Tính chất hóa học của phi kim và bài tập liên quan

Giới thiệu chung về phi kim

Kim loại và phi kim là hai loại đơn chất cực kỳ quan trọng và phổ biến trong chương trình hóa học trung học. Trái ngược với kim loại là những nguyên tố cho e, phi kim là những nguyên tố hóa học nhận e khi tham gia phản ứng hóa học nên nó thường mang điện tích âm trong hợp chất.

Ở điều kiện thường, phi kim tồn tại ở cả 3 trạng thái: rắn (I2, S, P, ...); lỏng (chỉ có Br2); khí (O2, Cl2, H2, N2,...).

Hầu hết các nguyên tố phi kim không có ánh kim, dẫn nhiệt kém, nhiệt độ nóng chảy thấp. Phần lớn các phi kim không dẫn điện; một số thì có sự biến tính, ví dụ như cacbon: dạng thù hình than chì có thể dẫn điện, còn dạng thù hình kim cương thì không dẫn điện. 

Phân loại các nguyên tố phi kim

Phi kim gồm có các loại sau:

Khí hiếm: Heli, Neon, Argon, Krypton,Xenon, Radon, Oganesson

Halogen: Flo, Clo, Brom, Iot, Astatin

Á kim: boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) và polonium (Po)

Các phi kim còn lại: ôxy, lưu huỳnh, selen, nitơ, phốtpho, cacbon, hiđrô

Tính chất hóa học của phi kim

1. Tác dụng với kim loại

Phi kim tác dụng với kim loại tạo muối hoặc oxit

2Na  +  Cl₂ →  2NaCl (Natri clorua)

Fe  +  S → FeS (Sắt (II) sunfua)

2Na   +   H₂   →    2NaH (Natri hidrua)

2Cu    +   O₂   → 2CuO (Đồng II oxit)

3Fe +2O₂ → Fe₃O₄ (Sắt (II) (III) oxit)

2. Tác dụng với hiđro:

Các phi kim tác dụng với hidro đa số đều tạo thành hợp chất khí, có thể hòa tan trong nước tạo thành axit.

H2   +   Cl₂   → 2HCl

H2 + S → H₂S

 H2 + Br₂ → 2HBr

 2H₂   +   O₂  →   2H₂O

3. Tác dụng với oxi:

Một số phi kim tác dụng với oxi tạo thành oxit axit
S  + O2  →  SO2

C + O₂ → CO₂

4P +  5O₂  → 2P₂O₅

4. Một số tính chất riêng của phi kim

Một số phi kim tác dụng với dung dịch axit sunfuric, axit nitric đặc nóng

S + 2H₂SO₄  →  3SO₂↑ + 2H₂O

C + 4HNO₃    →    2H₂O    +    4NO₂    +    CO₂

2P + 5H₂SO₄ →  2H₃PO₄  +  5SO₂↑  +  2H₂O

Phi kim halogen tác dụng với NaOH

Tùy vào độ mạnh yếu của phi kim halogen mà tạo ra những sản phẩm khác nhau ở những điều kiện khác nhau:

F> Cl > Br > I

Flo phản ứng với NaOH loãng nồng độ 2% lạnh:

2F₂ + 2NaOH → OF₂ + 2NaF + H₂O

Cl₂   +    2NaOH    →    H2O    +    NaCl    +    NaClO

3Cl₂    +    6NaOH    $\stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to }$   3H2O    +    5NaCl    +    NaClO3

Br₂   +    2NaOH _{đậm đặc, lạnh}          →    H2O    +    NaBrO    +    NaBr

3Br₂    +    6NaOH _{đậm đặc, nóng}

   →    3H2O    +    NaBrO3    +    5NaBr

I₂   +   2NaOH_{đậm đặc, lạnh}      →   H2O   +   NaI   +   NaIO
                
5. Mức độ hoạt động hóa học của phi kim:

Mức độ hoạt động hóa học của phi kim thường được xét dựa vào khả năng và mức độ phản ứng của phi kim đó với kim loại và hiđro.

Flo, oxi, clo là những phi kim hoạt động mạnh (flo là phi kim hoạt động mạnh nhất vì có độ âm điện cao nhất: 3,98).

Lưu huỳnh, photpho, cacbon, silic là những phi kim hoạt động yếu hơn

Bài tập về phi kim

Bài 1:

Nung hỗn hợp gồm 5,6g sắt và 1,6g lưu huỳnh trong môi trường không có không khí thu được hỗn hợp chất rắn A. Cho dung dịch HCl 1M phản ứng vừa đủ với A thu được hỗn hợp khí B.
Viết các phương trình hóa học và tính thể tích dung dịch HCl 1M đã tham gia phản ứng.

Hướng dẫn giải:

${\mathrm{n}}_{\mathrm{Fe}}$ = 0,1 mol; ${\mathrm{n}}_{\mathrm{S}}$ = 0,05 mol

Phương trình phản ứng:

Fe + S → FeS (1)

Theo phương trình: ${\mathrm{n}}_{\mathrm{Fe} \mathrm{pư}}$ = ${\mathrm{n}}_{\mathrm{S}}$ = 0,05 mol ⇒ ${\mathrm{n}}_{\mathrm{Fe} \mathrm{dư}}$ = 0,1 – 0,05 = 0,05 mol

${\mathrm{n}}_{\mathrm{FeS}}$ = ${\mathrm{n}}_{\mathrm{S}}$ = 0,05 mol

Nên hỗn hợp chất rắn A có Fe dư và FeS

$\mathrm{Fe} + 2\mathrm{HCl} \to {\mathrm{FeCl}}_2 + {\mathrm{H}}_2 \left(2\right)$

$\mathrm{FeS} + 2\mathrm{HCl} \to {\mathrm{FeCl}}_2 + {\mathrm{H}}_2\mathrm{S} \left(3\right)$

Dựa vào phương trình phản ứng (2) và (3), ta có:

${\mathrm{n}}_{\mathrm{HCl}}$ = 2.${\mathrm{n}}_{\mathrm{Fe}}$ + 2.${\mathrm{n}}_{\mathrm{FeS}}$ = 2. 0,05 + 2. 0,05 = 0,2 mol

${\mathrm{V}}_{\mathrm{HCl}}$ = 0,2 /1 = 0,2 lít.

Bài 2

Đốt bột 13g Zn trong không khí, sau khi kết thúc phản ứng, người ta cho vào hỗn hợp một lượng dư dung dịch HCl thì thấy có khí 3,36l ${\mathrm{H}}_{2_{}}$thoát ra (đktc). Tính hiệu suất đốt

$2\mathrm{Zn} + {\mathrm{O}}_2\stackrel{ {\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to } 2\mathrm{ZnO} \left(1\right)$

$\mathrm{ZnO} + 2\mathrm{HCl} \to {\mathrm{ZnCl}}_2 + {\mathrm{H}}_2\mathrm{O} \left(2\right)$

${\mathrm{Zn}}_{ \mathrm{dư}}: \mathrm{Zn} + 2\mathrm{HCl} \to {\mathrm{ZnCl}}_2 + {\mathrm{H}}_2\uparrow \left(3\right)$

${\mathrm{n}}_{\mathrm{Zn}}=\frac{13}{65}=0,2 \mathrm{mol}$

${\mathrm{n}}_{{\mathrm{H}}_2}=\frac{3,36}{22,4}=0,15 \mathrm{mol}$

Dựa vào phương trình (1)( 2)( 3) ta thấy số mol hidro thoát ra bằng số mol kẽm không phản ứng cháy. Vậy hiệu suất cháy:

$\mathrm{H}\%=\frac{0,15}{0,2}\mathrm{x}100\%=\mathrm{75<div\; class="adv-components\; init-adv"\; id="MiddleContent-05"></div>}\%$

Bài 3

Cho dung dịch chứa 0,4 mol HCl tác dụng với ${\mathrm{MnO}}_2$ dư thu được khí clo. Khí clo tạo ra phản ứng hết với Al

Tính khối lượng ${\mathrm{AlCl}}_3$ thu được

${\mathrm{MnO}}_2 + 4\mathrm{HCl} \stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to } {\mathrm{MnCl}}_2 + {\mathrm{Cl}}_2\uparrow + 2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

$3{\mathrm{Cl}}_2 + 2\mathrm{Al} \stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to } 2{\mathrm{AlCl}}_3$

${\mathrm{n}}_{{\mathrm{Cl}}_2}$ = 0,1 mol => ${\mathrm{n}}_{{\mathrm{AlCl}}_3}$ = 0,2/3 mol

=> Khối lượng ${\mathrm{AlCl}}_3$ = 0,2x133,5/3 = 8,9 gam

Bài 4

Một hỗn hợp gồm ${\mathrm{O}}_2$ và ${\mathrm{CO}}_2$ có thể tích 4,48 lít (đktc) khi cho sục vào dung dịch NaOH dư. Tính khối lượng ${\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3$tạo ra. Biết trong hỗn hợp đầu, thể tích ${\mathrm{O}}_2$ và ${\mathrm{CO}}_2$ bằng nhau 

Do NaOH dư, nên chỉ có phản ứng:

${\mathrm{CO}}_2 + 2\mathrm{NaOH} \to {\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3 + {\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

${\mathrm{n}}_{{\mathrm{O}}_2}$ = ${\mathrm{n}}_{{\mathrm{CO}}_2}$= 0,1 mol

=> ${\mathrm{n}}_{{\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3}$ = 0,1 mol

Khối lượng ${\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3$ = 106 x 0,1 = 10,6 gam

Vậy là chúng ta đã tìm hiểu xong về tính chất hóa học của phi kim, hi vọng những kiến thức này giúp ích được bạn trong việc học. Các bạn nên làm các đề bài mình ra trước khi xem đáp án để đạt hiệu quả tốt nhất. Nếu bạn muốn xem các bài viết có liên quan đến oxit hay kim loại có thể tham khảo các bài viết này.