
• Nếu giá trị thế điện cực ghi phía phải một chất thấp hơn giá trị ghi phía trái, thì các
chất ở hai bên sẽ tác dụng với nhau tạo ra chất đó
Ví dụ

Giá trị thế điện cực ghi ở phía phải thấp hơn giá trị ghi ở phía trái, nên hợp chất chứa ion
MnO43- sẽ oxi hóa hợp chất Mn3+ tạo ra MnO2. Chẳng hạn natri tetraoxo manganat (V) là chất
màu lục thẫm, cũng bị nước nóng phân hủy, tác dụng với Mn(III) sunfat tạo ra mangan dioxit
theo phương trình:
2Na3MnO4 + Mn2(SO4)3 → 4MnO2 + 3Na2SO4
2) Các phản ứng
(1) Mn2+ +2e → Mn
Eo = -1,18 V
(2) Mn3+ + e → Mn2+
Eo = +1,5 V
(3) MnO2 + 4H+ + e → Mn3+ + 2H2O
Eo = +0,95 V
(4) MnO43- + 4H+ + e → MnO2 + 2H2O
Eo = 4,27 V
(5) MnO42- + e → MnO43Eo = +0,27 V
(6) MnO4- + e → MnO42Eo = +0,56 V
x1 =

3)

0,95.1+1,5.1
0,27.1+4,27.1

=1,225 V x 2 =
=2,27 V
2
2

,

4


x3 =

0,56.1+0,27.1+4,27.1
1,7.3+1,23.2
=1,7 V x 4 =
=1,51 V
3
5

,

4)
a.
Giá trị thế điện cực bên phải thấp hơn bên trái, ion MnO 4- có thể oxi hóa Mn tạo ra ion Mn 2+
theo phương trình
2MnO4- + 5Mn + 16H+ → 7Mn2+ + 8H2O
b.
Giá trị thế điện cực bên phải thấp hơn bên trái, MnO 2 có thể oxi hóa Mn tạo ra ion Mn 2+ theo
phương trình:
MnO2 + Mn + 4H+ → 2Mn2+ + 2H2O

c.
Giá trị thế điện cực bên phải thấp hơn bên trái, MnO 4- có thể oxi hóa Mn2+ tạo ra kết tủa
MnO2 trong môi trường axit theo phương trình:
2MnO4- + 3Mn2+ + 2H2O → 5MnO2 + 4H+
d.
Giá trị thế điện cực phía phải thấp hơn phía trái nên ion MnO 42- không thể tự phân hủy tạo ra
ion MnO4- và ion MnO43Câu 4: Sơ đồ thế điện cực của Mangan trong môi trường kiềm như sau

1) Tính thế điện cực chuẩn của quá trình sau
€

MnO4- + 4H2O + 5e
Mn(OH)2 + 6OH2) Có thể xảy ra phản ứng trong môi trường kiềm theo sơ đồ sau đây không?
a. Mn2O3 → MnO2 + Mn(OH)2
b. K2MnO4 + Mn2O3 → MnO2
c. KMnO4 + MnO2 → K2MnO4
5


d. K2MnO4 + Mn(OH)2 → MnO2
e. KMnO4 + Mn → Mn(OH)2
Giải:
Eo =

-0,25.1+0,15.1+0,96.1+0,27.1+0,56.1
= 0,338 V
5

1)
2)

a. không
b. có
c. không
d. có
e. có
Câu 5: Nêu nguyên tắc chung và phương pháp điều chế Mangan
Giải:
1) Nguyên tắc chung là dùng dòng điện hoặc dùng chất khử để khử ion Mn2+
Mn2+ + 2e → Mn
2) Các phương pháp:
• Phương pháp nhiệt nhôm, nhiệt silic hoặc nhiệt cacbon:
o

Mn2O3 + 2Al

800 C

→

Al2O3 + 2Mn

700o C

MnO2 + C cốc

→

Mn + CO2

→

nhiÖt ®é cao

MnO2 + Si
Mn + SiO2
• Điện phân dung dịch MnSO4
o

800 C

→

2MnSO4 + 2H2O
2Mn + O2↑ + 2H2SO4
• Nhiệt phân mangan cacbonyl
o

800 C

→

Mn2(CO)6
Mn + 6CO ↑
• Điện phân dung dịch MnCl2 với catot Hg
o

800 C

→

MnCl2

Mn + Cl2↑
Câu 6: Nêu nhận xét về khả năng phản ứng của mangan và viết phương trình phản ứng với
các chất sau đây:
1. Phản ứng với H2
2. Phản ứng với O và S
3. Phản ứng với N2
4. Phản ứng với halogen
5. Phản ứng với H2O
6. Phản ứng với các axit
7. Phản ứng với kiềm
8. Phản ứng với muối
Giải:
6


Mangan có thế điện cực (-1,18V) thấp hơn Zn (-0,76V) nên về mặt nhiệt động có tính khử
cao hơn Zn, tuy nhiên bề mặt của kim loại Mn có lớp oxit bền bảo vệ nên khả năng phản ứng
của Mn kém hơn Zn
1. Phản ứng với H2: Mn không phản ứng trực tiếp với H2 nhưng có khả năng tan được
trong Mn nóng chảy
2. Phản ứng với O2: xảy ra rất khó khăn, ở điều kiện thường không phản ứng, ở nhiệt độ
cao tạo ra các oxit phụ thuộc vào nhiệt độ.
o

450 C

→

Mn (bột) + O2

MnO2

850o C

4Mn + 3O2


→

2Mn2O3

450o C

→

5Mn + 3O2
2MnO + Mn3O4
Phản ứng với S khi đun nóng tạo ra mangan (II) sunsua:
o

1500 C

→

Mn (bột) + S
MnS
3. Phản ứng với N2 tạo ra mangan nitrua:
o

600 −1000 C

→

3Mn + N2
Mn3N2
Mangan nitrua cũng bị nước phân hủy tạo ra NH3 và Mn(OH)2
4. Phản ứng với các halogen:
• Với Cl2, Br2, I2 tạo ra sản phẩm là MnX2:
o

200 C

→

Mn + Cl2
MnCl2
• Với F2 tạo ra các sản phẩm khác nhau phụ thuộc nhiệt độ:
o

Mn + F2

600 C

→

MnF4

o

100 C


→

3Mn + 4F2
MnF2 + 2MnF3
5. Phản ứng với H2O: Mn có khả năng phân hủy H2O khi đun nóng:
Mn + 2H2O → Mn(OH)2 + H2↑
6.
• Với axit loãng không có tính oxi hóa như HCl, H 2SO4 loãng… phản ứng với Mn tạo ra
muối ứng với bậc oxi hóa thấp và hidro:
Mn + 2HCl → MnCl2 + H2
Mn + H2SO4 → MnSO4 + H2
• Tan trong H2SO4 đặc nóng tạo ra SO2:
Mn + 2H2SO4 đặc nóng → MnSO4 + SO2 + 2H2O
• Với H2SO4 đặc nguội phản ứng xảy ra khá chậm (do lớp oxit bám trên bề mặt) tạo ra S
hoặc H2S:
3Mn + 4H2SO4 đặc nguội → 3MnSO4 + S + 4H2O
• HNO3 loãng ăn mòn Mn tạo ra khí NO:
3Mn + 8HNO3 loãng nóng → 3Mn(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Mangan không thụ động hóa bởi HNO3 đặc
7


7. Mangan không bị kiềm ăn mòn
8. Phản ứng với dung dịch muối: Mn phản ứng với các dung dịch muối mà kim loại tạo ra

muối có thế điện cực chuẩn cao hơn -1,18V, nhưng chậm hơn so với các kim loại khác,
có thể khử được ion Cu2+ thành Cu, khử được ion Fe3+ thành ion Fe2+
Mn + Cu2+ → Mn2+ + Cu
Mn + 2Fe3+ → Mn2+ + 2Fe2+
Câu 7: Viết các phương trình phản ứng sau đây

1. MnO + Al →
2. MnO + SiO2 →
3. MnO + HCl →
4. Mn2O3 + HNO3 →
5. Mn2O3 + HCl →
6. MnO2 + HCl đặc
7. MnO2 + H2SO4 đặc nóng →
8. MnO2 + H2SO3 đặc sôi →
9. MnO2 + KNO3 + KOH →
10. MnO2 + KClO3 + K2CO3 →
11. MnO2 + H2SO4 loãng + H2O2 →
Giải:
o

1. 3MnO + Al

800 C

→

3Mn + Al2O3

o

1000 C

→

2. MnO + SiO2
MnSiO3

3. MnO + 2HCl → MnCl2 + H2O
4. Mn2O3 + 2HNO3 loãng sôi → Mn(NO3)2 + MnO2↓ + H2O
5. Mn2O3 + 6HCl đặc→ 2MnCl2 + 3H2O +Cl2↑
6. 2MnO2 + 8HCl đặc nóng → 2MnCl2 + 2Cl2↑ + 4H2O
7. MnO2 + 6H2SO4 đặc nóng → 2Mn2(SO4)3 + O2 + 6H2O
8. 2MnO2 + 2H2SO3 đặc sôi →2MnSO4 + O2 + 2H2O
o

9. MnO2 + KNO3 + 2KOH

400 C

→

K2MnO4 + KNO2 + H2O
o

400 C

→

10. 3MnO2 + KClO3 + 3K2CO3
3K2MnO4 + KCl + 3CO2↑
11. MnO2 + H2SO4 loãng + H2O2 → MnSO4 + O2↑ + 2H2O
Câu 8: Mn2O7 là chất lỏng, màu xanh thẫm, tan vào nước nguội được dung dịch A. Chia A
làm ba phần:
- Phần 1: cô đặc dung dịch A được kết tủa B và khí D1

8

- Phần 2: Cho tác dụng với dung dịch AgNO 3 được kết tủa A2. Cho A2 tác dụng với dung dịch
BaCl2 được kết tủa A3. Lọc tách A3, cho nước lọc còn lại tác dụng với dung dịch H 2SO4 loãng
được kết tủa A4. Lọc tách A4 còn lại dung dịch A ban đầu.
- Phần 3: Cho tác dụng với dung dịch KOH dư rồi đun sôi được dung dịch D có màu xanh lá
cây và khí D1. Thổi khí CO2 vào dung dịch D được dung dịch D2 màu tím và kết tủa B.
. Cho ¼ dung dịch D2 tác dụng với dung dịch K2SO3 đã được axit hóa bằng H2SO4 được dung
dịch D3.
. Cho ¼ dung dịch D2 tác dụng với dung dịch K2SO3 trong môi trường trung tính được kết tủa
B
. Cho ¼ dung dịch D2 tác dụng với dung dịch K2SO3 đã được kiềm hóa bằng KOH được dung
dịch D4 màu xanh lá cây.
. Cho ¼ dung dịch D2 tác dụng với dung dịch H 2O2 đã được axit hóa bằng H2SO4 được dung
dịch D5 và khí D1
Viết các phương trình phản ứng đã xảy ra và cho biết các kí hiệu bằng chữ cái trong bài tập
trên gồm những chất gì
Giải:
• Mn2O7 tác dụng với nước nguội: Mn2O7 + H2O → 2HMnO4
Dung dịch A là axit pemanganic HMnO4
Phần 1:
• Cô dung dịch A khi nồng độ quá 20% thì HMnO4 bị phân hủy:
4HMnO4 → 4MnO2 + 3O2 + 2H2O
Kết tủa B là MnO2, D1 là O2
Phần 2:
• Cho A tác dụng với dung dịch AgNO3:
HMnO4 + AgNO3 → AgMnO4↓ + HNO3
Kết tủa A2 là AgMnO4
• Cho A2 tác dụng với dung dịch BaCl2:
2AgMnO4 + BaCl2 → Ba(MnO4)2 + 2AgCl↓
Kết tủa A3 là AgCl, dung dịch nước lọc còn lại có Ba(MnO4)2

• Cho nước lọc tác dụng với H2SO4 loãng:
Ba(MnO4)2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2HMnO4
Kết tủa A4 là BaSO4, còn lại dung dịch A là HMnO4
Phần 3:
• Cho phần 3 tác dụng với KOH rồi đun sôi:
HMnO4 + KOH → KMnO4 + H2O
4KMnO4 + 4KOH → 4K2MnO4 + O2↑ + 2H2O
Dd tím
dd xanh lá cây
9


Dung dịch D là K2MnO4, khí D1 là O2
• Thổi khí CO2 vào D:
3K2MnO4 + 2CO2 → 2KMnO4 + MnO2↓ + 2K2CO3
Dung dịch D2 có màu tím là KMnO4
• ¼ dung dịch D2 tác dụng với dung dịch K2SO3, axit hóa bằng H2SO4 loãng:
2KMnO4 + 5K2SO3 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 6K2SO4 + 3H2O
Dung dịch D3 có MnSO4 + K2SO4
• ¼ dung dịch D2 tác dụng với dung dịch K2SO3:
2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O → 2MnO2↓ + 3K2SO4 + 2KOH
Kết tủa B là MnO2
• ¼ dung dịch D2 tác dụng với dung dịch K2SO3, kiềm hóa bằng KOH:
2KMnO4 + K2SO3 + 2KOH → 2K2MnO4 + K2SO4 + H2O
Dung dịch D4 gồm K2MnO4 + 3K2SO4
• ¼ dung dịch D2 tác dụng với dung dịch H2O2, axit hóa bằng H2SO4 loãng:
2KMnO4 + 5H2O2 + 4H2SO4 → 2MnSO4 + 2KHSO4 + 5O2↑ + 8H2O
Dung dịch D5 có MnSO4 + KHSO4
Câu 9: Hoàn thành các phương trình phản ứng sau
1. Mn(OH)2 + HCl loãng

7. Mn(OH)2 + dung dịch Br2
t
2. Mn(OH)2 + NaOH rắn

→
8.
MnSO
4
3. Mn(OH)2 + NH3 + H2O
9. MnSO4 + NH3 + H2O
4. Mn(OH)2 + NH4Cl đặc nóng
10. KMnO4 + MnSO4 + H2SO4
5. Mn(OH)2 + H2O2 đặc
11. MnSO4 + HNO3 + PbO2
6. Mn(OH)2 + Ca(ClO)2
12. MnSO4 + NaOH loãng + NaClO
Giải:
1. Mn(OH)2 + 2HCl loãng → MnCl2 + 2H2O
o

o

130 C

→

2. Mn(OH)2 + 2NaOH rắn
Na2[Mn(OH)4]
3. Mn(OH)2 + 6NH3 đặc + 6H2O → [Mn(NH3)6](OH)2 + 6H2O
4. Mn(OH)2 + 2NH4Cl đặc nóng → MnCl2 + 2NH3↑ + 2H2O

5. 2Mn(OH)2 + H2O2 đặc → 2MnO2↓ + 2H2O
6. 2Mn(OH)2 + Ca(ClO)2 → 2MnO2↓ + 2HBr
7. Mn(OH)2 + Br2 dung dịch → 2MnO2↓ + 2HBr
o

t

→

8. 3MnSO4
Mn3O4 + 3SO2 + O2
9. MnSO4 + 2NH3 đặc + 2H2O → Mn(OH)2↓ + (NH4)2SO4
10. 2KMnO4 + 3MnSO4 + 8H2SO4 → 5Mn(SO4)2 + K2SO4 + 8H2O
11. 2MnSO4 + 8HNO3 + 5PbO2 → 2HMnO4 + 4Pb(NO3)2 + Pb(HSO4)2 + 2H2O
10


12. MnSO4 + 2NaOH loãng + NaClO → NaCl + Na2SO4 + H2O + MnO2↓
Câu 10:
1) Từ MnO2 bằng phản ứng nào điều chế được:
a. MnCl2
b. KMnO4
c. Mn2O7
d. Ba(MnO4)2
2) Các ion MnO42- và ion MnO4- bền trong môi trường nào? Giải thích?
3) Thêm từ từ từng giọt dung dịch NaOH vào dung dịch KMnO 4 đến khi có môi trường kiềm,
sau đó thêm tiếp từng giọt dung dịch H 2SO4 loãng cho đến môi trường axit. Nêu hiện tượng
và giải thích
4) Có thể điều chế HMnO4 bằng cách cho H2SO4 tác dụng với dung dịch KMnO 4 được
không?

5) Có thể điều chế H2MnO4 bằng cách cho H2SO4 tác dụng với dung dịch K 2MnO4 được
không?
Giải:
1)
a. Điều chế MnCl2: cho MnO2 tác dụng với HCl đặc:
MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
b. Điều chế KMnO4: nung hỗn hợp rắn gồm MnO2 + KClO3 + KOH, phản ứng tạo ra
K2MnO4:
3MnO2 + KClO3 + 6KOH → 3K2MnO4 + KCl + 3H2O
Hòa tan hỗn hợp, lọc tách, dung dịch nước lọc có chứa K 2MnO4, axit hóa dung dịch bằng
H2SO4 thu được dung dịch KMnO4:
3K2MnO4 + 2H2SO4 → 2K2SO4 + 2KMnO4 + MnO2↓ + 2H2O
Đun nóng dung dịch đến 80oC, sau đó làm nguội, tinh thể KMnO4 tách ra
Khi làm nguội đến 20oC, độ tan của KMnO4 bé hơn nên tinh thể KMnO4 tách ra trước
c. Điều chế Mn2O7:
Cho H2SO4 98% tác dụng với tinh thể KMnO4 thu được chất lỏng dạng dầu Mn2O7:
2KMnO4 + H2SO4 98% → Mn2O7 + K2SO4 + H2O
d. Điều chế Ba(MnO4)2: nung hỗn hợp Ba(OH)2 với MnO2 trong không khí:
2Ba(OH)2 + 2MnO2 + O2 → 2BaMnO4 + 2H2O
3BaMnO4 + 2H2O → Ba(MnO4)2 + 2Ba(OH)2 + MnO2↓
Thổi khí CO2 vào dung dịch:
Ba(OH)2 + CO2 → BaCO3↓ + H2O
Lọc tách chất rắn, còn lại Ba(MnO4)2
2) Trong dung dịch tồn tại cân bằng:
24

€

3MnO + 2H2O
2MnO4- + MnO2 + 4OH- (1)

Từ (1): ion MnO42- tồn tại trong môi trường kiềm
11


Ion MnO4- tồn tại trong môi trường axit
3) Ban đầu dung dịch KMnO4 có màu tím, cho NaOH vào tạo môi trường kiềm, cân bằng (1)
chuyển sang trái, nồng độ ion MnO42- tăng thêm, dung dịch chuyển sang màu xanh thẫm. Khi
thêm tiếp H2SO4 tạo ra môi trường axit, cân bằng (1) chuyển sang phải, nồng độ ion MnO 4tăng thêm, dung dịch chuyển sang màu tím
4) Không thể điều chế HMnO 4 bằng cách cho H2SO4 tác dụng với KMnO4 vì cả hai axit đều
là axit mạnh
5) Axit H2MnO4 là axit yếu (Ka1 = 10-1, Ka2 = 7,1.10-11) nên có thể dùng H2SO4 phản ứng với
muối tương ứng:
3K2MnO4 + H2SO4 → K2SO4 + H2MnO4
Tuy nhiên H2MnO4 ít bền, nên rất khó bảo quản.
Câu 11:
1) Cho các chất sau đây tác dụng với nhau tạo ra khí clo:
a. KMnO4 + HCl
b. K2Cr2O7 + HCl
c. PbO2 + HCl
Phản ứng nào xảy ra mạnh hơn? Muốn điều chế một lượng nhỏ khí Cl 2 nên dùng phản ứng
nào?
Cho biết:
E o (Cl
E

2 +2e

→ 2Cl- )

=1,36 V; E o (MnO - + 8H + + 5e →Mn2+ + 4H O) = 1,51 V

4

o
(Cr2 O7 2- + 14H + + 6e → 2Cr 3+ + 7H 2 O)

= 1,34 V; E

2

o
(PbO 2 + 4H + + 2e →Pb 2+ +2H 2 O)

= 1,45 V

2) Có ba dung dịch: K2CrO4, K2MnO4, K2SO4 cho tác dụng lần lượt với các dung dịch H 2SO4
và với NaOH. Nêu hiện tượng và giải thích
Giải:
1) Dựa vào các giá trị Eo ta thấy phản ứng (1) xảy ra mạnh nhất:
2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
Phản ứng (3) xảy ra yếu hơn:
PbO2 + 4HCl → PbCl2 + Cl2 + 2H2O
Phản ứng (2) chỉ xảy ra khi đun nóng:
K2Cr2O7 + 14HCl → 2KCl + 3Cl2 + 2CrCl3 + 7H2O
Nếu không đun nóng, phản ứng (2) không xảy ra, nên khi điều chế lượng nhỏ khí Clo thì
dùng phản ứng (2)
2) Trong dung dịch K2CrO4 có cân bằng:
€

2CrO42- + 2H+
Cr2O72- + H2O

Dd vàng
dd da cam
12


Khi thêm dung dịch H2SO4 loãng cân bằng chuyển sang phải, dung dịch chuyển từ màu
vàng sang da cam
• Khi thêm dung dịch NaOH loãng cân bằng chuyển sang trái, dung dịch không đổi màu
Trong dung dịch K2MnO4 có cân bằng:
•

€

3MnO42- + H2O
2MnO4- + MnO2 + 4OHDd xanh thẫm
dd tím
• Khi thêm dung dịch H2SO4 loãng cân bằng chuyển sang phải, dung dịch chuyển dần từ
màu xanh sang màu tím
• Khi thêm dung dịch NaOH loãng cân bằng chuyển sang trái, dung dịch không đổi màu
Dung dịch K2SO4 là dung dịch không màu, trong dung dịch chỉ có cân bằng điện ly, khi thêm
dung dịch H2SO4 hoặc NaOH loãng màu của dung dịch không đổi
Câu 12: Hoàn thành các phương trình phản ứng sau và hãy cho biết trong các phản ứng dưới
đây, các hợp chất của mangan thể hiện tính oxi hóa hay tính khử?
1. Mn2(SO4)3 + HCl đặc
13. KMnO4 + Ba(OH)2 rắn
2. Na3MnO4 huyền phù + CO2
14. KMnO4 + NH3 + H2O
3. Na3MnO4 huyền phù + Cl2
15. KMnO4 + H2O2 + H2SO4 loãng
4. Na3MnO4 + HCl đặc

16. KMnO4 + KNO2 + H2SO4 loãng
t
17. KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 loãng

→
5. K2MnO4
18. KMnO4 + H2S
6. K2MnO4 + HCl đặc
19. KMnO4 + KI + H2SO4 loãng
7. K2MnO4 + CO2
20. KMnO4 + C2H5OH
8. K2MnO4 +C2H5OH
21. MnCl2 + H2O + O3
®
iÖn ph©
n

→
22. MnCl2 + NaCH3COO + H2S
9. K2MnO4 + H2O
23. MnCl2 + KCN đặc
10. HMnO4 + HCl đặc
24. MnS + H2SO4 đặc nóng
t

→
11. KMnO4
25. MnS + HNO3 đặc nóng
12. KMnO4 + KOH
26. MnS + O2 không khí

Giải:
1. Mn2(SO4)3 + HCl đặc → 2MnSO4 + Cl2↑ + H2SO4
2. Na3MnO4 huyền phù + CO2 → NaMnO4 + 2MnO2↓ + 4Na2CO3
3. Na3MnO4 huyền phù + Cl2 → NaMnO4 + 2NaCl
4. Na3MnO4 + HCl đặc → 2MnCl2 + 3Cl2 + 6NaCl + 8H2O
o

o

o

t

→

5. 3K2MnO4
2K3MnP4 + MnO2 + O2↑
6. K2MnO4 + HCl đặc → MnCl2 + 2Cl2 + 2KCl + 4H2O
7. 3K2MnO4 + 2CO2 → 2KMnO4 + MnO2↓ + 2K2CO3
8. K2MnO4 +C2H5OH → MnO2↓ + CH3CHO + 2KOH
13


®
iÖn ph©
n

→

9. 2K2MnO4 + 2H2O

H2↑ + 2KMnO4 + 2KOH
10. 2HMnO4 + 14HCl đặc → 2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O
o

t

→

11. 2KMnO4
K2MnO4 + MnO2 + O2↑
12. 4KMnO4 + 4KOH → 4K2MnO4 + O2↑ + 2H2O
13. 4KMnO4 + 4Ba(OH)2 rắn → 4BaMnO4 + O2↑ + 2H2O + 4KOH
14. 2KMnO4 + 2NH3 + 2H2O → 2MnO2↓ + N2 + 2KOH + 4H2O
15. 2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 loãng → 2MnSO4 + 5O2 + K2SO4 + 8H2O
16. 2KMnO4 + 5KNO2 + 3H2SO4 loãng → 2MnSO4 + 5KNO3 + K2SO4 + 3H2O
17. 2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 loãng → 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O
18. 2KMnO4 + 3H2S → 2MnO2↓ + 3S + 2KOH + 2H2O
19. 2KMnO4 + 10KI + 8H2SO4 loãng → 2MnSO4 + 5I2 + 6K2SO4 + 8H2O
o

30 C

→

20. 2KMnO4 + 3C2H5OH

2MnO2↓ + 3CH3CHO + 2KOH + 2H2O

o

t

→

21. MnCl2 + H2O + O3
MnO2↓ + 2HCl + O2↑
22. MnCl2 + 2NaCH3COO + H2S → MnS↓ + 2NaCl + 2CH3COOH
23. MnCl2 + 6KCN đặc → K4[Mn(CN)6] (tím) + 2KCl
24. MnS + 4H2SO4 đặc nóng → MnSO4 + 4SO2↑ + 4H2O
25. MnS + 8HNO3 đặc nóng → MnSO4 + 8NO2↑ + 4H2O
o

400 C

→

26. 2MnS + 4O2 không khí
2MnO2 + 2SO2
Câu 12: 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.
1) Hãy cho biết khoáng vật màu đen là chất gì.
2) Viết phương trình của tất cả các phản ứng xảy ra trong quá trình thí nghiệm.
Giải:
1) Khoáng vật màu đen là MnO2.
2) 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
14


®
iÖn ph©
n

→

2K2MnO4 + 2H2O
2KMnO4 + 2KOH + H2
Câu 13: Nước máy màu hồng
(đề thi Cambridge Chemistry Challenge 2017
Kali pemanganat, KMnO4, có màu tím sặc
sỡ trong nước, được dùng làm tác nhân oxi
hóa trong xử lí nước uống. Vai trò của
KMnO4 là loại bỏ các ion sắt, mangan và
lưu huỳnh – quá trình này dựa vào tính chất
có nhiều số oxi hóa của mangan. Vào tháng
ba năm 2017, cư dân của thị trấn Onoway –
Canada phát hiện nguồn cung cấp nước của
họ đã chuyển sang màu tím do sự rò rỉ
dung dịch KMnO4 vào hệ thống nước. May
mắn là dung dịch KMnO4 loãng chỉ có độc

tính thấp, tuy nhiên người dân vẫn được
khuyên không nên sử dụng loại nước này
Phần 1: KMnO4 và ion MnO4-

Viết
cấu
hình

a)

electron của manganese.
1s 2s22p63s23p63d54s2
Đồ thị dưới đây biểu diễn 10 giá trị năng
lượng ion hóa đầu tiên của Mn (khí).
2

15


b) Dự đoán số oxi hóa cao nhất có thể có của manganese trong các hợp chất và giải thích

+7. Do số oxi hóa +7 tương ứng với việc mất tất cả các electron trên các phân lớp 4s
và 3d
c)
i.

Vẽ công thức Lewis để biểu diễn các liên kết trong ion MnO 4- (chỉ biểu diễn electron ở
lớp vỏ ngoài của các nguyên tử) và dự đoán góc liên kết trong MnO4-

Dự đoán góc liên kết trong MnO4-.

Khoảng 109,5o
KMnO4 được sản xuất công nghiệp từ pyrolusite, một loại khoáng vật tự nhiên chứa mangan
(IV) oxit. Trong giai đoạn đầu tiên của quá trình sản xuất KMnO 4, pyrolusite được đun với
kali hidroxit trong không khí, tạo thành K2MnO4 và một sản phẩm khác. Sau đó K2MnO4
được hòa tan vào dung dịch KOH và chuyển thành KMnO4
d) Viết phương trình của phản ứng này
2MnO2 + 4KOH + O2 → 2K2MnO4 + 2H2O
Sau đó, K2MnO4 được hòa tan vào dung dịch potassium hydroxide và chuyển thành KMnO 4
bởi một giai đoạn oxid hóa điện phân. Trong quá trình này, nước bị khử thành khí hydrogen.
ii.

e)
i.

ii.

Nhớ rằng sự khử là sự nhận electron. Hãy viết bán phản ứng dạng ion của sự khử nước
thành khí hydrogen và hydroxide ion.
2H2O (l) + 2e → H2 + 2OHViết bán phản ứng dạng ion của quá trình oxid hóa manganate(VI) ion thành
manganate(VII).
MnO42- → MnO4- + e
16


Viết phương trình phản ứng của chuyển hóa potassium manganate(VI) trong nước
thành potassium manganate(VII).
2K2MnO4 + 2H2O → 2KMnO4 + 2KOH + H2
Dung dịch nước của potassium manganate(VI) chỉ bền ở pH cao. Ở pH trung tính sẽ xảy ra
phản ứng dị phân (tự oxid hóa-khử), sản phẩm khử là manganese(IV) oxide.
f) Viết phương trình phản ứng tự oxid hóa-khử.

3MnO4- + 2H2O → 2MnO4- + MnO2 + 4OHPhần 2: KMnO4 trong nước uống
Nguyên nhân gây ra hiện tượng nước uống màu tím ở Onoway được cho là bởi van điều
khiển việc bổ sung kali pemanganat đã bị rò. Các báo cáo không cho biết chính xác hàm
lượng kali pemanganat trong hệ thống cấp nước, nhưng chỉ các dung dịch với nồng độ tối
thiểu 0,050 mg dm-3 mới có thể tạo màu rõ. Màu của các dung dịch được định lượng bằng
cách đo lượng ánh sáng bị hấp thụ khi ánh sáng ứng với một bước sóng cụ thể truyền qua
dung dịch. Độ hấp thụ, A, của một dung dịch được xác định bởi phương trình sau: A = εcl
Trong đó c là nồng độ của dung dịch, tính theo mol dm -3, l là chiều dày cuvette (ở đây là 1,0
cm), và ε là độ hấp thụ mol ở bước sóng cụ thể.
g) Biết rằng độ hấp thụ, A, không có đơn vị. Đơn vị của l là cm. Xác định đơn vị của độ hấp
thụ mol.
mol-1.dm3.cm-1
Đồ thị dưới đây biểu diễn độ hấp thụ của các dung dịch kali pemanganat có nồng độ khác
nhau.
iii.

h) Từ đồ thị này, hãy tính giá trị độ hấp thụ mol của potassium manganate(VII) ở 530 nm.
ΔA
1
ε=
=
= 2222 mol-1dm3cm -1
ΔC
0,00045
i) Tính độ hấp thụ của dung dịch có nồng độ 0,050 mg dm-3.
0, 05 /1000
ε=
= 3,16.10 −7
158, 034
17

j)
Giả sử rằng độ hấp thụ của nước ở Onoway là 0,40. Tính nồng độ (theo mg dm -3) của
potassium manganate(VII) trong nước uống.
28 mg
ii.
Giả sử rằng liều độc1 của potassium manganate(VII) là 1,0 gam trên mỗi kg cơ thể
người. Tính thể tích nước ô nhiễm mà một người dân Onoway nặng 75 kg khi uống
vào sẽ đạt tới ngưỡng liều độc?
2600 lít
Phần 3: Các phản ứng của KMnO4
KMnO4 phản ứng với H2SO4 đặc trong các điều kiện được kiểm soát cẩn thận, tạo thành một
tiểu phân chứa mangan. Hợp chất X có 49,5 % Mn và 50,5 % O về khối lượng. Phân tích
khối phổ cho thấy công thức thực nghiệm cũng và công thức phân tử của chất này giống
nhau.
i.

k)
i. Xác định công thức phân tử của hợp chất X.

Mn2O7
ii. Viết phương trình phản ứng của KMnO4 với H2SO4 đặc.
2KMnO4 + H2SO4 → K2SO4 + Mn2O7 + H2O
iii. Đề xuất một cấu trúc của hợp chất X.

Hợp chất X bị phân hủy nổ, tạo thành MnO2 và O2 là các sản phẩm duy nhất. Ở 298 K, các
tiểu phân tham gia phản ứng có biến thiên enthalpy tạo thành chuẩn như sau:
Hợp chất
∆fHo / kJ mol–1

Hợp chất X (s)
–742
MnO2 (s)
–520
1. Tính biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng phân hủy 1 mol hợp chất X ở 298 K,
giả sử rằng phản ứng này tạo thành MnO2 rắn.

1

18


KMnO4 thường được dùng trong phòng thí nghiệm làm tác nhân oxid hóa các chất hữu cơ. Ví
dụ, nó oxi hóa dễ dàng heptanal thành axit heptanoic (công thức ở trên), là tiền chất quan
trọng để điều chế nhiều hợp chất hữu cơ khác dùng làm thuốc, nước hoa và hương liệu.
Phương trình phản ứng oxid hóa heptanal thành heptanoic acid trong dung dịch nước được
cho dưới đây:
3C6H13CHO + 2 KMnO4+ H2SO4 → 3C6H13COOH + H2O + K2SO4 + 2MnO2
l) Hiệu suất toàn phần (tổng) của phản ứng trên thường là 77 %. Giả sử rằng KMnO 4 được
lấy dư 10 % thì khối lượng KMnO4 cần để thu được 300 gam heptanoic acid là bao nhiêu?
347 gam
Trong khi potassium permanganate là tác nhân phổ biến thì muối sodium tương ứng lại khó
điều chế và đắt hơn đáng kể. Một nhà cung cấp hiện đang bán 1 kg KMnO4 với giá £54.20,
trong khi đó 500 ml dung dịch có 40 % NaMnO4 về khối lượng lại được bán với giá £67.80.
m) Hãy tính xem chi phí để thực hiện phản ứng oxid hóa heptanal sẽ đắt hơn bao nhiêu lần
nếu sử dụng NaMnO4 thay vì KMnO4.
Đắt hơn 5,62 lần
Câu 14: Bột rhenium bị đốt cháy trong không khí tạo thành oxide A chứa 76.9% kim loại.
Khử A bằng CO khi đun nóng tạo thành một rhenium oxit C khác. Ô mạng cơ sở của C là
hình lậ phương (cho ở dưới) với độ dài cạnh a = 3.734 ∙ 10-10 m.

Re
O

Một số phản ứng của các hợp chất rhenium được cho trong sơ đồ. Cần lưu ý rằng phân tử
muối nghịch từ G (33.08 % Re và 6.95 % K về khối lượng), chứa 2 nguyên tử rhenium và có
liên kết rhenium-rhenium.
H2O B
Re

O2 , t

A

CO, t

E
C

KOH conc.

D

H2O

F

19

H3PO2, HBr

G


Xác định công thức các chất A - G và viết các phương trình phản ứng. Gợi ý: Rhenium
và manganese thuộc cùng nhóm trong bảng tuần hoàn và có một số tính chất tương đồng
nhau.
2
Theo quan điểm của bạn thì B có tính acid mạnh, yếu hay trung bình?
3
Tính khối lượng riêng lí thuyết của tinh thể oxide С.
4
Xác định độ bội của liên kết rhenium-rhenium trong cấu trúc của G và xác định các
kiểu liên kết (σ, π, δ) được tạo thành trong hợp chất này.
Giải:
1) Từ dữ kiện về hàm lượng nguyên tố, dễ dàng giải ra được công thức A là Re2O7
B: HReO4
Trong 1 ô mạng cơ sở của oxit C thì có 8.1/8 = 1 nguyên tử Re và 12.1/4 = 3 nguyên tử O
→ C: ReO3
D: K2ReO4
Khi pha loãng với nước, dung dịch Re(VI) có tính chất tương tự Mn(VI), tức là sẽ bị dị phân
và màu sắc của các hợp chất của Re tương tự của Mn
→ E: ReO2
F: KReO4
Trong G, tỉ lệ K : Re = 6,95/39,1 : 33,08/186,2 = 0,177/0,177 = 1 : 1
Do tổng hàm lượng của K và Re nhỏ hơn 50% nên sẽ có 1 nguyên tố nặng nữa trong F. Trong
số các nguyên tố xuất hiện trong hệ phản ứng, Br là khả thi nhất. Khối lượng mol của G
(dạng tối giản) là 186.2/0,3308 = 562,9
M K + Re = 225,3. Phần còn lại – tương đương 337,6 g/mol-1 thuộc về brom và các nguyên tố
nhẹ khác. Do 337,6/79,9 = 4,23 nên số nguyên tử brom tối đa là 4, phần còn lại là 337,6 –
4.19,9 = 18 = M nước .

Vậy công thức đơn giản của G là KReBr4.H2O.
Do G có 2 nguyên tử Re nên công thức phân tử của G là K2[Re2Br8].2H2O
Công thức các chất:
A: Re2O7
B: HReO4
C: ReO3
D: K2ReO4
E: ReO2
F: KReO4
G: K2[Re2Br8].2H2O
Phương trình phản ứng:
4Re + 7O2 → 2Re2O7
Re2O7 + H2O → 2HReO4
Re2O7 + CO → 2ReO3 + CO2
ReO3 + 2KOH → K2ReO4 + H2O
3K2ReO4 + 2H2O → 2KreO4 + ReO2↓ + 4KOH
2KReO4 + 4H3PO2 + 8HBr → K2[Re2Br8].2H2O + 4H3PO3 + 2H2O
2) B là axit mạnh, do có 3 nguyên tử oxi đầu mạch (hút electron mạnh)
1

20


3) Do ô mạng cơ sở của ReO3 chứa 1 đơn vị phân tử ReO3 nên:
D ReO3 =

1.0,2342
= 7472,5 kg/m3
23
-10 3

6,02.10 .(3,734.10 )

Cấu hình electron lớp ngoài cùng của Re +3 là 5d46s06p0. Chú ý đến tính chất nghịch từ của
K2[Re2Br8].2H2O có thể đề xuất rằng có sự ghép cặp của tất cả các electron độc thân của 2
nguyên tử Re cạnh nhau và tạo thành liên kết Re-Re bậc 4
Do các electron-d của Re xảy ra sự tạo thành liên kết kim loại – kim loại và điều này đến từ
số lượng và hình dạng của các obitan d, nên có thể rút ra một kết luận rằng 1 liên kết được
tạo thành bởi sự xen phủ các obitan d dọc theo đường nối xuyên qua các nguyên tử Re (tạm
gọi là trục z), nghĩa là một liên kết xichma -

σ

. Hai liên kết khác được tạo thành bởi sự xen

phủ của các obitan d trong mặt phẳng xy (liên kết delta σ

π

δ

). Do vậy liên kết bậc 4 trong

δ

K2[Re2Br8].2H2O có thể được mô tả là (1 + 2 + 1 )
Câu 15: “Tất cả chúng đều chứa các hợp chất của cùng một kim loại M và hôm nay chúng ta
sẽ nghiên cứu về tính chất hóa học của chúng. Tất cả các phản ứng được tôi miêu tả dưới
dạng sơ đồ. Hãy bắt đầu với bột oxide màu nâu đen A, trong đó hàm lượng kim loại là 63.2
%. Trong tự nhiên, A tồn tại ở dạng khoáng chất X, là nguồn chính để sản xuất kim loại M và
các hợp chất của nó.

Khi tôi đun nóng A với nitrate và potassium
hydroxide thì xảy ra phản ứng 1, tạo thành chất B màu xanh lục. Đây không phải là một chất
quá bền để có thể lưu trữ, do nó có thể tham gia vào một phản ứng thú vị, trong đó số oxid
hóa của kim loại đồng thời tăng và giảm. Phản ứng này xảy ra đặc biệt nhanh nếu dung dịch
được sục khí carbon dioxide (phản ứng 2) hoặc chỉ đơn giản là thêm một dung dịch acid vào
(phản ứng 3).” - Dứt lời, hầy giáo liền đổ một ít dung dịch B vào ống nghiệm rồi thêm vào
vài giọt sunfuric acid loãng - dung dịch đổi sang màu tím, giống như dung dịch chất C.
“Trong chất C, số oxid hóa của kim loại M đạt cực đại, do đó trong công nghiệp thường điều
21


chế chất này bằng cách sục chlorine vào dung dịch của hợp chất B (phản ứng 4). Cũng như
B, chất C có tính oxid hóa mạnh (đặc biệt là trong môi trường acid) và các nhà hóa học gọi
nó là “tắc kè hoa”.” - Thầy giáo lại tiếp tục thí nghiệm bằng cách thêm vài giọt dung dịch
sulfuric acid và một lượng nhỏ potassium sulfide vào dung dịch B, kết quả là dung dịch mất
màu (phản ứng 5).
“Chúng ta thu được dung dịch của chất G. Nếu potassium sulfide dư thì thu được kết tủa màu
hồng nhạt (phản ứng 6). Điều thú vị là khi cho kim loại M phản ứng với lưu huỳnh thì cũng
thu được M, nhưng là với màu xanh lá cây (phản ứng 7).
1 Xác định kim loại M và các chất A, B, C, D, G.
2 Viết các phương trình phản ứng 1 - 7.
3 Xác định tên gọi của khoáng chất M, có thành phần chính là oxide A.
4 Các phản ứng 2 và 3 thuộc loại phản ứng oxid hóa-khử gì?
5 Thầy giáo đã quên nói về phản ứng A → M. Hãy đưa ra phương trình phản ứng. Phương
pháp này dùng để thu được kim loại tinh khiết, được gọi tên là gì?
6 Tại sao C lại được gọi là “tắc kè hoa”? Viết phương trình phản ứng của C với potassium
sulfite trong các môi trường acid (H 2SO4), trung tính và kiềm (KOH) (3 phương trình) và
mô tả các biến đổi quan sát được.
7 Thầy giáo cho biết B là một chất oxid hóa mạnh. Viết phương trình phản ứng của B với

potassium sulphite trong môi trường sulfuric acid.
Giải:
1) Trước tiên, xác định kim loại dựa trên hàm lượng trong oxit, có công thức M2Ox
%O = 0,368 =
Vậy
M là Mn
A là MnO2
B là K2MnO4

16 x
16 x + 2 M

→ M = 13,74x → x = 4, M = 55 (Mn)
C là KMnO4
G là MnSO4
D là MnS

22


Phương trình phản ứng:
(1) MnO2 + KNO3 + 2KOH → K2MnO4 + KNO3 + H2O
(hoặc 5MnO2 + 2KNO3 + 2KOH → 5K2MnO4 + N2 + 4H2O)
(2) 3K2MnO4 + 4CO2 + 2H2O → 2KMnO4 + MnO2 + 4KHCO3
(hoặc 3K2MnO4 + 2CO2 + 2H2O → 2KMnO4 + MnO2 + 2K2CO3
(3) 3K2MnO4 + 2H2SO4 → 2KMnO4 + MnO2 + 2K2SO4 + 2H2O
(4) 2K2MnO4 + Cl2 → 2KMnO4 + 2KCl
(5) 8KMnO4 + 5K2S + 12 H2SO4 → 9K2SO4 + 8MnSO4 + 12H2O
(6) MnSO4 + K2S → MnS↓ + K2SO4
(7) Mn + S → MnS

3) Khoáng chất pyrolusite
4) Phản ứng dị phân (tự oxi hóa khử)
o

t

→

5) Khử với nhôm (nhiệt nhôm): 3MnO2 + Al
3Mn + Al2O3
6) Gọi là “tắc kè hoa” bởi KMnO4 biến đổi màu sắc trong các môi trường khác nhau
2KMnO4 + 5K2SO3 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 6K2SO4 + 3H2O
(dung dịch không màu)
2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O → 2MnO2↓ + 3K2SO4 + 2KOH
(kết tủa nâu)
2KMnO4 + K2SO3 + 2KOH → 2K2MnO4 + K2SO4 + H2O
(dung dịch xanh lục)
K2MnO4 + 2K2SO4 + 2H2SO4 → MnSO4 + 3K2SO4 + 2H2O
Câu 16: Phản ứng của TeCl4 với PPh3 trong dung dịch THF có mặt không khí tạo thành muối
[(Ph3PO)2H]2[Te2Cl10]. Các dữ kiện cấu trúc cho thấy rằng mỗi nguyên tử Te trung tâm trong
anion có dạng gần bát diện.
a) Đề xuất cấu trúc của [Te2Cl10]2-.
b) Cation [(Ph3PO)2H]+ có nguồn gốc từ phosphine oxide Ph 3PO. Đề xuất cấu trúc của cation
này.
Giải:
a) [Te2Cl10]2- có hai nguyên tử trung tâm Te bát diện, do đó phải có các cầu clo

b) Công thức [(Ph3PO)2H]+ có thể bị tách ra thành 2Ph 3PO + H+. Điều này gợi ý đây là

một tiểu phân liên kết hydrogen, với cầu proton giữa hai phân tử Ph 3PO. Có thể đây là

một cầu đối xứng như trong trường hợp [H5O2]+

23


Câu 17(QG 2018): Cho sơ đồ chuyển hóa như hình bên:
Các hợp chất A1, A2, A3, A4, A5 và A6 đều chứa 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 A 1, 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 A 1 đến A6. Viết phương trình hóa học của các
phản ứng xảy ra trong sơ đồ trên

2) Trong phòng thí nghiệm, dung dịch 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 A 4 vào buret, chất khử vào
bình tam giác 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 X 1. Cho BaCl2 vừa đủ
vào dung dịch bão hòa của X1, thu được kết tủa trắng X 2 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 của A2. Còn nếu cho A4 tác dụng với H2SO4 đậm đặc thì thu
được oxit X6 là một chất oxi hóa rất mạnh. Xác định công thức phân tử các chất từ X 1 đến X6
và viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra trong thí nghiệm trên. Biết các hợp
chất X1, X3, X5 và X6 đều chứa nguyên tố kim loại A
Giải
1) Hợp chất A2 có hai nguyên tố gồm nguyên tố kim loại A và nguyên tố oxi, vì thế gọi công
thức của A2 là A2Ox
16 x
16 x + 2 A

%O = 0,368 =
Sơ đồ phản ứng

→ M = 13,74x → x = 4, A = 55 (Mn)
24


Các phương trình hóa học:
o

t

→

(1) Mn(NO3)2
MnO2 + 2NO2
(2) K2MnO4 + 2Fe(OH)2 + 2H2O → MnO2 + 2Fe(OH)3 + 2KOH
o

t

→

(3) 3MnO2 + KClO3 + 6KOH
2K2MnO4 + KCl + 3H2O
(4) 2K2MnO4 + Cl2 → 2KMnO4 + 2KCl
o

t


→

(5) 2KMnO4
K2MnO4 + MnO2 + O2
(6) 2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O → 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH
(7) 2KMnO4 + 5K2SO3 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 6K2SO4 + 3H2O
(8) 3MnSO4 + 2KMnO4 + H2O → 5MnO2 + K2SO4 + 2H2SO4
(9) MnSO4 + 2NaOH → Mn(OH)2 + Na2SO4
(10)
Mn(OH)2 + H2O2 → MnO2 + 2H2O

2) Giải thích:
a) Nếu để KMnO4 trong bình tam giác, khi chuẩn độ oxi hóa khử sẽ tạo thành Mn 2+, Mn2+
phản ứng với lượng dư MnO 4- tạo thành kết tủa khó tan MnO 2, gây sai số chuẩn độ. Phương
trình phản ứng
2MnO4- + 3Mn2+ + 2H2O → 5MnO2↓ + 4H+
b) Dung dịch KMnO4 để lâu trong các bình sáng màu sẽ bị phân hủy nhanh hơn dưới tác
dụng của ánh sáng:
3x 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2
3K2MnO4 + 2H2O → 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH
4KMnO4 + 2H2O → 4MnO2 + 3O2 + 4KOH
3) Xác định chất và viết phương trình hóa học
(1) KMnO4 + AgNO3 → AgMnO4 ít tan + KNO3
(A4)
(X1)
(2) 2AgMnO4 + BaCl2 → Ba(MnO4)2 + 2AgCl↓
(X3)
(X2)
(3) Ba(MnO4)2 + H2SO4 → 2HMnO4 + BaSO4↓
(X5)

(X4)
25