Xây dựng hệ thống câu hỏi và bài tập nhóm VIIB h21

HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN
VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ

CHUYÊN ĐỀ
SƠ LƯỢC MỘT SỐ KIM LOẠI NHÓM VIIB VÀ VIIIB

Tháng 8 năm 2019


Phần thứ nhất
MỞ ĐẦU
I. Lý do chọn chuyên đề
Hóa học nghiên cứu về các nguyên tố hóa học là một phần không thể
thiếu trong hóa học. Hóa học là bộ môn khoa học thực nghiệm. Do đó từ việc
nghiên cứu tính chất của các nguyên tố người ta có thể chứng minh được sự
đúng đắn của những thuyết về hóa học đồng thời tìm ra được những điểm bất
thường so với những tắc trong lý thuyết đã được hình thành. Ngoài ra việc
nghiên cứu về tính chất của các nguyên tố hóa học cũng mở ra những hướng
nghiên cứu mới, những ứng dụng mới, quy trình sản xuất hợp lý các đơn chất và
hợp chất của chúng mang lại lợi ích lớn với thực tiễn.
Các nguyên tố hóa học nhóm B nói chung và những nguyên tố hóa học
nhóm VIIB và VIIIB nói riêng có những điểm chung tuân theo quy tắc chung
đồng thời chúng có những ngoại lệ trong tính chất. Những tính chất đa dạng của
đơn chất và hợp chất của chúng mở ra những hướng nghiên cứu cần thiết để ứng
dụng chúng trong thực tế. Chính vì vậy trong nội dung của các đề thi đánh giá
học sinh giỏi các cấp không thể thiếu nội dung hóa học nguyên tố trong đó có
thể có các nguyên tố nhóm VIIB và VIIIB. Chính vì vậy tôi lựa chọn chuyên đề
“ Một số nguyên tố hóa học nhóm VIIB và VIIIB” với mong muốn đóng góp
một phần nhỏ trong việc giảng dạy chuyên đề hóa học nguyên tố trong bồi
dưỡng học sinh giỏi các cấp.
II. Mục tiêu của chuyên đề

Nhằm chung cấp cho học sinh và giáo viên có hệ thống lí thuyết và bài tập
về các nguyên tố hóa nguyên tố nhóm VIIB và VIIIB.
III. Cấu trúc của chuyên đề
Cấu trúc của chuyên đề gồm ba phần chính: Mở đầu, Nội dung và Kết luận.
Nội dung chuyên đề viết về lý thuyết và bài tập về từng nguyên tố cũng như các
hợp chất của chúng.
Tác giả

2


Phn th hai
NI DUNG CHUYấN
A. Lí THUYT V MT S NGUYấN T NHểM VIIB V VIIIB.
A.1. NGUYấN T NHểM VIIB.
I.1. C IM CHUNG CC NGUYấN T NHểM VIIB.
Một số đặc điểm của các nguyên tố Mn, Tc, Re
Ki
Z Cấu hình
Năng lợng ion hóa, kJ/mol
Bán
m
electron
kín
I1
I2
I3
I4
I5
I6

I7
loại
h
5
2
Mn 2 [Ar]3d 4s
71 150 324 494 699 920 115 1,3
5
7
9
8
0
0
0
08
0
5
2
Tc
4 [Kr]4d 5s
70 147 285 410 570 730 910 1,3
3
2
2
0
0
0
0
0
6

14
5
Re 7 [Xe]4f 5d
76 126 251 364 490 630 760 1,3
2
5 6s
0
0
0
0
0
0
0
7
5
2
- Các electron (n-1)d ns đều là các electron hóa trị. Phân
lớp d nửa bão hòa là cấu hình tơng đối bền vững.
- Do có 7 electron hóa trị, các nguyên tố nhóm VIIB tạo đợc
hợp chất có nhiều số oxi hóa khác nhau từ +2 đến +7 . Số oxi
hóa đặc trng đối với Mn là +2, +4, +7; đối với Tc và Re là +7.
Sự tăng độ bền trạng thái oxi hoá +7 do: tổng năng lợng ion
hoá giảm dần và sự tăng độ bền liên kết cộng hoá trị đã làm
tăng độ bền các anion chứa nguyên tố ở trạng thái oxi hoá cao.
( Bán kính quy ớc: Mn+7 = 0,56 antron, Te+7 = 0,46 antron, Re+7
= 0,46 antron).
- Bán kính nguyên tử tăng chậm từ Mn đến Re. Do vậy các
nguyên tố này có tính chất khá giống nhau, nhất là đối với Tc và
Re, hai nguyên tố có bán kính nguyên tử gần bằng nhau.
I.2 TRNG THI T NHIấN V PHNG PHP IU CH.

Hợp chất phổ biến nhất của Mn trong tự nhiên là MnO 2
(khoáng vật pirolusit). Ngoài ra còn tồn tại dới một số dạng khác
nh Mn2O3, MnS, MnS2.
Mn có một đồng vị tự nhiên là Mn -55 chiếm 100%.
Te là nguyên tố phóng xạ và là nguyên tố đầu tiên đợc tổng
hợp nhân tạo. Đồng vị bền nhất là Te-99 (chu kì bán huỷ =
2,2.105 năm).
Re là nguyên tố phân tán.
I.3. TNH CHT HểA HC
Nhận xét: Hoạt tính hoá học giảm dần, Mn tơng đối hoạt
động, Tc và Re kém hoạt động.
Mangan có tổng năng lợng ion hóa I1+I2 tơng đơng với
magie nhng do có nhiệt thăng hoa (280 kJ/mol) rất lớn hơn
3


magie (150 kJ/mol) và năng lợng hidrat hóa nhỏ hơn (Mg 2+ =
0,74; Mn2+ = 0,91) nên mangan kém hoạt động hơn magiê:
E0(Mn2+/Mn = -1,18V; Mg2+/Mg = -2,36V; Zn2+/Zn = -0,763V).
Tc và Re có nhiệt thang hoá cao: 649 và 777 kJ/mol.
Mn l kim loi tng i hot ng:
3Mn + 2O2 Mn3O4
Mn bt mn + 2H2O Mn(OH)2 + H2
Mn + H2SO4 MnSO4 + H2
1- Tác dụng với phi kim: - Hidro - Nhóm IVA (cacbon, siclic)
Nhóm VA (nitơ, photpho) Nhóm VIA (oxi, lu huỳnh, selen, telu)
Nhóm halogen.
Kết luận
- Với hidro: không phản ứng trực tiếp.
- Với cacbon, silic: Mn có phản ứng trực tiếp tạo Mn 3C, Mn7C3,

Mn3Si, MnSi.
- Với nitơ: Mn Mn2N3 (600- 10000C). Với P tạo ra Mn3P2, MnP,
ReP.
- Với oxi: ở dạng khối rắn, Mn bền với oxi, ngay cả khi đun nóng
vì có lớp oxit bảo vệ. Nói chung Mn rất khó phản ứng với oxi, khi
nung nóng ở 940oC thì Mn tạo ra Mn3O4.
Tc Tc2O7 (450 5000C); Re Re2O7 (4000C).
Mn và Re phản ứng trực tiếp với S, Se, Te: MnS, MnSe, MnSe 2,
MnTe, MnTe2, ReSe2
- Với halogen: Tác dụng với flo tạo ra MnF3 và MnF4. Các halogen
khác tạo ra MnX2 (2000C). Mn + Cl2 MnCl2
- Te tạo TcF6 (4000C), TcCl4 (4000C) 7000C), ReCl5 (4000C).

Re tạo ra ReF7 (600

2- Tác dụng với nớc và dung dịch muối amoni.
Mn bt mn + 2H2O Mn(OH)2 + H2
ở trạng thái bột nhỏ và đợc đun nóng, Mn tác dụng với nớc
giải phóng hidro. Đặc biệt khi có lẫn tạp chất nh cacbon, Mn dễ
bị nớc và không khí ẩm ăn mòn. Tuy nhiên, sản phẩm Mn(OH) 2
ít tan đã làm cho quá trình phản ứng chỉ diễn ra trên bề mặt
kim loại. Trong dung dịch muối amoni, phản ứng xảy ra mãnh
liệt hơn:
Mn(OH)2 + 2NH4+ Mn2+ + 2NH3 + 2H2O
3- Tác dụng với axit: - HCl, H2SO4 loãng
đặc - H2SO4, HNO3 đặc nguội.
4

-

HNO3,

H2SO4


- HCl, H2SO4 loãng: chỉ có Mn phản ứng. Mn + H2SO4 MnSO4 + H2
- HNO3, H2SO4 đặc: tạo Mn(II), HTcO4 (axit petecnetic), HReO4
(axit perenic).
Khác với Mn và Te, Re tan đợc trong dung dịch H2O2; dung dịch
kiềm khi có mặt chất oxi hoá:
2Re + 7H2O2 2HReO4 + 6H2O
4Re + 4NaOH (đặc, nóng) + 7O2 4NaReO4 + 2H2O
3Re + 18HCl + 4HNO3 3H2[ReCl6] + 4NO + 8H2O
I.4. CC HP CHT CA Mn
I.4.1. Hợp chất Mn(II)
I.4.1.1. Tớnh cht chung:
1. Cấu tạo
- Cấu hình electron ion Mn2+: bền
- Số phối trí đặc trng: 6 (sp3d2)
2. Tính chất vật lý
- Độ tan: đa số tan trong nớc, các hợp chất ít tan là MnO
MnS, MnF2, Mn(OH)2, MnCO3, Mn3(PO4)2.
- Màu sắc: màu nhạt do sự ngăn cấm quy tắc lọc lựa spin và
quy tắc Laport.
3. Tính chất hoá học
- Tính axit bazơ:
Các hợp chất bậc hai có tính lỡng tính, tính bazơ mạnh hơn
và chuyển thành phức chất cation đặc trng. Tính axit thể
hiện khi tác dụng với các dẫn xuất cùng loại của kim loại kiềm:
Mn(OH)2 + 2NaOH (50%) Na2[Mn(OH)4] (đun sôi, khí

quyển nitơ)
MnF2 + 4KF (đặc) K2[MnF6]
MnCl2 + 2KCl (đặc) K2[MnCl4]
Khả năng tạo phức (tính axit) khá yếu, do ion Mn 2+ có bán
kính lớn, lớn nhất trong dãy d thứ nhất và năng lợng ổn định bởi
trờng tinh thể bằng 0 nên các phức thờng bị nớc phân huỷ.
Trong nớc tồn tại dạng phức aquơ [Mn(H 2O)6]2+, các muối thờng
kết
tinh
dạng
ngậm
nớc:
MnCl2.4H2O,
MnSO4.4H2O,
MnSO4.7H2O
- Tính khử:
Trong môi trờng axit thể hiện rất yếu:
5


MnSO4 + O3 + H2O MnO2 + O2 + H2SO4
3MnSO4 + 2KMnO4 + 2H2O 5MnO2 + K2SO4 + 2H2SO4
2MnSO4 + 5PbO2
2PbSO4 + 2H2O.
2MnSO4
8H2SO4
AgNO3).

+

+ 6HNO3 2HMnO4 + 3Pb(NO3)2 +

5K2S2O8 +

8H2O 2KMnO4

+ 2K2SO4 +
(xúc
tác

Trong môi trờng kiềm thể hiện khá mạnh (O2, Cl2, Br2,
NaClO, CaOCl2, H2O2):
4Mn(OH)2
2H2O

+

O2 (không khí)

4MnO(OH) (nâu đen) +

Mn(OH)2 + 2KOH + Cl2 MnO2 + 2KCl + 2H2O
Mn(OH)2 + H2O2 MnO2 + 3H2O
Khi nung với kiềm nóng chảy có mặt chất oxi hoá tạo thành
Mn(VI):
3MnSO4 + 2KClO3 + 12KOH 3K2MnO4 + 2KCl + 3K2SO4 +
6H2O
MnSO4 + 2KNO3 + 4KOH
2H2O

K2MnO4 + 2KNO2 + K2SO4 +

MnSO4 + 2KNO3 + 2K2CO3 K2MnO4 + 2KNO2 + K2SO4 +
2CO2
I.4.1.2. Tớnh cht chung:
1- Mangan(II) oxit:- Trạng thái, màu sắc, tính tan.
MnO màu xanh xám.
- Tính chất hóa học: Tính bazơ - Tính khử.
MnO + 2HCl MnCl2 + H2O
2- Mangan(II) hidroxit: - Trạng thái, màu sắc, tính tan.
Mn(OH)2 + 6H2O

[Mn(H2O)6]2+ + 2OH- T = 1,9.10-13

Mn(OH)2 + 4H2O

[Mn(OH)4]2- + 2H3O+ T = 1,0.10-19

- Tính chất hóa học: Tính bazơ (phản ứng với dung dịch axit,
dung dịch muối amoni); tính khử (phản ứng với oxi không khí,
Cl2, H2O2,.)
Mn(OH)2 + H2SO4 MnSO4 + H2O
Trong mụi trng kim b oxi húa choMn4+
2Mn(OH)2 + O2 + 2H2O Mn(OH)4
3- Muối mangan(II): - Màu sắc ion trong dung dịch nớc, tính
tan.
6


Tính tan: đa số các hợp chất Mn(II) đều dễ tan trong nớc. Các

muối ít tan là:
MnCO3

MnS

MnC2O4

MnNH4PO4

MnF2

Mn3(PO4)2
Tt:
12

1,8.10 -11
2,5.10 -10
.......
.......

5.10 -6

1.10-

- Tính chất hóa học: Phản ứng thủy phân; tính khử (phản ứng
với O3; PbO2 trong môi trờng axit; với KNO3, KClO3 khi nung cùng với
các chất kiềm nh KOH, K2CO3):
MnSO4 + O3 + H2O MnO2 + O2 + H2SO4
2MnSO4 + 5PbO2 + 6HNO3 2HMnO4 + 3Pb(NO3)2 + 2PbSO4 +
2H2O

3MnSO4 + 2KClO3 + 12KOH 3K2MnO4 + 2KCl + 3K2SO4 + 6H2O
MnSO4 + 2KNO3 + 4KOH K2MnO4 + 2KNO2 + K2SO4 + 2H2O
MnSO4 + 2KNO3 + 2K2CO3 K2MnO4 + 2KNO2 + K2SO4 + 2CO2
- Khả năng tạo phức chất:
Ion Mn2+ có khả năng tạo nhiều phức chất nhng các phức đó thờng không bền và dễ bị nớc phân hủy.
Các phức tạo ra có thể có cấu trúc bát diện (sp 3d2: [Mn(H2O)6]2+,
[Mn(NH3)6]2+, [MnF6]4-) hay tứ diện (sp3: [MnCl4]2-).
I.4.2. Hợp chất Mn(IV).
I.4.2.1. Tớnh cht chung:
1. Cấu tạo
- Cấu hình electron ion Mn4+: bền nhất là MnO2.
- Số phối trí đặc trng: 6 (d2sp3)
3. Tính chất hoá học
- Tính chất lỡng tính.
- Tính oxi hoá mạnh.
I.4.2.1. Tớnh cht c th ca hp cht:
Mangan(IV) oxit:
Tính chất hóa học của MnO2: phản ứng nhiệt phân, tính chất
lỡng tính, tính oxi hóa mạnh, tính khử.
MnO2 + 2NaOH Na2MnO3 + H2O
MnO2 + 2H2SO4 Mn(SO4)2 + 2H2O
Mn(SO4)2 + H2O MnSO4 + H2SO4 + O2
MnO2 + 4HCl MnCl2 + Cl2 + H2O
4MnO2 + 2FeSO4 + 2H2SO4 MnSO4 + Fe2(SO4)3 + 2H2O
7


2MnO2 + 4KOH + O2 2K2MnO4 + 2H2O
2MnO2 + 3PbO2 + 6HNO3 2HMnO4 + 3Pb(NO3)2 + 2H2O
- Phơng pháp điều chế và ứng dụng.

Mn(NO3)2 MnO2 + NO2
2KMnO4 + 3MnSO4 + 4KOH 5MnO2 + 3K2SO4 + 2H2O
MnSO4 + CaOCl2 + 2KOH MnO2 + CaCl2 + K2SO4 + H2O
I.4.3. Hợp chất Mn(VI): K2MnO4
Tính chất của axit maganic H2MnO4:
- Độ bền nhiệt.
- Tính axit: (K1 = 10-1 ; K2 = 7,1.10-11).
Tính chất hóa học của K2MnO4:
- Phản ứng tự phân hủy của ion MnO42- trong dung dịch:
3MnO 24 + 2H2O 2MnO 4 + MnO2 + 4OH- Tính oxi hóa mạnh:
K2MnO4 + 2Fe(OH)2 + 2H2O = MnO2 + 2Fe(OH)3 + 2KOH
K2MnO4 + 2H2S + 2H2SO4 = MnSO4 + S + K2SO4 + 4H2O
- Tính khử:
K2MnO4 + Cl2 = KMnO4 + KCl
4K2MnO4 + O2 + H2O = 4KMnO4 + 4KOH
Phơng pháp điều chế và ứng dụng:
Nung nóng MnO2 với kiềm khi có mặt không khí hoặc các chất
oxi hóa khác nh KClO3, KNO3:
2MnO2 + 4KOH + O2 = 2K2MnO4 + 2H2O
MnO2 + KNO3 + 2KOH = 2K2MnO4 + KOH + H2O
3MnO2 + KClO3 + 6KOH = 3K2MnO4 + KCl + 3 H2O
I.4.4. Hợp chất Mn(VII)
1- Mn2O7
- Trạng thái, màu sắc: là chất lỏng màu xanh thẫm.
- Tính chất: tính chất của oxit axit, tính oxi hóa mạnh.
2- HMnO4: Tính axit, độ bền nhiệt.

8

Là axit mạnh tơng đơng HCl và HNO3, không bền chỉ tồn
tại trong dung dịch, có thể cô đặc đến 20% sau đó bị phân
hủy:
4HMnO4 4MnO2 + 3O2 + 2H2O
3- KMnO4
- Đặc điểm cấu tạo, màu sắc của ion MnO 4-.
- Tính chất hóa học của KMnO 4: - Phản ứng nhiệt phân, phản
ứng phân hủy khi đun sôi với dung dịch kiềm
KMnO4
240 C)
0



K2MnO4 + MnO2 + O2

4KMnO4 + 4KOH (15%, đun sôi)
4KMnO4 (đặc) + 4Ba(OH)2 (tt)
+ 2KOH

(200

-

4K2MnO4 + 2H2O + O2
4BaMnO4 + 2H2O + O2

- Tính oxi hóa mạnh trong các môi trờng: trong dung dịch
KMnO4 oxi hóa đợc muối Fe(II) thành Fe(III), H2SO3 thành H2SO4,
SO 32 - thành SO 24 , NH3 thành N2, NO 2 thành NO 3 , HX thành X2,

S2O 32 thành SO 24 , H mới sinh thành H2, axit oxalic thành CO2 ở
60oC
- ứng dụng và điều chế KMnO4
K2MnO4 + Cl2 KMnO4 + KCl
3K2MnO4 + 4CO2 + 2H2O 2KMnO4 + MnO2 + 4KHCO3.
I.5. Các hợp chất Tc Re
Hợp chất Tc(VI) - Re(VI)
Hợp chất (VI) của Tc và Re khá bền, ví dụ ReF 6, ReCl6, ReOF4,
ReOCl4, ReO3.
Số phối trí bằng 6 (d2sp3) hoặc 4 (d3s hay sp3). Đối với Re còn có
số phối trí 8 (d4sp3): K2[ReF8]
Các hợp chất VI bị nớc phân huỷ mạnh:
3TcF6 + 12H2O 2HTcO4 + Tc(OH)4 + 18HF
3ReOF4 + 9H2O 2HReO4 + Re(OH)4 + 12HF
Có tính khử mạnh:
4K2XO4 + O2 + H2O 4KXO4 + 4KOH
2. Hợp chất Tc(VII) - Re(VII)
Độ bền tăng trong dãy Mn(VII) Tc(VII) Re(VII).
A.2. NGUYấN T NHểM VIIIB.
I.CU TRC ELECTRON V MT S C IM CHUNG
Nhúm VIIIB ca bng tun hon gm ba ct dc, hỡnh thnh ba h nguyờn t
theo chiu ngang, mi h cú ba nguyờn t.
H st gm cỏc nguyờn t st (Fe), coban (Co) v niken (Ni).
Cu hỡnh e 3d64s2, 3d74s2, 3d84s2
9


Họ platin nặng gồm các nguyên tố ruteni (Ru), rođi (Rh), palađi (Pd).
Họ platin nhẹ, hiếm và thường đi với nhau gồm các nguyên tố osimi (Os), iriđi
(Ir) và platin (Pt).

Các nguyên tố họ Fe là những nguyên tố d, có 2e ngoài cùng mức oxi hoá đặc
trưng là 2; 3. Ngoài ra còn có Fe(0), Fe(+6), Ru(+4), Os(+8).
Là những kim loại hoạt động trung bình, tính kim loại giảm từ Fe đến Ni.
Ba nguyên tố đầu xếp theo hàng ngang của nhóm VIIIB có tính chất rất giống
nhau vì vậy người ta gộp chúng vào họ sắt. Sáu nguyên tố còn lại được gọi là
các kim loại họ platin theo tên của nguyên tố phổ biến nhất trong số đó, bởi vì
chúng có những tính chất giống nhau và giống platin.
Theo khối lượng của sáu nguyên tố họ platin, người ta lại phân loại ra họ platin
nhẹ và platin nặng. Không có một vị trí nào trong bảng tuần hoàn với các
nguyên tố được xếp liền kề nhau có tính chất rất giống nhau như bộ ba của
nhóm VIIIB. Mặt khác, dãy các nguyên tố sắp xếp theo cột dọc của nhóm này
cũng có nhiều tính chất giống nhau. Nếu so sánh những tính chất vật lí và hóa
học cơ bản ta dễ nhận thấy rằng, bộ ba kim loại của họ sắt có tính chất giống
nhau nhiều hơn so với hai bô ba của các kim loại họ platin. Tuy nhiên các
nguyên tố họ platin sắp xếp theo cột dọc trên dưới nhau lại có tính chất giống
nhau nhiều hơn sơ với cách sắp xếp theo hàng ngang.
II. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN
Sắt có trong thiên nhiên dưới dạng hợp chất oxit, sunfua, cacbonat và silicat.
Quặng sắt có giá trị nhất là oxit sắt từ (Fe 3O4), là một hỗn hợp oxit sắt (II) và
oxit sắt (III), có hàm lượng sắt cao nhất, chiếm 72% (hiện nay người ta coi oxit
sắt từ là sắt (II) ferit (Fe 2FeO4). Ở vin trí thứ hai là oxit sắt đỏ (hematit
Fe2O3.H2O) với hàm lượng sắt là 70% sắt. Tiếp sau đó là oxit sắt nâu (limonit
Fe2O3.H2O) và sắt cacbonat (xiđerit FeCO3) với hàm lượng sắt 48%. Hợp chất
sắt lưu huỳnh phổ biến là pirit (FeS2) và sắt sunfua (FeS), sau đó là asenopirit
(FeAs2, FeAsS).
Những nước có mỏ sắt khổng lồ là Nga, Mĩ, Ucraina, Thụy Điển.
Hai nguyên tố còn lại của họ là niken và coban thường đi kèm với nhau trong
các mỏ tự nhiên. Trong các quặng đó, hàm lượng niken thường nhiều hơn hàm
lượng của coban. Các quặng niken và coban phổ biến là dạng sunfua và asenua.
Quặng phổ biên của niken là quặng niken đỏ (niklin NiAs), quặng niken trắng

(NiAs2), quặng niken vàng (millerit), quặng niken antimonua sungfua (NiSbS)
và quặng niken asenua sunfua (NiAsS).
Quặng chính của coban là coban asenua (CoAs 2) và coban asenua sunfua
(CoAsS). Coban của thế giới được sản xuất chủ yến từ quặng niken- coban của
Công Gô và từ quặng sunfua sắt từ có lẫn quặng coban sunfua của Canađa.
Trong thiên nhiên có thể tồn tại dạng kim loại họ platin, trong đó thường có lẫn
một lượng nhỏ sắt và đồng.
Quặng platin độc lập thường tồn tại dưới dạng platin asenua (PtAs 2), ttrong khi
đó quặng platin đi kèm với palađi và niken thường tông tại dưới dạng sunfua (Pt,
Pd, Ni)S. Palađi thường đi kèm với thủy ngân, vàng, antimon dưới dạng hợp
kim.

10


III. TÍNH CHẤT VẬT LÝ
1.Tính chất vật lý của các kim loại họ sắt
Các kim loại họ sắt là những kim loại nặng, khó nóng chảy, có ánh kim.
+ Sắt có ánh kim màu xám.
+ Niken có ánh kim màu bạc.
+ Coban có ánh kim màu hơi hồng.
Cả ba kim loại này đều có tính sắt từ. Ở nhiệt độ cao thì niken là kim loại dễ
mất tính từ nhất. Sắt và niken dễ rèn và dễ dát mỏng, coban cứng và giòn hơn.
Sắt có bốn dạng thù hình ở những khoảng nhiệt độ xác định (sắt α, sắt β, sắt ᵟ,
sắt ᵞ). Sắt α và sắt β có cấu trúc tinh thể lập phương, sắt ᵞ có cấu trúc tinh thể
theo mạng lập phương tâm diện, sắt ᵟ có cấu trúc tinh thể theo mạng lập
phương tâm khối.
Coban có hai dạng thù hình: coban α có cấu trúc tinh thể lục phương và coban β
có cấu trúc tinh thể dạng lập phương tâm diện.
Niken có hai dạng thù hình: niken α có cấu trúc tinh thể mạng lập phương

tâm diện có tính sắt từ và niken β có cấu trúc tinh thể mạng lục phương, không
có tính sắt từ.
Sắt, coban và niken tạo được rất nhiều hợp kim thông dụng có ý nghĩa lớn trong
kĩ thuật và công nghệ.
Thép là một trong những hợp kim phổ biến của sắt được ứng dụng rất nhiều
trong đời sống chẳng hạn như trong lĩnh vực xây dựng. Do thép cứng và có độ
bền hơn là sắt nguyên chất.
Những hợp kim của coban có độ bền hóa học và độ bền nhiệt, có từ tính và có
vai trò quan trọng đối với khoa học và công nghệ. Ví dụ như là hợp kim vitalium
chứa khoảng 65% Co, 25% Ni, 4% Mo được dùng làm vật liệu chế tạo một số
bộ phận của động cơ phản lực và tuốc tubin khí, vì hợp kim này chịu được tác
dụng của các khí ăn mòn ở nhiệt độ trên 1273K. Một số hợp kim của coban rất
trơ về mặt hóa học. Hợp kim siêu cứng là hợp kim vomfram cacbua và coban.
Những hợp kim của coban thường được sử dụng rộng rãi như: nikenlin chứa
31% niken; hợp kim monen chứa 68% niken và thép inva chứa 30% niken….
Một số hằng số vật lý quan trọng của họ sắt.
Đặc tính
Năng
Nhiệt độ
Nguyên
Bán kính lượng ion Khối lượng
Nhiệt độ
nóng chảy
3
tố
nguyên tử
hóa thứ
riêng(g/cm )
sôi (0C)
(0C)

nhất (eV)
Fe

1.24

7.61

7.86

1539

2750

Co

1.25

7.60

8.83

1495

2870

Ni

1.24

7.37

8.90

1453

2732

11


2. Tính chất vật lý của các kim loại họ platin
Các kim loại họ platin nhẹ cũng như platin nặng đều có ánh kim bạc. Tuy
nhiên ruteni và osimi có hơi ngả sang màu xanh. Tất cả các kim loại họ platin
đều là kim loại quý, rất khó nóng chảy.
Các kim loại họ platin nặng khó nóng chảy hơn các kim loại platin nhẹ. Palađi
va platin rất dẻo và dễ kéo sợi, dễ dát mỏng, trong khi đó thì rođi và đặt biệt là
iriđi, rutêni và osimi lại rất cứng và giòn. Tất cả các kim loại họ platin đều có
tính chất xúc tác.
Cấu trúc tinh thể của các kim loại họ platin theo dạng lập phương tâm diện và
lục phương trong đó rutêni và osimi có cấu trúc lục phương còn rođi palađi, iriđi
và palatin có cấu trúc lập phương tâm diện.
Các kim loại hó platin có khả năng tạo hợp kim với nhau và với nhiều kim loại
khác như hợp kim platin với rođi, hợp kim platin với iriđi, hợp kim osimi với
iriđi…
Một số hằng số vật lí của họ platin:
Năng
Đặc tính
Nhiệt độ
Bán kính lượng ion Khối lượng
Nhiệt độ

Nguyên
nóng chảy
3
nguyên tử
hóa thứ
riêng(g/cm )
sôi (0C)
0
tố
( C)
nhất (eV)
Ru

1.35

7.11

12.8

2400

4560

Rh

1.35

7.20

12.43

1965

4080

Pd

1.38

8.07

12.05

1552

3560

Os

1.34

8.39

22.75

2710

5500

Ir

1.36

8.78

22.70

2452

5300

Pt

1.36

8.60

21.45

1769

4050

IV. TÍNH CHẤT HÓA HỌC
2.Tính chất hóa học của các nguyên tố họ sắt
a. Tác dụng với phin kim
Tuỳ thuộc hoạt tính của phi kim và điều kiện phản ứng. Fe có thể tạo thành
dung dịch rắn (C, Si, N, B, ...), hợp chất giống kim loại (Fe 3C, Fe4N ...) hay hợp
chất giống muối (FeF2, FeCl2, FeS).
Ví dụ: Fe nung đỏ cháy trong O2, phản ứng mạnh với Cl2:

12


3Fe + 2O2 → Fe3O4 (3Fe + 2O2 + nH2O → Fe3O4.nH2O)
2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
Fe + S → FeS
b. Với dung dịch axit
Fe, Co, Ni đứng trước H trong dãy điện hoá do đó các kim loại tan được trong
dung dịch HCl, H2SO4: Fe phản ứng nhanh; Co, Ni chậm.
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
Fe tan trong HNO3 loãng; H2SO4 đặc nóng:
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Với HNO3 đặc, H2SO4 đặc, nguội: Fe bị thụ động.
c. Tác dụng với nước
Với H2O: ở nhiệt độ cao, Fe đẩy được H2 ra khỏi nước.
3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2
d. Với dung dịch muối
Fe, Co, Ni đẩy được các kim loại có tính khử yếu hơn ra khỏi muối của nó
Fe + CuSO4 → Cu + FeSO4
2. Tính chất hóa của các nguyên tố họ platin
Về mặt hoá học, kim loại họ Pt rất bền và hoạt động kém hơn nhiều so với các
nguyên tố họ sắt, chúng là những kim loại quý như vàng bạc.
Ở điều kiện thường các kim loai họ platin không tác dụng với oxi. Khi đun
nóng, ruteni và osimi dạng bột tác dụng với oxi thành thành các oxit.
Ru + O2 → Ru2O4
Os + O2 → Os2O8
Ở nhiệt độ cao hơn thì các nguyên tố rođi, iriđi và palađi tác dụng với oxi tạo
thành rođi (III) oxit, irđi (IV) oxit, palađi (II) oxit.

Dung dịch axit HNO3 chỉ hoà tan được Pd, Pt tan được trong nước cường
toan, các kim loại còn lại không tan trong bất kỳ axit, hỗn hợp axit nào, chỉ tan
trong kiềm nóng chảy khi có mặt chất oxi hoá.
3Pt + 4HNO3 + 18HCl → 3H2[PtCl6] + 4NO + 8H2O
V. ỨNG DỤNG
1. Ứng dung của sắt
Sắt thường được dùng dưới dạng các hợp kim rất có giá trị trong kĩ thuật.
Sắt nguyên chất chỉ được sử dụng cho những mục đích đặc biệt, ví dụ sản xuất
lõi từ của các nam châm điện hoặc được dùng thay thế đồng và đồng thau thuộc
loại vật liệu mềm trong sản xuất các vòng đệm, các loại vỏ đạn…
Thép và gang là hao hợp chất cơ bản nhất của sắt và được sử dụng rộng rãi
trong thời đại hiện nay. Sắt, gang, thép là những vật liệu không thể thiếu trong
13


xây dựng các công trình hiện đại, xây dựng đường xe lửa, cầu cống, chế tạo máy
móc, thiết bị, chế tạo xe hơi, xây dựng các giàn khoan khai thác dầu mỏ…Bởi vì
chúng có thể bền ở nhiệt độ rất cao hoặc rất thấp.
2.Ứng dụng của niken và coban
a. Niken
Niken nguyên chất và các hợp kim được sử dụng rộng rãi. Niken trơ hơn sắt và
nổi bật là trơ đối vơ các tác dụng của bazơ vì vậy niken được dùng phổ biến
trong công nghiệp hóa chất và trong các phòng thí nghiệm dưới các dạng nung,
sấy để sản xuất các hiđrôxit và muối.
Niken giữ nguyên được ánh kim ngoài không khí. Niken tinh khiết dạng
phân bố nhỏ được dùng làm chất xúc tác, đặt biệt dùng trong quá trình hiđrô hóa
các hợp chất hữu cơ.
Các hợp kim đồng – niken cũng được dùng nhiều có khả năng chống lại sự
ăn mòn của axit. Ngoài ra đồng tiền mệnh giá nhỏ của các nước cũng sử dụng
niken nguyên chất hoặc hợp kim niken - đồng.

Một số hợp kim khác của niken – đồng là nikelin dùng để sản xuất các điện
trở chuẩn và dụng cụ đo điện trở.
Hợp kim niken - đồng – kẽm có tính dẫn điện rất kém nên được dùng sản xuất
các bình giữ nhiệt bằng kim loại.
Hợp kim niken – crom do không bị oxi hóa ngoài không khí, kể cả nhiệt độ cao
và có điện trở suất lớn nên được dùng làm dầy điện trở cho các bếp điện.
b. Coban
Một lượng lớn coban được sử dụng làm bôt màu kép và dùng làm men màu
xanh cho gốm sứ dưới dạng oxit.
Coban còn được sử dụng để sản xuất thép không gỉ và thép có từ tính và các
hợp kim siêu rắn. Ngoài ra coban dùng làm vật liệu để sản xuất bom nguyên tử ở
các nước tiên tiến.
3. Ứng dụng của các kim loại họ platin
Nguyên tố quan trọng nhất của các kim loại họ platin là platin. Platin nguyên
chất hay platin có thêm một ít iriđi hoặc rođi để nâng cao tính chất cơ học của
platin là vật liệu quan trọng để chế tạo các dụng cụ và thiết bị của các phòng thí
nghiệm hóa học.
Trong công nghiệp hóa chất người ta dùng một lượng lớn platin để sản xuất
các lưới platin làm xúc tác trong quá trình đốt cháy amoniac để điều chế axit
nitric…
Platin được dùng làm điện cực điện công nghiệp để sản xuất peoxitsunfat,
clorat… dùng làm các pin nhiệt điện để nhiệt độ cao và để sản xuất các nhiệt kế
điện trở hay những hợp kim được dùng sản xuất đồ trang sức.
Palađi được dùng làm chất xúc tác trong công nghiệp.
+ Palađi hợp kim với vàng tạo thành vàng trắng được dùng để bít răng và làm
răng giả.
14


Rođi dưới dạng hợp kim platin được dùng sản xuất các pin nhiệt điện và được

dùng để sản xuất lưới platin cho quá trình xúc tác.
Iriđi được dùng để sản xuất đầu ngòi bút máy và được dùng cho platin hợp kim
với platin để tăng cường độ cứng của platin.
Ruteni và Osimi cũng có ứng dụng tương tự như Iriđi.
VII. ĐIỀU CHẾ
1. Các kim loại họ sắt
a. Sắt tinh khiết
Sắt tinh khiết được điều chế bằng các phương pháp sau:
- Khử oxit bằng hiđro:
Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O
Nhược điểm của phương pháp này là lượng sắt điều chế ra phân bố ra rất nhỏ dễ
bốc cháy ngoài không khí ở nhiệt độ thường.
- Nhiệt phân hợp chất cacbonxyl:
Fe(CO)5 → Fe + 5CO
- Điện phân dung dịch muối:
Fe2+ + 2e →Fe
b. Niken tinh khiết
Niken tinh khiết được tinh chế từ niken thô bằng phương pháp điện phân dung
dịch niken(II) sunfat, trong khi đó kim loại tinh khiết kết tủa dạng tấm ở catot.
Phương pháp điện phân cacboxyl. Niken hình thành từ niken cacboxyl Ni(CO 4)
dễ bay hơi phản ứng với cacbon oxit:
Ni(CO4) →Ni + 4CO
c. Coban tinh khiết
Muốn điếu chế coban tinh khiết trước hết ta phải tách các hợp chất khác ra khỏi
coban thô. Coban sạch được khử bằng hiđro để có kim loại sạch. Hòa tan coban
kim loại vào axit và tinh chế bằng điện phân sẽ tinh được coban tinh khiết.
2. Các kim loại họ platin
Việc tách và làm sạch các kim loại họ platin được tiến hành bằng phương pháp
hóa học phức tạp. Hợp kim platin được xử lý với cường thủy trong đó osimi và
iriđi không hòa tan và được tách ra. Platin và các nguyên tô còn lại của họ hòa

tan trong dung dịch. Hỗn hợp osimi – iriđi thô được nóng chảy với kẽm.
Hợp kim này được xử lý với axit clohiđric để hòa tan kẽm và tạo ta dạng bột
của osimi va iriđi không tan. Nung bột mịn của các kim loại này trong dòng
không khí sẽ có sự tạo thành osimi (VIII) oxit (OsO4) thăng hoa và chuyễn thành
kim loại. Iriđi còn lại trong bình nung. Platin được tách ra khỏi dung dịch bằng
kết tủa dưới dạng phức chất amoni hexacloroplatinat (IV) và được chuyễn thành
phức chất này thành kim loại.
VIII. HỢP CHẤT
15


1. Hợp chất của kim loại họ sắt
a. Oxit
Tính khử oxi giảm theo thứ tự Fe(+2), Co(+2), Ni(+2).
Oxit: FeO (đen), CoO (xanh xám), NiO (xanh lá cây). Các MO đều là oxit
bazơ, không tan trong nước, dễ tan trong axit.
FeO + 2HCl →FeCl2 + H2O
NiO + H2SO4 → NiSO4 + H2O
b. Hiđroxit: Fe(OH)2, Co(OH)2, Ni(OH)2
Các M(OH)2 được tạo thành từ muối M(+2) tác dụng với dung dịch kiềm.
M2+ + 2OH- → M(OH)2
Tạo ra các hiđroxit bazơ không tan trong nước, dễ tan trong dung dịch axit.
Fe(OH)2 + H2SO4 → FeSO4 + 2H2O
Ni(OH)2 + H2SO4 → NiSO4 + 2H2O
Fe(OH)2 dễ bị oxi hoá thành Fe(OH)3, Co(OH)2 bị oxi hoá chậm, còn Ni(OH)2
không bị oxi hoá.
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O →4Fe(OH)3
c. Muối
Muối Fe(+2) dễ bị oxi hoá, Co(+2) và Ni(+2) không bị oxi hoá.
10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 → 5Fe2(SO4)3+ K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O

4FeSO4 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)(SO4)
Trong dung dịch, muối Fe(+2) cá màu xanh lục nhạt, Co(+2) có màu hồng và
Ni(+2) có màu xanh lá cây.
Muối quan trọng là FeSO4.7H2O: dùng để diệt sâu bọ, chế phẩm nhuộm vô cơ.
d. Hợp chất M(CO)n
Tương tự các nguyên tố Mn, Cr ... các nguyên tố của họ Fe tạo được hợp chất
M(CO)n bởi liên kết cho nhận.
Ví dụ: Đun nóng bọt Fe, sục khí CO ở 150 – 2000C, 100atm
Fe + 5CO → Fe(CO)5
3. Hợp chất của kim loại họ platin
a. Hợp chất M(+2)
Số phối trí của hợp chất M(+2) bằng 4, cấu hình vuông phẳng: MO, M(OH) 2,
MCl2, M(CO)2. Ví dụ: PdCl2
Các hợp chất M(+2) đều có màu : MO, M(OH)2(màu đen), PdCl2 (màu đỏ)...
b. Hợp chất M(+4)
Số phối trí của M(+4) bằng 6, cấu hình bát diện Ví dụ : [Pt(NH3)6]Cl4,
[Pt(NH3)5Cl]Cl3 ... Những hợp chất đơn giản của Pt(+4) có tính axit trội hơn
tính bazơ.
Pt(OH)4 + 2NaOH = Na2[Pt(OH)6] Pt(OH)4 + 6HCl = H2[PtCl6] + 4H2O

16


Pd, Pt dùng để chế tạo chén nung chống gỉ, làm nhiệt kế điện trở cặp nhiệt điện,
công tắc điện. Pt dùng làm anot không tan.
B. BÀI TẬP
Câu 1. Trộn m gam bột Fe với p gam bột S rồi nung ở nhiệt độ cao (không có
mặt oxi) được hỗn hợp A. Hòa tan A bằng dung dịch HCl dư ta thu được 0,8
gam chất rắn B, dung dịch C và khí D (có tỉ khối so với hidro bằng 9). Cho D
qua dung dịch CuCl2 (dư) thấy tạo thành 9,6 gam kết tủa đen.

a. Tính p, m.
b. Nếu lấy hỗn hợp A cho vào bình dung tích không đổi, chứa oxi dư và nung
bình tới nhiệt độ cao cho đến khi chất rắn trong bình là một oxit sắt duy nhất,
sau đó làm nguội bình về nhiệt độ ban đầu thấy áp suất trong bình chỉ bằng 95%
áp suất ban đầu. Tính số mol oxi trong bình ban đầu (coi thể tích chất rắn không
đáng kể).
HD: a.

Các phương trình phản ứng:

t
Fe + S ��
� FeS

(1)

0

- Hỗn hợp A gồm: FeS, Fe dư, S dư. Hòa tan A bằng dung dịch HCl dư:
Fe + 2HCl  FeCl2 + H2

(2)

FeS + 2HCl  FeCl2 + H2S

(3)

- Chất rắn B là S  mS dư = 0,8 gam
- Hỗn hợp khí D là H2S và H2:
CuCl2 + H2S  CuS + 2HCl

- Ta có: nH S =nCuS =
2

(4)

9,6
=0,1 mol = nS phản ứng
96

 mS ban đầu = p = mS dư + mS phản ứng = 0,8 + 0,1.32 = 4 gam
M D =9.2 =18. Gọi x là số mol H2 có trong D.
MD =

2.x +34.0,1
=18  x = 0,1 mol
x +0,1

Theo (1), (2), (3):

nFe = nD = 0,1 + 0,1 = 0,2 mol

Vậy m = 0,2.56 = 11,2 gam
b.
- Trong hỗn hợp A có: Fe 0,1 mol; S 0,025 mol; FeS 0,1 mol
Nung hỗn hợp rắn A với oxi dư:
S
mol

0,025

+

O2
0,025

t
��
� SO2
0

0,025

17


4Fe
mol

0,1
4FeS

mol

+

t
3O2 ��
� Fe2O3
0

0,15
+

0,1

7O2

t
��
� 2Fe2O3 + 4SO2
0

0,175

0,1

Gọi n là số mol oxi ban đầu.
Số mol khí sau phản ứng là: ns  n +nSO - nO
2

2

phản ứng

= n – 0,15

Vì nhiệt độ trước và sau phản ứng không đổi nên tỉ lệ số mol chính là tỉ lệ áp
suất:
n - 0,15
95

=
 n = 3 mol
n
100

Câu 2. Đốt cháy hoàn toàn a gam muối sunfua của sắt và đồng trong một bình
kín có thể tích 5 lit chứa 1,2 mol khí oxi thu được 30,4 gam chất rắn X và hỗn
hợp khí Y. Để nguội về nhiệt độ ban đầu thấy áp suất khí trong bình tăng thêm
22,5% so với trước khi phản ứng. Để oxi hóa hoàn toàn khí Y cần dùng vừa hết
255 mL dung dịch H2O2 2M.
1. Xác định giá trị của a.
2. Xác định công thức hai muối sunfua biết số nguyên tử S trong mỗi muối
không vượt quá 5.
3. Hòa tan chất rắn X bằng một lượng dư H2SO4 loãng thu được dung dịch Z.
Cho bột sắt vào dung dịch Z đến khi bột sắt không tan được nữa thu được 250
mL dung dịch T, 15,04 gam chất rắn Q, và 1,344 lit khí hidro (đktc). Để chuẩn
độ hết 25 mL dung dịch T trong môi trường axit cần dùng 60 mL dung dịch
KMnO4.
a. Cho biết nồng độ dung dịch KMnO4 đã dùng.
b. Cho chất rắn Q vào 500 mL dung dịch HNO 3 thấy thoát ra 3,136 lit khí R
(đktc) và còn lại 3,2 gam kim loại không tan. Cho biết công thức của khí R và
nồng độ mol/L của dung dịch HNO3 đã dùng.
HD: 1. 2FexSy + (2y + 1.5x)O2  xFe2O3 + 2ySO2
a

(y + 0,75x)a

0,5ax

ay

CumSn + (n + 0,5m)O2  mCuO + nSO2
b

(n + 0,5m)b

mb

nb

Ta có: ay + nb  (y + 0,75x)a  (n + 0,5m)b = 0,21
0,75ax  0,5mb = 0,21 (1)
Khối lượng hai oxit là 30,4 gam:

18


80ax + 80ay = 30,4

(2)

Giải (1) và (2) ta có: ax = 0,32; mb = 0,06
Số mol SO2 sinh ra:
SO2 + H2O2  H2SO4
n(SO2) = n(H2O2) = 0,51 mol
ay + nb = 0,51

(3)

Khối lượng hai muối sunfua là a gam:

56ax + 32ay + 64mb + 32nb = a
56 �0,32 + 64 �0,06 + 32 �0,51 = 38,08
2. Ta có: ax = 0,32

(1)

bm = 0,06

(2)

ay + nb = 0,51

(3)

 Nếu x = 1 thì a = 0,32.
Khi đó (3) trở thành: 0,32y + nb = 0,51


y = 1 và nb = 0,19

Ta có ngay: m/n = 0,19/0,06 = 19/6 (loại)
 Nếu x = 2 thì a = 0,16
Khi đó (3) trở thành: 0,16y + nb = 0,51
Xuất hiện các trường hợp con:
y = 1, nb = 0,35  m/n = 6/35 (loại)
y = 2, nb = 0,19  m/n = 6/19 (loại)
y = 3, nb = 0,03  m/n = 0,06/0,03 = 2/1: nhận
Công thức của sunfua đồng là Cu2S
Do y = 3 và nb = 0,03 nên ta có: ay = 0,48  x/y = ax/ay = 0,32/0,48 = 2/3.
Công thức của sunfua sắt là Fe2S3.

3.
a. n(Fe3+) = ax = 0,32
n(Cu2+) = bm = 0,06
Fe + 2Fe3+  3Fe2+
Fe + Cu2+  Fe2+ + Cu
Fe + 2H+  Fe2+ + H2
n(Fe2+)sau = 0,32 �1,5 + 0,06 + 0,06 = 0,60 mol
Trong 25 mL: n(Fe2+) = 0,06 mol
19


 n(KMnO4) = 0,012 mol
 CM(KMnO4) = 0,012/0,06 = 0,2 M
b. Chất rắn Q gồm 0,06 mol Cu: 3,84 gam
0,2 mol Fe: 11,2 gam.
Sau phản ứng còn dư 3,2 gam Cu, dung dịch thu được chứa Fe2+, Cu2+
Fe  Fe2+ + 2e
0,2

0,4

Cu  Cu2+ + 2e
0,01

0,02

n(R) = 0,14 mol
ne nhường = 0,42  khí R là NO
n(HNO3) = 0,14 + 0,2 �2 + 0,01 �2 = 0,56 mol
c(HNO3) = 1,12 mol/L

Câu 3. Theo lí thuyết khoáng pyrit có công thức FeS2, trong thực tế một phần ion S22  được
thay thế bởi S2– và công thức tổng quát của pyrit là FeS 2 – x. Như vậy, có thể coi pyrit như là
hỗn hợp FeS2, FeS. Khi xử lý một mẫu khoáng với Br 2 trong KOH dư thì xảy ra phản ứng
theo sơ đồ:
FeS2 + Br2 + KOH  Fe(OH)3 + KBr + K2SO4 + H2O
FeS + Br2 + KOH  Fe(OH)3 + KBr + K2SO4 + H2O
Sau khi lọc, được chất rắn A và dung dịch B
 Nung chất rắn A đến khối lượng không đổi thu được 0,2g Fe2O3.
 Cho dư dung dịch BaCl2 vào dung dịch B thu được 1,1087g kết tủa BaSO4.
1. Xác định công thức tổng quát của pyrit.
2. Cân bằng các phản ứng trên bằng phương pháp ion – electron.
3. Tính lượng Br2 dùng để oxi hóa mẫu khoáng trên.
0,2
HD: a) Số mol Fe = 2 số mol Fe2O3 = 2.
= 0,00250 mol
160
1,087
Số mol S = số mol BaSO4 =
= 0,00475 mol
233
0,00475
Tỉ lệ số mol S với số mol Fe trong công thức tổng pyrit
= 1,9
0,00250
Vậy công thức tổng quát của mẫu khoáng pyrit FeS1,9.
b)
FeS2 + 19OH–  Fe(OH)3 + 2 SO 24  + 8H2O + 15e
Br2 + 2e  2Br
2FeS2 + 38OH– + 15Br2  2Fe(OH)3 + 4 SO 24  + 16H2O
2FeS2 + 38KOH + 15Br2  2Fe(OH)3 + 4K2SO4 + 30KBr + 16H2O

FeS + 11 OH–  Fe(OH)3 + 2 SO 24  + 8H2O + 9e
Br2 + 2e  2Br
2FeS + 22OH– + 9Br2  2Fe(OH)3 + 2 SO 24  + 8H2O
2FeS + 22KOH + 9Br2  2Fe(OH)3 + 2K2SO4 + 18KBr + 8H2O
c) Công thức tổng của pyrit FeS2 – x = FeS1,9  2 – x = 1,9
20


vy x = 0,1 ngha l FeS2 chim 90%, FeS chim 10%
S mol Fe = s mol FeS1,9 = 0,0025
S mol mi cht trong mu khoỏng pyrit:
S mol FeS2: 0,9.0,0025 = 0,00225 mol
S mol FeS: 0,1.0,0025 = 0,00025 mol
Khi lng Br2 dựng oxi húa mu khoỏng trờn l:
9
15
0,00225. .160 + 0,00025. .160 = 0,288(gam).
2
2
o
Cõu 4. 1. Cho bit cỏc giỏ tr E (th in cc tiờu chun) ca cỏc cp oxi hoỏ kh nh sau:

Eo (V)

Fe3+/Fe2+

F2/2F -

Cl2/2Cl-

Br2/2Br-

I2/2I-

MnO4 / Mn


3+
Cr2O2
7 /Cr

+0,77

+2,87

+1,36

+1,07

+0,54

+1,51

+1,33

2

a. Trong cỏc mui kali halogenua (KX), mui no s tỏc dng c vi dung dch
FeCl3?
b. Dung dch axit HBr cú th kh c dung dch MnO4- v dung dch Cr2O72- hay

khụng? Vit cỏc phng trỡnh hoỏ hc minh ho.
2. Cho ming km sch tip xỳc vi dung dch nc bóo ho oxi (P O2 = 1,00 atm)
cha HCl v ZnCl2 cú nng mol/l ln lt l 1,00 v 1,00M. Nhit ca dung dch in
ly l 25oC. Hi Zn cú b ho tan trong dung dch ny hay khụng? Bit: EoZn2+/Zn = 0,762v; EoO2/H2O = +1,229v
HD: 1. a. Phản ứng giữa KX và FeCl3 nếu có xảy ra thì theo phơng trình
ion sau:
2X- + 2Fe3+ = X2 + 2Fe2+
- Trong trờng hợp X- là F- thì Eo = 0,77 - 2,87 = - 2,1
X- là Cl- thì Eo = 0,77 - 1,36 = - 0,59 V
X- là Br- thì Eo = 0,77 - 1,07 = - 0,30 V
X- là I- thì Eo = 0,77 - 0,54 = 0,23 V
Vậy chỉ có KI có thể khử đợc FeCl3 theo phản ứng:
2KI + 2FeCl3 = 2FeCl2 + I2 + 2KCl
vì phản ứng có Eo > 0, nghĩa là Go < 0
b. Lập luận tơng tự nh trên ta thấy dung dịch HBr có thể khử đợc
dung dịch MnO 4 và dung dịch Cr2O 27 theo các phản ứng :
2MnO4 16H 10Br 2Mn2 8H2O 5Br2



3 7H O 3Br
Cr2O2
2
2
7 14H 6Br 2Cr

2. Xác định chiều hớng tự xảy ra của phản ứng :
- Quá trình oxi hóa (Quá trình 1):
E 1o = 0,762 V

Zn Zn2+ + 2e;
- Quá trình khử (Quá trình 2):
2H+ + 1/2O2 + 2e H2O;
21

E o2 = 1,229 V


- Thế của toàn bộ quá trình (nồng độ ion Zn2+ và H+ bằng đơn vị) là:
Eo Eo2 E1o 1,99V

- Năng lợng tự do Go của quá trình:
Go = - nFEo = - 3,842. 10-5 J/mol

Bởi vì Go < 0; Zn tự hòa

tan
Cõu 5. Cho mt lng bt oxit ca kim loi thụng dng M tỏc dng vi lng d hidro trong
iu kin nung núng, thu c 16,8 gam kim loi M v 7,2 gam nc.
1. Ho tan lng kim loi trờn trong dung dch axit HCl d, thy thoỏt ra 6,72 lớt khớ
H2. Xỏc nh cụng thc ca oxit kim loi M.
2. Nu ho tan hon ton lng oxit kim loi trờn bng dung dch H2SO4 c, núng thu
c hai khớ A v B (MA > MB) vi t l s mol tng ng l 2/3 v mt dung dch. Vit
phng trỡnh hoỏ hc biu din phn ng xy ra v tớnh th tớch ca tng khớ A, B to thnh.
Th tớch cỏc khớ o iu kin tiờu chun.
HD: + Gọi oxit kim loại là MxOy
xM + yH2O (1)

( x, y nguyên dơng ) ta có : MxOy + yH2

2M + 2n HCl = 2MCln + nH2
muối clorua.

(2)

trong đó n là hoá trị của kim loại trong

Từ (2) n(M) = 2. n(H2)/n = 0,6 / n (mol) => m(M) = M. 0,6/n = 16,8 gam.
=> M = 28n
Với

n = 1, 2, 3

thì nghiệm thoả mãn là n = 2 , M = 56 và kim loại là Fe.

Từ (1) x : y = 0,3 : 0,4 = 3: 4. Vậy công thức của o xit là Fe3O4
+ Do Fe3O4 tác dụng với H2SO4 đặc, nóng thu đợc 2 khí A, B , mà Ma > MB nên
A là SO2 và B là H2S. Tỷ lệ nA : nB = 2 : 3 nên phơng trình hóa học là:
2. | 2Fe3O4 + 10H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + 10 H2O + SO2

(3)

3. | 8Fe3O4 + 37H2SO4 = 12Fe2(SO4)3 + 36 H2O + H2S

(4)

Nhân (3) với 2 , nhân (4) với 3 rồi cộng lại ta có phơng trình chung
28Fe3O4 + 131H2SO4 = 42Fe2(SO4)3 + 128 H2O + 2 SO2 + 3H2S
(5)
Theo (1) :

n(Fe O ) =

Theo (5):

n(SO ) =

V(SO ) =
2

3

2

0,16 lit.

4

0,1 mol.

0,1/ 14

mol.

V(H S) =
2

n(H S) =
2

0,3 / 28 mol

0,24 lit

Cõu 6. xỏc nh hm lng oxi tan trong nc ngi ta ly 100,00 ml nc

ri cho ngay MnSO4(d) v NaOH vo nc . Sau khi lc k (khụng cho tip xỳc
vi khụng khớ) Mn(OH)2 b oxi oxi hoỏ thnh MnO(OH) 2 . Thờm axit (d) , khi
y MnO(OH)2 b Mn2+ kh thnh Mn3+. Cho KI ( d ) vo hn hp , Mn3+ oxi
hoỏ I- thnh I3-. Chun I3- ht 10,50 ml Na2S2O3 9,800.10-3 M.
a. Vit cỏc phng trỡnh ion ca cỏc phn ng ó xy ra trong thớ nghim
b. Tớnh hm lng ( mmol / l ) ca oxi tan trong nc .
HD:

a. Cỏc phng trỡnh phn ng :
22


Mn2+

+

2 OH-

+

O2

2 Mn(OH)2

Mn(OH)2




(1)

2 MnO(OH)2

(2)

MnO(OH)2 + 4 H+ + Mn2+ 2 Mn3+

+

3 H2 O

(3)

2 Mn3+

I 3

(4)

I 3

+
+

b.
n O2

0,0257.

3I-



2 Mn2+

+

2 S2O32-



S4O62-

+

3 I-

(5)

9,8.10 3.10,50
0,0257mmol
2.2

1000

0,257 mmol / l
100

Cõu 7. 83,3g một hỗn hợp hai nitrat A(NO 3)2 và B(NO3)2 (A là kim
loại kiềm thổ, B là nguyên tố loại d) đợc nung tới khi tạo thành
những oxit, thể tích hỗn hợp khí thu đợc gồm NO2 và O2 là
26,88L (0oC và 1atm). Thêm vào hỗn hợp 5,6 lít O 2 rồi cho hỗn
hợp khí này qua dung dịch NaOH d thì thể tích của hỗn hợp
khí còn lại 4,48 lít.
1. Chứng minh rằng B là nguyên tố đa hóa trị
2. Tìm các kim loại.
3. Viết các phơng trình phản ứng.
4. Nếu nung ở nhiệt độ cao hơn nữa thì có thể thu đợc
những muối gì.
BàI GIảI:
1. Tổng số mol NO2 và O2 = 26,88/22,4= 1,2 mol.
(0,25)
Nếu kim loại không đổi hóa trị thì M(NO3)2 = 2MO + 4NO2 +
O2 (1)
Và

4NO 2 + O2 + 2H2O = 4HNO3

(2)

HNO 3 + NaOH = NaNO3 + H2O
Từ (1) và (2) tỉ lệ phản ứng đều là 4NO2 + O2 do đó nếu kim
loại không đổi hóa trị thì khi thêm 5,6 lít O2 vào sau phản
ứng vẫn còn 5,6 lít khí vì vậy B đa hoá trị.
oxy hóa BO thành B2OX

2. 2A(NO3)2 = 2AO + 4NO2 + O2
a

a

2a

0,5a

2B(NO3)2 = 2BO + 4NO2 + O2
23


b

b

2b

0,5b

2BO + (x 2)/2O2 = B2OX;
b

n(O2) = 0,05mol

b(x 2)/4

b(x 2)/4 = 0,05 b = 0,2/(x 2)
Me(NO3)2 # 2NO2

__

vậy tổng số mol muối là 0,5 mol.
__

M muối = 167g/mol M kim loại = 43g/mol do B là nguyên tố họ d
nên MB > 40
Vậy A là Canxi (Ca) (MA = 40g/mol)
__
M = (40a + b.MB)/0,5
2a + 2b = 1
a = (1 2b)/2 = 0,5 0,2/(x 2) = (0,5x 1,2)/(x 2)
43 = (40(0,5x 1,2) + 0,2MB))/((x 2) .0,5))x = 4; MB =
55g/mol Vậy B là Mn.
( các giá trị khác của MA không phù hợp)
3. Các phản ứng xảy ra:
2Ca(NO3)2 = 2CaO + 4NO2 + O2
2Mn(NO3)2 = 2MnO2 + 4NO2 + O2
2NO2 + 2NaOH + O2 = NaNO3 + H2O
4.xCaO + MnO2 = CaxOx-1MnO3: manganat kiềm (1 x 4)
Cõu 8. 1. Nguyờn t A khụng phi khớ him, v nguyờn t ca nú cú phõn lp e
ngoi cựng l 3p. Nguyờn t B cú phõn lp e ngoi cựng l 4s.
a. Cỏc nguyờn t ny l kim loi hay phi kim?
b. Vit cu hỡnh e ca nguyờn t A v B, bit tng s e ca phõn lp ngoi cựng
hai nguyờn t l
HD: 1. Xỏc nh A,B.
- S e lp ngoi cựng ca nguyờn t A l: 3s23pa l (2+a) vi 1 a 5
Nu a= 1 A l kim loi
Nu a>1 A l phi kim
-

S e lp ngoi cựng ca nguyờn t B l: 4sb (1 b 5)
Nờn B l kim loi

b. Cu hỡnh e: Ta cú a+ b = 7 nờn a=5; b= 2 Nguyờn t A cú cu hỡnh
1s22s22p63s23p5 A l nguyờn t Clo: 17Cl

24


Nguyên tử B có cấu hình e là : 1s22s22p63s23p54s2 B là Canxi: 20Ca
Hoặc 1s22s22p63s23p63dx4s2 với 1≤ x≤ 10
→ B là 21Se; 22Ti; 23V; 25Mn; 26Fe; 27Co; 28Ni; 30Zn
Câu 9. Phức chất [PtCl2(NH3)2] được xác định là đồng phân trans-. Nó phản
ứng chậm với Ag2O cho phức chất [PtCl 2(NH3)2(OH2)2]2+ (kí hiệu là X). Phức
chất X không phản ứng được với etylenđiamin (en) khi tỉ lệ mol phức chất X :
en = 1 : 1. Hãy giải thích các sự kiện trên và vẽ (viết) cấu tạo của phức chất X.
HD: [PtCl2(NH3)2] (1) là đồng phân trans- đòi hỏi phức chất phải có cấu tạo
vuông phẳng:

Cl
│
H3N—Pt—NH3

(1)

│
Cl
- Phản ứng của (1) với Ag2O:
Trans-[PtCl2(NH3)2] + Ag2O + H2O → Trans-[PtCl2(NH3)2(H2O)2]2+ + 2OH- Etylenđiamin là phối tử hai càng mạch ngắn. Khi phối trí với các ion kim

loại nó chỉ chiếm 2 vị trí phối trí cạnh nhau (vị trí cis). Hiện tượng en
không thể phản ứng với [PtCl2(NH3)2(H2O)2]2+ theo phản ứng:
[PtCl2(NH3)2(H2O)2]2+ + en → [PtCl2(NH3)2(H2O)2en]2+ + 2H2O
chứng tỏ rằng 2 phân tử H2O nằm ở 2 vị trí trans đối với nhau. Như vậy công
H2O
Cl
NH3

Pt

NH3

Cl

thức cấu tạo của phức chất phải là:

H2O

Câu 10. Viết các phương trình phản ứng xảy ra khi cho dung dịch FeCl 3 tác dụng
với: dung dịch Na2CO3, dung dịch Na2S2O3, dung dịch KI, dung dịch H2S.

HD: 2 FeCl3 + 3 Na2CO3 + 3H2O = 2 Fe(OH)3 + 3 CO2 + 6 NaCl
2 FeCl3 + 2 Na2S2O3 = 2 FeCl2 + Na2S2O4 + 2 NaCl
2 FeCl3 + 2 KI = 2 FeCl2 + I2 + 2 KCl
2 FeCl3 + H2S = 2 FeCl2 + S + 2 HCl
Câu 11.

Cho 6,00 gam mẫu chất chứa Fe 3O4, Fe2O3 và các tạp chất trơ. Hòa tan

mẫu vào lượng dư dung dịch KI trong môi trường axit (khử tất cả Fe 3+ thành

Fe2+) tạo ra dung dịch A. Pha loãng dung dịch A đến thể tích 50ml. Lượng I 2 có
25