BÀI GIẢNG HÓA ĐẠI CƯƠNG I1CHƯƠNG I: MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH LUẬT CƠ BẢNTRONG HÓA HỌCI. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN1.1. Nguyên tửTừ năm 1807, Dalton cho rằng: Nguyên tử là hạt nhỏ nhất cấu tạo nên các chất,không thể chia nhỏ hơn nữa bằng các phản ứng hóa học.Cấu tạo: Nguyên tửKí hiệu: trong đó:A = số khối A = +Z = Số hiệu nguyên tử (điện tích hạt nhân) =Nguyên tử ở trạng thái cơ bản trung hòa về điện.1.2. Nguyên tố hóa họcNguyên tố là tập hợp các nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân.Ví dụ: Tất cả các nguyên tử có cùng số đơn vị điện tích hạt nhân là 11 đều thuộc nguyêntố Natri (Chúng đều có 11p và 11e).* Phân biệt nguyên tử và nguyên tố:- Đặc trưng của nguyên tử là điện tích hạt nhân Z và số khối A- Đặc trưng của nguyên tố hóa học là điện tích hạt nhân Z1.3. Phân tử, chấtGiả thiết về phân tử được Avogadro đưa vào năm 1811: Phân tử là phần tử nhỏ nhất củachất,có khả năng tồn tại độc lập, còn giữ nguyên tính chất hóa học của chất.Ví dụ: H2, H2SO4…Chất được tạo nên từ phân tử. Chất còn chia ra làm 2 loại là đơn chất và hợp chấtĐơn chất: là chất được tạo từ một nguyên tố như H2, O2…Hợp chất: là chất được tạo từ ít nhất hai nguyên tố như: H2O, HCl, CH3COOH…1.4. Đơn vị đo trong hóa học2- Đơn vị Cacbon: Hiện nay thường gọi là đơn vị đo khối lượng nguyên tử (u hay đvC)bằng 1/12 khối lượng của một nguyên tử C.- Số Avogardro: là số nguyên tử C có trong 12g Cacbon. (N=6,023.1023 hạt)- Nguyên tử khối: là khối lượng nguyên tử tính bằng đơn vị Cacbon.- Phân tử khối: là khối lượng của phân tử tính ra đơn vị Cacbon- Mol: là lượng chất chứa 6,023.1023 (=N) hạt vi mô vì vậy để chỉ rõ loại hạt vi mô ngườita nói mol phân tử, mol nguyên tử, mol ion…Ví dụ: 1 mol nguyên tử H gồm 6,023.1023 nguyên tử H- Khối lượng mol: là khối lương của một mol chất đó tính ra gam. Đơn vị: g/mol (kí hiệuM)Vì vậy số mol: n = m/M (mol phân tử, mol nguyên tử, mol ion…)- Đương lượng: khi nghiên cứu các khối lượng đã kết hợp với nhau của các nguyên tốtrong nhiều hợp chất hoá học. Dalton nhận thấy các nguyên tố kết hợp với nhau theonhững khối lượng nhất định, chứ không phải tuỳ ý.Ví dụ : H2O được tạo thành từ 16 phần khối lượng của Oxi và 2 phần khốilượng của Hidro trong các phản ứng hoá học. Dalton gọi các phần khối lượng tươngđương với nhau là đương lượng. Ngày nay qua thuật ngữ mol tiện dụng, có thể nói 1mol nguyên tử O tương đương với 2 mol nguyên tử H (hay ½ mol nguyên tử O tươngđương với 1 mol nguyên tử H). Nên người ta phát biểu :* Đương lượng của một nguyên tố là lượng nguyên tố đó có thể kết hợp hoặcthay thế một mol nguyên tử H trong phản ứng hoá học.Ví dụ : trong HCl, NH3, CH4 đương lượng của các nguyên tố Cl, N, C lần lượtlà : 1 mol nguyên tử Cl, 1/3 mol nguyên tử N và 1/4 mol nguyên tử C.* Đương lượng gam của một nguyên tố là khối lượng tính ra gam của một đươnglượng nguyên tố đó.Đương lượng gam của nguyên tố (Đ) được tính từ khối lượng mol nguyên tử(M) và hóa trị n của nó.Chú ý: Nếu nguyên tố có nhiều trạng thái hóa trị thì nó có nhiều trị số đươnglượng.* Đương lượng của 1 chất là lượng chất đó tương tác (hay thay thế) vừa đủ với 1đương lượng của nguyên tử hidro hay của một chất bất kỳ.Ví dụCuO + H2 → Cu + H2O3Đương lượng CuO bằng ½ mol phân tử CuO* Đương lượng gam của một chất là khối lượng của chất đó tính ra gam-(với n là hóa trị, nó phụ thuộc vào từng phản ứng)Cách tính đương lượng của chất:+ Đối với axit thì n bằng số ion H + mà một phân tử axit đó tham gia trong phảnứng.+ Đối với bazo thì n bằng số ion OH - mà một phân tử bazo đó tham gia trongphản ứng.+ Đối với các muối, oxit trong các phản ứng trao đổi thì n bằng tổng số điệntích của ion dương hoặc âm trong phân tử.+ Đối với các phản ứng oxi hóa khử thì n bằng số electron mà một phân tử chấtđó trao đổi với các chất khác.Ví dụ:Đương lượng của Fe2O3 bằng 1/6 mol phân tử Fe2O3Đương lượng gam của Fe2O3 = (g/mol)Ví dụ:Trong phản ứng này ta thấy H2SO4 trao đổi ( hoặc thay thế) 2 nguyên tử H.Vậy đương lượng gam của H2SO4 trong phản ứng này: Đ = = 49 (g/mol)Trong khí phản ứng:Thì đương lượng gam của H2SO4 trong phản ứng này : Đ = = 98 g/molVới phản ứng oxi hóa khử :2KMnO4 + 5SO2 + 2H2O → 2MnSO4 + K2SO4 + 2H2SO4 thì KMnO4 có hóa trị 5 vìtrong phản ứng này mỗi phân tử KMnO4 đã trao đổi 5 electron:MnO4- + 5e + 8H+ → Mn2+ + 4H2OII. MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN2.1. Định luật bảo toàn khối lượng: “Tổng khối lượng của các chất tham gia phảnứng bằng tổng khối lượng các chất thu được sau phản ứng”A+B→C+DmA + mB = mC + mD2.2. Định luật thành phần không đổi: “ Một hợp chất hóa học dù điều chế bằngcách nào cũng đều có thành phần không đổi”Ví dụ: 18g nước được tạo thành từ 2g hidro vs 16g oxi. Dù nước được điều chế theobất cứ cách nào và bất kì nơi nào thì thành phần vẫn không thay đổi (m H:mO = 1:8)2.3. Định luật tỉ lệ bội4Dalton đưa ra định luật này (1803): “Nếu hai nguyên tố tạo thành với nhau nhiều hợpchất hóa học, thì những khối lượng của nguyên tố này để kết hợp với cùng khốilượng của nguyên tố kia trong các hợp chất đó tỉ lệ với nhau như những số nguyênnhỏ”Ví dụ: Trong cacbon oxit: 12g C sẽ kết hợp với 16g oxi, tỉ lệ m C : mO = 3:4, còntrong cacbonic: thì cứ 12g C kết hợp với 32g oxi, tỉ lệ : mC : mO = 3:8Ta thấy thành phần khối lượng O cùng kết hợp với một phần khối lượng C trong haichất ấy ( cacbon oxit và cacbonic) tỉ lệ 1:2.2.4. Đinh luật Avogadro “Ở cùng điều kiện (nhiệt độ, áp suất) như nhau những thểtích bằng nhau của mọi chất khí đều chứa cùng một số phân tử” (1811)Cũng từ định luật này kết hợp với định nghĩa về số mol ta có thể nói: Một mol củabất kì chất khí nào cũng đều chiếm cùng một thể tích, ta có thể dễ dàng suy ra: 1 molcủa bất kì chất khí nào ở điều kiện tiêu chuẩn cũng chiếm được một thể tích khí, khinó cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất. Và bằng cách cân 1 lít của bất kì chất khí nào ởđiều kiện tiêu chuẩn (1 atm, 0oC), mà người ta đã biết được khố lượng mol của nó.Từ đó dễ dàng suy ra: 1 mol bất kì của chất khí nào ở điều kiện tiêu chuẩn cũngchiếm một thể tích là 22,4 lít.Hoặc xác định V lít khí ở một điều kiện bất kì (dĩ nhiên phải biết áp suất P và nhiệtđộ T) dựa vào phương trình trạng thái khí:P.V=n.R.TTrong đó:P: áp suất (atm); V: thể tích (lít); n: số mol khí; T: nhiệt độ Kenvin;R hằng số (R=0.082 L.atm/mol.K)2.5. Đinh luật đương lượng: “Các chất tương tác với nhau hay thay thế nhau theonhững lượng tỉ lệ với đương lượng của chúng”Vậy nếu mA gam chất A tác dụng vừa đủ với mB gam chất B và nếu trong mA gamchất A có n đương lượng chất A thì trong mB gam chất B cũng có n đương lượng chấtB. Nếu ta kí hiệu ĐA và ĐB lầ lượt là đương lượng gam chất A và B.Ta đã có : mA = n.ĐA và mB = n.ĐBsuy ra:Ví dụ:- Hòa tan 16,86g kim loại cần 14,g axit. Tính đương lượng gam của kim loại ĐKLbiết đương lượng của axit Đaxit = 49.Giải: Từ => ĐKL = 49.- Xác định đương lượng gam của kim loại ĐM biết MCl3 chứ 28,2% kim loại M vàĐCl = 35,5.Giải: Từ => ĐM = 35,5.5III. CÁC CÔNG THỨC, ĐƠN VỊ THƯỜNG SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNHGIẢI BÀI TẬP HÓA1, Đơn vị:Hệ đơn vị hợp pháp và thông thường hiện này là hệ đơn vị SI.Chiều dài: mKhối lượng: kgThời gian: s (giây)Nhiệt độ: K (Kenvin) (0oC = 273oK)Công A: JQuy đổi: 1 atm = 1,013.10-5 Pa,1 bar = 105 Pa ≈ 1 atm, 1mmHg = atm2, Một số công thức thường sử dụng:CM = (n: số mol, V: thể tích (lít), CM = nồng độ mol)C% = .100% (mct: khối lượng chất tan, mdd: khối lượng dung dịch, C%: nồng độ %)D = (mdd: khối lượng dung dịch, V: thể tích (ml), D: khối lượng riêng)V = n.22,4 (n: số mol, V: thể tích)( dX/A: tỉ khối của chất khí X so với chất khí A)3. Số oxi hóa- Số oxi hóa của các nguyên tử trong đơn chất bằng 0 (ví dụ: N2, O2…)- Kim loại luôn luôn có số oxi hóa dương. Số oxi hóa kim loại kiềm luôn bằng +1.- Hydro có oxi hóa luôn là +1 (trừ các hợp chất hydrua NaH, CaH2…là -1)- Oxi luôn có số oxi hóa là -2 (trừ các hợp chất peoxit H2O2, Na2O2…là -1)- Tổng các sô oxy hóa của các nguyên tử trong một phân tử bằng 0.6BÀI TẬP1. Dùng định luật đương lyượng để giải thích các bài toán sau:a, Oxit của một nguyên tố hóa trị 5 chứa 43,67% nguyên tố đó. Tính nguyên tử khối củanguyên tố đó.b, Xác định hóa trị của một kim loại. Biết nguyên tử khối của kim loại bằng 204,4 vàclorua của kim loại đó chứa 14,8% clo.c, Xác định khối lượng axit oxalic ( đương lượng 45) vừa đủ để làm mất màu 0,79g thuốctím (đương lượng 31,6).2. Biết nồng độ đương lượng là số đương lượng gam chất tan có trong V lít dung dịch. Kíhiệu: CN (đơn vị: N).CN =Trong đó:m: số gam chất ta của V lít dung dịchĐ: số đương lượng của chất đóMối quan hệ giữa CM và CN:CM = (*)Trong đó:n là hóa trịHỏi: Chứng minh công thức (*), áp dụng công thức vào câu 3.3. Để phản ứng hoàn toàn với một dung dịch chứa FeSO4 được axít hóa bằng H2SO4loãng cần dùng 20ml dung dịch KMnO4 0,1N. Viết phương trình phản ứng, tính lượngFeSO4 trong dung dịch đó.4. Tính đương lượng của Fe trong phản ứng hòa tan Fe vào dung dịch HCl và phản ứnghòa tan Fe vào dung dịch HNO3 (NO). Tính đương lượng axit trong mỗi phản ứng đó.5. Canxiclorua chứa 36% Ca và 64% Clo. Xác định đương lượng canxi biết rằng đươnglượng của Clo bằng 35,5.6. Một kim loại tạo với oxi tạo hai oxit. Khi đun nóng 3g mỗi oxit trong một luồng khíhidro dư, người ta thu được lần lượt 0,679g và 0.377g H2O.a/ Tính đương lượng của kim loại trong từng oxit.7b/ Xác định tên kim loại.7. Xác định đương lượng của từng nguyên tố dưới đây trong các phản ứnga/ S + O2 → SO2ĐS =?b/ Fe + Cl2 → FeCl3 ĐFe =?c/ C + O2 → COĐC =?d/ C + O2 → CO2ĐC =?8. Xác định đương lượng của từng axit, từng bazo trong các phản ứng sau:a/ H3PO4 + NaOH → NaH2PO4 + H2Ob/ H3PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H2Oc/ 2HCl + Cu(OH)2 → CuCl2 + H2Od/ HCl + Cu(OH)2 → Cu(OH)Cl + H2O9. Xác định đương lượng gam của chất gạch dưới:a/ 2FeCl3 + SnCl2 → 2FeCl2 + SnCl4b/ 2KMnO4 + 5HNO2 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + 5HNO3 + 3H2Oc/ K2Cr2O7 + 3H2S + 4H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3S + K2SO4 + 7H2O10. Định lượng KMnO4 trong từng quá trình bị khử thành :a. MnSO4b. MnO2c. K2MnO411. Xác định số oxi hóa các nguyên tử gạch dưới:a. MnO, MnO2, Mn(OH)2, MnO4b. NH3, NO, NO2, NH4+, NH4Cl12. Quy ra số mol các lượng nguyên tố sau: 5,4g nhôm; 16g lưu huỳnh; 6,4g oxi; 71g clo.813. Hòa tan 0,023g kim loại hóa trị 2 bằng H2SO4 loãng dư thì thu được 8,8ml khí ở 23oC,áp suất 744,4mmHg. Xác định đương lượng và nguyên tử khối của kim loại.14. Đốt cháy hoàn toàn 13,8 gam một hợp chất hữu cơ được 26,4 gam CO 2 16,2 gamH2O. Tỷ khối hơi của hợp chất so với hidro bằng 23. Định CTPT hợp chất.9 |
