Chơng 3
Phi kim. Sơ lợc về bảng tuần hoàn
các nguyên tố hoá học
A. Tóm tắt kiến thức cơ bản
Các phi kim quan trọng mà ta thờng gặp các đơn chất và hợp chất của chúng
là hiđo (H), các halogen mà điển hình là clo (Cl), oxi (O), lu huỳnh (S), photpho (P),
cacbon (C) và silic (Si).
I. Tính chất chung của các phi kim
ở điều kiện thờng đơn chất phi kim có thể tồn tại dới dạng chất rắn kết tinh
(nh kim cơng, lu huỳnh) hoặc vô định hình (nh than gỗ, bồ hóng), dới dạng
chất lỏng (nh brom) hoặc dới dạng chất khí (nh flo, clo, oxi, ozon, nitơ,
hiđro). Đa số các phi kim thờng không có ánh kim, không có tính dẫn hoặc
tính dẫn rất kém.
Các phi kim điển hình có tính hoạt động hóa học mạnh là flo, clo, brom
(có tên chung là halogen), oxi, lu huỳnh, các phi kim còn lại có tính hoạt động
hóa học trung bình hoặc kém.
Tính chất hóa học chung của các phi kim là tính oxi hóa : Tác dụng với các
kim loại tạo thành muối hoặc oxit. Thí dụ :
3Cl
2
+ 2Fe 2FeCl
3
2O
2
+ 3Fe Fe
3
O
4
S + Hg HgS
Các phi kim mạnh oxi hóa đợc các phi kim có tính hoạt động hóa học yếu
hơn, thí dụ :

P
2
O
5
+ 3 H
2
O 2H
3
PO
4
Dới đây chúng ta xét một số phi kim thờng gặp là hiđro, halogen, nitơ,
photpho, cacbon và silic.
II. Halogen
Halogen nghĩa là sinh ra muối, là tên chung để chỉ nhóm các phi kim gồm
flo (F = 19) ; clo (Cl = 35,5) ; brom (Br = 80) và Iot (I = 127). Chúng dễ dàng
tác dụng với các kim loại để tạo ra muối, thí dụ muối ăn : NaCl.
1. Tính chất vật lí
Phân tử các đơn chất halogen gồm 2 nguyên tử : F
2
, Cl
2
, Br
2
, I
2
Hai đơn chất đầu là các chất khí. Flo có màu lục nhạt, clo có màu vàng lục,
brom là chất lỏng nặng, màu nâu đỏ, iot là chất rắn kết tinh màu tím sẫm.
Các đơn chất này tan ít trong nớc, tan nhiều trong benzen và một số dung
môi hữu cơ khác.
2. Tính chất hoá học

Br
2
+ 2KI 2KBr + I
2
Các halogen tác dụng với H
2
tạo thành hiđro halogenua (HX) :
H
2
+ X
2
2HX
Các hiđro halogenua tan trong nớc tạo thành các dung dịch axit. HF là axit
yếu còn HCl, HBr và HI đều là các axit mạnh. Khi đun nóng các dung dịch đó
thì các phân tử axit sẽ bay hơi khỏi dung dịch. Các dung dịch đặc bay hơi ngay
ở nhiệt độ thờng.
Các muối halogen tan nhiều trong nớc chỉ có AgCl (màu trắng), AgBr (màu
vàng nhạt) và AgI (màu vàng) thực tế không tan trong nớc và các dung dịch
axit loãng. Các muối chì halogenua PbX
2
ít tan trong nớc lạnh nhng tan nhiều
trong nớc khi đun nóng.
3. Điều chế
Để điều chế clo trong phòng thí nghiệm ngời ta cho lợng d dung dịch HCl
tác dụng với mangan đioxit MnO
2
:
MnO
2
+ 4HCl MnCl


2NaOH + H
2
+ Cl
2

III. Cacbon
1. Các dạng thù hình của cacbon
Dạng thù hình của nguyên tố là những đơn chất khác nhau do cùng một
nguyên tố hoá học tạo nên.
40
Cacbon tồn tại ở một số dạng đơn chất, tức là nó có một số dạng thù hình.
Đó là kim cơng, than chì và cacbon vô định hình (nh than gỗ, than xơng, mồ
hóng).
Kim cơng là chất rắn kết tinh, trong suốt, không màu, khúc xạ ánh sáng
mạnh, có độ cứng rất cao, đợc dùng làm đồ trang sức, làm mũi khoan, dao cắt
thủy tinh.
Than chì có cấu trúc tinh thể, nhng đục, màu đen xám, có cấu trúc lớp và
khá mềm, dẫn điện đợc. Than chì đợc dùng làm bút chì và làm điện cực trong
các nguồn điện và trong các bình điện phân.
Cacbon vô định hình (than gỗ là điển hình) có nhiều lỗ xốp và vì vậy có
diện tích bề mặt rất lớn khiến nó có khả năng hấp thụ cao (tức là rất dễ giữ các
chất khí và các chất tan trong dung dịch trên bề mặt của nó). Vì vậy, cacbon vô
định hình đợc dùng rộng rãi làm chất hấp phụ trong các loại mặt nạ phòng độc.
2. Tính chất hoá học
Trong 3 dạng thù hình của cacbon, chỉ có cacbon vô định hình là có hoạt
tính hoá học cao hơn cả.
Cacbon là chất khử mạnh, nó cháy trong oxi và trong không khí :
C + O
2

O

0
t
CO + H
2
41
3. Các hợp chất quan trọng của cacbon
Các hợp chất quan trọng của cacbon là axit H
2
CO
3
, CO, CO
2
và các muối
cacbonat.
Axit H
2
CO
3
là axit rất yếu, nó chỉ đổi màu quỳ tím thành màu hồng. Axit
H
2
CO
3
yếu hơn các axit : HCl, H
2
SO
4
, HNO

huỷ thành CO
2
và H
2
O. Khi đun nóng, dung dịch axit cacboicinic trở thành n-
ớc trung tính : H
2
CO
3

0
t

CO
2
+ H
2
O
CO là chất khử mạnh, ở nhiệt độ cao nó khử đợc oxit của các kim loại từ
Fe Ag trong dãy hoạt động hoá học. CO là oxit không tạo muối, nó không
tan trong nớc và không tác dụng với nớc, không tác dụng với dung dịch axit
cũng nh các dung dịch kiềm.
CO
2
là oxit axit tơng ứng với axit H
2
CO
3
là một đa axit rất yếu và rất dễ bị
phân huỷ thành CO

: CO
2
+ Ca(OH)
2
CaCO
3
+ H
2
O
Khi d CO
2
: CaCO
3
+ H
2
O + CO
2
Ca(HCO
3
)
2
(tan).
Muối cacbonat : Chỉ các kim loại hoá trị I và II mới tạo đợc muối
cacbonat. Có hai loại muối cacbonat :
- Muối cacbonat trung hoà : Phần lớn các muối này không tan trong nớc, trừ
các muối Na
2
CO
3
, K

O
- Muối cacbonat axit (muối hiđrocacbonat) : Phần lớn đều tan trong nớc nh
Ca(HCO
3
)
2
, Mg(HCO
3
)
2
, Ba(HCO
3
)
2
Dung dịch các muối hiđrocacbonat vừa
có tính axit, vừa có tính bazơ và dễ bị nhiệt phân :
2NaHCO
3
+ H
2
SO
4
Na
2
SO
4
+ 2CO
2
+ 2H
2

1. Tính chất vật lí
Silic là nguyên tố phổ biến thứ hai sau oxi trong thành phần vỏ quả đất. Hợp
chất phổ biến nhất của nó là oxit SiO
2
- thành phần chính trong đất và các loại
muối silicat. Đơn chất silic là chất bán dẫn, nó là phi kim hoạt động trung
bình, ở nhiệt độ cao nó tác dụng đợc với một số kim loại hoạt động tạo thành
muối silixua (nh Mg
2
Si).
2. Tính chất hóa học
Tính chất cơ bản nhất của silic là tính khử :
Si + O
2
SiO
2
Si + 2Cl
2
SiCl
4
Si + 2NaOH + H
2
O Na
2
SiO
3
+ 2H
2
Si có tính chất hóa học đặc biệt và dễ dàng tác dụng với axit HF tạo thành
khí SiF

4
+ 2H
2
O
SiO
2
là nguyên liệu chính để điều chế Si
43
SiO
2
+ 2Mg

0
t
2MgO + Si
SiO
2
+ 2C Si + 2CO
SiO
2
còn là nguyên liệu chính để sản xuất các vật liệu silicat nh thuỷ tinh,
đồ gốm, đồ sứ v.v
Khi cho các dung dịch muối silicat kim loại kiềm tác dụng với axit thì thu
đợc axit silixic H
2
SiO
3
. Axit đó là axit rất yếu, không bền, chỉ tồn tại trong
dung dịch, không thể điều chế dới dạng than. Nếu cô cạn dung dịch axit silixic
thì nó mất nớc tạo thành silic đioxit.

electron. Bảng có 7 chu kì, mỗi chu kì đợc mở đầu bằng một kim loại kiềm (trừ
chu kì 1 mở đầu bằng hiđro) và kết thúc bằng một khí hiếm (trừ chu kì VII cha kết
thúc).
Chu kì 1 gồm 2 nguyên tố ;
Chu kì 2 gồm 8 nguyên tố ;
Chu kì 3 gồm 8 nguyên tố. Các chu kì 1, 2 ,3 đó gọi là các chu kì nhỏ.
Chu kì 4 gồm 18 nguyên tố đợc chia thành 2 hàng ngang : hàng trên gồm 10
nguyên tố, hàng dới gồm 8 nguyên tố.
Chu kì 5 gồm 18 nguyên tố cũng đợc chia thành 2 hàng nh chu kì 4.
Chu kì 6 gồm 18 ô, đợc chia thành 2 hàng nh 2 chu kì trên nhng chu kì này
gồm 32 nguyên tố, vì ô thứ 57 - ô của lantan (La) có thêm 14 nguyên tố, có
tính chất hóa học rất giống La, chúng tạo thành họ lantan và đợc xếp thành
một hàng ngang phía dới bảng.
Chu kì 7 cha kết thúc. Trong chu kì này ở ô thứ 89 - ô của actini (Ac) có
thêm 14 nguyên tố có tính chất hóa học rất giống Ac, chúng tạo thành họ
actini và cũng đợc xếp thanh một hàng phía dới họ lantan ở phía dới bảng. Các
chu kì 4, 5, 6, 7 gọi là các chu kì lớn.
c) Nhóm : Bảng gồm 8 nhóm đợc đánh số từ I đến VIII, mỗi nhóm đơc chia
thành 2 phân nhóm : phân nhóm chính và phân nhóm phụ.
Phân nhóm chính gồm các nguyên tố thuộc cả chu kì lớn và chu kì nhỏ,
nguyên tử của chúng có cùng một số electron ở lớp ngoài cùng đúng bằng số
thứ tự của nhóm.
Phân nhóm phụ gồm các nguyên tố chỉ thuộc chu kì lớn, nguyên tử của
chúng có cùng số electron hóa trị (tức là electron thuộc phân lớp ngoài cùng
và phân lớp sát lớp ngoài cùng tham gia vào việc tạo thành liên kết hóa học).
Riêng nhóm VIII có 3 phân nhóm phụ.
Sau đây sẽ giới thiệu bảng tuần hoàn dạng ngắn.
45
46
47

6
CH
4
NH
3
H
2
O HF
NaH MgH
2
AlH
3
SiH
4
PH
3
H
2
S HCl
Hiđrua của các kim loại điển hình có tính bazơ.
Hiđrua của các phi kim điển hình có tính axit : Khi hoà tan HF, HCl, HBr,
HI vào nớc ta đợc các dung dịch axit.
48
Thành phần oxit của các nguyên tố cũng phụ thuộc vào vị trí của chúng
trong bảng tuần hoàn. Oxit của các nguyên tố thuộc phân nhóm chính (hoặc
nhóm A) có hóa trị cao nhất trùng với số thứ tự của nhóm.
Thí dụ, oxit cao nhất của các nguyên tố phân nhóm chính nhóm IV hoặc
nhóm IVA và của các nguyên tố phân nhóm chính nhóm VII hoặc nhóm VIIA
là nh sau :
Nhóm IVA CO

B. Câu Hỏi và Bài tập
III.1. a) Viết 3 phơng trình hoá học trong mỗi phơng trình đều có kim loại
tác dụng với hợp chất sinh ra khí hiđro.
b) Viết 3 phơng trình hoá học trong mỗi phơng trình đều có phi kim
tác dụng với các hợp chất sinh ra khí hiđro.
III.2. Khi điều chế khí H
2
ngời ta cho Zn tác dụng với dung dịch axit HCl.
Trong khí H
2
thu đợc bằng phơng pháp đó có lẫn tạp chất là khí HCl và hơi n-
ớc. Trình bày cách loại bỏ tạp chất để thu đợc khí hiđro tinh khiết. Viết các
PTHH, nếu cần.
III.3. Hãy viết một số PTHH trong đó các loại hợp chất khác nhau hoặc đơn
chất khác nhau tác dụng với nớc sinh ra khí hiđro. Ghi rõ các điều kiện của
phản ứng, nếu cần.
III.4. Hãy nêu những ứng dụng chính của khí hiđro.
III.5. Những chất nào thờng đợc dùng để hút nớc, chống ẩm, chất làm khô,
giải thích bằng cách viết PTHH, nếu cần.
49
III.6. Biết rằng :
a) Clo phản ứng với P tạo thành PCl
3
, PCl
5
.
b) Clo phản ứng với H
2
tạo thành hiđroclorua.
c) Clo tác dụng với dung dịch NaOH (khi lạnh) tạo thành nớc gia-ven

ợng nhỏ nớc. Thêm lợng d dung dịch HCl vào dung dịch nhận đợc đó. Cô cạn
cẩn thận thu đợc chất rắn khan khối lợng 13,7475 g. Viết các PTHH xảy ra và
tính % theo khối lợng của mỗi muối trong hỗn hợp B.
III.10. Cho hỗn hợp X gồm NaCl và muối clorua của kim loại kiềm M. Cho
4,73 g hỗn hợp X đó tác dụng với lợng d dung dịch AgNO
3
thì thu đợc 14,35 g
kết tủa. Hỏi trong hỗn hợp X chứa muối clorua của kim loại kiềm nào cùng với
NaCl.
Cho Li = 7, Na = 23, K = 39, Rb = 85, Cs = 133
III.11. Cần phải cho ít nhất bao nhiêu g MnO
2
tác dụng hết với lợng d dung
dịch HCl để thu đợc 22,4 lit khí clo (ĐKTC) ?
III.12. Cho hỗn hợp M gồm NaCl và NaBr. Lấy 12,59 g hỗn hợp đó hoà tan
hết vào nớc, thu đợc dung dịch A. Cho lợng d khí clo đi chậm qua A. Sau khi
50
cô cạn cẩn thận dung dịch thì thu đợc 11,7 g muối khan. Tính hàm lợng % theo
khối lợng của mỗi muối trong hỗn hợp M.
III.13. Trình bày nguyên tắc phơng pháp điều chế Ca(OCl)
2
đi từ đá vôi,
muối ăn, nớc và các dụng cụ cần thiết. Viết các PTHH minh hoạ.
III.14. Khi đun nóng muối kali clorat (KClO
3
) mà không có chất xúc tác thì
nó đồng thời bị phân huỷ theo 2 hớng :
a) Tạo thành khí oxi và kali clorua.
b) Tạo thành kali peclorat (KClO
4

/ P
B
= 1,8/1,9. Biết rằng trong điều kiện nhiệt
độ và thể tích không thay đổi thì áp suất của các khí tỉ lệ thuận với số mol khí
trong bình. Hãy xác định kim loại M đem làm thí nghiệm là kim loại nào ?
III.17. Cho hỗn hợp A gồm FeS
2
và FeCO
3
với số mol bằng nhau trong hỗn
hợp vào một bình kính chịu nhiệt chứa lợng d oxi. Nung bình đến nhiệt độ đủ
cao để xảy ra hoàn toàn các phản ứng oxi hoá hai muối đã cho rồi làm nguội
về nhiệt độ ban đầu. Hỏi áp suất trong bình trớc và sau phản ứng thay đổi thế
nào ?
51
III.18. Đốt cháy hoàn toàn 2,709 g một đơn chất R trong oxi rồi cho toàn
bộ sản phẩm tạo thành hấp thụ hết vào bình đựng 100 ml dung dịch NaOH
25% (có d=1,28 g/ml), đợc dung dịch A trong đó nồng độ NaOH giảm đi 4%
và có khả năng hấp thụ tối đa 17,92 lit khí CO
2
(ĐKTC). Hãy xác định đơn
chất R đã đợc đốt cháy.
III.19. Cho hỗn hợp A khối lợng m g ở dạng bột gồm Mg và Al. Đốt nóng
A trong không khí để oxi hoá hết các kim loại bởi oxi, thu đợc chất rắn B khối
lợng 18,5 g. Để hoà tan hết B cần dùng ít nhất 265 ml dung dịch HCl 4M, thu
đợc dung dịch C thể tích 270 ml. Tính m và nồng độ mol của các chất tan
trong C.
III.20. Cho hỗn hợp A khối lợng 15,24 g dạng phoi nhỏ gồm Cu và Al. Đốt
nóng A trong oxi để oxi hoá hoàn toàn hỗn hợp, thu đợc chất rắn khối lợng
23,88 g.

2
. Khi phản ứng kết thúc lọc bỏ Fe d, lấy dung dịch màu xanh nhạt cho
52
tác dụng với lợng d dung dịch NH
3
, tạo thành kết tủa màu trắng hơi xanh, kết
tủa này chuyển dần thành màu vàng và màu nâu đỏ khi tiếp xúc với không khí.
d) Cho 2 dung dịch cùng số mol của Ba(HSO
3
)
2
và Ba(OH)
2
tác dụng với nhau.
III.23. Viết các PTHH biểu diễn các quá trình hóa học sau :
1. Nitơ tác dụng với hiđro ở nhiệt độ cao, áp suất cao, có chất xúc tác tạo
thành khí amoniac (NH
3
).
2. NH
3
khử đợc oxi của CuO đun nóng tạo thành đồng kim loại, hơi nớc và nitơ.
3. Đốt cháy khí NH
3
trong không khí tạo thành hơi nớc và khí nitơ.
4. Đốt cháy khí amoniac bằng oxi có chất xúc tác là Pt, thu đợc khí NO và
hơi nớc.
5. Điều chế axit nitric theo các giai đoạn sau :
a) Đốt cháy amoniac có xúc tác Pt tạo thành NO.
b) Cho NO tác dụng với oxi thành khí NO

O
3
và hỗn hợp 2 khí NO
2
, O
2
.
10. Nung nóng muối Fe(NO
3
)
3
thu đợc oxit Fe
2
O
3
và hỗn hợp 2 khí N
2
và O
2
.
III.24. Viết các PTHH biểu diễn các quá trình hoá học sau :
1. Điều chế axit photphoric trong phòng thí nghiệm đi từ nguyên liệu đầu là
photpho đỏ.
2. Từ các nguyên liệu ban đầu là quặng apatit (thành phần chính là
Ca
3
(PO
4
)
2

C) silic khử oxi của CO
2
tạo thành silic cacbua
(SiC) và khí CO.
d) Cho hơi nớc đi qua cacbon nung đỏ, thu đợc khí than và hỗn hợp của H
2
và CO. Đốt hỗn hợp khí than đó có phản ứng toả ra lợng lớn nhiệt.
e) Cho khí CO đi từ từ qua ống sứ nung nóng chứa Fe
2
O
3
dạng bột, để khí
đó lần lợt khử Fe
3
O
4
, FeO và cuối cùng thành Fe.
III.28. Đốt cháy 7,2 g một loại than chứa tạp chất trơ trong khí oxi d. Cho
toàn bộ sản phẩm cháy vào bình đựng lợng d dung dịch NaOH. Sau đó thêm
vào bình lợng d dung dịch BaCl
2
, thấy tạo thành 114,26 g kết tủa trắng. Hãy
viết các PTHH xảy ra và tính hàm lợng cacbon trong loại than đã đem đốt.
III.29. Cho một lợng sắt oxit vào ống sứ, nung nóng ống ở nhiệt độ cao rồi
cho luồng khí d CO đi chậm qua ống để khử hoàn toàn sắt oxit thành sắt kim
loại. Khí CO
2
đi ra khỏi ống sứ đợc hấp thụ hết vào bình đựng lợng d nuớc vôi
trong, thu đợc 13,5 g kết tủa trắng. Viết các PTHH xảy ra và xác định công
thức của sắt oxit, biết rằng sau phản ứng cho lợng sắt trong ống sứ tác dụng hết

Na
2
SO
3
NaHSO
3
Na
2
SO
3
Na
2
SO
4

CO
2
Na
2
CO
3
NaHCO
3
Na
2
CO
3
NaOH
III.33. Trình bày nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố hóa học thành bảng
tuần hoàn.