Giải Hóa học 12 trang 133
Lời giải chi tiết SGK Lớp 12 · Môn HĂ³a Há»c · Trang 133–134
Tóm tắt lý thuyết
Tính chất vật lí của kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất (Bảng 27.3):
| Tính chất | Đặc điểm | Ứng dụng |
|---|---|---|
| Nhiệt độ nóng chảy | Khó nóng chảy, cao nhất là V, Cr, Co | Dụng cụ, thiết bị làm việc ở nhiệt độ cao |
| Độ cứng | Khá cao, Cr cứng nhất trong các kim loại | Hợp kim không gỉ, siêu cứng (dụng cụ y tế, mũi khoan...) |
| Khối lượng riêng | Sc, Ti tương đối nhẹ; còn lại là kim loại nặng | Vật liệu hàng không, phương tiện giao thông |
| Độ dẫn điện | Tương đối tốt, Cu dẫn điện tốt (chỉ sau Ag) | Dây dẫn, thiết bị điện |
| Độ dẫn nhiệt | Tương đối tốt, điển hình là Cu | Nồi hơi, thiết bị trao đổi nhiệt, đồ gia dụng |
Điểm cốt lõi về hợp chất:
- Do có nhiều electron hóa trị (phân lớp 4s và 3d) nên các nguyên tố này tạo hợp chất với nhiều số oxi hóa khác nhau.
- Khi phản ứng, nguyên tử ưu tiên nhường electron ở phân lớp 4s trước, rồi mới đến 3d.
- Các trạng thái oxi hóa thường gặp: Cr (+3, +6); Mn (+2, +4, +7); Fe (+2, +3); Cu (+2).
Câu hỏi 1 (mục Số oxi hóa, trang 131)
Đề: Xác định số oxi hóa của nguyên tử các nguyên tố chromium và manganese trong các dãy chất sau:
- Cr₂O₃, CrO₃, K₂CrO₄, K₂Cr₂O₇
- MnO, MnO₂, K₂MnO₄, KMnO₄
Cách làm: O luôn là −2, K luôn là +1, rồi đặt số oxi hóa của Cr (hoặc Mn) là $x$ và lập phương trình tổng số oxi hóa bằng 0.
Với chromium:
| Chất | Phương trình | Số oxi hóa Cr |
|---|---|---|
| Cr₂O₃ | $2x + 3(-2) = 0$ | +3 |
| CrO₃ | $x + 3(-2) = 0$ | +6 |
| K₂CrO₄ | $2(+1) + x + 4(-2) = 0$ | +6 |
| K₂Cr₂O₇ | $2(+1) + 2x + 7(-2) = 0$ | +6 |
Với manganese:
| Chất | Phương trình | Số oxi hóa Mn |
|---|---|---|
| MnO | $x + (-2) = 0$ | +2 |
| MnO₂ | $x + 2(-2) = 0$ | +4 |
| K₂MnO₄ | $2(+1) + x + 4(-2) = 0$ | +6 |
| KMnO₄ | $(+1) + x + 4(-2) = 0$ | +7 |
Câu hỏi 2 (trang 132)
Đề: Từ cấu hình electron ở Bảng 27.1, xác định cấu hình electron của các ion kim loại sau: Cr³⁺, Mn²⁺, Cu²⁺.
Nguyên tắc: khi tạo cation, nguyên tử nhường electron ở phân lớp 4s trước, sau đó mới đến 3d.
- Cr (Z = 24): [Ar]3d⁵4s¹ → bỏ 1e ở 4s và 2e ở 3d
$$\text{Cr}^{3+}: [\text{Ar}]3d^3$$
- Mn (Z = 25): [Ar]3d⁵4s² → bỏ 2e ở 4s
$$\text{Mn}^{2+}: [\text{Ar}]3d^5$$
- Cu (Z = 29): [Ar]3d¹⁰4s¹ → bỏ 1e ở 4s và 1e ở 3d
$$\text{Cu}^{2+}: [\text{Ar}]3d^9$$
Lưu ý: Cr và Cu là hai trường hợp đặc biệt (cấu hình "bán bão hòa" và "bão hòa" gấp), nên ở dạng nguyên tử chỉ có 1 electron ở 4s, chứ không phải 2.
Phần thí nghiệm: Chuẩn độ Fe(II) bằng thuốc tím (trang 132)
Đây là phần thực hành, không phải bài tập có đáp án cố định, nhưng mình hệ thống lại cách xử lý số liệu để bạn làm được.
Phương trình chuẩn độ:
$$10\text{FeSO}_4 + 2\text{KMnO}_4 + 8\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow 5\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 + \text{K}_2\text{SO}_4 + 2\text{MnSO}_4 + 8\text{H}_2\text{O}$$
Dấu hiệu kết thúc chuẩn độ: nhỏ thuốc tím đến khi màu hồng tồn tại bền trong khoảng 20 giây thì dừng. (KMnO₄ tự làm chất chỉ thị: còn Fe²⁺ thì màu tím mất ngay, hết Fe²⁺ thì màu hồng bền lại.)
Cách xử lý bảng số liệu:
- Làm 3 lần, ghi $V_{\text{KMnO}_4}$ mỗi lần.
- Tính thể tích trung bình:
$$V_{tb\,\text{KMnO}_4} = \frac{V_1 + V_2 + V_3}{3}$$
- Theo tỉ lệ phương trình, $n_{\text{FeSO}_4} = 5\,n_{\text{KMnO}_4}$, nên:
$$C_{\text{FeSO}_4} = \frac{5 \cdot C_{\text{KMnO}_4} \cdot V_{tb\,\text{KMnO}_4}}{V_{\text{FeSO}_4}}$$
Ví dụ minh họa: nếu $V_{tb\,\text{KMnO}_4} = 9{,}6$ mL, $C_{\text{KMnO}_4} = 0{,}02$ M, $V_{\text{FeSO}_4} = 5{,}0$ mL thì:
$$C_{\text{FeSO}_4} = \frac{5 \times 0{,}02 \times 9{,}6}{5{,}0} = 0{,}192 \text{ M}$$
(kết quả gần với nồng độ dự kiến khoảng 0,10–0,20 M).
Nếu bạn gửi đúng ảnh trang 133–134, mình sẽ giải tiếp phần đó cho bạn nhé.