Chương 1: Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học Trang 18 CHƯƠNG 2: CÁC HỢP CHẤT PHI KIM ĐẶC TRƯNG ❖ GIỚI THIỆU CHƯƠNG 2 Chương 2 giới thiệu về một số nội dung cơ bản liên quan đến Các hợp chất phi kim để người học có được kiến thức nền tảng cho các môn học,mô đun sau này. ❖ MỤC TIÊU CHƯƠNG 2 Sau khi học xong chương này, người học có khả năng: ➢ Về kiến thức: - Trình bày được tính chất hóa học của oxy, lưu huỳnh, cacbon và các hợp chất đặc trưng. - Trình bày được những ứng dụng và phương pháp điều chế các nguyên tố và hợp chất của clo, oxy, lưu huỳnh và cacbon ➢ Về kỹ năng: - Viết được các phản ứng hóa học xảy ra, tính toán được các bài tập liên quan. ➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Học sinh có tính nghiêm túc, cẩn thận, kỷ luật cao trong học tập, có khả năng làm việc theo nhóm.
❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 2 - Đối với người dạy: + Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết, thực hành hoặc tích hợp phù hợp với bài học. Giáo án được soạn theo bài hoặc buổi dạy. + Tổ chức giảng dạy: Học tập trung. - Đối với người học: + Chuẩn bị tài liệu, dụng cụ học tập, vở ghi đầy đủ; + Hoàn thành các bài thực hành kỹ năng; + Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập; + Tuân thủ quy định an toàn, giờ giấc.
❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 2 - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học lý thuyết. - Trang thiết bị máy móc: Máy tính, máy chiếu, bảng, phấn. - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Giáo án, giáo trình. - Các điều kiện khác: Không có ❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 2 Chương 2: Các hợp chất phi kim đặc trưng Trang 19 - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng.
✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: vấn đáp, bảng kiểm) ✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: 1 điểm kiểm tra (hình thức: trắc nghiệm).
✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: Không. NỘI DUNG CHƯƠNG 2 2. OXI VÀ CÁC HỢP CHẤT CỦA OXI 2. Cấu tạo nguyên tử Nguyên tố oxi có số hiệu nguyên tử là 8, thuộc nhóm VIA, chu kỳ 2 của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.
Nguyên tử oxi có cấu hình electron là: 1s22s22p4, lớp ngoài cùng có 6 electron, dễ dàng thu 2e để bão hòa lớp electron ngoài cùng. Oxi là chất oxi hóa mạnh: O2 +4e-→ O2− Trong điều kiện thường, phân tử oxi có 2 nguyên tử liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị không cực, công thức cấu tạo của phân tử oxi là O=O. Oxi có 3 đồng vị trong tự nhiên: 16O (99. Tính chất vật lý Khí oxi không màu, không mùi, không vị, hơi nặng hơn không khí: d1.1 Dưới áp suất khí quyển, oxi hóa lỏng ở nhiệt độ -183oC, hóa rắn ở -219oC Khí oxi tan ít trong nước (100 ml nước ở 20oC, 1atm hòa tan được 3,1 ml khí oxi.
Độ tan của khí oxi ở 20oC, 1atm là 0,0043g trong 100g H2O. Ozon là chất khí mùi xốc, màu xanh da trời. Tính chất hóa học Khi tham gia phản ứng, nguyên tử O dễ dàng nhận thêm 2e. Nguyên tử oxi có độ âm điện lớn (3,44), chỉ kém flo (3,98).
Do vậy, oxi là nguyên tố phi kim hoạt động hóa học, có tính oxi hóa mạnh. Trong các hợp chất (trừ hợp chất với flo), oxi có số oxi hóa là -2. − Tác dụng với kim loại Chương 2: Các hợp chất phi kim đặc trưng Trang 20 Oxioxi hoá hầu hết các kim loại (trừ Au và Pt) để tạo thành oxit 2Fe + O2→ 2FeO − Đối với phi kim (trừ halogen) oxi tác dụng trực tiếp khi đốt nóng (riêng P trắng tác dụng với O2 ở to thường) S + O2 ⎯⎯ → SO2 o t C + O2 ⎯⎯ → CO2 o t d. Ứng dụng và điều chế • Ứng dụng Oxi có vai trò quyết định đối với sự sống của người và động vật.
Mỗi người mỗi ngày cần từ 20 – 30 m3 không khí để thở. Hằng năm, các nước trên thế giới sản xuất ra hàng trục triệu tấn oxi để đáp ứng nhu cầu cho các ngành công nghiệp. • Điều chế oxi trong phòng thí nghiệm Người ta điều chế oxi trong phòng thí nghiệm bằng cách phân hủy những hợp chất giàu oxi và ít bền đối với nhiệt như KMnO4, KClO3: 2KMnO4 ⎯⎯ → K2MnO4 + MnO2 + O2 o t • Sản xuất oxi trong công nghiệp Từ không khí: Không khí sau khi được loại bỏ hết hơi nước, bụi, khí cacbon đioxit được hóa lỏng. Chưng cất phân đoạn không khí lỏng thu được oxi.
Oxi được vận chuyển trong những bình thép dung tích 100 lít dưới áp suất 150 atm. Từ nước: Điện phân nước (nước có hòa tan một ít H2SO4 hoặc NaOH để tăng tính dẫn điện của nước ), người ta thu được khí oxi ở cực dương và khí hydro ở cực âm: 2H2O → H2 + O2 2. Tính chất Ozon là một dạng thù hình của oxi. Khí ozon màu xanh nhạt, mùi đặc trưng, hóa lỏng ở nhiệt độ -1120C.
Khí ozon tan trong nước nhiều hơn so với khí oxi (100 ml nước ở 0oC hòa tan được 49 ml ozon. Ozon là một trong những chất có tính oxi hóa rất mạnh và mạnh hơn oxi, do nó không bền, bị phân huỷ thành oxi tự do. O3 = O2 +O Ozon oxi hóa được hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt), nhiều phi kim và hợp chất hữu cơ, vô cơ. Ở điều kiện bình thường, oxi không oxi hóa được bạc, nhưng ozon oxi hóa được bạc thành bạc oxit.
2Ag + O3→ Ag2O + O2 O3 đẩy được iot khỏi dung dịch KI (O2 không có phản ứng này). Ozon trong tự nhiên Ozon được tạo thành trong khí quyển khi có sự phóng điện (tia chớp, sét). Trên mặt đất, ozon được sinh ra do sự oxi hóa một số chất hữu cơ. Chương 2: Các hợp chất phi kim đặc trưng Trang 21 Ozon tập trung nhiều ở lớp khí quyển trên cao, cách mặt đất từ 20-30 km.
Tầng ozon được hình thành là do tia tử ngoại của mặt trời chuyển hóa các phân tử oxi thành ozon. 3O2tia tử ngoại 2O3 Tầng ozon hấp thụ tia tử ngoại tầng cao của không khí, bảo vệ con người và các sinh vật trên mặt đất tránh được các tác hại của tia này. Ứng dụng Không khí chứa một lượng rất nhỏ ozon (dưới 1 phần triệu theo thể tích) có tác dụng làm cho không khí trong lành. Nhưng với một lượng lớn hơn sẽ có hại cho con người.
Những ứng dụng của ozon là dựa vào tính oxi hóa mạnh của nó − Trong công nghiệp, người ta dùng ozon để tẩy trắng tinh bột, dầu ăn và nhiều vật phẩm khác. − Trong y học, ozon được dùng để chữa sâu răng. − Trong đời sống, người ta dùng ozon để sát trùng nước sinh hoạt 2. LƯU HUỲNH VÀ CÁC HỢP CHẤT CỦA LƯU HUỲNH 2.
Cấu tạo nguyên tử Nguyên tử lưu huỳnh có số hiệu nguyên tử là 16, thuộc nhóm VIA, chu kỳ 3 của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Nguyên tử lưu huỳnh có cấu hình electron 1s22s22p63s23p4. Lớp ngoài cùng có 6e. Tính chất - Hai dạng thù hình của lưu huỳnh Lưu huỳnh có 2 dạng thù hình: lưu huỳnh tà phương S và lưu huỳnh đơn tà S.
Chúng khác nhau về cấu tạo tinh thể và một số tính chất vật lí, nhưng tính chất hóa học giống nhau. Hai thù hình này có thể biến đổi qua lại với nhau tùy theo điều kiện nhiệt độ. - Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính chất vật lí Lưu huỳnh là chất rắn màu vàng nhạt, không tan trong H2O, tan trong một số dung môi hữu cơ như: CCl4, C6H6, rượu…dẫn nhiệt, dẫn điện rất kém. Ở nhiệt độ thấp hơn 1130C, S và S là những chất màu vàng.
Phân tử lưu huỳnh có 8 nguyên tử liên kết cộng hóa trị tạo thành mạch vòng. Ở 1190C, cả S và S đều nóng chảy thành chất lỏng màu vàng, rất linh động. Ở nhiệt độ 1870C lưu huỳnh lỏng trở nên quánh nhớt, có màu nâu đỏ. Ở 4450C lưu huỳnh sôi, các phân tử lưu huỳnh bị phá vỡ thành nhiều phân tử nhỏ bay hơi.
Cấu hình electron của nguyên tử S: 1s22s22p63s23p4. Như vậy, nguyên tử S có 6e ở lớp ngoài cùng. Nguyên tử S có độ âm điện là 2,58. Khi lưu huỳnh tham gia phản ứng với kim loại hoặc hydro, số oxi hóa của nó từ 0 giảm xuống -2.
Chương 2: Các hợp chất phi kim đặc trưng Trang 22 Khi lưu huỳnh tham gia phản ứng với phi kim họat động mạnh hơn, số oxi hóa tăng từ 0 lên +4 hoặc +6. Như vậy, đơn chất lưu huỳnh khi tham gia phản ứng hóa học, số oxi hóa của nó có thể giảm hoặc tăng. Ta nói, lưu huỳnh có tính oxi hóa và tính khử. Ở nhiệt độ thường, lưu huỳnh hoạt động kém so với oxi.
Ở nhiệt độ cao, lưu huỳnh phản ứng được với nhiều phi kim và kim loại. - Lưu huỳnh tác dụng với kim loại và hydro Ở nhiệt độ cao, lưu huỳnh tác dụng với nhiều kim loại tạo ra muối sunfua và với khí hydro tạo thành khí hydro sunfua: S + Fe ⎯⎯ → FeS o t S + H2 ⎯⎯ → H 2S o t Thủy ngân tác dụng với S ở ngay nhiệt độ thường S + Hg → HgS - Lưu huỳnh tác dụng với phi kim Ở nhiệt độ thích hợp, lưu huỳnh tác dụng với một số phi kim mạnh hơn như flo, oxi, clo. S + O2 ⎯⎯ → SO2 o t S + 3F2 → SF6 - Lưu huỳnh tác dụng với axit oxi hóa S + 2HNO3→ H2SO4 + 2NO S + 2H2SO4 → 3SO2 + 2H2O c. Ứng dụng và sản xuất Lưu huỳnh có nhiều ứng dụng quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp: − 90% lượng lưu huỳnh khai thác được dùng để sản xuất H2SO4 − 10% lượng lưu huỳnh còn lại được dùng để lưu hóa cao su, sản xuất chất tẩy trắng bột giấy, diêm, chất dẻo ebonic, dược phẩm, phẩm nhuộm, chất trừ sâu, diệt nấm trong nông nghiệp.
Trong tự nhiên, lưu huỳnh có nhiều ở dạng đơn chất, tạo thành những mỏ lớn trong vỏ trái đất. Ngoài ra, lưu huỳnh còn có ở dạng hợp chất như các muối sunfat, muối sunfua.