Hóa học IGCSE (0620) chạy từ trạng thái vật chất và cấu tạo nguyên tử qua stoichiometry, điện phân, nhiệt động lực học, tốc độ phản ứng, axit và bazơ, Bảng tuần hoàn, kim loại, hóa học môi trường và hóa học hữu cơ, kết thúc bằng kỹ thuật thí nghiệm và phân tích.
Stoichiometry quyết định điểm số. Nó xuất hiện trong các câu hỏi riêng biệt và sau đó nằm trong điện phân, nhiệt động lực học và tốc độ phản ứng, do đó thời gian dành cho mol sẽ hoàn vốn gấp nhiều lần.
Mất điểm đáng tiếc khác là phương trình: cân bằng sai, thiếu ký hiệu trạng thái, hoặc viết phương trình ion đầy đủ thay vì rút gọn. Bài thi gồm sáu thành phần, chia giữa Nền tảng và Nâng cao — hãy xác định bạn đang thi khối nào trước khi ôn tập.
The three states of matter · Ba trạng thái của vật chất
Syllabus · Chương trình
English
Core
Supplement
1 State the distinguishing properties of solids, liquids and gases
2 Describe the structures of solids, liquids and gases in terms of particle separation, arrangement and motion
3 Describe changes of state in terms of melting, boiling, evaporating, freezing and condensing
5 Explain changes of state in terms of kinetic particle theory, including the interpretation of heating and cooling curves
4 Describe the effects of temperature and pressure on the volume of a gas
6 Explain, in terms of kinetic particle theory, the effects of temperature and pressure on the volume of a gas
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Nêu các tính chất đặc trưng của rắn, lỏng và khí
2 Mô tả cấu trúc của rắn, lỏng và khí dựa trên khoảng cách giữa các hạt, sự sắp xếp và chuyển động
3 Mô tả sự chuyển trạng thái theo nóng chảy, sôi, bốc hơi, đông đặc và ngưng tụ
5 Giải thích sự chuyển trạng thái dựa trên thuyết động học hạt, bao gồm việc diễn giải đường cong nhiệt độ tăng/giảm
4 Mô tả tác động của nhiệt độ và áp suất lên thể tích của khí
6 Giải thích, dựa trên thuyết động học hạt, tác động của nhiệt độ và áp suất lên thể tích khí
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Solid, liquid, gas: particle motion
Everything around you is made of tiny particles 粒子 — these can be atoms 原子, molecules 分子, or ions 离子. The kinetic particle theory 粒子动理论 says these particles are always moving. How close the particles are, how they are arranged, and how they move decides whether matter is a solid 固体, a liquid 液体, or a gas 气体.
Properties you can observe
You do not need a microscope to tell the three states apart. They behave in different ways:
A solid has a fixed shape and a fixed volume 体积. It does not flow and you cannot compress 压缩 it (squeeze it smaller).
A liquid has a fixed volume but no fixed shape. It flows and takes the shape of its container. It is almost impossible to compress.
A gas has no fixed shape and no fixed volume. It flows and spreads out to fill the whole container. A gas is easy to compress.
The table below sums up these properties. Density 密度 means how much mass 质量 is packed into a given volume.
Property
Solid
Liquid
Gas
Shape
fixed
takes the shape of the container
fills the whole container
Volume
fixed
fixed
fills the whole container
Can it be compressed?
no
almost none
yes, easily
Does it flow?
no
yes
yes
Density
high
high
low
The particle picture
The kinetic particle theory explains these properties by looking at three things: the separation 间距 of the particles (how far apart they are), their arrangement 排列 (the pattern), and their motion 运动 (how they move).
Solid
Liquid
Gas
Separation
touching, very close
close together
far apart
Arrangement
regular 规则 pattern
random, no pattern
random, no pattern
Motion
vibrate 振动 about fixed positions
move and slide past each other
move quickly in all directions
Strong forces of attraction 引力 hold the particles together. In a solid these forces are strong enough to hold every particle in place, so a solid keeps its shape. In a liquid the forces are weaker, so particles can move around. In a gas the particles move so fast that the forces hardly act at all, so the gas spreads out.
Tiếng Việt
Solid, liquid, gas: particle motion (Rắn, lỏng, khí: chuyển động hạt)
Mọi thứ xung quanh bạn đều được tạo thành từ các hạt nhỏ bé — chúng có thể là nguyên tử, phân tử, hoặc ion. Lý thuyết hạt động học nói rằng các hạt này luôn chuyển động. Khoảng cách giữa các hạt, cách sắp xếp của chúng và cách chúng di chuyển quyết định liệu vật chất đó là rắn, lỏng, hay khí.
Các tính chất bạn có thể quan sát
Bạn không cần kính hiển vi để phân biệt ba trạng thái. Chúng có hành vi khác nhau:
Một chất rắn có hình dạng cố định và thể tích cố định. Nó không chảy và bạn không thể nén nó (ép cho nhỏ lại).
Một chất lỏng có thể tích cố định nhưng không có hình dạng cố định. Nó chảy và nhận hình dạng của bình chứa. Gần như không thể nén được.
Một chất khí không có hình dạng cố định và không có thể tích cố định. Nó chảy và lan rộng để lấp đầy toàn bộ bình chứa. Chất khí dễ bị nén.
Bảng dưới đây tóm tắt các tính chất này. Mật độ nghĩa là lượng khối lượng được đóng gói vào một thể tích nhất định.
Property
Solid
Liquid
Gas
Shape
fixed
takes the shape of the container
fills the whole container
Volume
fixed
fixed
fills the whole container
Can it be compressed?
no
almost none
yes, easily
Does it flow?
no
yes
yes
Density
high
high
low
Mô hình hạt
Lý thuyết hạt động học giải thích các tính chất này bằng cách xem xét ba yếu tố: khoảng cách giữa các hạt (chúng cách nhau bao xa), sự sắp xếp (mẫu hình), và chuyển động (cách chúng di chuyển).
Solid
Liquid
Gas
Separation
touching, very close
close together
far apart
Arrangement
regular pattern
random, no pattern
random, no pattern
Motion
vibrate about fixed positions
move and slide past each other
move quickly in all directions
Các lực hút mạnh giữ các hạt lại với nhau. Trong chất rắn, lực này đủ mạnh để giữ mọi hạt tại chỗ, nên chất rắn giữ nguyên hình dạng. Trong chất lỏng, lực yếu hơn, nên các hạt có thể di chuyển. Trong chất khí, các hạt di chuyển quá nhanh đến mức lực hầu như không tác dụng, nên khí lan ra.
Các hạt được đóng gần và đều đặn trong chất rắn, gần gũi và ngẫu nhiên trong chất lỏng, và xa nhau trong chất khí
Explore · Khám phá
States of matter · Các trạng thái của vật chất
Heat the box and watch the particles break free: a vibrating solid melts to a flowing liquid, then spreads out as a gas. Same particles — just more energy. · Đun nóng hộp và theo dõi các hạt thoát ra: một chất rắn rung chuyển tan chảy thành chất lỏng chảy, sau đó lan tỏa dưới dạng khí. Cùng những hạt — chỉ có thêm năng lượng.
When you heat or cool a substance, it can change from one state to another. You must know the name of each change.
Change
What happens
Name
solid → liquid
melting 熔化
melting
liquid → solid
freezing 凝固
freezing
liquid → gas (at the surface, below the boiling point)
evaporating 蒸发
evaporation
liquid → gas (all through the liquid)
boiling 沸腾
boiling
gas → liquid
condensing 凝结
condensation
A pure solid melts at one fixed temperature, the melting point 熔点. A pure liquid boils at one fixed temperature, the boiling point 沸点. The same substance freezes at its melting point and condenses at its boiling point.
A few substances change straight from solid to gas without melting first. This is called sublimation 升华. In the photo below, warmed solid iodine in a beaker turns directly into a purple gas; the gas then cools on the round flask of ice above and turns back into a solid.
Explaining changes of state with the particle theory
Each change of state is really a change in the energy 能量 of the particles.
When you heat a solid, the particles gain energy and vibrate faster. At the melting point the particles have enough energy to break away from their fixed places and slide around — the solid melts.
When you heat a liquid, the particles move faster. At the boiling point they have enough energy to fully escape the forces of attraction and become a gas.
Cooling does the opposite. The particles lose energy, move more slowly, and the forces of attraction pull them back together.
During a change of state the energy goes into breaking the forces of attraction, not into making the particles move faster. This is why the temperature stays the same while a substance is melting or boiling.
Heating and cooling curves
A heating curve 加热曲线 is a graph of temperature against time as you heat a substance steadily. A cooling curve 冷却曲线 is the same graph as the substance cools.
On a heating curve there are two flat (level) parts:
The first flat part is at the melting point. Here solid and liquid are both present. The heat energy breaks the forces holding the solid together, so the temperature does not rise.
The second flat part is at the boiling point. Here liquid and gas are both present, and the temperature again stays constant.
A cooling curve is the reverse. It has a flat part at the boiling point (the gas condenses) and a flat part at the melting point (the liquid freezes). As the particles slow down, thermal energy 热能 is released to the surroundings.
Tiếng Việt
Ice melting to water: a change of state as the solid warms. (Đá tan thành nước: sự thay đổi trạng thái khi chất rắn nóng lên.)
Khi bạn đun nóng hoặc làm lạnh một chất, nó có thể chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác. Bạn cần biết tên của mỗi sự chuyển đổi.
Change
What happens
Name
solid → liquid
melting
melting
liquid → solid
freezing
freezing
liquid → gas (at the surface, below the boiling point)
evaporating
evaporation
liquid → gas (all through the liquid)
boiling
boiling
gas → liquid
condensing
condensation
Một chất rắn tinh khiết nóng chảy ở một nhiệt độ cố định, gọi là điểm nóng chảy. Một chất lỏng tinh khiết sôi ở một nhiệt độ cố định, gọi là điểm sôi. Cùng một chất sẽ đông đặc ở điểm nóng chảy và ngưng tụ ở điểm sôi.
Heating: solid → liquid → gas; cooling reverses each change (Đun nóng: rắn → lỏng → khí; làm lạnh đảo ngược từng sự thay đổi)
Một số ít chất chuyển trực tiếp từ rắn sang khí mà không qua trạng thái lỏng trước. Điều này được gọi là sự thăng hoa. Trong ảnh bên dưới, iốt rắn được làm ấm trong bình thủy tinh chuyển trực tiếp thành khí màu tím; khí sau đó làm mát trên phễu chứa đá phía trên và trở lại thành chất rắn.
Iodin rắn được làm nóng chuyển thẳng thành khí màu tím (sự thăng hoa)
The everyday example: dry ice is solid carbon dioxide, and it sublimes too — it never leaves a puddle (Ví dụ thường ngày: băng khô là cacbon đioxit rắn, và nó cũng thăng hoa — nó không bao giờ để lại vũng nước)
Giải thích sự thay đổi trạng thái bằng lý thuyết hạt
Mỗi sự thay đổi trạng thái thực chất là sự thay đổi năng lượng của các hạt.
Khi bạn đun nóng chất rắn, các hạt nhận năng lượng và dao động nhanh hơn. Ở điểm nóng chảy, các hạt có đủ năng lượng để tách khỏi vị trí cố định và trượt đi — chất rắn nóng chảy.
Khi bạn đun nóng chất lỏng, các hạt di chuyển nhanh hơn. Ở điểm sôi, chúng có đủ năng lượng để thoát hoàn toàn khỏi lực hút và trở thành khí.
Làm lạnh làm ngược lại điều đó. Các hạt mất năng lượng, di chuyển chậm hơn, và lực hút kéo chúng lại gần nhau.
Trong quá trình thay đổi trạng thái, năng lượng dùng để phá vỡ lực hút chứ không dùng để làm các hạt di chuyển nhanh hơn. Đây là lý do tại sao nhiệt độ duy trì không đổi trong khi chất đang nóng chảy hay sôi.
Đường cong đun nóng và làm lạnh
Một đường cong đun nóng là đồ thị biểu diễn nhiệt độ theo thời gian khi bạn đun nóng một chất đều đặn. Một đường cong làm lạnh là cùng một loại đồ thị đó khi chất làm nguội.
Trên đường cong đun nóng có hai phần phẳng (bằng phẳng):
Phần bằng phẳng đầu tiên nằm ở nhiệt độ nóng chảy. Tại đây cả chất rắn và chất lỏng đều tồn tại. Nhiệt năng làm phá vỡ các lực liên kết giữ chất rắn lại với nhau, do đó nhiệt độ không tăng.
Phần bằng phẳng thứ hai nằm ở nhiệt độ sôi. Tại đây cả chất lỏng và khí đều tồn tại, và nhiệt độ tiếp tục duy trì không đổi.
Đường cong làm nguội là quá trình ngược lại. Nó có phần bằng phẳng ở nhiệt độ sôi (khí ngưng tụ) và phần bằng phẳng ở nhiệt độ nóng chảy (chất lỏng đông đặc). Khi các hạt chuyển động chậm lại, năng lượng nhiệt được giải phóng ra môi trường xung quanh.
Nhiệt độ giữ nguyên ở nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi trong khi các lực hút bị phá vỡ
Explore · Khám phá
Heating a substance through its states · Đun nóng một chất đi qua các trạng thái của nó
Step up the temperature. Adding heat gives the particles more energy until they break free — and the temperature pauses at each change of state while the energy does that work. · Tăng nhiệt độ. Việc cung cấp nhiệt trao cho các hạt thêm năng lượng cho đến khi chúng thoát ra — và nhiệt độ tạm dừng tại mỗi sự thay đổi trạng thái khi năng lượng thực hiện công việc đó.
Gases: temperature, pressure and volume · Khí: nhiệt độ, áp suất và thể tích
English
A gas pushes on the walls of its container. This push, spread over the area of the wall, is the pressure 压强 of the gas. Pressure comes from the gas particles hitting the walls.
Effect of temperature
If you heat a fixed mass of gas while keeping the pressure the same, its volume increases.
Using the particle theory: heating gives the particles more kinetic energy 动能, so they move faster. They hit the walls harder and more often. To keep the pressure the same, the gas must take up more space, so the volume gets bigger.
If instead the volume is fixed (a sealed, rigid container), heating the gas makes the pressure rise, because the faster particles collide 碰撞 with the walls harder and more often.
Effect of pressure
If you increase the pressure on a fixed mass of gas while keeping the temperature the same, its volume decreases. Squeezing the gas into a smaller space means the particles hit the walls more often, which is what a higher pressure means.
Tiếng Việt
Một chất khí tác dụng lực đẩy lên thành bình chứa nó. Lực đẩy này, phân bố trên diện tích thành, chính là áp suất của khí. Áp suất phát sinh từ việc các hạt khí va chạm vào thành bình.
Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nếu bạn nung nóng một khối lượng khí xác định trong khi giữ áp suất không đổi, thể tích của nó sẽ tăng lên.
Khí bị làm nóng: các hạt chuyển động nhanh hơn lan tỏa và chiếm không gian lớn hơn
Sử dụng thuyết hạt: việc gia nhiệt cung cấp cho các hạt thêm động năng, khiến chúng di chuyển nhanh hơn. Chúng va chạm vào thành bình mạnh mẽ và thường xuyên hơn. Để giữ áp suất không đổi, khí phải chiếm nhiều không gian hơn, nên thể tích trở nên lớn hơn.
Ngược lại, nếu thể tích được cố định (bình kín, cứng), việc gia nhiệt khí sẽ làm áp suất tăng lên, vì các hạt di chuyển nhanh hơn va chạm vào thành bình mạnh mẽ và thường xuyên hơn.
Ảnh hưởng của áp suất
Nếu bạn tăng áp suất lên một khối lượng khí xác định trong khi giữ nhiệt độ không đổi, thể tích của nó sẽ giảm xuống. Việc nén khí vào không gian nhỏ hơn nghĩa là các hạt va chạm vào thành bình thường xuyên hơn, đó chính là ý nghĩa của áp suất cao hơn.
Nén khí vào thể tích nhỏ hơn khiến các hạt va chạm vào thành bình thường xuyên hơn, do đó áp suất tăng lên
1 Describe and explain diffusion in terms of kinetic particle theory
2 Describe and explain the effect of relative molecular mass on the rate of diffusion of gases
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Mô tả và giải thích khuếch tán dựa trên thuyết động học hạt
2 Mô tả và giải thích tác động của khối lượng phân tử tương đối lên tốc độ khuếch tán của khí
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Diffusion: random motion, one-way flow
Diffusion 扩散 is the spreading of particles from a region where they are crowded to a region where they are spread out — that is, from high concentration 浓度 to low concentration. It happens because particles are always moving in random directions.
Diffusion explains why you can smell food from across a room: the smell particles move and mix with the air until they reach your nose. Diffusion happens in gases and in liquids, but not in solids, because solid particles cannot move from place to place.
Rate of diffusion and molecular mass
Lighter gas particles move faster than heavier ones at the same temperature. So a gas with a smaller relative molecular mass 相对分子质量 (a smaller mass for each molecule) has a faster rate 速率 of diffusion.
A classic experiment shows this. Cotton wool soaked in ammonia 氨气 ($\text{NH}_3$) is put at one end of a long glass tube. Cotton wool soaked in hydrogen chloride 氯化氢 ($\text{HCl}$) is put at the other end. Both gases diffuse along the tube and meet to form a white ring of ammonium chloride 氯化铵 ($\text{NH}_4\text{Cl}$).
Ammonia has $M_r = 17$ and hydrogen chloride has $M_r = 36.5$. Ammonia is lighter, so it diffuses faster and travels further along the tube. The white ring forms nearer the hydrogen chloride end.
Worked example. Bromine ($M_r = 160$) and ammonia ($M_r = 17$) are released at the same moment from opposite ends of a long tube. Which travels further before they meet? Compare the relative molecular masses. Ammonia's $M_r$ is far smaller, so its molecules move faster at the same temperature and it diffuses more quickly. Ammonia therefore travels the greater distance, and the two gases meet nearer the bromine end. The rule is always "lighter means faster" - argue from $M_r$, never from how big the formula looks on paper.
Tiếng Việt
Khuếch tán: chuyển động ngẫu nhiên, dòng chảy một chiều
Sự khuếch tán là sự lan tỏa của các hạt từ vùng nơi chúng tập trung sang vùng nơi chúng phân tán — tức là từ nồng độ cao sang nồng độ thấp. Sự khuếch tán xảy ra vì các hạt luôn chuyển động theo các hướng ngẫu nhiên.
Các hạt khuếch tán từ nồng độ cao sang nồng độ thấp cho đến khi phân bố đều
Sự khuếch tán giải thích tại sao bạn có thể ngửi thấy mùi thức ăn từ xa trong phòng: các hạt mùi di chuyển và hòa lẫn với không khí cho đến khi đến mũi bạn. Sự khuếch tán diễn ra trong khí và chất lỏng, nhưng không xảy ra trong chất rắn, vì các hạt chất rắn không thể di chuyển từ nơi này sang nơi khác.
Tốc độ khuếch tán và khối lượng phân tử
Các hạt khí nhẹ hơn di chuyển nhanh hơn so với các hạt nặng hơn ở cùng nhiệt độ. Do đó, một chất khí có khối lượng phân tử tương đối nhỏ hơn (khối lượng mỗi phân tử nhỏ hơn) sẽ có tốc độ khuếch tán nhanh hơn.
Một thí nghiệm điển hình minh họa điều này. Bông tẩm amoniak ($\text{NH}_3$) được đặt ở một đầu ống thủy tinh dài. Bông tẩm hydro clorua ($\text{HCl}$) được đặt ở đầu kia. Cả hai khí khuếch tán dọc theo ống và gặp nhau tạo thành một vòng trắng amoni clorua ($\text{NH}_4\text{Cl}$).
Amoniac có $M_r = 17$ và hydro clorua có $M_r = 36.5$. Amoniac nhẹ hơn, nên nó khuếch tán nhanh hơn và di chuyển xa hơn dọc theo ống. Vòng trắng hình thành gần phía hydro clorua hơn.
Amoniac ($M_r=17$) nhẹ hơn, nên nó khuếch tán nhanh hơn và xa hơn; vòng trắng hình thành gần phía HCl hơn
Ví dụ tính toán. Brom ($M_r = 160$) và amoniac ($M_r = 17$) được giải phóng cùng lúc từ hai đầu ống dài. Chất nào di chuyển xa hơn trước khi chúng gặp nhau? So sánh khối lượng phân tử tương đối. Amoniac có $M_r$ nhỏ hơn nhiều, nên các phân tử của nó di chuyển nhanh hơn ở cùng nhiệt độ và khuếch tán nhanh hơn. Do đó, amoniac di chuyển quãng đường lớn hơn, và hai khí gặp nhau gần phía brom hơn. Quy luật luôn là "nhẹ hơn thì nhanh hơn" - hãy lập luận dựa vào $M_r$, đừng dựa vào kích thước công thức trên giấy.
Explore · Khám phá
Diffusion · Sự khuếch tán
Release the cloud and the particles spread on their own from the crowded corner until they fill the box evenly — diffusion, sped up by heat. · Giải phóng đám mây và các hạt tự lan tỏa từ góc đông đúc cho đến khi lấp đầy đều hộp — khuếch tán, được加速 bởi nhiệt.
Explore · Khám phá
Diffusion · Sự khuếch tán
Set the concentration on each side. Particles spread from high to low concentration until evenly mixed. · Đặt nồng độ ở mỗi bên. Các hạt lan tỏa từ nồng độ cao xuống thấp cho đến khi trộn đều.
During melting and boiling the temperature stays constant (the flat parts of a heating curve), because the energy breaks the forces between particles instead of making them move faster.
Evaporation happens only at the surface and at any temperature; boiling happens throughout the liquid at one fixed temperature.
Explain gas behaviour with the particle theory: heating a gas at fixed volume raises the pressure because the particles hit the walls harder and more often — the particles themselves do not get bigger.
Diffusion is faster for lighter particles (smaller $M_r$) and cannot happen in solids. In the ammonia/hydrogen chloride tube the lighter ammonia travels further, so the white ring forms nearer the HCl end.
Tiếng Việt
Trong quá trình nóng chảy và sôi, nhiệt độ giữ nguyên (các phần bằng phẳng của đường cong gia nhiệt), vì năng lượng dùng để phá vỡ lực giữa các hạt thay vì làm chúng di chuyển nhanh hơn.
Sự bay hơi chỉ xảy ra ở bề mặt và ở bất kỳ nhiệt độ nào; sôi xảy ra toàn bộ trong chất lỏng ở một nhiệt độ xác định.
Giải thích hành vi của khí bằng thuyết hạt: việc gia nhiệt khí ở thể tích không đổi làm tăng áp suất vì các hạt va chạm vào thành bình mạnh mẽ và thường xuyên hơn — bản thân các hạt không trở nên to hơn.
Sự khuếch tán diễn ra nhanh hơn với các hạt nhẹ hơn ($M_r$ nhỏ hơn) và không thể xảy ra trong chất rắn. Trong ống amoniac/hydro clorua, amoniac nhẹ hơn di chuyển xa hơn, nên vòng trắng hình thành gần phía HCl hơn.
2
Atoms, elements and compounds · 的伟大, nguyên tố và hợp chất
1 Describe the differences between elements, compounds and mixtures
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Mô tả sự khác biệt giữa nguyên tố, hợp chất và hỗn hợp
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
A pure element (vanadium): elements are the simplest substances.
All substances are made from about 100 simple building blocks. Knowing how they are joined lets you sort every substance into one of three groups.
An element 元素 is a substance made of only one type of atom 原子. You cannot break it into anything simpler by a chemical reaction. Examples: copper, oxygen, carbon.
A compound 化合物 is two or more elements chemically joined (bonded) together. The atoms are joined in a fixed ratio. Examples: water, carbon dioxide. A compound has different properties from the elements in it.
A mixture 混合物 is two or more substances that are just mixed, not chemically joined. The parts keep their own properties and can be separated by physical methods. Example: air.
The key difference: in a compound the elements are bonded and can only be separated by chemical reactions; in a mixture they are not bonded and are easy to separate.
An element has one type of atom; a compound has different atoms bonded in a fixed ratio; a mixture is not bonded
Explore · Khám phá
Elements, compounds and mixtures lab · Phòng thí nghiệm về nguyên tố, hợp chất và hỗn hợp
Classify everyday particle examples by composition. · Phân loại các ví dụ hạt hàng ngày theo thành phần.
1 Describe the structure of the atom as a central nucleus containing neutrons and protons surrounded by electrons in shells
2 State the relative charges and relative masses of a proton, a neutron and an electron
3 Define proton number/atomic number as the number of protons in the nucleus of an atom
4 Define mass number/nucleon number as the total number of protons and neutrons in the nucleus of an atom
5 Determine the electronic configuration of elements and their ions with proton number 1 to 20, e.g. 2,8,3
6 State that: (a) Group VIII noble gases have a full outer electron shell (b) the number of outer shell electrons is equal to the group number in Groups I to VII (c) the number of occupied electron shells is equal to the period number
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Mô tả cấu trúc của nguyên tử với hạt nhân ở trung tâm chứa neutron và proton được bao quanh bởi electron trong các vỏ
2 Nêu điện tích tương đối và khối lượng tương đối của proton, neutron và electron
3 Định nghĩa số hiệu nguyên tử/số proton là số lượng proton có trong hạt nhân của một nguyên tử
4 Định nghĩa số khối/số nucleon là tổng số lượng proton và neutron trong hạt nhân của một nguyên tử
5 Xác định cấu hình electron của các nguyên tố và ion của chúng với số hiệu nguyên tử từ 1 đến 20, ví dụ: 2,8,3
6 Nêu rằng: (a) Các khí hiếm thuộc Nhóm VIII có vỏ electron ngoài cùng đầy đủ (b) số lượng electron lớp ngoài cùng bằng với số nhóm trong các Nhóm I đến VII (c) số lượng lớp electron chiếm đóng bằng với số chu kỳ
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
Inside the atom
Every atom has a small, dense centre called the nucleus 原子核. Around it, electrons 电子 move in shells 电子层 (energy levels). The nucleus contains two kinds of particle: protons 质子 and neutrons 中子.
An atom has a tiny nucleus of protons and neutrons, with electrons in shells around it
Each particle has a relative mass and a relative charge 电荷. You must learn these values:
Particle
Relative mass
Relative charge
proton
1
$+1$
neutron
1
$0$
electron
$\frac{1}{1840}$ (almost 0)
$-1$
An atom has no overall charge because it has equal numbers of protons ($+1$ each) and electrons ($-1$ each).
Proton number and mass number
Two numbers describe an atom:
The proton number 质子数 (also called the atomic number 原子序数) is the number of protons in the nucleus. It tells you which element the atom is.
The mass number 质量数 (also called the nucleon number 核子数) is the total number of protons and neutrons in the nucleus.
So the number of neutrons $=$ mass number $-$ proton number.
Electronic configuration
The electrons fill the shells from the inside out. The first shell holds up to 2 electrons; the next shells hold up to 8 each (for the first 20 elements). The electronic configuration 电子排布 lists how many electrons are in each shell, starting from the inside.
For example, an atom with 13 electrons has the configuration $2,8,3$. Sodium (proton number 11) is $2,8,1$. Calcium (proton number 20) is $2,8,8,2$.
The configuration links to the Periodic Table 周期表:
A Group 族 number (Groups I to VII) equals the number of electrons in the outer shell. So $2,8,1$ is in Group I.
A Period 周期 number equals the number of shells that hold electrons. So $2,8,1$ has three shells, so it is in Period 3.
The noble gases 稀有气体 in Group VIII (or 0) have a full outer shell, which makes them very unreactive.
Sodium's configuration 2,8,1 links to the Periodic Table: one outer electron means Group I, three shells means Period 3
Explore · Khám phá
Electron shells · Vỏ electron
Change the atomic number and watch the shells fill (2, 8, 8) — the electron arrangement of the first 20 elements. · Thay đổi số hiệu nguyên tử và quan sát các vỏ được lấp đầy (2, 8, 8) — cấu hình electron của 20 nguyên tố đầu tiên.
1 Define isotopes as different atoms of the same element that have the same number of protons but different numbers of neutrons
3 State that isotopes of the same element have the same chemical properties because they have the same number of electrons and therefore the same electronic configuration
2 Interpret and use symbols for atoms, e.g. $^{12}_{6}\text{C}$, and ions, e.g. $^{35}_{17}\text{Cl}^-$
4 Calculate the relative atomic mass of an element from the relative masses and abundances of its isotopes
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Định nghĩa đồng vị là các nguyên tử khác nhau của cùng một nguyên tố có cùng số lượng proton nhưng khác số lượng neutron
3 Nêu rằng các đồng vị của cùng một nguyên tố có tính chất hóa học giống nhau vì chúng có cùng số lượng electron và do đó có cùng cấu hình electron
2 Giải thích và sử dụng ký hiệu cho nguyên tử, ví dụ: $^{12}_{6}\text{C}$, và ion, ví dụ: $^{35}_{17}\text{Cl}^-$
4 Tính khối lượng nguyên tử tương đối của một nguyên tố dựa trên khối lượng tương đối và tỷ lệ phần trăm của các đồng vị của nó
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
Isotopes 同位素 are atoms of the same element that have the same number of protons but different numbers of neutrons. Because the proton number is the same, they are the same element. Because the neutron number is different, they have different mass numbers.
You write an atom with its mass number on top and proton number below, like $^{12}_{6}\text{C}$. For an ion you add the charge, like $^{35}_{17}\text{Cl}^{-}$.
Isotopes of an element have the same chemical properties. This is because chemical reactions only involve electrons, and isotopes have the same number of electrons and the same electronic configuration. (The extra neutrons change only the mass.)
Calculating relative atomic mass
The relative atomic mass 相对原子质量 ($A_r$) of an element is the average mass of its atoms, taking into account how common each isotope is. The abundance 丰度 is the percentage of each isotope.
Relative atomic mass is a weighted average: chlorine is 75 percent Cl-35 and 25 percent Cl-37, so A_r is 35.5
Worked example. Boron has two isotopes, $^{10}\text{B}$ and $^{11}\text{B}$, and its $A_r$ is 10.8. Find the percentage of each. Let the abundance of $^{11}\text{B}$ be $x$, so the abundance of $^{10}\text{B}$ is $(100 - x)$. Then
$$\frac{11x + 10(100 - x)}{100} = 10.8$$
so $11x + 1000 - 10x = 1080$, giving $x = 80$. Boron is 80%$^{11}\text{B}$ and 20%$^{10}\text{B}$. Check it against common sense: 10.8 lies closer to 11, so the heavier isotope must be the more common one. If your answer gives the majority to the isotope further from $A_r$, you have them the wrong way round.
Explore · Khám phá
Protons, neutrons & isotopes · Proton, neutron & đồng vị
Change the neutrons to make isotopes (same element, different mass number); change the electrons to make ions. · Thay đổi neutron để tạo đồng vị (cùng nguyên tố, số khối khác); thay đổi electron để tạo ion.
Explore · Khám phá
Isotope lab · Phòng thí nghiệm đồng vị
Classify isotope facts by proton, neutron and mass number. · Phân loại sự thật về đồng vị dựa trên proton, neutron và số khối.
1 Describe the formation of positive ions, known as cations, and negative ions, known as anions
5 Describe the giant lattice structure of ionic compounds as a regular arrangement of alternating positive and negative ions
2 State that an ionic bond is a strong electrostatic attraction between oppositely charged ions
6 Describe the formation of ionic bonds between ions of metallic and non-metallic elements, including the use of dot-and-cross diagrams
3 Describe the formation of ionic bonds between elements from Group I and Group VII, including the use of dot-and-cross diagrams
7 Explain in terms of structure and bonding the properties of ionic compounds: (a) high melting points and boiling points (b) good electrical conductivity when aqueous or molten and poor when solid
4 Describe the properties of ionic compounds: (a) high melting points and boiling points (b) good electrical conductivity when aqueous or molten and poor when solid
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Mô tả quá trình tạo thành các ion dương, gọi là cation, và các ion âm, gọi là anion
5 Mô tả mạng tinh thể lớn của các hợp chất ion dưới dạng sắp xếp đều đặn xen kẽ các ion dương và âm
2 Nêu rằng liên kết ion là lực hút tĩnh điện mạnh giữa các ion mang điện tích trái dấu
6 Mô tả quá trình tạo thành liên kết ion giữa các ion của nguyên tố kim loại và phi kim, bao gồm cả việc sử dụng sơ đồ chấm và chữ X
3 Mô tả quá trình tạo thành liên kết ion giữa các nguyên tố thuộc Nhóm I và Nhóm VII, bao gồm cả việc sử dụng sơ đồ chấm và chữ X
7 Giải thích về tính chất của hợp chất ion dựa trên cấu trúc và liên kết: (a) nhiệt độ nóng chảy và sôi cao (b) dẫn điện tốt khi ở trạng thái dung dịch hoặc nóng chảy và kém khi ở trạng thái rắn
4 Mô tả tính chất của hợp chất ion: (a) nhiệt độ nóng chảy và sôi cao (b) dẫn điện tốt khi ở trạng thái dung dịch hoặc nóng chảy và kém khi ở trạng thái rắn
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
Ionic bonding: electron transfer
An ion 离子 is an atom (or group of atoms) that has lost or gained electrons, so it has an electric charge.
A metal atom loses electrons to form a positive ion, called a cation 阳离子.
A non-metal atom gains electrons to form a negative ion, called an anion 阴离子.
Atoms do this to get a full outer shell, like a noble gas.
How an ionic bond forms
An ionic bond 离子键 is a strong electrostatic attraction 静电引力 between oppositely charged ions (a $+$ ion and a $-$ ion pull together).
Ionic bonds form between a metal 金属 and a non-metal 非金属. Take sodium chloride, $\text{NaCl}$. Sodium ($2,8,1$) gives its one outer electron to chlorine ($2,8,7$). Now sodium is $\text{Na}^{+}$ ($2,8$) and chlorine is $\text{Cl}^{-}$ ($2,8,8$). Both have full outer shells, and the opposite charges attract.
You can show this with a dot-and-cross diagram: draw each atom's outer-shell electrons as dots for one element and crosses for the other, then show the electron moving from the metal to the non-metal.
Sodium gives its outer electron to chlorine; both reach full outer shells and the opposite charges attract (the blue electron came from sodium)
The structure and properties of ionic compounds
An ionic compound 离子化合物 is not made of separate molecules 分子. The ions pack together into a giant lattice 晶格 — a regular pattern of huge numbers of alternating 交替 positive and negative ions.
Ions pack into a giant lattice: a regular, repeating pattern of alternating positive and negative ionsA halite crystal: sodium chloride's cubic shape is the ionic lattice inside it, made big enough to see
This structure explains the properties:
Property
Reason
high melting point 熔点 and boiling point 沸点
the strong electrostatic attraction between ions needs a lot of energy to break
poor electrical conductivity 导电性 when solid
the ions are fixed in place and cannot move
good conductor when molten 熔融 or aqueous 水溶液
the ions are now free to move and carry charge
Explore · Khám phá
Forming an ionic bond (NaCl) · Hình thành liên kết ion (NaCl)
Step through it. A metal hands its outer electron to a non-metal; the oppositely charged ions then attract and pack into a giant lattice. · Tiến hành từng bước. Một kim loại trao electron ngoài cùng cho phi kim; các ion mang điện tích trái dấu sau đó hút nhau và sắp xếp thành mạng tinh thể khổng lồ.
Explore · Khám phá
Ionic bonding (electron transfer) · Liên kết ion (truyền electron)
Step through it: the metal hands its outer electron(s) to the non-metal, both reach full shells, and the resulting + and − ions attract — an ionic bond. · Tiến hành từng bước: kim loại trao electron ngoài cùng cho phi kim, cả hai đạt lớp vỏ đầy đủ, và các ion + và − thu hút nhau — tạo thành liên kết ion.
1 State that a covalent bond is formed when a pair of electrons is shared between two atoms leading to noble gas electronic configurations
2 Describe the formation of covalent bonds in simple molecules, including $\text{H}_2$, $\text{Cl}_2$, $\text{H}_2\text{O}$, $\text{CH}_4$, $\text{NH}_3$ and $\text{HCl}$. Use dot-and-cross diagrams to show the electronic configurations in these and similar molecules
4 Describe the formation of covalent bonds in simple molecules, including $\text{CH}_3\text{OH}$, $\text{C}_2\text{H}_4$, $\text{O}_2$, $\text{CO}_2$ and $\text{N}_2$. Use dot-and-cross diagrams to show the electronic configurations in these and similar molecules
3 Describe in terms of structure and bonding the properties of simple molecular compounds: (a) low melting points and boiling points (b) poor electrical conductivity
5 Explain in terms of structure and bonding the properties of simple molecular compounds: (a) low melting points and boiling points in terms of weak intermolecular forces (specific types of intermolecular forces are not required) (b) poor electrical conductivity
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Nêu rằng liên kết cộng hóa trị được hình thành khi một cặp electron được chia sẻ giữa hai nguyên tử dẫn đến cấu hình electron của khí hiếm
2 Mô tả quá trình tạo thành liên kết cộng hóa trị trong các phân tử đơn giản, bao gồm $\text{H}_2$, $\text{Cl}_2$, $\text{H}_2\text{O}$, $\text{CH}_4$, $\text{NH}_3$ và $\text{HCl}$. Sử dụng sơ đồ chấm và chữ X để thể hiện cấu hình electron trong những phân tử này và các phân tử tương tự
4 Mô tả quá trình tạo thành liên kết cộng hóa trị trong các phân tử đơn giản, bao gồm $\text{CH}_3\text{OH}$, $\text{C}_2\text{H}_4$, $\text{O}_2$, $\text{CO}_2$ và $\text{N}_2$. Sử dụng sơ đồ chấm và chữ X để thể hiện cấu hình electron trong những phân tử này và các phân tử tương tự
3 Mô tả tính chất của hợp chất phân tử đơn giản dựa trên cấu trúc và liên kết: (a) nhiệt độ nóng chảy và sôi thấp (b) dẫn điện kém
5 Giải thích tính chất của hợp chất phân tử đơn giản dựa trên cấu trúc và liên kết: (a) nhiệt độ nóng chảy và sôi thấp do lực liên phân tử yếu (không yêu cầu nêu cụ thể loại lực liên phân tử) (b) dẫn điện kém
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
Covalent bonding: a shared pairA model of a water molecule: atoms share electrons in covalent bonds.
A covalent bond 共价键 forms when two atoms share a pair of electrons. By sharing, each atom gets a full outer shell (a noble gas configuration). Covalent bonds form between non-metal atoms.
Some molecules to know:
$\text{H}_2$ — two hydrogen atoms share one pair of electrons (a single bond).
$\text{Cl}_2$, $\text{HCl}$ — one shared pair each.
$\text{H}_2\text{O}$ — oxygen shares one pair with each of two hydrogen atoms.
$\text{NH}_3$ — nitrogen shares a pair with each of three hydrogen atoms.
$\text{CH}_4$ — carbon shares a pair with each of four hydrogen atoms.
$\text{O}_2$ and $\text{CO}_2$ have double bonds (two shared pairs); $\text{N}_2$ has a triple bond (three shared pairs); $\text{C}_2\text{H}_4$ and $\text{CH}_3\text{OH}$ also use shared pairs.
In a dot-and-cross diagram for a molecule, you draw the outer electrons of each atom and show which pairs are shared in the overlap between the atoms.
In a covalent bond, atoms share pairs of electrons so each reaches a full outer shell
Properties of simple molecular compounds
These substances are made of small, separate molecules.
They have low melting points and boiling points. The covalent bonds inside each molecule are strong, but the intermolecular forces 分子间作用力 (the forces between one molecule and the next) are weak, so little energy is needed to separate the molecules.
They are poor conductors of electricity, because the molecules have no overall charge and no free electrons or ions to carry charge.
Explore · Khám phá
Why a molecule has its shape · Tại sao một phân tử có hình dạng cụ thể
Shared electron pairs repel one another and spread out as far apart as they can. Four bonding pairs and no lone pairs gives a tetrahedral shape, like methane (CH4). · Cặp electron dùng chung đẩy nhau và trải rộng ra xa nhất có thể. Bốn cặp liên kết và không có cặp electron tự do tạo thành hình tứ diện, như metan (CH4).
Explore · Khám phá
Covalent bonding (sharing) · Liên kết cộng hóa trị (chia sẻ)
Step through it: two non-metal atoms overlap and share a pair of electrons — counting for both — so each reaches a full outer shell. That shared pair is the covalent bond; O₂ shares two pairs (a double bond). · Qua từng bước: hai nguyên tố phi kim chồng lên nhau và chia sẻ một cặp electron — tính cho cả hai — nên mỗi nguyên tố đạt lớp vỏ ngoài đầy đủ. Cặp electron dùng chung đó chính là liên kết cộng hóa trị; O₂ chia sẻ hai cặp (liên kết đôi).
1 Describe the giant covalent structures of graphite and diamond
3 Describe the giant covalent structure of silicon(IV) oxide, $\text{SiO}_2$
2 Relate the structures and bonding of graphite and diamond to their uses, limited to: (a) graphite as a lubricant and as an electrode (b) diamond in cutting tools
4 Describe the similarity in properties between diamond and silicon(IV) oxide, related to their structures
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Mô tả cấu trúc cộng hóa trị lớn của than chì và kim cương
3 Mô tả cấu trúc cộng hóa trị lớn của silicon(IV) oxide, $\text{SiO}_2$
2 Liên hệ cấu trúc và liên kết của than chì và kim cương với ứng dụng của chúng, giới hạn ở: (a) than chì làm chất bôi trơn và làm điện cực (b) kim cương trong dụng cụ cắt
4 Mô tả sự tương đồng về tính chất giữa kim cương và silicon(IV) oxide, liên quan đến cấu trúc của chúng
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
Some covalent substances are not small molecules. Instead, millions of atoms are joined by covalent bonds into one giant covalent structure 巨型共价结构. The two you must know are both forms of carbon.
Diamond 金刚石: each carbon atom is bonded to four other carbon atoms. This makes a very strong, rigid 3-D network. Diamond is extremely hard, so it is used in cutting tools 切割工具.
Graphite 石墨: each carbon atom is bonded to only three others, forming flat layers 层. There are weak forces between the layers, so the layers can slide over each other — this makes graphite a good lubricant 润滑剂. The fourth outer electron of each carbon is free; these delocalised electrons 离域电子 can move, so graphite conducts electricity and is used as an electrode 电极.
Diamond bonds each carbon to four others (hard); graphite forms flat layers with weak forces between them (slippery)Natural graphite: those weak forces between the layers are why the specimen flakes, and why it marks paper
Silicon(IV) oxide 二氧化硅 ($\text{SiO}_2$) has a giant covalent structure like diamond, so it is also very hard and has a very high melting point.
Explore · Khám phá
Giant covalent lab · Lab mạng tinh thể cộng hóa trị khổng lồ
Compare giant covalent structures by bonding and properties. · So sánh cấu trúc mạng tinh thể cộng hóa trị khổng lồ dựa trên liên kết và tính chất.
1 Describe metallic bonding as the electrostatic attraction between the positive ions in a giant metallic lattice and a ‘sea’ of delocalised electrons
2 Explain in terms of structure and bonding the properties of metals: (a) good electrical conductivity (b) malleability and ductility
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Mô tả liên kết kim loại là lực hút tĩnh điện giữa các ion dương trong mạng tinh thể kim loại lớn và 'biển' electron di chuyển tự do
2 Giải thích tính chất của kim loại dựa trên cấu trúc và liên kết: (a) dẫn điện tốt (b) tính dẻo và tính kéo dãn
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
A metal is a giant structure of positive ions surrounded by a 'sea' of delocalised electrons that are free to move through the whole metal. Metallic bonding 金属键 is the strong electrostatic attraction between these positive ions and the sea of electrons.
A metal is positive ions in a 'sea' of delocalised electrons that are free to move and carry charge
This explains two key properties of metals:
Good electrical conductivity: the delocalised electrons are free to move and carry charge through the metal.
Malleability 展性 (can be hammered into sheets) and ductility 延性 (can be pulled into wires): the layers of positive ions can slide over each other without breaking the metallic bond, so the metal changes shape instead of shattering.
Explore · Khám phá
Inside a metal — and why it behaves that way · Bên trong kim loại — và tại sao nó có tính chất như vậy
Step through it. Positive ions sit in a shared sea of delocalised electrons — that one picture explains conduction and why metals bend instead of snapping. · Qua từng bước. Các ion dương nằm trong một biển electron phân tán — hình ảnh này giải thích sự dẫn điện và tại sao kim loại có thể uốn cong thay vì gãy.
Number of neutrons = mass number − proton number. The proton number is what decides which element an atom is.
Isotopes have the same chemical properties because reactions involve only electrons, and isotopes share the same electron configuration; only the mass differs.
Match structure to properties: ionic = giant lattice (high melting point; conducts only when molten or aqueous); simple molecular = weak forces between molecules (low melting point; no conduction); giant covalent = very hard, very high melting point.
Graphite conducts and is slippery (one free electron per carbon; layers slide); diamond does neither (all four electrons bonded, so hard and non-conducting). Metals conduct and bend thanks to the sea of delocalised electrons.
For relative atomic mass, take the weighted average: $A_r = \dfrac{\sum(\text{isotope mass} \times \text{abundance})}{100}$.
Stoichiometry 化学计量 is the study of the amounts of substances in a reaction — how much reacts and how much is made. This topic is mostly about counting atoms and doing calculations.
Tiếng Việt
Stoichiometry là nghiên cứu về lượng chất trong một phản ứng — bao nhiêu chất tham gia và bao nhiêu sản phẩm tạo thành. Chủ đề này chủ yếu về đếm nguyên tử và thực hiện tính toán.
3.1
Chemical formulae · Công thức hóa học
Syllabus · Chương trình
English
Core
Supplement
1 State the formulae of the elements and compounds named in the subject content
2 Define the molecular formula of a compound as the number and type of different atoms in one molecule
5 Define the empirical formula of a compound as the simplest whole number ratio of the different atoms or ions in a compound
3 Deduce the formula of a simple compound from the relative numbers of atoms present in a model or a diagrammatic representation
6 Deduce the formula of an ionic compound from the relative numbers of the ions present in a model or a diagrammatic representation or from the charges on the ions
4 Construct word equations and symbol equations to show how reactants form products, including state symbols
7 Construct symbol equations with state symbols, including ionic equations
8 Deduce the symbol equation with state symbols for a chemical reaction, given relevant information
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Nêu công thức của các nguyên tố và hợp chất được nêu trong nội dung môn học
2 Định nghĩa công thức phân tử của một hợp chất là số lượng và loại các nguyên tử khác nhau trong một phân tử
5 Định nghĩa công thức thực của một hợp chất là tỷ lệ số nguyên tối giản của các nguyên tử hoặc ion khác nhau trong hợp chất đó
3 Suy ra công thức của hợp chất đơn giản từ số lượng tương đối của các nguyên tử có trong mô hình hoặc biểu diễn sơ đồ
6 Suy ra công thức của hợp chất ion từ số lượng tương đối của các ion có trong mô hình, biểu diễn sơ đồ hoặc từ điện tích của các ion
4 Xây dựng phương trình chữ và phương trình ký hiệu để thể hiện cách chất tham gia tạo thành sản phẩm, bao gồm cả ký hiệu trạng thái
7 Xây dựng phương trình ký hiệu với ký hiệu trạng thái, bao gồm cả phương trình ion
8 Suy ra phương trình ký hiệu có ký hiệu trạng thái cho phản ứng hóa học, dựa trên thông tin liên quan
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
A formula 化学式 shows which atoms 原子 are in a substance, and how many of each. There are two kinds of formula you must know.
The molecular formula 分子式 is the actual number of each atom in one molecule 分子. For glucose it is $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$.
The empirical formula 实验式 is the simplest whole-number ratio 比例 of the atoms or ions 离子 in a compound 化合物. For glucose it is $\text{CH}_2\text{O}$.
Working out a formula
If you are given a model or diagram, just count the atoms of each element and write them as a formula.
For an ionic compound 离子化合物 you can work out the formula from the charges on the ions. The total positive charge must balance the total negative charge, because the compound has no overall charge. Some common ions:
For example, $\text{Na}^{+}$ and $\text{O}^{2-}$: you need two $\text{Na}^{+}$ to balance one $\text{O}^{2-}$, so the formula is $\text{Na}_2\text{O}$.
Tiếng Việt
Một công thức cho biết những nguyên tử nào có trong một chất, và số lượng của từng loại. Có hai loại công thức bạn cần phải biết.
Công thức phân tử là số lượng thực tế của từng nguyên tử trong một phân tử. Đối với glucose nó là $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$.
Công thức đơn giản nhất là tỷ lệ số nguyên tử hay ion nguyên simplest trong một hợp chất. Đối với glucose nó là $\text{CH}_2\text{O}$.
Xác định công thức
Nếu bạn được cung cấp mô hình hoặc sơ đồ, chỉ cần đếm số nguyên tử của mỗi nguyên tố và viết chúng dưới dạng công thức.
Đối với một hợp chất ion, bạn có thể xác định công thức từ điện tích của các ion. Tổng điện tích dương phải cân bằng tổng điện tích âm, vì hợp chất không mang điện tích tổng thể. Một số ion phổ biến:
You add state symbols 状态符号 in brackets to show the physical state: $(s)$ solid, $(l)$ liquid, $(g)$ gas, and $(aq)$ for aqueous 水溶液 (dissolved in water).
An ionic equation 离子方程式 shows only the ions that actually change. Ions that are the same on both sides are spectator ions 旁观离子 and are left out. For example, when an acid reacts with an alkali:
Một phương trình ion chỉ hiển thị các ion thực sự thay đổi. Các ion giống hệt nhau ở cả hai bên là ion trơ và bị bỏ qua. Ví dụ, khi axit phản ứng với bazơ:
Step the coefficients until every element has the same number of atoms on both sides. · Điều chỉnh hệ số cho đến khi mỗi nguyên tố có cùng số nguyên tử ở hai vế.
1 Describe relative atomic mass, $A_r$, as the average mass of the isotopes of an element compared to 1/12th of the mass of an atom of $^{12}\text{C}$
2 Define relative molecular mass, $M_r$, as the sum of the relative atomic masses. Relative formula mass, $M_r$, will be used for ionic compounds
3 Calculate reacting masses in simple proportions. Calculations will not involve the mole concept
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Mô tả khối lượng nguyên tử tương đối, $A_r$, là khối lượng trung bình của các đồng vị của một nguyên tố so với 1/12 khối lượng của một nguyên tử $^{12}\text{C}$
2 Định nghĩa khối lượng phân tử tương đối, $M_r$, là tổng các khối lượng nguyên tử tương đối. Khối lượng công thức tương đối, $M_r$, sẽ được sử dụng cho hợp chất ion
3 Tính toán khối lượng chất tham gia theo tỷ lệ đơn giản. Các phép tính không liên quan đến khái niệm mol
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
The relative atomic mass 相对原子质量 ($A_r$) of an element 元素 is the average mass 质量 of its atoms compared to $\tfrac{1}{12}$ of the mass of one $^{12}\text{C}$ atom.
The relative molecular mass 相对分子质量 ($M_r$) is the sum of the relative atomic masses of all the atoms in the molecule. For ionic compounds we use the relative formula mass 相对式量, found the same way from the formula.
You can sometimes find a reacting mass without the mole. If 24 g of magnesium makes 40 g of magnesium oxide, then 12 g of magnesium (half as much) makes 20 g of magnesium oxide.
Tiếng Việt
Cân phòng thí nghiệm đo khối lượng — cơ sở của các phép tính mol.
Khối lượng nguyên tử tương đối ($A_r$) của một nguyên tố là khối lượng trung bình của các nguyên tử so với $\tfrac{1}{12}$ khối lượng của một $^{12}\text{C}$ nguyên tử.
Khối lượng phân tử tương đối ($M_r$) là tổng các khối lượng nguyên tử tương đối của tất cả các nguyên tử trong phân tử. Đối với hợp chất ion, chúng ta sử dụng khối lượng công thức tương đối, tìm theo cùng cách từ công thức.
$$M_r(\text{H}_2\text{O}) = (2 × 1) + 16 = 18$$
Khối lượng phản ứng theo tỷ lệ đơn giản
Đôi khi bạn có thể tìm được khối lượng phản ứng mà không cần dùng mol. Nếu 24 g magnesi tạo ra 40 g magnesi oxit, thì 12 g magnesi (ít hơn một nửa) sẽ tạo ra 20 g magnesi oxit.
Explore · Khám phá
Formula mass lab · Thí nghiệm khối lượng công thức
mass = moles x Mr · khối lượng = số mol x Mr
Change number of formula units and see total mass scale. · Thay đổi số đơn vị công thức và xem thang đo tổng khối lượng.
2 State that the mole, mol, is the unit of amount of substance and that one mole contains $6.02 \times 10^{23}$ particles, e.g. atoms, ions, molecules; this number is the Avogadro constant
3 Use the relationship $\text{amount of substance (mol)} = \frac{\text{mass (g)}}{\text{molar mass (g/mol)}}$ to calculate: (a) amount of substance (b) mass (c) molar mass (d) relative atomic mass or relative molecular/formula mass (e) number of particles, using the value of the Avogadro constant
4 Use the molar gas volume, taken as $24\text{ dm}^3$ at room temperature and pressure, r.t.p., in calculations involving gases
1 State that concentration can be measured in $\text{g/dm}^3$ or $\text{mol/dm}^3$
5 Calculate stoichiometric reacting masses, limiting reactants, volumes of gases at r.t.p., volumes of solutions and concentrations of solutions expressed in $\text{g/dm}^3$ and $\text{mol/dm}^3$, including conversion between $\text{cm}^3$ and $\text{dm}^3$
6 Use experimental data from a titration to calculate the moles of solute, or the concentration or volume of a solution
7 Calculate empirical formulae and molecular formulae, given appropriate data
8 Calculate percentage yield, percentage composition by mass and percentage purity, given appropriate data
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
2 Nêu rằng mol, mol, là đơn vị đo lượng chất và một mol chứa $6.02 \times 10^{23}$ hạt, ví dụ: nguyên tử, ion, phân tử; con số này là hằng số Avogadro
3 Sử dụng mối quan hệ $\text{amount of substance (mol)} = \frac{\text{mass (g)}}{\text{molar mass (g/mol)}}$ để tính: (a) lượng chất (b) khối lượng (c) khối lượng mol (d) khối lượng nguyên tử tương đối hoặc khối lượng phân tử/công thức tương đối (e) số lượng hạt, sử dụng giá trị của hằng số Avogadro
4 Sử dụng thể tích mol khí, lấy là $24\text{ dm}^3$ ở nhiệt độ và áp suất thường, r.t.p., trong các phép tính liên quan đến khí
1 Nêu rằng nồng độ có thể được đo bằng $\text{g/dm}^3$ hoặc $\text{mol/dm}^3$
5 Tính toán khối lượng chất tham gia theo tỷ lệ stoichiometric, chất giới hạn, thể tích khí ở r.t.p., thể tích dung dịch và nồng độ dung dịch được biểu thị bằng $\text{g/dm}^3$ và $\text{mol/dm}^3$, bao gồm chuyển đổi giữa $\text{cm}^3$ và $\text{dm}^3$
6 Sử dụng dữ liệu thực nghiệm từ thí nghiệm chuẩn độ để tính số mol chất tan, hoặc nồng độ hoặc thể tích của dung dịch
7 Tính toán công thức đơn giản nhất và công thức phân tử, dựa trên dữ liệu phù hợp
8 Tính toán năng suất phần trăm, thành phần phần trăm theo khối lượng và độ tinh khiết phần trăm, dựa trên dữ liệu phù hợp
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
The mole 摩尔 (symbol mol) is the unit for the amount of substance 物质的量. One mole of any substance contains $6.02 \times 10^{23}$particles 粒子 (atoms, ions or molecules). This number is the Avogadro constant 阿伏伽德罗常数.
The molar mass 摩尔质量 is the mass of one mole, in grams per mole (g/mol). Its number is the same as the $A_r$ or $M_r$. The key relationship is:
$$\text{amount (mol)} = \frac{\text{mass (g)}}{\text{molar mass (g/mol)}}$$
Worked example. How many moles are in 36 g of water? Molar mass of water $= 18$ g/mol.
$$n = \frac{36}{18} = 2 \text{ mol}$$
To find the number of particles, multiply the moles by the Avogadro constant.
Volumes of gases
At room temperature and pressure (r.t.p.), one mole of any gas takes up the same volume 体积. This molar gas volume 摩尔气体体积 is $24 \text{ dm}^3$.
$$\text{volume of gas (dm}^3) = \text{amount (mol)} \times 24$$
Worked example. What volume does $0.25$ mol of carbon dioxide occupy at r.t.p.?
The concentration 浓度 of a solution 溶液 can be given in $\text{g/dm}^3$ or in $\text{mol/dm}^3$.
$$\text{concentration (mol/dm}^3) = \frac{\text{amount of solute (mol)}}{\text{volume (dm}^3)}$$
Remember to convert volume: $1 \text{ dm}^3 = 1000 \text{ cm}^3$, so divide a volume in $\text{cm}^3$ by 1000.
Tiếng Việt
Mol (ký hiệu mol) là đơn vị cho lượng chất. Một mol bất kỳ chất nào chứa $6.02 \times 10^{23}$hạt (nguyên tử, ion hoặc phân tử). Con số này là hằng số Avogadro.
Khối lượng mol là khối lượng của một mol, tính bằng gam trên mol (g/mol). Giá trị số của nó giống như $A_r$ hoặc $M_r$. Mối quan hệ chính là:
$$\text{amount (mol)} = \frac{\text{mass (g)}}{\text{molar mass (g/mol)}}$$
Ví dụ đã giải. Có bao nhiêu mol trong 36 g nước? Khối lượng mol của nước $= 18$ g/mol.
$$n = \frac{36}{18} = 2 \text{ mol}$$
Để tìm số hạt, nhân số mol với hằng số Avogadro.
Thể tích khí
Ở nhiệt độ và áp suất thường (r.t.p.), một mol bất kỳ khí nào chiếm cùng một thể tích. Thể tích mol khí này là $24 \text{ dm}^3$.
Một mol bất kỳ khí nào chiếm 24 dm³ ở nhiệt độ và áp suất thường
$$\text{volume of gas (dm}^3) = \text{amount (mol)} × 24$$
Ví dụ đã giải. Thể tích của $0.25$ mol carbon dioxide là bao nhiêu ở r.t.p.?
Doing reaction calculations · Thực hiện tính toán phản ứng
English
Most calculations follow the same steps: change the known amount into moles, use the balanced equation to find the moles of what you want, then change back into mass, volume or concentration.
Worked example. What mass of magnesium oxide forms when 12 g of magnesium burns completely? $2\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{MgO}$. ($A_r$: Mg $= 24$, O $= 16$.)
Moles of Mg $= 12 / 24 = 0.5$ mol. The ratio Mg : MgO is $1 : 1$, so $0.5$ mol of MgO forms. Its molar mass is $24 + 16 = 40$ g/mol, so the mass is $0.5 \times 40 = 20$ g — the same answer as the simple-proportion method above.
Limiting reactant
When two reactants are mixed, often one runs out first. This is the limiting reactant 限量反应物. It decides how much product can form; any other reactant is in excess (left over).
Worked example. 8 g of hydrogen reacts with 8 g of oxygen: $2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$. Which is the limiting reactant, and what mass of water forms? ($A_r$: H $= 1$, O $= 16$.)
Moles of $\text{H}_2 = 8 / 2 = 4$ mol; moles of $\text{O}_2 = 8 / 32 = 0.25$ mol. The equation needs $2\text{H}_2$ for every one $\text{O}_2$, so $0.25$ mol of $\text{O}_2$ reacts with only $0.5$ mol of $\text{H}_2$. There is far more hydrogen than that, so oxygen is the limiting reactant and the hydrogen is in excess. The oxygen makes $2 \times 0.25 = 0.5$ mol of water, so the mass is $0.5 \times 18 = 9$ g. Always work in moles, not masses — the reactant with the smaller mass is not always the one that runs out.
Titration calculation
In a titration 滴定 you measure the volume of one solution that reacts with another. From the volume and concentration you find the moles of one solute 溶质, then use the equation ratio to find the moles, concentration or volume of the other.
Worked example.$25.0 \text{ cm}^3$ of sodium hydroxide solution is exactly neutralised by $20.0 \text{ cm}^3$ of $0.10 \text{ mol/dm}^3$ hydrochloric acid. $\text{NaOH} + \text{HCl} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}$. Find the concentration of the sodium hydroxide.
Moles of HCl $= 0.10 \times \dfrac{20.0}{1000} = 0.0020$ mol. The ratio is $1 : 1$, so there are $0.0020$ mol of NaOH in $25.0 \text{ cm}^3$:
To find an empirical formula from masses or percentages:
Divide each element's mass (or %) by its $A_r$.
Divide all the answers by the smallest one to get the simplest ratio.
To find the molecular formula, compare the empirical formula mass with the real $M_r$ and multiply up.
Worked example. A compound contains $40\%$ calcium, $12\%$ carbon and $48\%$ oxygen by mass. Find its empirical formula. ($A_r$: Ca $= 40$, C $= 12$, O $= 16$.)
Divide each percentage by its $A_r$: Ca $= 40/40 = 1$, C $= 12/12 = 1$, O $= 48/16 = 3$. The ratio is $1 : 1 : 3$, so the empirical formula is $\text{CaCO}_3$.
Percentages
Percentage yield 产率 compares how much product you actually got with the most you could get: $\dfrac{\text{actual}}{\text{theoretical}} \times 100$.
Percentage composition by mass 质量分数 of an element $= \dfrac{\text{mass of the element}}{M_r} \times 100$.
Percentage purity 纯度$= \dfrac{\text{mass of pure substance}}{\text{mass of impure sample}} \times 100$.
Worked example. Find the percentage by mass of nitrogen in ammonium nitrate, $\text{NH}_4\text{NO}_3$. ($A_r$: N $= 14$, H $= 1$, O $= 16$.)
$M_r = (2 \times 14) + (4 \times 1) + (3 \times 16) = 80$. The mass of nitrogen is $2 \times 14 = 28$, so
Phép chuẩn độ đo chính xác lượng axit phản ứng với bazơ.
Hầu hết các phép tính đều tuân theo các bước tương tự: chuyển lượng đã biết thành mol, sử dụng phương trình cân bằng để tìm mol của chất cần tìm, sau đó chuyển ngược lại thành khối lượng, thể tích hoặc nồng độ.
Ví dụ đã giải. Khối lượng oxit magiê tạo thành là bao nhiêu khi 12 g magiê cháy hoàn toàn? $2\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{MgO}$. ($A_r$: Mg $= 24$, O $= 16$.)
Số mol Mg $= 12 / 24 = 0.5$ mol. Tỉ lệ Mg : MgO là $1 : 1$, nên $0.5$ mol MgO tạo thành. Khối lượng mol của nó là $24 + 16 = 40$ g/mol, do đó khối lượng là $0.5 \times 40 = 20$ g — cùng kết quả như phương pháp tỉ lệ đơn giản ở trên.
Chất giới hạn phản ứng
Khi hai chất tham gia được trộn lẫn, thường có một chất bị tiêu hao trước. Đây là chất giới hạn. Nó quyết định lượng sản phẩm có thể tạo thành; các chất tham gia khác sẽ dư (bị thừa).
B bị tiêu hao trước, nên là chất giới hạn và quy định lượng sản phẩm tạo thành; phần A dư thừa còn lại
Ví dụ có lời giải. 8 g hydro phản ứng với 8 g oxi: $2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$. Chất nào là chất giới hạn, và khối lượng nước tạo thành là bao nhiêu? ($A_r$: H $= 1$, O $= 16$.)
Số mol $\text{H}_2 = 8 / 2 = 4$ mol; số mol $\text{O}_2 = 8 / 32 = 0.25$ mol. Phương trình cần $2\text{H}_2$ cho mỗi $\text{O}_2$, nên $0.25$ mol $\text{O}_2$ phản ứng chỉ với $0.5$ mol $\text{H}_2$. Lượng hydro có rất nhiều hơn thế, vì vậy oxy là chất giới hạn và hydro dư thừa. Oxy tạo ra $2 \times 0.25 = 0.5$ mol nước, nên khối lượng là $0.5 \times 18 = 9$ g. Luôn tính theo số mol, không phải khối lượng — chất có khối lượng nhỏ hơn không phải lúc nào cũng là chất hết trước.
Tính toán chuẩn độ
Trong phép chuẩn độ, bạn đo thể tích của một dung dịch phản ứng với dung dịch khác. Từ thể tích và nồng độ, bạn tìm số mol của một chất tan, sau đó sử dụng tỉ lệ phương trình để tìm số mol, nồng độ hoặc thể tích của chất kia.
Ví dụ có lời giải.$25.0 \text{ cm}^3$ dung dịch natri hiđroxit bị trung hòa chính xác bởi $20.0 \text{ cm}^3$$0.10 \text{ mol/dm}^3$ axit clohydric. $\text{NaOH} + \text{HCl} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}$. Tìm nồng độ của dung dịch natri hiđroxit.
Số mol của HCl $= 0.10 \times \dfrac{20.0}{1000} = 0.0020$ mol. Tỉ lệ là $1 : 1$, nên có $0.0020$ mol NaOH trong $25.0 \text{ cm}^3$:
Tính toán chuẩn độ: dung dịch đã known → mol → tỉ lệ → nồng độ chưa biết
Công thức thực và công thức phân tử từ dữ liệu
Để tìm công thức thực từ khối lượng hoặc phần trăm:
Chia khối lượng (hoặc %) của mỗi nguyên tố cho $A_r$ của nó.
Chia tất cả các kết quả cho giá trị nhỏ nhất để có tỉ lệ đơn giản nhất.
Để tìm công thức phân tử, hãy so sánh khối lượng công thức thực nghiệm với $M_r$ thực tế và nhân lên.
Ví dụ có lời giải. Một hợp chất chứa $40\%$ canxi, $12\%$ cacbon và $48\%$ oxi theo khối lượng. Tìm công thức thực của nó. ($A_r$: Ca $= 40$, C $= 12$, O $= 16$.)
Chia mỗi phần trăm cho $A_r$ của nó: Ca $= 40/40 = 1$, C $= 12/12 = 1$, O $= 48/16 = 3$. Tỉ lệ là $1 : 1 : 3$, nên công thức thực nghiệm là $\text{CaCO}_3$.
Phần trăm
Hiệu suất phần trăm so sánh lượng sản phẩm bạn thực sự thu được với lượng tối đa có thể thu được: $\dfrac{\text{actual}}{\text{theoretical}} \times 100$.
Thành phần phần trăm theo khối lượng của một nguyên tố $= \dfrac{\text{mass of the element}}{M_r} \times 100$.
Độ tinh khiết phần trăm$= \dfrac{\text{mass of pure substance}}{\text{mass of impure sample}} \times 100$.
Ví dụ có lời giải. Tìm thành phần phần trăm theo khối lượng của nitơ trong amoni nitrat, $\text{NH}_4\text{NO}_3$. ($A_r$: N $= 14$, H $= 1$, O $= 16$.)
$M_r = (2 \times 14) + (4 \times 1) + (3 \times 16) = 80$. Khối lượng của nitơ là $2 \times 14 = 28$, nên
Always turn masses, gas volumes and concentrations into moles first, use the balanced equation's ratio, then convert back. Never compare masses directly across an equation.
Key formulas: $n = \dfrac{\text{mass}}{M_r}$, gas volume $= n \times 24\ \text{dm}^3$ at r.t.p., and concentration $= \dfrac{n}{\text{volume in dm}^3}$. Change cm³ to dm³ by dividing by 1000.
To balance a symbol equation you may only change the big numbers in front of a formula, never the small subscripts inside it.
The limiting reactant is the one that runs out (fewest moles once you allow for the ratio); it sets how much product forms. The other reactant is in excess.
Percentage yield = actual ÷ theoretical × 100; percentage purity = mass of pure substance ÷ mass of sample × 100. Both are always 100% or less.
Tiếng Việt
Luôn chuyển khối lượng, thể tích khí và nồng độ thành mol trước, sử dụng tỉ lệ của phương trình cân bằng, sau đó chuyển đổi ngược lại. Không bao giờ so sánh trực tiếp khối lượng qua một phương trình.
Các công thức quan trọng: $n = \dfrac{\text{mass}}{M_r}$, thể tích khí $= n \times 24\ \text{dm}^3$ ở điều kiện thường, và nồng độ $= \dfrac{n}{\text{volume in dm}^3}$. Đổi cm³ sang dm³ bằng cách chia cho 1000.
Để cân bằng phương trình ký hiệu, bạn chỉ được phép thay đổi các số lớn ở phía trước của công thức, không bao giờ thay đổi các chỉ số nhỏ bên trong.
Chất giới hạn là chất bị tiêu hao (có ít mol nhất sau khi xét đến tỉ lệ); nó quy định lượng sản phẩm tạo thành. Chất tham gia còn lại là dư.
Hiệu suất phần trăm = thực tế ÷ lý thuyết × 100; độ tinh khiết phần trăm = khối lượng chất thuần túy ÷ khối lượng mẫu × 100. Cả hai luôn ≤ 100%.
1 Define electrolysis as the decomposition of an ionic compound, when molten or in aqueous solution, by the passage of an electric current
8 Describe the transfer of charge during electrolysis to include: (a) the movement of electrons in the external circuit (b) the loss or gain of electrons at the electrodes (c) the movement of ions in the electrolyte
2 Identify in simple electrolytic cells: (a) the anode as the positive electrode (b) the cathode as the negative electrode (c) the electrolyte as the molten or aqueous substance that undergoes electrolysis
3 Identify the products formed at the electrodes and describe the observations made during the electrolysis of: (a) molten lead(II) bromide (b) concentrated aqueous sodium chloride (c) dilute sulfuric acid using inert electrodes made of platinum or carbon/graphite
9 Identify the products formed at the electrodes and describe the observations made during the electrolysis of aqueous copper(II) sulfate using inert carbon/graphite electrodes and when using copper electrodes
4 State that metals or hydrogen are formed at the cathode and that non-metals (other than hydrogen) are formed at the anode
5 Predict the identity of the products at each electrode for the electrolysis of a binary compound in the molten state
10 Predict the identity of the products at each electrode for the electrolysis of a halide compound in dilute or concentrated aqueous solution
11 Construct ionic half-equations for reactions at the anode (to show oxidation) and at the cathode (to show reduction)
6 State that metal objects are electroplated to improve their appearance and resistance to corrosion
7 Describe how metals are electroplated
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Định nghĩa điện phân là sự phân hủy một hợp chất ion, khi nóng chảy hoặc trong dung dịch nước, do dòng điện chạy qua
8 Mô tả sự truyền tải điện tích trong quá trình điện phân bao gồm: (a) sự di chuyển của electron trong mạch ngoài (b) sự mất hoặc nhận electron tại các điện cực (c) sự di chuyển của ion trong chất điện phân
2 Xác định trong các tế bào điện phân đơn giản: (a) anode là điện cực dương (b) cathode là điện cực âm (c) chất điện phân là chất nóng chảy hoặc dung dịch nước trải qua điện phân
3 Xác định các sản phẩm tạo thành tại các điện cực và mô tả các quan sát được thực hiện trong quá trình điện phân: (a) chì(II) bromide nóng chảy (b) dung dịch nước natri clorua đặc (c) axit sulfuric loãng sử dụng các điện cực trơ làm bằng bạch kim hoặc carbon/than chì
9 Xác định các sản phẩm tạo thành tại các điện cực và mô tả các quan sát được thực hiện trong quá trình điện phân dung dịch nước đồng(II) sunfat sử dụng các điện cực than/th cacbon trơ và khi sử dụng các điện cực đồng
4 Nêu rằng kim loại hoặc hydro được tạo thành tại cathode và phi kim (ngoài hydro) được tạo thành tại anode
5 Dự đoán danh tính của các sản phẩm tại mỗi điện cực cho quá trình điện phân một hợp chất nhị phân ở trạng thái nóng chảy
10 Dự đoán danh tính của các sản phẩm tại mỗi điện cực cho quá trình điện phân một hợp chất halogen trong dung dịch nước loãng hoặc đặc
11 Xây dựng phương trình bán ion cho các phản ứng tại anode (để thể hiện quá trình oxy hóa) và tại cathode (để thể hiện quá trình khử)
6 Nêu rằng các vật thể kim loại được mạ điện để cải thiện vẻ bề ngoài và khả năng chống ăn mòn
7 Mô tả cách mạ điện cho kim loại
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Electrolysis: ions discharge at the electrodes
Electrolysis 电解 is the breaking down (decomposition 分解) of an ionic compound 离子化合物 — when it is molten 熔融 or in aqueous 水溶液 solution — by passing an electric current 电流 through it.
It only works when the substance is molten or dissolved, because then the ions 离子 are free to move and carry the charge. A solid ionic compound cannot be electrolysed because its ions are locked in place.
The electrolytic cell
The set-up is called an electrolytic cell 电解池. Two electrodes 电极 (solid conductors) dip into the electrolyte 电解质 — the molten or aqueous substance being broken down.
The anode 阳极 is the positive ($+$) electrode.
The cathode 阴极 is the negative ($-$) electrode.
The electrodes are often inert 惰性 (they do not react), such as platinum 铂 or carbon/graphite 石墨.
What is formed at each electrode
There is a simple rule:
Metals 金属 or hydrogen 氢气 are formed at the cathode.
Non-metals 非金属 (other than hydrogen) are formed at the anode.
For aqueous solutions, the product can depend on whether the solution is dilute 稀 or concentrated 浓. Here are the three Core examples:
Electrolyte
At the cathode ($-$)
At the anode ($+$)
molten lead(II) bromide, $\text{PbBr}_2$
lead 铅 (silvery liquid)
bromine 溴 (red-brown vapour)
concentrated aqueous sodium chloride
hydrogen (bubbles of gas)
chlorine 氯气 (pale green gas)
dilute sulfuric acid 硫酸
hydrogen (bubbles of gas)
oxygen 氧气 (bubbles of gas)
Worked example. Predict the products of electrolysing molten zinc chloride, $\text{ZnCl}_2$. Because it is molten, only zinc ions and chloride ions are present - there is no water to complicate things. Zinc is a metal, so it forms at the cathode: $\text{Zn}^{2+}$ ions gain electrons and silvery zinc appears. Chlorine is a non-metal, so it forms at the anode: pale green chlorine gas bubbles off. Always check the state first. A molten compound simply gives you its own two elements, while an aqueous one brings water into the competition - which is why concentrated sodium chloride solution gives hydrogen at the cathode rather than sodium.
How the charge moves
During electrolysis:
Electrons 电子 move through the wires (the external circuit 外电路) from the power supply.
At the cathode, positive ions gain electrons. Gaining electrons is reduction 还原.
At the anode, negative ions lose electrons. Losing electrons is oxidation 氧化.
Inside the electrolyte, the ions move: positive ions go to the cathode and negative ions go to the anode.
You can write a half-equation 半反应式 for each electrode. For molten lead(II) bromide:
The product at the anode depends on the electrode:
With inert carbon electrodes: copper 铜 forms at the cathode and oxygen forms at the anode. The blue colour of the solution slowly fades as copper is removed.
With copper electrodes: copper forms at the cathode, while the anode itself dissolves into the solution. The blue colour stays the same. This is used to purify copper.
Electroplating
Electroplating 电镀 means covering a metal object with a thin layer of another metal. This improves its appearance and its resistance to corrosion 腐蚀 (rusting and wearing away).
To electroplate an object:
the object to be coated is made the cathode;
the plating metal is made the anode;
the electrolyte is a solution containing ions of the plating metal.
Tiếng Việt
Điện phân: các ion bị khử/oxi hóa tại các điện cực
Điện phân là quá trình phân hủy (decomposition) của một hợp chất ion — khi nó ở trạng thái lỏng nóng chảy hoặc trong dung dịch aqueous — bằng cách truyền một dòng điện qua nó.
Tế bào điện phân tách hợp chất bằng dòng điện.
Nó chỉ hoạt động khi chất tan chảy hoặc hòa tan, vì lúc đó các ion được tự do di chuyển và mang điện tích. Một hợp chất ion rắn không thể điện phân được vì các ion của nó bị khóa chặt tại chỗ.
Điện phân nước: khí bọt ra tại mỗi điện cực và thu thập trong các ống phía trên, với lượng hydro khoảng gấp đôi so với oxy
Tế bào điện phân
Sơ đồ này được gọi là tế bào điện phân. Hai điện cực (dẫn điện rắn) nhúng vào chất điện ly — chất tan chảy hoặc dung dịch đang bị phân tách.
Anode là điện cực dương ($+$).
Cathode là điện cực âm ($-$).
Các điện cực thường trơ (không tham gia phản ứng), như platin hoặc carbon/graphit.
Sản phẩm tạo thành tại mỗi điện cực
Có một quy tắc đơn giản:
Kim loại và hydro tạo thành ở catod; phi kim tạo thành ở anode
Kim loại hoặc hydro được tạo thành tại cathode.
Phi kim (ngoài hydro) được tạo thành tại anode.
Đối với dung dịch, sản phẩm có thể phụ thuộc vào việc dung dịch đó loãng hay đặc. Dưới đây là ba ví dụ cốt lõi:
Chất điện ly
Tại cathode ($-$)
Tại anode ($+$)
Molten chì(II) bromua, $\text{PbBr}_2$
chì (lỏng màu bạc)
brom (hơi màu đỏ nâu)
Dung dịch natri clorua đặc
Hydro (bọt khí)
clo (khí xanh nhạt)
Axit sunfuric loãng
Hydro (bọt khí)
oxy (bọt khí)
Ví dụ đã giải. Dự đoán sản phẩm của quá trình điện phân kẽm clorua nóng chảy, $\text{ZnCl}_2$. Vì là dung dịch nóng chảy, chỉ có ion kẽm và ion clorua tồn tại — không có nước làm phức tạp vấn đề. Kẽm là kim loại, nên tạo thành ở catod: $\text{Zn}^{2+}$ ion nhận electron và kẽm bạc xuất hiện. Clo là phi kim, nên tạo thành ở anod: khí clo màu xanh nhạt sủi bọt. Luôn kiểm tra trạng thái trước. Hợp chất nóng chảy chỉ đơn thuần cho hai nguyên tố của chính nó, trong khi hợp chất dịch aqueous đưa nước vào cuộc cạnh tranh — đó là lý do dung dịch natri clorua đặc tạo ra hydro ở catod thay vì natri.
Cách di chuyển của điện tích
Trong quá trình điện phân:
Electron di chuyển qua dây dẫn (mạch ngoại) từ nguồn điện.
Tại cathode, ion dương nhận electron. Nhận electron là khử.
Tại anode, ion âm mất electron. Mất electron là oxy hóa.
Bên trong chất điện ly, các ion di chuyển: ion dương đi về cathode và ion âm đi về anode.
Bạn có thể viết phương trình bán phần cho từng điện cực. Đối với molten chì(II) bromua:
Trong molten chì(II) bromua, $\text{Pb}^{2+}$ di chuyển về cathode và $\text{Br}^-$ di chuyển về anode, nơi mỗi chất bị khử
Điện phân đồng(II) sunfat
Sản phẩm tại anode phụ thuộc vào điện cực:
Với điện cực carbon trơ: đồng tạo thành tại cathode và oxy tạo thành tại anode. Màu xanh của dung dịch dần nhạt đi khi đồng bị loại bỏ.
Với điện cực đồng: đồng tạo thành tại cathode, trong khi bản thân anode tan vào dung dịch. Màu xanh giữ nguyên. Điều này được sử dụng để tinh chế đồng.
Mạ điện
Mạ điện có nghĩa là phủ lên một vật bằng kim loại một lớp mỏng của kim loại khác. Điều này cải thiện vẻ ngoài và khả năng chống lại ăn mòn (gỉ sét và mài mòn).
Để mạ điện một vật:
vật cần mạ được làm cathode;
kim loại mạ được làm anode;
chất điện ly là dung dịch chứa ion của kim loại mạ.
Để mạ điện, hãy đặt vật thể làm catod và kim loại mạ làm anode, trong dung dịch chứa các ion của kim loại mạ
Explore · Khám phá
Inside an electrolysis cell · Bên trong cell điện phân
Pick an electrolyte and watch ions move: positive ions to the cathode, negative ions to the anode. · Chọn một chất điện ly và quan sát các ion di chuyển: ion dương sang cathode, ion âm sang anode.
It is useful to compare a fuel cell with a normal petrol (gasoline) engine in a vehicle.
Hydrogen–oxygen fuel cell
Petrol engine
Main product
water only
carbon dioxide and pollutants 污染物
Effect on air
clean
adds to air pollution
Fuel storage
hydrogen is hard and dangerous to store (flammable, needs high pressure)
petrol is easy to store
Source
hydrogen may be made using fossil fuels
made from crude oil
Advantages of the fuel cell: the only product is water, so it does not pollute the air, and it changes chemical energy into electricity efficiently. Disadvantages: hydrogen is hard to store and transport safely, and producing the hydrogen can still use energy from fossil fuels.
Tiếng Việt
Một pin nhiên liệu sử dụng hydro và oxy để tạo ra điện trực tiếp. Sản phẩm hóa học duy nhất là nước.
*Pin nhiên liệu hydro–oxy chuyển hóa năng lượng hóa học trực tiếp thành điện, với nước là sản phẩm duy nhất
Nó hữu ích khi so sánh pin nhiên liệu với động cơ xăng (gasoline) thông thường trong xe cộ.
Pin nhiên liệu hydro–oxy
Động cơ xăng
Sản phẩm chính
chỉ nước
carbon dioxide và thải độc
Ảnh hưởng đến không khí
sạch
tăng ô nhiễm không khí
Lưu trữ nhiên liệu
hydro khó và nguy hiểm để lưu trữ (dễ cháy, cần áp suất cao)
xăng dễ lưu trữ
Nguồn gốc
hydro có thể được tạo ra bằng cách sử dụng nhiên liệu hóa thạch
được sản xuất từ dầu thô
Ưu điểm của pin nhiên liệu: sản phẩm duy nhất là nước, nên không gây ô nhiễm không khí, và nó chuyển hóa năng lượng hóa học thành điện hiệu quả. Nhược điểm: hydro khó lưu trữ và vận chuyển an toàn, và việc sản xuất hydro vẫn có thể sử dụng năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch.
Explore · Khám phá
Inside a hydrogen–oxygen fuel cell · Bên trong pin nhiên liệu hydro–oxy
Step through a fuel cell. Hydrogen and oxygen combine to make water, and the energy of that reaction is released as electricity — with no carbon dioxide. · Quá trình diễn ra trong pin nhiên liệu. Hydro và oxy kết hợp tạo thành nước, năng lượng từ phản ứng này được giải phóng dưới dạng điện — mà không sinh ra khí cacbon đioxit.
At the cathode (negative) you get a metal or hydrogen; at the anode (positive) you get a non-metal. Positive ions move to the cathode, negative ions to the anode.
A molten compound just gives its two elements. An aqueous solution can give something different (concentrated sodium chloride gives hydrogen and chlorine, not sodium).
Reduction is gain of electrons (at the cathode); oxidation is loss of electrons (at the anode). Remember OIL RIG.
In a half-equation the atoms and the charges must balance, with the electrons on the correct side: $\text{Pb}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Pb}$ (cathode).
To electroplate an object, make it the cathode, make the plating metal the anode, and use a solution containing ions of the plating metal.
Tiếng Việt
Tại cathode (âm) bạn nhận được kim loại hoặc hydro; tại anode (dương) bạn nhận được phi kim. Ion dương di chuyển về cathode, ion âm di chuyển về anode.
Một hợp chất nóng chảy chỉ tạo ra hai nguyên tố của nó. Một dung dịch nước có thể tạo ra sản phẩm khác (dung dịch natri clorua đặc tạo ra hydro và clo, không phải natri).
Khử là nhận electron (tại catot); oxi hóa là mất electron (tại anot). Hãy nhớ OIL RIG.
Trong phương trình bán phản ứng, số lượng nguyên tử và điện tích phải cân bằng, với các electron nằm ở phía đúng: $\text{Pb}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Pb}$ (catot).
Để mạ điện một vật, hãy làm cho vật đó là catot, kim loại mạ là anot, và sử dụng dung dịch chứa ion của kim loại mạ.
Exothermic and endothermic reactions · Phản ứng tỏa nhiệt và thu nhiệt
Syllabus · Chương trình
English
Core
Supplement
1 State that an exothermic reaction transfers thermal energy to the surroundings leading to an increase in the temperature of the surroundings
4 State that the transfer of thermal energy during a reaction is called the enthalpy change, $\Delta H$, of the reaction. $\Delta H$ is negative for exothermic reactions and positive for endothermic reactions
2 State that an endothermic reaction takes in thermal energy from the surroundings leading to a decrease in the temperature of the surroundings
5 Define activation energy, $E_a$, as the minimum energy that colliding particles must have to react
3 Interpret reaction pathway diagrams showing exothermic and endothermic reactions
6 Draw and label reaction pathway diagrams for exothermic and endothermic reactions using information provided, to include: (a) reactants (b) products (c) enthalpy change of the reaction, $\Delta H$ (d) activation energy, $E_a$
7 State that bond breaking is an endothermic process and bond making is an exothermic process and explain the enthalpy change of a reaction in terms of bond breaking and bond making
8 Calculate the enthalpy change of a reaction using bond energies
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Nêu rằng phản ứng tỏa nhiệt truyền nhiệt năng ra môi trường xung quanh dẫn đến sự tăng nhiệt độ của môi trường xung quanh
4 Nêu rằng sự truyền tải nhiệt năng trong một phản ứng được gọi là biến thiên enthalpy, $\Delta H$, của phản ứng. $\Delta H$ là âm đối với phản ứng tỏa nhiệt và dương đối với phản ứng thu nhiệt
2 Nêu rằng phản ứng thu nhiệt hấp thụ nhiệt năng từ môi trường xung quanh dẫn đến sự giảm nhiệt độ của môi trường xung quanh
5 Định nghĩa năng lượng hoạt hóa, $E_a$, là năng lượng tối thiểu mà các hạt va chạm phải có để phản ứng xảy ra
3 Giải thích sơ đồ đường đi phản ứng thể hiện các phản ứng tỏa nhiệt và thu nhiệt
6 Vẽ và ghi nhãn sơ đồ đường đi phản ứng cho các phản ứng tỏa nhiệt và thu nhiệt dựa trên thông tin đã cho, bao gồm: (a) chất tham gia (b) sản phẩm (c) biến thiên enthalpy của phản ứng, $\Delta H$ (d) năng lượng hoạt hóa, $E_a$
7 Nêu rằng phá vỡ liên kết là quá trình thu nhiệt và hình thành liên kết là quá trình tỏa nhiệt và giải thích biến thiên enthalpy của phản ứng dựa trên sự phá vỡ và hình thành liên kết
8 Tính toán biến thiên enthalpy của phản ứng sử dụng năng lượng liên kết
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Reaction profile: exothermic energy change
In every chemical reaction, energy is transferred. The reaction is either exothermic or endothermic, depending on which way the energy moves.
An exothermic reaction 放热反应 gives out thermal energy 热能 to the surroundings 环境. So the temperature of the surroundings goes up.
An endothermic reaction 吸热反应 takes in thermal energy from the surroundings. So the temperature of the surroundings goes down.
Examples of exothermic reactions are combustion 燃烧 (burning a fuel) and neutralisation 中和 (an acid reacting with an alkali). An example of an endothermic reaction is the thermal decomposition 分解 of a compound (breaking it down using heat).
Tiếng Việt
Đồ thị tiến trình phản ứng: biến đổi năng lượng tỏa nhiệtThiêu đốt gỗ là quá trình tỏa nhiệt, giải phóng nhiệt vào môi trường xung quanh.
Trong mọi phản ứng hóa học, năng lượng đều được chuyển giao. Phản ứng có thể là tỏa nhiệt hoặc thu nhiệt, tùy thuộc vào chiều di chuyển của năng lượng.
Một phản ứng tỏa nhiệt giải phóng nhiệt năng vào môi trường xung quanh. Do đó, nhiệt độ môi trường xung quanh tăng lên.
Một phản ứng thu nhiệt hấp thụ nhiệt năng từ môi trường xung quanh. Do đó, nhiệt độ môi trường xung quanh giảm xuống.
Ví dụ về phản ứng tỏa nhiệt bao gồm đốt cháy (thiêu đốt nhiên liệu) và trung hòa (axit tác dụng với bazơ). Ví dụ về phản ứng thu nhiệt là sự phân hủy nhiệt của một hợp chất (phân tách nó ra bằng nhiệt).
Phản ứng phóng nhiệt làm nóng môi trường; phản ứng thu nhiệt làm mát chúng
ΔH = products − reactants · ΔH = tổng năng lượng sản phẩm − tổng năng lượng chất tham gia
Exothermic drops to lower-energy products (releases heat); endothermic climbs to higher. · Phản ứng tỏa nhiệt đi xuống mức năng lượng thấp hơn (giải phóng nhiệt); phản ứng thu nhiệt đi lên mức cao hơn.
The amount of thermal energy transferred in a reaction is called the enthalpy change 焓变. It is written as $\Delta H$ and has these signs:
$\Delta H$ is negative for an exothermic reaction, because energy leaves the chemicals.
$\Delta H$ is positive for an endothermic reaction, because energy is taken in.
Tiếng Việt
Lượng nhiệt năng được chuyển giao trong một phản ứng gọi là biến đổi enthalpy. Nó được ký hiệu là $\Delta H$ và có các dấu sau:
$\Delta H$ là âm đối với phản ứng tỏa nhiệt, vì năng lượng thoát ra khỏi chất tham gia phản ứng.
$\Delta H$ là dương đối với phản ứng thu nhiệt, vì năng lượng được hấp thụ vào.
Ngọn lửa Bunsen cung cấp năng lượng: biến đổi enthalpy ΔH là nhiệt lượng truyền đi ở áp suất không đổi
5.1
Activation energy · Năng lượng hoạt hóa
English
Particles do not react every time they meet. The activation energy 活化能 ($E_a$) is the smallest amount of energy that colliding 碰撞particles 粒子 must have before they can react. It is like a hill the particles must get over before the reaction can happen.
Tiếng Việt
Các hạt không phản ứng mỗi lần chúng va chạm. Năng lượng hoạt hóa ($E_a$) là lượng năng lượng nhỏ nhất mà các hạtva chạm phải có trước khi chúng có thể phản ứng. Nó giống như một ngọn đồi mà các hạt phải vượt qua trước khi phản ứng xảy ra.
Explore · Khám phá
Activation energy · Năng lượng kích hoạt
Ea = the energy barrier · Ea = rào cản năng lượng
Every reaction must climb the activation-energy barrier before products can form. · Mọi phản ứng đều phải vượt qua rào cản năng lượng hoạt hóa trước khi sản phẩm có thể hình thành.
5.1
Reaction pathway diagrams · Sơ đồ tiến trình phản ứng
English
A reaction pathway diagram 反应进程图 shows how the energy changes as a reaction happens. Energy is on the vertical axis, and the progress of the reaction is on the horizontal axis.
The line starts at the energy level of the reactants 反应物.
It rises over a 'hill' — the height of this hill is the activation energy $E_a$.
It then falls or rises to the energy level of the products 生成物.
The gap between the reactant level and the product level is the enthalpy change $\Delta H$.
For an exothermic reaction, the products are lower than the reactants, so energy is given out and $\Delta H$ is negative.
For an endothermic reaction, the products are higher than the reactants, so energy is taken in and $\Delta H$ is positive.
Tiếng Việt
Một sơ đồ tiến trình phản ứng cho thấy cách năng lượng thay đổi khi phản ứng diễn ra. Năng lượng nằm trên trục tung, và sự tiến triển của phản ứng nằm trên trục hoành.
Đường kẻ bắt đầu từ mức năng lượng của các chất tham gia phản ứng.
Nó đi lên qua một 'ngọn đồi' — độ cao của ngọn đồi này chính là năng lượng hoạt hóa $E_a$.
Sau đó nó đi xuống hoặc đi lên đến mức năng lượng của các sản phẩm.
Khoảng cách giữa mức năng lượng của chất tham gia phản ứng và mức năng lượng của sản phẩm chính là biến đổi enthalpy $\Delta H$.
Đối với phản ứng tỏa nhiệt, sản phẩm ở mức thấp hơn so với chất tham gia phản ứng, do đó năng lượng được giải phóng và $\Delta H$ mang dấu âm.
Đối với phản ứng thu nhiệt, sản phẩm ở mức cao hơn so với chất tham gia phản ứng, do đó năng lượng được hấp thụ và $\Delta H$ mang dấu dương.
Phản ứng tỏa nhiệt kết thúc ở vị trí thấp hơn nơi bắt đầu ($\Delta H<0$); phản ứng thu nhiệt kết thúc ở vị trí cao hơn ($\Delta H>0$)
Explore · Khám phá
Reaction pathway diagrams · Sơ đồ đường phản ứng
Drag ΔH and the activation energy. Exothermic releases energy; endothermic takes it in; the hump is the energy barrier. · Kéo ΔH và năng lượng kích hoạt. Phản ứng tỏa nhiệt giải phóng năng lượng; phản ứng thu nhiệt hấp thụ nó; đỉnh gồ là rào cản năng lượng.
5.1
Bonds and energy · Liên kết và năng lượng
English
A reaction involves breaking the bonds in the reactants and making new bonds in the products.
Bond breaking 断键 takes in energy, so it is an endothermic step.
Bond making 成键 gives out energy, so it is an exothermic step.
The bond energy 键能 is the energy needed to break one mole of a particular bond. You can use bond energies to find the enthalpy change:
$$\Delta H = (\text{energy to break all bonds}) - (\text{energy released making all bonds})$$
If more energy is given out making bonds than is taken in breaking bonds, the reaction is exothermic ($\Delta H$ negative). If less energy is given out, it is endothermic ($\Delta H$ positive).
Worked example
For the reaction $\text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{HCl}$, use these bond energies (in kJ/mol): H–H $= 436$, Cl–Cl $= 242$, H–Cl $= 431$.
Bonds broken: one H–H and one Cl–Cl $= 436 + 242 = 678$.
Bonds made: two H–Cl $= 2 \times 431 = 862$.
$$\Delta H = 678 - 862 = -184 \text{ kJ/mol}$$
The answer is negative, so this reaction is exothermic.
Tiếng Việt
Việc phá vỡ và hình thành liên kết chuyển giao năng lượng — ngọn lửa cung cấp năng lượng ở đây.
Một phản ứng liên quan đến việc phá vỡ các liên kết trong chất tham gia phản ứng và tạo ra các liên kết mới trong sản phẩm.
Phá vỡ liên kết hấp thụ năng lượng, do đó đây là bước thu nhiệt.
Tạo liên kết giải phóng năng lượng, do đó đây là bước tỏa nhiệt.
Năng lượng liên kết là năng lượng cần thiết để phá vỡ một mol một loại liên kết cụ thể. Bạn có thể sử dụng năng lượng liên kết để tìm biến đổi enthalpy:
$$\Delta H = (\text{energy to break all bonds}) - (\text{energy released making all bonds})$$
Nếu nhiều năng lượng được giải phóng khi tạo liên kết hơn so với năng lượng hấp thụ khi phá vỡ liên kết, phản ứng là tỏa nhiệt ($\Delta H$ âm). Nếu ít năng lượng được giải phóng hơn, phản ứng là thu nhiệt ($\Delta H$ dương).
Ví dụ tính toán
Đối với phản ứng $\text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{HCl}$, sử dụng các năng lượng liên kết sau (đơn vị kJ/mol): H–H $= 436$, Cl–Cl $= 242$, H–Cl $= 431$.
Các liên kết bị phá vỡ: một H–H và một Cl–Cl $= 436 + 242 = 678$.
Các liên kết được tạo thành: hai H–Cl $= 2 \times 431 = 862$.
$$\Delta H = 678 - 862 = -184 \text{ kJ/mol}$$
Kết quả mang dấu âm, do đó phản ứng này là tỏa nhiệt.
Phá vỡ liên kết hấp thụ năng lượng ($+678$); tạo liên kết giải phóng nhiều hơn ($-862$); do đó $\Delta H = -184$ kJ/mol
Exothermic gives out heat, so the surroundings warm up and $\Delta H$ is negative; endothermic takes in heat, so the surroundings cool and $\Delta H$ is positive.
Bond breaking takes energy in (endothermic); bond making gives energy out (exothermic). Use $\Delta H = (\text{energy to break bonds}) - (\text{energy released making bonds})$.
If more energy is released making bonds than is used breaking them, the reaction is exothermic. Always check the sign of your final answer.
On a reaction pathway diagram, an exothermic reaction ends lower than it starts; an endothermic one ends higher. The height of the hill is the activation energy.
Tiếng Việt
Phản ứng tỏa nhiệt giải phóng nhiệt, nên môi trường xung quanh ấm lên và $\Delta H$ mang dấu âm; phản ứng thu nhiệt hấp thụ nhiệt, nên môi trường xung quanh mát đi và $\Delta H$ mang dấu dương.
Phá vỡ liên kết hấp thụ năng lượng (thu nhiệt); tạo liên kết giải phóng năng lượng (tỏa nhiệt). Sử dụng $\Delta H = (\text{energy to break bonds}) - (\text{energy released making bonds})$.
Nếu nhiều năng lượng được giải phóng khi tạo liên kết hơn so với năng lượng tiêu tốn khi phá vỡ liên kết, phản ứng là tỏa nhiệt. Luôn kiểm tra dấu của đáp án cuối cùng.
Trên sơ đồ tiến trình phản ứng, một phản ứng tỏa nhiệt kết thúc ở mức thấp hơn so với lúc bắt đầu; một phản ứng thu nhiệt kết thúc ở mức cao hơn. Độ cao của ngọn đồi chính là năng lượng hoạt hóa.
Physical and chemical changes · Sự thay đổi vật lý và hóa học
Syllabus · Chương trình
English
Core
Supplement
1 Identify physical and chemical changes, and describe the differences between them
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Xác định sự thay đổi vật lý và hóa học, và mô tả sự khác biệt giữa chúng
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
A physical change 物理变化 does not make a new substance. The substance only changes its state or shape, and the change can usually be reversed. Melting ice and dissolving sugar are physical changes.
A chemical change 化学变化 (a chemical reaction) makes one or more new substances and is usually hard to reverse. Signs of a chemical change include a colour change, a gas being given off, an energy change, or a precipitate 沉淀 (a solid) forming.
Physical change
Chemical change
no new substance made
new substance(s) made
easy to reverse
usually hard to reverse
e.g. melting, boiling, dissolving
e.g. burning, rusting
Tiếng Việt
Sắt bị gỉ là một sự thay đổi hóa học — nó tạo ra một chất mới.
Một sự thay đổi vật lý không tạo ra chất mới. Chất chỉ thay đổi trạng thái hoặc hình dạng, và sự thay đổi thường có thể đảo ngược. Băng tan và đường hòa tan là những sự thay đổi vật lý.
Một thay đổi hóa học (phản ứng hóa học) tạo ra một hoặc nhiều chất mới và thường khó đảo ngược. Dấu hiệu của thay đổi hóa học bao gồm sự thay đổi màu sắc, khí bị giải phóng, sự thay đổi năng lượng, hoặc sự hình thành kết tủa (chất rắn).
Thay đổi vật lý
Thay đổi hóa học
không tạo ra chất mới
tạo ra chất(một số chất mới)
dễ dàng đảo ngược
thường khó đảo ngược
ví dụ: nóng chảy, sôi, hòa tan
ví dụ: cháy, gỉ sét
Explore · Khám phá
Physical change vs chemical change · Biến đổi vật lý so với biến đổi hóa học
Step through the difference. A physical change makes no new substance and is usually easy to reverse; a chemical change makes a new substance and is hard to undo. · Phân biệt sự khác biệt. Biến đổi vật lý không tạo ra chất mới và thường dễ đảo ngược; biến đổi hóa học tạo ra chất mới và khó đảo ngược.
6.2
Rate of reaction · Tốc độ phản ứng
Syllabus · Chương trình
English
Core
Supplement
5 Describe collision theory in terms of: (a) number of particles per unit volume (b) frequency of collisions between particles (c) kinetic energy of particles (d) activation energy, $E_a$
1 Describe the effect on the rate of reaction of: (a) changing the concentration of solutions (b) changing the pressure of gases (c) changing the surface area of solids (d) changing the temperature (e) adding or removing a catalyst, including enzymes
6 Describe and explain the effect on the rate of reaction of: (a) changing the concentration of solutions (b) changing the pressure of gases (c) changing the surface area of solids (d) changing the temperature (e) adding or removing a catalyst, including enzymes using collision theory
2 State that a catalyst increases the rate of a reaction and is unchanged at the end of a reaction
7 State that a catalyst decreases the activation energy, $E_a$, of a reaction
3 Describe practical methods for investigating the rate of a reaction including change in mass of a reactant or a product and the formation of a gas
8 Evaluate practical methods for investigating the rate of a reaction including change in mass of a reactant or a product and the formation of a gas
4 Interpret data, including graphs, from rate of reaction experiments
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
5 Mô tả thuyết va chạm theo các khái niệm: (a) số hạt trên một đơn vị thể tích (b) tần suất va chạm giữa các hạt (c) động năng của các hạt (d) năng lượng kích hoạt, $E_a$
1 Mô tả ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng của: (a) thay đổi nồng độ dung dịch (b) thay đổi áp suất khí (c) thay đổi diện tích bề mặt chất rắn (d) thay đổi nhiệt độ (e) thêm hoặc loại bỏ chất xúc tác, bao gồm enzyme
6 Mô tả và giải thích ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng của: (a) thay đổi nồng độ dung dịch (b) thay đổi áp suất khí (c) thay đổi diện tích bề mặt chất rắn (d) thay đổi nhiệt độ (e) thêm hoặc loại bỏ chất xúc tác, bao gồm enzyme bằng cách sử dụng thuyết va chạm
2 Nêu rằng chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng và không bị biến đổi vào cuối phản ứng
7 Nêu rằng chất xúc tác làm giảm năng lượng kích hoạt, $E_a$, của phản ứng
3 Mô tả các phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu tốc độ phản ứng, bao gồm sự thay đổi khối lượng của chất tham gia hoặc sản phẩm và sự hình thành khí
8 Đánh giá các phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu tốc độ phản ứng, bao gồm sự thay đổi khối lượng của chất tham gia hoặc sản phẩm và sự hình thành khí
4 Giải thích dữ liệu, bao gồm biểu đồ, từ các thí nghiệm về tốc độ phản ứng
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Collision theory: energy and orientation
The rate of reaction 反应速率 tells you how fast the reactants 反应物 change into products 生成物.
Collision theory
Collision theory 碰撞理论 explains what controls the rate. For a reaction to happen, the particles 粒子 must collide 碰撞, and they must collide with enough energy. The least energy they need is the activation energy 活化能 ($E_a$). A faster rate happens when the particles have successful collisions more often.
What changes the rate
Change
Effect
Reason (collision theory)
increase concentration 浓度 of a solution
faster
more particles in the same volume, so collisions happen more often
increase pressure 压强 of gases
faster
particles are pushed closer, so collisions happen more often
increase surface area 表面积 of a solid
faster
more particles are exposed, so collisions happen more often
increase temperature
faster
particles gain kinetic energy 动能 and move faster, so collisions are more frequent and more of them have enough energy
add a catalyst 催化剂
faster
the catalyst lowers the activation energy, so more collisions are successful
Catalysts
A catalyst speeds up a reaction but is not used up — it is unchanged at the end. It works by lowering the activation energy. Enzymes 酶 are biological catalysts (catalysts that work in living things).
Measuring the rate
You can follow a reaction over time in these ways:
Change in mass: stand the flask on a balance. If a gas escapes, the mass falls. Record the mass at regular times.
Volume of gas: collect the gas in a gas syringe 注射器 and read its volume at regular times.
Formation of a precipitate: in a reaction that turns cloudy, time how long it takes for a mark under the flask to disappear.
On a graph of product against time, the line is steepest at the start (fastest rate), becomes less steep as reactants are used up, and goes flat when the reaction has finished.
Tiếng Việt
Lý thuyết va chạm: năng lượng và hướng va chạm
Tốc độ phản ứng cho biết các chất tham gia chuyển hóa thành sản phẩm nhanh thế nào.
Thuyết va chạm
Thuyết va chạm giải thích những yếu tố kiểm soát tốc độ. Để phản ứng xảy ra, các hạt phải va chạm, và chúng phải va chạm với đủ năng lượng. Mức năng lượng tối thiểu cần thiết là năng lượng hoạt hóa ($E_a$). Tốc độ nhanh hơn xảy ra khi các hạt có va chạm thành công thường xuyên hơn.
Những yếu tố làm thay đổi tốc độ
Thay đổi
Tác động
Lý do (thuyết va chạm)
tăng nồng độ dung dịch
nhanh hơn
nhiều hạt hơn trong cùng thể tích, nên va chạm xảy ra thường xuyên hơn
tăng áp suất của khí
nhanh hơn
các hạt bị đẩy lại gần nhau, nên va chạm xảy ra thường xuyên hơn
tăng diện tích bề mặt của chất rắn
nhanh hơn
nhiều hạt được expose hơn, nên va chạm xảy ra thường xuyên hơn
tăng nhiệt độ
nhanh hơn
các hạt nhận thêm động năng và di chuyển nhanh hơn, nên va chạm diễn ra thường xuyên hơn và nhiều hạt có đủ năng lượng hơn
thêm xúc tác
nhanh hơn
xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hóa, nên nhiều va chạm trở nên thành công
Nhiều hạt hơn trong cùng thể tích va chạm thường xuyên hơn, nên tốc độ nhanh hơnVỡ chất rắn thành bột sẽ exposes nhiều diện tích bề mặt hơn, nên tốc độ nhanh hơn
Xúc tác
Xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng nhưng không bị tiêu hao — nó không thay đổi vào cuối quá trình. Nó hoạt động bằng cách giảm năng lượng hoạt hóa. Enzyme là xúc tác sinh học (xúc tác hoạt động trong cơ thể sống).
Xúc tác cung cấp năng lượng hoạt hóa thấp hơn để nhiều va chạm thành công; $\Delta H$ không thay đổi
Đo lường tốc độ
Bạn có thể theo dõi phản ứng theo thời gian theo những cách sau:
Sự thay đổi khối lượng: đặt bình lên cân. Nếu khí thoát ra, khối lượng sẽ giảm. Ghi lại khối lượng tại các khoảng thời gian đều đặn.
Thể tích khí: thu khí vào xi-lanh đo khí và đọc thể tích tại các khoảng thời gian đều đặn.
Sự hình thành kết tủa: trong phản ứng làm đục dung dịch, đếm thời gian để một dấu hiệu dưới bình biến mất.
Xi-lanh khí thu khí giải phóng; đọc thể tích tại các khoảng thời gian đều đặn để theo dõi tốc độ
Trên đồ thị sản phẩm theo thời gian, đường biểu diễn dốc nhất ở đầu (tốc độ nhanh nhất), trở nên ít dốc hơn khi chất tham gia bị tiêu thụ, và bằng phẳng khi phản ứng hoàn tất.
Tốc độ nhanh nhất ở đầu (dốc nhất) và đường biểu leveling off khi phản ứng kết thúc
Explore · Khám phá
Rate from a gas-volume graph · Tốc độ từ đồ thị thể tích khí
The gradient of the volume–time curve is the rate; it is steepest at the start and flattens as reactants run out. · Độ dốc của đường cong thể tích–thời gian chính là tốc độ; nó dốc nhất ở ban đầu và phẳng dần khi chất tham gia hết.
Explore · Khám phá
Rate of reaction · Tốc độ phản ứng
conc = c₀·bᵗ
Concentration falls over time — fast at first, then slower. · Nồng độ giảm theo thời gian — nhanh ở đầu, sau đó chậm hơn.
Explore · Khám phá
Collision theory in action · Thuyết va chạm trong thực tế
Watch the particles collide. Heat speeds them up so they collide more often and harder; more particles or a catalyst give more successful collisions — the rate climbs. · Quan sát các hạt va chạm. Nhiệt độ làm chúng di chuyển nhanh hơn nên va chạm thường xuyên và mạnh hơn; nhiều hạt hơn hoặc xúc tác mang lại nhiều va chạm thành công hơn — tốc độ tăng lên.
Reversible reactions and equilibrium · Phản ứng thuận nghịch và cân bằng
Syllabus · Chương trình
English
Core
Supplement
1 State that some chemical reactions are reversible as shown by the symbol $\rightleftharpoons$
3 State that a reversible reaction in a closed system is at equilibrium when: (a) the rate of the forward reaction is equal to the rate of the reverse reaction (b) the concentrations of reactants and products are no longer changing
2 Describe how changing the conditions can change the direction of a reversible reaction for: (a) the effect of heat on hydrated compounds (b) the addition of water to anhydrous compounds limited to copper(II) sulfate and cobalt(II) chloride
4 Predict and explain, for a reversible reaction, how the position of equilibrium is affected by: (a) changing temperature (b) changing pressure (c) changing concentration (d) using a catalyst using information provided
5 State the symbol equation for the production of ammonia in the Haber process, $\text{N}_2\text{(g)} + 3\text{H}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{NH}_3\text{(g)}$
6 State the sources of the hydrogen (methane) and nitrogen (air) in the Haber process
7 State the typical conditions in the Haber process as $450\text{ }^{\circ}\text{C}$, $20\,000\text{ kPa}/200\text{ atm}$ and an iron catalyst
8 State the symbol equation for the conversion of sulfur dioxide to sulfur trioxide in the Contact process, $2\text{SO}_2\text{(g)} + \text{O}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{SO}_3\text{(g)}$
9 State the sources of the sulfur dioxide (burning sulfur or roasting sulfide ores) and oxygen (air) in the Contact process
10 State the typical conditions for the conversion of sulfur dioxide to sulfur trioxide in the Contact process as $450\text{ }^{\circ}\text{C}$, $200\text{ kPa}/2\text{ atm}$ and a vanadium(V) oxide catalyst
11 Explain, in terms of rate of reaction and position of equilibrium, why the typical conditions stated are used in the Haber process and in the Contact process, including safety considerations and economics
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Nêu rằng một số phản ứng hóa học là thuận nghịch như được biểu thị bởi ký hiệu $\rightleftharpoons$
3 Nêu rằng một phản ứng thuận nghịch trong hệ kín đạt trạng thái cân bằng khi: (a) tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch (b) nồng độ của chất tham gia và sản phẩm không còn thay đổi
2 Mô tả cách thay đổi điều kiện có thể làm thay đổi chiều của phản ứng thuận nghịch đối với: (a) ảnh hưởng của nhiệt lên hợp chất ngậm nước (b) việc thêm nước vào hợp chất không nước giới hạn ở đồng(II) sunfat và coban(II) clorua
4 Dự đoán và giải thích, đối với một phản ứng thuận nghịch, cách vị trí cân bằng bị ảnh hưởng bởi: (a) thay đổi nhiệt độ (b) thay đổi áp suất (c) thay đổi nồng độ (d) sử dụng chất xúc tác dựa trên thông tin đã cho
5 Nêu phương trình ký hiệu cho quá trình sản xuất amoniac trong quy trình Haber, $\text{N}_2\text{(g)} + 3\text{H}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{NH}_3\text{(g)}$
6 Nêu nguồn gốc của hiđro (methan) và nitơ (không khí) trong quy trình Haber
7 Nêu các điều kiện điển hình trong quy trình Haber là $450\text{ }^{\circ}\text{C}$, $20\,000\text{ kPa}/200\text{ atm}$ và chất xúc tác sắt
8 Nêu phương trình ký hiệu cho quá trình chuyển đổi lưu huỳnh điôxít sang lưu huỳnh triôxít trong quy trình Contact, $2\text{SO}_2\text{(g)} + \text{O}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{SO}_3\text{(g)}$
9 Nêu nguồn gốc của lưu huỳnh điôxít (đốt lưu huỳnh hoặc nung quặng sunfua) và ôxy (không khí) trong quy trình Contact
10 Nêu các điều kiện điển hình cho quá trình chuyển đổi lưu huỳnh điôxít sang lưu huỳnh triôxít trong quy trình Contact là $450\text{ }^{\circ}\text{C}$, $200\text{ kPa}/2\text{ atm}$ và chất xúc tác vanadi(V) oxit
11 Giải thích, theo quan điểm về tốc độ phản ứng và vị trí cân bằng, tại sao các điều kiện điển hình nêu trên được sử dụng trong quy trình Haber và quy trình Contact, bao gồm cả các yếu tố an toàn và kinh tế
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Le Chatelier's principleDynamic equilibrium: the rates converge
Some reactions are reversible 可逆反应: the products can react to form the reactants again. We show this with the symbol $\rightleftharpoons$.
Changing the direction
A clear example uses hydrated 水合 and anhydrous 无水 compounds:
Blue hydrated copper(II) sulfate, when heated, loses its water to become white anhydrous copper(II) sulfate. Adding water turns it blue again.
Pink hydrated cobalt(II) chloride loses water when heated to become blue anhydrous cobalt(II) chloride. Adding water turns it pink again.
Adding water to the anhydrous solid (and seeing the colour return) is used as a test for water.
Equilibrium
In a closed system 密闭系统 (where nothing enters or leaves), a reversible reaction reaches equilibrium 平衡 when:
the rate of the forward reaction 正反应 equals the rate of the reverse reaction 逆反应, and
the concentrations of the reactants and products are no longer changing.
Changing the position of equilibrium
The position of equilibrium 平衡位置 tells you whether there are more reactants or more products. You can move it:
Temperature: heating moves the equilibrium in the direction that takes in heat (the endothermic 吸热反应 direction); cooling moves it in the direction that gives out heat (the exothermic 放热反应 direction).
Pressure (gases): more pressure moves the equilibrium to the side with fewer gas molecules.
Concentration: adding more of a substance moves the equilibrium to the other side, to use it up.
A catalyst does not move the position of equilibrium. It only helps the reaction reach equilibrium faster.
The sulfur dioxide comes from burning sulfur 硫 (or roasting sulfide ores); the oxygen 氧气 comes from the air.
Typical conditions: a temperature of $450\,{}^{\circ}\text{C}$, a pressure of about $2$ atm ($200$ kPa), and a vanadium(V) oxide 五氧化二钒 catalyst.
Why these conditions are chosen
The conditions are a compromise 折中:
A higher pressure would give more product, but very high pressure is dangerous and expensive, so a medium pressure is used.
A lower temperature would give more product (both forward reactions are exothermic), but the reaction would be too slow, so a fairly high temperature is used to keep a good rate.
The catalyst speeds up the reaction without changing the position of equilibrium, which lowers cost.
Tiếng Việt
Nguyên lý Le ChatelierCân bằng động: tốc độ hội tụ
Một số phản ứng là thuận nghịch: sản phẩm có thể phản ứng để tạo lại chất tham gia. Chúng ta biểu diễn điều này bằng ký hiệu $\rightleftharpoons$.
Đun nóng muối đồng sunfat màu xanh lam làm mất nước; thêm nước vào sẽ khiến nó quay lại màu xanh lam
Thay đổi chiều hướng
Một ví dụ rõ ràng sử dụng các hợp chất hydrat và không nước:
Đồng(II) sunfat hydrat màu xanh, khi nung, mất nước để trở thành đồng(II) sunfat không nước màu trắng. Thêm nước làm nó quay sang màu xanh again.
Cobalt(II) clorua hydrat màu hồng mất nước khi nung để trở thành cobalt(II) clorua không nước màu xanh. Thêm nước làm nó quay sang màu hồng again.
Thêm nước vào chất rắn không nước (và thấy màu quay trở lại) được sử dụng như một bài kiểm tra cho nước.
Cân bằng thị trường
Trong hệ kín (nơi không có gì đi vào hay đi ra), một phản ứng thuận nghịch đạt đến cân bằng khi:
tốc độ của phản ứng thuận bằng tốc độ của phản ứng nghịch, và
nồng độ của chất tham gia và sản phẩm không còn thay đổi.
Thay đổi vị trí cân bằng
Vị trí cân bằng cho bạn biết liệu có nhiều chất tham gia hay nhiều sản phẩm hơn. Bạn có thể di chuyển nó:
Nhiệt độ: gia nhiệt di chuyển cân bằng theo chiều hấp thụ nhiệt (chiều hấp nhiệt); làm lạnh di chuyển nó theo chiều tỏa nhiệt (chiều tỏa nhiệt).
Áp suất (khí): áp suất cao hơn di chuyển cân bằng về phía có ít phân tử khí hơn.
Nồng độ: thêm nhiều một chất sẽ di chuyển cân bằng sang phía kia để tiêu thụ chất đó.
Xúc táckhông di chuyển vị trí cân bằng. Nó chỉ giúp phản ứng đạt cân bằng nhanh hơn.
Lưu huỳnh đioxit thu được từ việc đốt lưu huỳnh (hoặc nung quặng sunfua); oxy lấy từ không khí.
Điều kiện điển hình: nhiệt độ $450\,{}^{\circ}\text{C}$, áp suất khoảng $2$ atm ($200$ kPa), và chất xúc tác vanađi(V) oxit.
Tại sao chọn những điều kiện này
Các điều kiện là một sự giải quyết thỏa hiệp:
Áp suất cao hơn sẽ tạo ra nhiều sản phẩm hơn, nhưng áp suất quá cao thì nguy hiểm và tốn kém, nên dùng áp suất trung bình.
Nhiệt độ thấp hơn sẽ tạo ra nhiều sản phẩm hơn (cả hai chiều phản ứng đều tỏa nhiệt), nhưng phản ứng sẽ diễn ra quá chậm, nên dùng nhiệt độ khá cao để duy trì tốc độ tốt.
Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng mà không thay đổi vị trí cân bằng, giúp giảm chi phí.
Explore · Khám phá
Shifting an equilibrium · Chuyển dịch cân bằng
Change temperature, pressure or concentration and watch a reversible reaction shift to a new balance. · Thay đổi nhiệt độ, áp suất hoặc nồng độ và quan sát phản ứng thuận nghịch dịch chuyển sang trạng thái cân bằng mới.
1 Use a Roman numeral to indicate the oxidation number of an element in a compound
2 Define redox reactions as involving simultaneous oxidation and reduction
3 Define oxidation as gain of oxygen and reduction as loss of oxygen
6 Define oxidation in terms of: (a) loss of electrons (b) an increase in oxidation number
7 Define reduction in terms of: (a) gain of electrons (b) a decrease in oxidation number
4 Identify redox reactions as reactions involving gain and loss of oxygen
8 Identify redox reactions as reactions involving gain and loss of electrons
5 Identify oxidation and reduction in redox reactions
9 Identify redox reactions by changes in oxidation number using: (a) the oxidation number of elements in their uncombined state is zero (b) the oxidation number of a monatomic ion is the same as the charge on the ion (c) the sum of the oxidation numbers in a compound is zero (d) the sum of the oxidation numbers in an ion is equal to the charge on the ion
10 Identify redox reactions by the colour changes involved when using acidified aqueous potassium manganate(VII) or aqueous potassium iodide
11 Define an oxidising agent as a substance that oxidises another substance and is itself reduced
12 Define a reducing agent as a substance that reduces another substance and is itself oxidised
13 Identify oxidising agents and reducing agents in redox reactions
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Sử dụng chữ số La Mã để chỉ số oxi hóa của một nguyên tố trong hợp chất
2 Định nghĩa phản ứng oxi hóa - khử là phản ứng bao gồm đồng thời cả oxi hóa và khử
3 Định nghĩa oxi hóa là sự nhận ôxy và khử là sự mất ôxy
6 Định nghĩa oxi hóa theo các khái niệm: (a) mất electron (b) sự gia tăng số oxi hóa
7 Định nghĩa khử theo các khái niệm: (a) nhận electron (b) sự giảm số oxi hóa
4 Xác định các phản ứng oxi hóa - khử là phản ứng liên quan đến sự nhận và mất ôxy
8 Xác định các phản ứng oxi hóa - khử là phản ứng liên quan đến sự nhận và mất electron
5 Xác định oxi hóa và khử trong các phản ứng oxi hóa - khử
9 Xác định các phản ứng oxi hóa - khử bằng cách thay đổi số oxi hóa thông qua: (a) số oxi hóa của các nguyên tố ở dạng tự do bằng 0 (b) số oxi hóa của ion đơn nguyên tử bằng điện tích của ion đó (c) tổng các số oxi hóa trong một hợp chất bằng 0 (d) tổng các số oxi hóa trong một ion bằng điện tích của ion đó
10 Xác định các phản ứng oxi hóa - khử bằng cách thay đổi màu sắc khi sử dụng dung dịch Kali manganat(VII) có axit hoặc dung dịch Kali iodua
11 Định nghĩa chất oxi hóa là chất làm oxi hóa chất khác và bản thân nó bị khử
12 Định nghĩa chất khử là chất làm khử chất khác và bản thân nó bị oxi hóa
13 Xác định chất oxi hóa và chất khử trong các phản ứng oxi hóa - khử
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Oxidation 氧化 and reduction 还原 always happen at the same time, in what is called a redox reaction 氧化还原反应. ('Redox' is short for reduction–oxidation.)
There are three ways to describe oxidation and reduction:
Oxygen: oxidation is the gain of oxygen; reduction is the loss of oxygen.
Electrons 电子: oxidation is the loss of electrons; reduction is the gain of electrons.
Oxidation number 氧化数: in oxidation the oxidation number goes up; in reduction it goes down.
A useful memory aid is OIL RIG: Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain — of electrons.
Oxidation number rules
The oxidation number is shown by a Roman numeral, as in iron(II) and iron(III). The rules are:
An element that is not combined has an oxidation number of $0$.
A single-atom ion has an oxidation number equal to its charge (so $\text{Na}^{+}$ is $+1$).
The oxidation numbers in a compound add up to $0$.
The oxidation numbers in an ion add up to the charge on the ion.
Worked example. Find the oxidation number of manganese in the manganate(VII) ion, $\text{MnO}_4^{-}$. Each oxygen is $-2$, and there are four of them, giving $4 \times (-2) = -8$. The oxidation numbers in an ion must add up to the charge on the ion, which here is $-1$. So if manganese is $x$, then $x + (-8) = -1$, giving $x = +7$ - exactly what the (VII) in the name tells you. Set the total to the ion's charge, not to zero: zero is only for a neutral compound.
Oxidising and reducing agents
An oxidising agent 氧化剂 oxidises another substance, and is itself reduced.
A reducing agent 还原剂 reduces another substance, and is itself oxidised.
Some redox reactions show clear colour changes:
Acidified potassium manganate(VII) 高锰酸钾 is purple. When it acts as an oxidising agent it is reduced, and the purple colour fades to colourless.
Potassium iodide 碘化钾 is colourless. When it is oxidised, red-brown iodine 碘 is formed.
Tiếng Việt
Oxy hóa và khử luôn xảy ra cùng lúc, trong quá trình gọi là phản ứng oxy hóa khử. ('Oxy hóa khử' là viết tắt của khử–oxy hóa.)
Có ba cách để mô tả oxy hóa và khử:
Oxy: oxy hóa là sự nhận oxy; khử là sự mất oxy.
Electron: oxy hóa là sự mất electron; khử là sự nhận electron.
Số oxy hóa: trong oxy hóa, số oxy hóa tăng lên; trong khử, nó giảm xuống.
Một mẹo ghi nhớ hữu ích là OIL RIG: Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain — nhận/mất electron.
Electron di chuyển từ chất bị oxy hóa (mất chúng) sang chất bị khử (nhận chúng) — cả hai luôn xảy ra đồng thời
Quy tắc về số oxy hóa
Số oxy hóa được biểu thị bằng chữ số La Mã, như sắt(II) và sắt(III). Các quy tắc là:
Một nguyên tố chưa liên kết có số oxy hóa là $0$.
Ion đơn nguyên tử có số oxy hóa bằng điện tích của nó (ví dụ $\text{Na}^{+}$ là $+1$).
Tổng các số oxy hóa trong một hợp chất bằng $0$.
Tổng các số oxy hóa trong một ion bằng điện tích của ion đó.
Ví dụ minh họa. Tìm số oxy hóa của mangan trong ion manganat(VII), $\text{MnO}_4^{-}$. Mỗi nguyên tử oxy có số oxy hóa $-2$, và có bốn nguyên tử oxy, tổng cộng $4 \times (-2) = -8$. Tổng các số oxy hóa trong một ion phải bằng điện tích của ion, ở đây là $-1$. Vì vậy, nếu mangan có số oxy hóa $x$, thì $x + (-8) = -1$, tạo ra $x = +7$ - đúng chính xác với con số (VII) trong tên gọi. Đặt tổng bằng điện tích của ion, không phải bằng không: chỉ dành cho hợp chất trung hòa mới bằng không.
Chất oxy hóa và chất khử
Một chất oxy hóa oxy hóa một chất khác, và bản thân nó bị khử.
Một chất khử khử một chất khác, và bản thân nó bị oxy hóa.
Một số phản ứng oxy hóa khử cho thấy sự thay đổi màu sắc rõ rệt:
Kali manganat(VII) đã axit hóa có màu tím. Khi đóng vai trò chất oxy hóa, nó bị khử và màu tím nhạt dần đến không màu.
Kali iodua không màu. Khi bị oxy hóa, tạo ra iod màu đỏ nâu.
Kali manganat(VII) có màu tím đậm; khi bị khử (hoặc bị loãng) màu tím nhạt dần đến không màu
Explore · Khám phá
Oxidation and reduction happen together · Oxi hóa và khử xảy ra cùng nhau
Step through a redox reaction. One substance loses electrons while another gains them — you can never have one without the other. · Quá trình từng bước của phản ứng oxi hóa khử. Một chất mất electron trong khi chất khác nhận chúng — bạn không bao giờ có thể có một quá trình mà không có quá trình kia.
Explain a faster rate with collision theory: successful collisions happen more often. Concentration, pressure and surface area all raise how often particles collide; a higher temperature does that and gives more particles enough energy.
A catalyst lowers the activation energy and speeds the reaction up, but is not used up and does not change $\Delta H$ or the position of equilibrium.
At equilibrium the forward and reverse rates are equal and the concentrations stop changing — it does not mean the amounts of reactant and product are equal.
Use Le Chatelier's principle: raising temperature favours the endothermic direction; raising pressure favours the side with fewer gas molecules; adding a substance shifts the equilibrium away from it.
Redox — OIL RIG: Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain of electrons. They always happen together, and an oxidising agent is itself reduced.
Tiếng Việt
Giải thích tốc độ nhanh hơn bằng lý thuyết va chạm: các va chạm hiệu quả xảy ra thường xuyên hơn. Nồng độ, áp suất và diện tích bề mặt đều làm tăng tần suất va chạm giữa các hạt; nhiệt độ cao hơn thực hiện điều đó và cung cấp thêm năng lượng cho nhiều hạt hơn.
Một chất xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hóa và tăng tốc phản ứng, nhưng không bị tiêu hao và không thay đổi $\Delta H$ hay vị trí cân bằng.
Ở trạng thái cân bằng, tốc độ thuận và nghịch bằng nhau và nồng độ dừng lại thay đổi — điều này không có nghĩa là lượng chất tham gia và sản phẩm bằng nhau.
Sử dụng nguyên lý Le Chatelier: tăng nhiệt độ ưu tiên chiều thu nhiệt; tăng áp suất ưu tiên phía có ít phân tử khí hơn; thêm chất nào đó sẽ đẩy cân bằng đi xa chất đó.
Oxy hóa khử — OIL RIG: Oxy hóa là Mất, Khử là Nhận electron. Chúng luôn xảy ra đồng thời, và chất oxy hóa bị khử chính nó.
1 Describe the characteristic properties of acids in terms of their reactions with: (a) metals (b) bases (c) carbonates
2 Describe acids in terms of their effect on: (a) litmus (b) thymolphthalein (c) methyl orange
3 State that bases are oxides or hydroxides of metals and that alkalis are soluble bases
4 Describe the characteristic properties of bases in terms of their reactions with: (a) acids (b) ammonium salts
5 Describe alkalis in terms of their effect on: (a) litmus (b) thymolphthalein (c) methyl orange
6 State that aqueous solutions of acids contain $\text{H}^+$ ions and aqueous solutions of alkalis contain $\text{OH}^-$ ions
9 Define acids as proton donors and bases as proton acceptors
10 Define a strong acid as an acid that is completely dissociated in aqueous solution and a weak acid as an acid that is partially dissociated in aqueous solution
11 State that hydrochloric acid is a strong acid, as shown by the symbol equation, $\text{HCl}(\text{aq}) \rightarrow \text{H}^+(\text{aq}) + \text{Cl}^-(\text{aq})$
12 State that ethanoic acid is a weak acid, as shown by the symbol equation, $\text{CH}_3\text{COOH}(\text{aq}) \rightleftharpoons \text{H}^+(\text{aq}) + \text{CH}_3\text{COO}^-(\text{aq})$
7 Describe how to compare hydrogen ion concentration, neutrality, relative acidity and relative alkalinity in terms of colour and pH using universal indicator paper
8 Describe the neutralisation reaction between an acid and an alkali to produce water, $\text{H}^+(\text{aq}) + \text{OH}^-(\text{aq}) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(l)$
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Mô tả các tính chất đặc trưng của axit theo các phản ứng của chúng với: (a) kim loại (b) bazơ (c) cacbonat
2 Mô tả axit theo ảnh hưởng của chúng lên: (a) giấy quỳ tím (b) thymolphthalein (c) metyl cam
3 Nêu rằng bazơ là oxit hoặc hiđroxit của kim loại và kiềm là các bazơ tan trong nước
4 Mô tả các tính chất đặc trưng của bazơ theo các phản ứng của chúng với: (a) axit (b) muối amoni
5 Mô tả kiềm theo ảnh hưởng của chúng lên: (a) giấy quỳ tím (b) thymolphthalein (c) metyl cam
6 Nêu rằng dung dịch nước của axit chứa $\text{H}^+$ ion và dung dịch nước của kiềm chứa $\text{OH}^-$ ion
9 Định nghĩa axit là chất cho proton và bazơ là chất nhận proton
10 Định nghĩa axit mạnh là axit phân li hoàn toàn trong dung dịch nước và axit yếu là axit phân li một phần trong dung dịch nước
11 Nêu rằng axit clohiđric là axit mạnh, như được minh họa bởi phương trình ký hiệu, $\text{HCl}(\text{aq}) \rightarrow \text{H}^+(\text{aq}) + \text{Cl}^-(\text{aq})$
12 Nêu rằng axit etanoic là axit yếu, như được thể hiện bởi phương trình ion thu gọn, $\text{CH}_3\text{COOH}(\text{aq}) \rightleftharpoons \text{H}^+(\text{aq}) + \text{CH}_3\text{COO}^-(\text{aq})$
7 Mô tả cách so sánh nồng độ ion hydro, tính trung hòa, độ axit tương đối và độ bazơ tương đối dựa trên màu sắc và chỉ số pH sử dụng giấy quỳ tím
8 Mô tả phản ứng trung hòa giữa axit và bazơ tạo ra nước, $\text{H}^+(\text{aq}) + \text{OH}^-(\text{aq}) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(l)$
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
An acid 酸 is a substance that forms hydrogen ions ($\text{H}^{+}$) when dissolved in water. Acids have three typical reactions:
with metals 金属: acid + metal → a salt 盐 + hydrogen 氢气
with bases: acid + base 碱 → a salt + water (this is neutralisation 中和)
with carbonates 碳酸盐: acid + carbonate → a salt + water + carbon dioxide 二氧化碳
Describing what you see
Naming the products is only half of what the exam wants. "State the observations" asks what you would see with your eyes, and it carries its own marks - so learn the words:
So for magnesium added to hydrochloric acid, a full answer is: effervescence, and the solid dissolves (and the tube gets warm). For copper(II) oxide added to warm sulfuric acid: the black solid dissolves and the solution turns blue.
Two rules save most of the lost marks. Never write "hydrogen is given off" as an observation - you cannot see hydrogen, you can only see the bubbles, so write effervescence. And do not write a name you cannot see: "a salt forms" is a conclusion, not an observation.
Indicators
An indicator 指示剂 is a dye that changes colour to show whether a solution is acidic or alkaline.
Indicator
In acid
In alkali
litmus 石蕊
red
blue
thymolphthalein 百里酚酞
colourless
blue
methyl orange 甲基橙
red
yellow
Aqueous solutions of acids contain hydrogen ions 离子 ($\text{H}^{+}$). Aqueous solutions of alkalis contain hydroxide ions ($\text{OH}^{-}$).
Tiếng Việt
Một axit là chất tạo ra ion hydro ($\text{H}^{+}$) khi tan trong nước. Axit có ba loại phản ứng điển hình:
Axit phản ứng với kim loại, bases và cacbonat để tạo ra các sản phẩm khác nhau
với kim loại: axit + kim loại → một muối + hydrogen
với bazơ: axit + bazơ → muối + nước (đây là trung hòa)
với cacbonat: axit + cacbonat → muối + nước + carbon dioxide
Mô tả những gì bạn thấy
Việc đặt tên sản phẩm chỉ là một nửa yêu cầu của bài thi. "Nêu các quan sát" hỏi những gì bạn sẽ thấy bằng mắt thường, và phần này có điểm riêng - vì vậy hãy học các thuật ngữ:
Bạn thấy
Nói
bọt khí nổi lên
sủi bọt (cũng chấp nhận: sủi khí, nổi bọt)
chất rắn变小 và biến mất
chất rắn tan / biến mất
màu dung dịch thay đổi
nêu màu sắc, ví dụ: chuyển sang xanh dương (muối đồng)
bubbles stop
không còn sủi bọt nữa - axit đã hết
Vì vậy, đối với magie thêm vào axit hydrocloric, câu trả lời đầy đủ là: sủi bọt, và chất rắn tan (và ống nghiệm trở nên ấm). Đối với đồng(II) oxit thêm vào axit sunfuric nóng: chất rắn màu đen tan và dung dịch chuyển sang xanh dương.
Hai quy tắc giúp bạn tránh mất điểm. Không bao giờ viết "hydrogen được giải phóng" như một quan sát - bạn không thể thấy hydrogen, bạn chỉ có thể thấy các bong bóng, vì vậy hãy viết sủi bọt. Và không viết tên chất mà bạn không thể nhìn thấy: "một muối hình thành" là một kết luận, không phải là một quan sát.
Chất chỉ thị
Một chất chỉ thị là một thuốc nhuộm thay đổi màu sắc để cho biết dung dịch đó có tính axit hay tính kiềm.
Chất chỉ thị
Trong axit
Trong kiềm
quỳ tím
đỏ
xanh lam
thymolphthalein
không màu
xanh lam
methyl orange
đỏ
vàng
Dung dịch axit chứa các ion hydro ($\text{H}^{+}$). Dung dịch bazơ chứa ion hydroxide ($\text{OH}^{-}$).
Giấy quỳ: giấy quỳ tím màu xanh chuyển sang đỏ trong axit, và giấy quỳ tím màu đỏ chuyển sang xanh trong kiềm
Bases are oxides 氧化物 or hydroxides 氢氧化物 of metals. An alkali 可溶性碱 is a base that dissolves in water (a soluble base).
Bases have two typical reactions:
with acids: base + acid → a salt + water (neutralisation again)
with ammonium salts 铵盐: this releases ammonia gas.
Tiếng Việt
Bazơ là các oxit hoặc hiđroxit của kim loại. Một kiềm là một bazơ tan trong nước (bazơ tan).
Bazơ có hai phản ứng đặc trưng:
với axit: bazơ + axit → muối + nước (trung hòa lần nữa)
với muối amoni: quá trình này giải phóng khí amoniac.
Dải pH: kiềm làm chỉ thị đa năng chuyển sang màu tím hoặc xanh lam (pH > 7)
Explore · Khám phá
Watch the pH during neutralisation · Quan sát pH trong quá trình trung hòa
Adding alkali to acid raises the pH. Near the end point the pH leaps up sharply — that steep jump is where the acid has just been neutralised. · Thêm kiềm vào axit làm tăng pH. Gần điểm kết thúc, pH nhảy vọt lên mạnh — sự tăng dốc đó chính là nơi axit vừa được trung hòa hoàn toàn.
7.1
Strong and weak acids · Axit mạnh và yếu
English
An acid is a proton 质子 donor — it gives away $\text{H}^{+}$ ions (a hydrogen ion is just a proton). A base is a proton acceptor.
How strong an acid is depends on how much of it splits into ions in water:
A strong acid 强酸 is completely dissociated 电离 (fully split into ions) in water. Hydrochloric acid 盐酸 is strong:
Slide the pH or tap a substance — lemon, water, soap, bleach. The indicator goes red→green→purple, and each step down in pH is ten times more H⁺ ions. · Trượt thanh pH hoặc chọn một chất — chanh, nước, xà phòng, nước tẩy. Chỉ thị chuyển từ đỏ→xanh lá→tím, và mỗi bước giảm xuống của pH tương đương với gấp mười lần lượng ion H⁺.
Explore · Khám phá
A titration curve · Đường cong chuẩn độ
Add alkali to acid and watch the pH rise. The steep jump is where the acid is just neutralised. · Thêm kiềm vào axit và quan sát pH tăng. Bước nhảy dốc là nơi axit vừa được trung hòa.
7.2
Oxides · Oxit
Syllabus · Chương trình
English
Core
Supplement
1 Classify oxides as acidic, including $\text{SO}_2$ and $\text{CO}_2$, or basic, including $\text{CuO}$ and $\text{CaO}$, related to metallic and non-metallic character
2 Describe amphoteric oxides as oxides that react with acids and with bases to produce a salt and water
3 Classify $\text{Al}_2\text{O}_3$ and $\text{ZnO}$ as amphoteric oxides
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Phân loại các oxit thành oxit axit, bao gồm $\text{SO}_2$ và $\text{CO}_2$, hoặc oxit bazơ, bao gồm $\text{CuO}$ và $\text{CaO}$, liên quan đến tính chất kim loại và phi kim
2 Mô tả các oxit lưỡng tính là những oxit phản ứng với cả axit và bazơ để tạo ra muối và nước
3 Phân loại $\text{Al}_2\text{O}_3$ và $\text{ZnO}$ là các oxit lưỡng tính
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Oxides can be sorted by how they behave:
Acidic oxides are oxides of non-metals, such as $\text{SO}_2$ and $\text{CO}_2$.
Basic oxides are oxides of metals, such as $\text{CuO}$ and $\text{CaO}$.
Amphoteric 两性 oxides react with both acids and bases to make a salt and water. $\text{Al}_2\text{O}_3$ and $\text{ZnO}$ are amphoteric.
So metal oxides tend to be basic and non-metal oxides tend to be acidic.
Tiếng Việt
Oxit có thể được phân loại dựa trên hành vi của chúng:
Oxit axit là oxit của phi kim, chẳng hạn như $\text{SO}_2$ và $\text{CO}_2$.
Oxit bazơ là oxit của kim loại, chẳng hạn như $\text{CuO}$ và $\text{CaO}$.
Oxít lưỡng tính phản ứng với cả axit và bazơ để tạo thành muối và nước. $\text{Al}_2\text{O}_3$ và $\text{ZnO}$ là oxít lưỡng tính.
Vì vậy, oxit kim loại thường mang tính bazơ và oxit phi kim thường mang tính axit.
Vôi vôi chủ yếu là canxi cacbonat — một cacbonat kim loại hoạt động như một bazơ và trung hòa axit
Explore · Khám phá
Oxide type lab · Thí nghiệm loại oxit
Classify oxides by how they behave with acids and bases. · Phân loại oxit dựa trên cách chúng phản ứng với axit và bazơ.
1 Describe the preparation, separation and purification of soluble salts by reaction of an acid with: (a) an alkali by titration (b) excess metal (c) excess insoluble base (d) excess insoluble carbonate
4 Describe the preparation of insoluble salts by precipitation
2 Describe the general solubility rules for salts: (a) sodium, potassium and ammonium salts are soluble (b) nitrates are soluble (c) chlorides are soluble, except lead and silver (d) sulfates are soluble, except barium, calcium and lead (e) carbonates are insoluble, except sodium, potassium and ammonium (f) hydroxides are insoluble, except sodium, potassium, ammonium and calcium (partially)
3 Define a hydrated substance as a substance that is chemically combined with water and an anhydrous substance as a substance containing no water
5 Define the term water of crystallisation as the water molecules present in hydrated crystals, including $\text{CuSO}_4\bullet5\text{H}_2\text{O}$ and $\text{CoCl}_2\bullet6\text{H}_2\text{O}$
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Mô tả quá trình điều chế, tách chiết và tinh chế các muối tan bằng phản ứng của axit với: (a) bazơ qua phép chuẩn độ (b) kim loại dư (c) bazơ không tan dư (d) cacbonat không tan dư
4 Mô tả sự điều chế muối không tan bằng phương pháp kết tủa
2 Mô tả các quy tắc hòa tan chung của muối: (a) muối natri, kali và amoni đều tan (b) nitrat đều tan (c) clorua đều tan, trừ chì và bạc (d) sunfat đều tan, trừ barium, canxi và chì (e) cacbonat không tan, trừ natri, kali và amoni (f) hiđroxit không tan, trừ natri, kali, amoni và canxi (tan một phần)
3 Định nghĩa chất có nước kết hợp là chất hóa học kết hợp với nước và chất không nước là chất không chứa nước
5 Định nghĩa thuật ngữ nước trong tinh thể là các phân tử nước tồn tại trong tinh thể có nước kết hợp, bao gồm $\text{CuSO}_4\bullet5\text{H}_2\text{O}$ và $\text{CoCl}_2\bullet6\text{H}_2\text{O}$
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Whether a salt can be made by a certain method depends on whether it is soluble 可溶 (dissolves) or insoluble 不溶 (does not dissolve).
Solubility rules
Salt type
Rule
sodium, potassium, ammonium salts
all soluble
nitrates 硝酸盐
all soluble
chlorides 氯化物
soluble, except lead and silver
sulfates 硫酸盐
soluble, except barium, calcium and lead
carbonates
insoluble, except sodium, potassium and ammonium
hydroxides
insoluble, except sodium, potassium, ammonium and (partly) calcium
Making a soluble salt
You react an acid with one of these:
an alkali, using titration 滴定 (since both are solutions, you must measure the exact volumes);
an excess 过量 of a metal, an insoluble base, or an insoluble carbonate.
When you use an excess of a solid, you then filter 过滤 to remove the leftover solid. Finally you evaporate 蒸发 some water and let the solution crystallise 结晶 to get the salt.
Worked example. Which method would you use to prepare (a) copper(II) sulfate and (b) barium sulfate? Check the solubility rules first. (a) Copper(II) sulfate is soluble (only barium, calcium and lead sulfates are not), so make it from an insoluble solid and an acid: add excess copper(II) oxide to warm dilute sulfuric acid, filter off the leftover solid, then evaporate some water and crystallise. (b) Barium sulfate is insoluble, so make it by precipitation: mix two solutions that each carry one of the needed ions, then filter, wash and dry the solid. The solubility of the salt you want is what decides the method - consult the rules before you choose.
Making an insoluble salt
An insoluble salt is made by precipitation 沉淀: mix two solutions that each contain one of the needed ions, and the insoluble salt forms as a solid. You then filter, wash and dry it.
Water in salts
A hydrated 水合 substance is chemically joined with water.
An anhydrous 无水 substance contains no water.
The water molecules inside hydrated crystals are called the water of crystallisation 结晶水. For example, $\text{CuSO}_4 \bullet 5\text{H}_2\text{O}$ has five water molecules for each formula unit.
Tiếng Việt
Việc một muối có thể được tạo thành bằng phương pháp nhất định hay không phụ thuộc vào việc nó có tan (tan) hay không tan (không tan).
Quy tắc độ tan
Loại muối
Quy tắc
muối natri, kali, amoni
tất cả đều tan
nitrat
tất cả đều tan
clorua
tan, trừ chì và bạc
sunfat
tan, trừ barium, canxi và chì
cacbonat
không tan, trừ natri, kali và amoni
hiđroxit
không tan, trừ natri, kali, amoni và (một phần) canxi
Tạo muối tan
Bạn phản ứng axit với một trong những chất sau:
một kiềm, sử dụng thử nghiệm chuẩn độ (vì cả hai đều là dung dịch, bạn phải đo chính xác thể tích);
một lượng dư kim loại, bazơ không tan hoặc cacbonat không tan.
Khi bạn sử dụng lượng dư của chất rắn, sau đó bạn lọc để loại bỏ phần chất rắn còn lại. Cuối cùng bạn bay hơi một phần nước và để dung dịch kết tinh để thu được muối.
Tạo muối tan từ chất rắn không tan: phản ứng với lượng dư, lọc bỏ phần dư, bay hơi, sau đó kết tinhĐể dung dịch kết tinh chậm sẽ tạo ra tinh thể có hình dáng đẹp — ở đây, các tinh thể màu xanh của đồng(II) sunfat
Ví dụ có lời giải. Bạn sẽ sử dụng phương pháp nào để điều chế (a) đồng(II) sunfat và (b) barium sunfat? Hãy kiểm tra quy tắc tan trước. (a) Đồng(II) sunfat là tan (chỉ có barium, canxi và chì sunfat không tan), nên tạo nó từ một chất rắn không tan và axit: thêm dư đồng(II) oxide vào dung dịch axit sulfuric loãng ấm, lọc bỏ phần chất rắn thừa, sau đó bay hơi một phần nước và kết tinh. (b) Barium sunfat là không tan, nên tạo nó bằng cách kết tủa: trộn hai dung dịch, mỗi dung dịch chứa một trong các ion cần thiết, sau đó lọc, rửa và sấy khô chất rắn. Độ tan của muối mong muốn sẽ quyết định phương pháp - hãy tham khảo các quy tắc trước khi lựa chọn.
Tạo muối không tan
Muối không tan được tạo ra bằng cách kết tủa: trộn hai dung dịch, mỗi dung dịch chứa một trong các ion cần thiết, và muối không tan sẽ tạo thành dưới dạng chất rắn. Sau đó bạn lọc, rửa và sấy khô nó.
Trộn hai dung dịch, mỗi dung dịch chứa một trong các ion cần thiết, sẽ làm cho muối không tan xuất hiện dưới dạng kết tủa rắn, mà sau đó bạn lọc bỏ
Nước trong muối
Một chất ngậm nước là chất được liên kết hóa học với nước.
Một chất anhydrous (không ngậm nước) chứa hoàn toàn không có nước.
Các phân tử nước bên trong tinh thể ngậm nước gọi là nước kết tinh. Ví dụ, $\text{CuSO}_4 \bullet 5\text{H}_2\text{O}$ có năm phân tử nước cho mỗi đơn vị công thức.
Explore · Khám phá
Preparing a soluble salt · Chuẩn bị một loại muối tan
Step through the method. React an acid with excess insoluble base, filter off what's left over, then evaporate and crystallise to get pure salt crystals. · Thực hiện từng bước quy trình. Cho axit phản ứng với bazơ không tan dư thừa, lọc bỏ phần còn lại, sau đó bay hơi và kết tinh để thu được tinh thể muối tinh khiết.
Learn the three acid reactions: acid + metal → salt + hydrogen; acid + base → salt + water (neutralisation); acid + carbonate → salt + water + carbon dioxide.
Strong and weak describe how much the acid splits into ions (dissociation), not how concentrated it is. A strong acid is fully dissociated; a weak acid only partly.
A lower pH means a higher hydrogen-ion concentration. pH 7 is neutral, below 7 is acidic, above 7 is alkaline.
Choose the salt method by solubility: a soluble salt is made from an acid + excess solid (then filter, evaporate, crystallise), or by titration with an alkali; an insoluble salt is made by precipitation (mix two solutions, then filter).
Learn the solubility rules — all sodium, potassium, ammonium and nitrate salts are soluble.
Tiếng Việt
Học ba phản ứng của axit: axit + kim loại → muối + hydro; axit + bazơ → muối + nước (trung hòa); axit + carbonat → muối + nước + carbon dioxide.
Mạnh và yếu mô tả mức độ phân li của axit thành ion (sự phân ly), không phải độ đặc của nó. Axit mạnh phân ly hoàn toàn; axit yếu chỉ phân ly một phần.
Giá trị pH càng thấp thì nồng độ ion hydro càng cao. pH 7 là trung tính, dưới 7 là axit, trên 7 là kiềm.
Chọn phương pháp tạo muối dựa trên độ tan: muối tan được tạo từ axit + dư chất rắn (sau đó lọc, bay hơi, kết tinh), hoặc bằng phương pháp chuẩn độ với dung dịch kiềm; muối không tan được tạo bằng cách kết tủa (trộn hai dung dịch, sau đó lọc).
Học các quy tắc tan — tất cả các muối natri, kali, amoni và nitrat đều tan.
Arrangement of the elements · Sắp xếp các nguyên tố
Syllabus · Chương trình
English
Core
Supplement
1 Describe the Periodic Table as an arrangement of elements in periods and groups and in order of increasing proton number/atomic number
2 Describe the change from metallic to non‑metallic character across a period
3 Describe the relationship between group number and the charge of the ions formed from elements in that group
4 Explain similarities in the chemical properties of elements in the same group of the Periodic Table in terms of their electronic configuration
5 Explain how the position of an element in the Periodic Table can be used to predict its properties
6 Identify trends in groups, given information about the elements
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Mô tả Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học là sự sắp xếp các nguyên tố theo chu kỳ và nhóm, cũng như theo thứ tự tăng dần của số hiệu nguyên tử/số proton
2 Mô tả sự thay đổi từ tính chất kim loại sang phi kim khi đi ngang qua một chu kỳ
3 Mô tả mối liên hệ giữa số thứ tự nhóm và điện tích của ion hình thành từ các nguyên tố trong nhóm đó
4 Giải thích sự tương đồng về tính chất hóa học của các nguyên tố trong cùng một nhóm của Bảng tuần hoàn dựa trên cấu hình electron của chúng
5 Giải thích làm thế nào vị trí của một nguyên tố trong Bảng tuần hoàn có thể được sử dụng để dự đoán tính chất của nó
6 Xác định các xu hướng trong các nhóm, dựa trên thông tin về các nguyên tố
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
The Periodic Table 周期表 arranges all the elements 元素 in order of increasing proton number 质子数 (the atomic number 原子序数). The horizontal rows are called periods 周期 and the vertical columns are called groups 族.
A few key patterns:
Across a period, the elements change from metals 金属 on the left to non-metals 非金属 on the right.
The group number tells you the charge of the ions 离子 that the elements form. Group I forms $+1$ ions, Group II forms $+2$ ions, and Group VII forms $-1$ ions.
Elements in the same group have similar chemical properties. This is because they have the same number of outer-shell electrons 电子 (the same outer electronic configuration 电子排布).
Because of these patterns, you can use an element's position to predict its properties.
Tiếng Việt
Bảng tuần hoàn sắp xếp các nguyên tố theo thứ tự số hiệu nguyên tử.
Bảng Tuần Hoàn sắp xếp tất cả các nguyên tố theo thứ tự tăng dần của số proton (số hiệu nguyên tử). Các hàng ngang được gọi là chu kỳ và các cột dọc được gọi là nhóm.
Một vài quy luật chính:
Dọc theo một chu kỳ, các nguyên tố chuyển từ kim loại ở bên trái sang phi kim ở bên phải.
Số nhóm cho biết điện tích của các ion mà các nguyên tố tạo thành. Nhóm I tạo ion $+1$, Nhóm II tạo ion $+2$, và Nhóm VII tạo ion $-1$.
Các nguyên tố trong cùng một nhóm có tính chất hóa học tương tự. Điều này là do chúng có cùng số lượng electron lớp ngoài cùng (cấu hình electron lớp ngoài cùng giống nhau).
Nhờ những quy luật này, bạn có thể sử dụng vị trí của một nguyên tố để dự đoán tính chất của nó.
Các nhóm là các cột và các chu kỳ là các hàng; kim loại nằm bên trái đường bậc thang, phi kim nằm bên phải
Explore · Khám phá
Spot a trend across a period · Nhận biết xu hướng trong một chu kỳ
Reading across a period, properties change in a regular, repeating pattern. Switch the trend to watch atomic radius, ionisation energy or melting point change element by element. · Đọc từ trái sang phải trong một chu kỳ, các tính chất thay đổi theo quy luật lặp lại. Chuyển đổi xu hướng để quan sát bán kính nguyên tử, năng lượng ion hóa hoặc nhiệt độ nóng chảy thay đổi từng nguyên tố.
Group I — the alkali metals · Nhóm I — Kim loại kiềm
Syllabus · Chương trình
English
Core
Supplement
1 Describe the Group I alkali metals, lithium, sodium and potassium, as relatively soft metals with general trends down the group, limited to: (a) decreasing melting point (b) increasing density (c) increasing reactivity
2 Predict the properties of other elements in Group I, given information about the elements
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Mô tả các kim loại kiềm Nhóm I, bao gồm lithium, natri và kali, là các kim loại tương đối mềm với các xu hướng chung dọc theo nhóm, giới hạn ở: (a) điểm nóng chảy giảm dần (b) khối lượng riêng tăng dần (c) độ hoạt động hóa học tăng dần
2 Dự đoán tính chất của các nguyên tố khác trong Nhóm I, dựa trên thông tin về các nguyên tố
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Group I elements are the alkali metals 碱金属: lithium 锂, sodium 钠 and potassium 钾. They are soft 柔软 metals (you can cut them with a knife).
Going down the group, there are clear trends 趋势:
Property
Trend going down the group
melting point 熔点
decreases
density 密度
increases
reactivity 活泼性
increases
You can use these trends to predict the properties of other Group I elements. For example, rubidium (below potassium) would be even more reactive and have an even lower melting point.
Reaction with water, and what you see
This is the reaction the exam asks about most. Every Group I metal reacts with water to give an alkali (the metal hydroxide) plus hydrogen - which is exactly why they are called the alkali metals:
"Describe what you see" is worth marks of its own, so learn the list for sodium on water:
it floats - the metal is less dense than water.
it melts into a ball - the reaction gives out heat, and the metal's melting point is low.
it moves about on the surface - the hydrogen jetting off pushes it around.
there is effervescence 泡腾 (fizzing) - the hydrogen gas escaping.
it gets smaller and disappears as it is used up.
the solution turns alkaline, so universal indicator goes purple (it is now $\text{NaOH}$).
The trend shows up in how violent this is: lithium fizzes steadily but does not melt; sodium melts into a ball and darts around; potassium is fast enough to ignite its own hydrogen, burning with a lilac flame. Two answers to avoid: "hydrogen is given off" is not an observation (you cannot see it - say effervescence), and the metal melts because the reaction is exothermic, not because "water is hot".
Tiếng Việt
Các nguyên tố thuộc Nhóm I là kim loại kiềm: lithium, natri và kali. Chúng là các kim loại mềm (có thể cắt bằng dao).
Kali phản ứng mãnh liệt với nước, giải phóng hydro cháy với ngọn lửa màu tím nhạt — tính hoạt động hóa học tăng dần xuống dưới Nhóm IMọi nguyên tử Nhóm I đều có một electron trong lớp ngoài cùng, đó là lý do chúng phản ứng theo cách tương tự
Di chuyển xuống dưới nhóm, có các xu hướng rõ ràng:
Tính chất
Xu hướng đi xuống nhóm
điểm nóng chảy
giảm
mật độ
tăng
tính hoạt động
tăng
Bạn có thể sử dụng các xu hướng này để dự đoán tính chất của các nguyên tố Nhóm I khác. Ví dụ, rubidium (dưới kali) sẽ có tính hoạt động cao hơn nữa và điểm nóng chảy thấp hơn nữa.
Phản ứng với nước, và những gì bạn thấy
Đây là phản ứng mà đề thi hỏi nhiều nhất. Mọi kim loại Nhóm I phản ứng với nước tạo thành kiềm (hydroxide của kim loại) cộng với hydro - đó chính là lý do tại sao chúng được gọi là kim loại kiềm:
"Mô tả những gì bạn thấy" thường được chấm điểm riêng, vì vậy hãy học danh sách đối với natri trong nước:
nó nổi lên - kim loại có mật độ nhỏ hơn nước.
nó nóng chảy thành viên bi - phản ứng tỏa nhiệt, và điểm nóng chảy của kim loại thấp.
nó di chuyển trên bề mặt - dòng khí hydro thoát ra đẩy nó di chuyển.
có sủi bọt (bọt khí) - khí hydro đang thoát ra.
nó biến nhỏ và biến mất khi bị tiêu thụ hết.
dung dịch trở nên kiềm, nên quỳ tím chuyển sang màu tím (giờ đây nó có $\text{NaOH}$).
Xu hướng thể hiện qua mức độ mãnh liệt của phản ứng: lithium sủi bọt đều đặn nhưng không nóng chảy; natri nóng chảy thành viên bi và chạy quanh; kali nhanh đến mức tự đốt cháy hydro của chính nó, cháy với ngọn lửa màu tím nhạt. Hai câu trả lời cần tránh: "hydro được giải phóng" không phải là quan sát (bạn không thể thấy nó - hãy nói sủi bọt), và kim loại nóng chảy là do phản ứng tỏa nhiệt, không phải vì "nước nóng".
Explore · Khám phá
Group I trend lab · Thực hành xu hướng Nhóm I
Follow Group I metals down the group and watch reactivity increase. · Di chuyển xuống các kim loại trong Nhóm I và quan sát tính hoạt động hóa học tăng lên.
1 Describe the Group VII halogens, chlorine, bromine and iodine, as diatomic non-metals with general trends down the group, limited to: (a) increasing density (b) decreasing reactivity
2 State the appearance of the halogens at r.t.p. as: (a) chlorine, a pale yellow-green gas (b) bromine, a red-brown liquid (c) iodine, a grey-black solid
3 Describe and explain the displacement reactions of halogens with other halide ions
4 Predict the properties of other elements in Group VII, given information about the elements
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Mô tả các halogen Nhóm VII, bao gồm clo, brom và iốt, là các phi kim phân tử hai nguyên tử với các xu hướng chung dọc theo nhóm, giới hạn ở: (a) khối lượng riêng tăng dần (b) độ hoạt động hóa học giảm dần
2 Nêu đặc điểm bên ngoài của các halogen ở nhiệt độ và áp suất thường: (a) clo, khí màu vàng nhạt-xanh lá cây (b) brom, chất lỏng màu đỏ-nâu (c) iốt, chất rắn màu xám-đen
3 Mô tả và giải thích các phản ứng thế của halogen với các ion halide khác
4 Dự đoán tính chất của các nguyên tố khác trong Nhóm VII, dựa trên thông tin về các nguyên tố
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Group VII elements are the halogens 卤素: chlorine 氯气, bromine 溴 and iodine 碘. They are diatomic 双原子 non-metals (each molecule is made of two atoms, such as $\text{Cl}_2$).
Their appearance at room temperature and pressure:
Halogen
Appearance
chlorine
a pale yellow-green gas
bromine
a red-brown liquid
iodine
a grey-black solid
Going down the group, the density increases but the reactivity decreases (the opposite trend to Group I).
Displacement reactions
A more reactive halogen pushes out (displaces) a less reactive halide 卤化物 ion from its solution. This is a displacement reaction 置换反应.
For example, chlorine is more reactive than bromine, so chlorine displaces bromine from potassium bromide:
Worked example. Aqueous chlorine is added to potassium iodide solution; then aqueous iodine is added to potassium bromide solution. What happens in each? Reactivity falls down Group VII: chlorine, then bromine, then iodine. (a) Chlorine is above iodine, so it is more reactive and displaces it: $\text{Cl}_2 + 2\text{KI} \rightarrow 2\text{KCl} + \text{I}_2$, and the solution turns red-brown as iodine is released. (b) Iodine is below bromine, so it is less reactive and cannot displace it - there is no reaction and no colour change. "No reaction" is a complete answer worth marks: check the order in the group before you write any equation.
Tiếng Việt
Các nguyên tố thuộc Nhóm VII là halogen: clo, brom và iod. Chúng là các phi kim lưỡng nguyên (mỗi phân tử gồm hai nguyên tử, ví dụ như $\text{Cl}_2$).
Biểu hiện của chúng ở nhiệt độ và áp suất thường:
Halogen
Biểu hiện
clo
khí màu vàng nhạt xanh lá
brom
chất lỏng màu đỏ nâu
iốt
chất rắn màu xám đen
Đi xuống nhóm, mật độ tăng nhưng tính hoạt động hóa học giảm (xu hướng ngược lại so với Nhóm I).
Nhóm I trở nên hoạt động hơn khi đi xuống, trong khi Nhóm VII trở nên ít hoạt động hơn — xu hướng ngược nhau
Phản ứng thế
Một halogen có tính hoạt động cao hơn sẽ đẩy ra (thay thế) ion halogenide có tính hoạt động thấp hơn khỏi dung dịch của nó. Đây là một phản ứng thế.
Ví dụ, clo có tính hoạt động cao hơn brom, nên clo sẽ thay thế brom từ kali bromua:
Clo có tính hoạt động cao hơn, nên nó thay thế brom khỏi dung dịch; brom tự do giải phóng làm dung dịch không màu chuyển sang màu cam
Ví dụ đã giải. Clor nước được thêm vào dung dịch kali iốt; sau đó iốt nước được thêm vào dung dịch kali bromua. Điều gì xảy ra trong từng trường hợp? Tính hoạt động giảm xuống Nhóm VII: clo, rồi brom, rồi iốt. (a) Clo nằm trên iốt, nên nó có tính hoạt động cao hơn và thay thế nó: $\text{Cl}_2 + 2\text{KI} \rightarrow 2\text{KCl} + \text{I}_2$, và dung dịch chuyển sang màu đỏ nâu khi iốt được giải phóng. (b) Iốt nằm dưới brom, nên nó có tính hoạt động thấp hơn và không thể thay thế nó — không có phản ứng và không có sự thay đổi màu sắc. "Không có phản ứng" là câu trả lời hoàn chỉnh được điểm: hãy kiểm tra thứ tự trong nhóm trước khi viết phương trình.
Explore · Khám phá
Group VII trend lab · Thực hành xu hướng Nhóm VII
Follow halogens down the group and watch reactivity decrease. · Di chuyển xuống halogen trong nhóm và quan sát tính hoạt động hóa học giảm dần.
1 Describe the transition elements as metals that: (a) have high densities (b) have high melting points (c) form coloured compounds (d) often act as catalysts as elements and in compounds
2 Describe transition elements as having ions with variable oxidation numbers, including iron(II) and iron(III)
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Mô tả các kim loại chuyển tiếp là các kim loại có: (a) khối lượng riêng cao (b) điểm nóng chảy cao (c) tạo hợp chất có màu (d) thường đóng vai trò xúc tác dưới dạng nguyên tố và trong hợp chất
2 Mô tả các kim loại chuyển tiếp có các ion mang số oxi hóa biến đổi, bao gồm sắt(II) và sắt(III)
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
The transition elements 过渡元素 are the block of metals in the middle of the Periodic Table. Compared with Group I metals, they:
have high densities;
have high melting points;
form coloured 有色compounds 化合物;
often act as catalysts, both as elements and in compounds.
They can also have variable 可变oxidation numbers 氧化数. For example, iron 铁 forms both iron(II) and iron(III) compounds.
Tiếng Việt
Các nguyên tố chuyển tiếp là khối kim loại nằm ở giữa Bảng tuần hoàn. So với kim loại Nhóm I, chúng:
có mật độ cao;
có nhiệt độ nóng chảy cao;
tạo thành các hợp chấtmàu sắc;
thường đóng vai trò xúc tác, cả dưới dạng nguyên tố lẫn trong hợp chất.
Chúng cũng có thể có số oxi hóabiến đổi. Ví dụ, sắt tạo thành cả hợp chất sắt(II) và sắt(III).
Kim loại chuyển tiếp tạo hợp chất màu: mỗi dung dịch này chứa một ion kim loại chuyển tiếp khác nhau
Explore · Khám phá
Transition element lab · Thực hành nguyên tố chuyển tiếp
Match transition-metal properties to real examples. · Gắn nối tính chất kim loại chuyển tiếp với các ví dụ thực tế.
Group VIII — the noble gases · Nhóm VIII — khí hiếm
Syllabus · Chương trình
English
Core
Supplement
1 Describe the Group VIII noble gases as unreactive, monatomic gases and explain this in terms of electronic configuration
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Mô tả các khí hiếm Nhóm VIII là các khí đơn nguyên tử không phản ứng và giải thích điều này dựa trên cấu hình electron
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
The Group VIII noble gases 稀有气体 are unreactive 不活泼, monatomic 单原子 gases (they exist as single atoms, not as molecules).
They are unreactive because they already have a full outer shell of electrons. This makes them stable, so they do not need to gain, lose or share electrons.
Tiếng Việt
Các khí hiếm Nhóm VIII là không hoạt động, khí đơn nguyên tử (chúng tồn tại dưới dạng nguyên tử đơn lẻ, không phải phân tử).
Chúng không hoạt động vì đã có lớp vỏ ngoài cùng đầy đủ electron. Điều này khiến chúng ổn định, do đó không cần nhận, mất hay chia sẻ electron.
Dòng điện chạy qua mỗi khí hiếm sẽ làm chúng phát sáng một màu đặc trưng — đây là cách hoạt động của đèn neon và các loại đèn khác
Explore · Khám phá
Noble gas lab · Thực hành khí hiếm
Classify noble gas uses by the property that makes them useful. · Phân loại ứng dụng của khí hiếm dựa trên tính chất khiến chúng hữu ích.
The Periodic Table is ordered by proton number. Elements in the same group (column) have the same number of outer electrons, so they react in similar ways; periods are the rows.
Group I (alkali metals) get more reactive going down; Group VII (halogens) get less reactive going down — opposite trends.
A more reactive halogen displaces a less reactive one from a solution of its salt — for example chlorine displaces bromine.
Noble gases are unreactive because they have a full outer shell. Transition elements are hard and dense, form coloured compounds, act as catalysts and have variable oxidation numbers.
Tiếng Việt
Bảng tuần hoàn được sắp xếp theo số hiệu nguyên tử. Các nguyên tố trong cùng một nhóm (cột) có cùng số electron lớp ngoài, nên phản ứng theo cách tương tự; chu kỳ là các hàng ngang.
Nhóm I (kim loại kiềm) trở nên hoạt động hơn khi đi xuống; Nhóm VII (halogen) trở nên ít hoạt động hơn khi đi xuống — xu hướng ngược nhau.
Một halogen có tính hoạt động cao hơn sẽ thay thế một halogen kém hoạt động hơn khỏi dung dịch muối của nó — ví dụ clo thay thế brom.
Khí hiếm không hoạt động vì có lớp vỏ ngoài cùng đầy đủ. Nguyên tố chuyển tiếp cứng, dày đặc, tạo hợp chất màu, đóng vai trò xúc tác và có số oxi hóa biến đổi.
1 Compare the general physical properties of metals and non-metals, including: (a) thermal conductivity (b) electrical conductivity (c) malleability and ductility (d) melting points and boiling points
2 Describe the general chemical properties of metals, limited to their reactions with: (a) dilute acids (b) cold water and steam (c) oxygen
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 So sánh các tính chất vật lý chung của kim loại và phi kim, bao gồm: (a) dẫn nhiệt (b) dẫn điện (c) tính dẻo và dai (d) điểm nóng chảy và điểm sôi
2 Mô tả các tính chất hóa học chung của kim loại, giới hạn ở các phản ứng của chúng với: (a) axit loãng (b) nước lạnh và hơi nước (c) oxy
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Physical properties
Metals 金属 and non-metals 非金属 behave very differently:
Property
Metals
Non-metals
thermal conductivity 导热性 (conducting heat)
good
poor
electrical conductivity 导电性
good
poor (except graphite)
malleability 展性 and ductility 延性
malleable and ductile
brittle 易碎 (they snap)
melting point 熔点 and boiling point 沸点
usually high
usually low
Chemical properties
Metals react in three main ways:
with dilute acids 酸 → a salt 盐 + hydrogen 氢气
with cold water or steam 蒸汽 → a metal hydroxide (or oxide) + hydrogen
with oxygen 氧气 → a metal oxide 氧化物
Tiếng Việt
Tính chất vật lý
Kim loại và phi kim có hành vi rất khác nhau:
Tính chất
Kim loại
Phi kim
độ dẫn nhiệt (truyền nhiệt)
tốt
kém
độ dẫn điện
tốt
kém (ngoại trừ than chì)
tính dãn và tính kéo dãn
dễ dãn và kéo dãn
dễ vỡ (bị gãy)
nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi
thường cao
thường thấp
Tính chất hóa học
Kim loại phản ứng theo ba cách chính:
với axit loãng → một muối + hydrogen
với nước lạnh hoặc hơi nước → hydroxit kim loại (hoặc oxit) + hydrogen
với oxy → một oxit kim loại
Đồng bản địa: kim loại có bề mặt bóng, dày đặc, dễ dãn và dẫn nhiệt, dẫn điện tốt
Explore · Khám phá
Metallic bonding · Liên kết kim loại
Positive ions sit in a sea of delocalised electrons — that is why metals conduct and bend. Push the layers and the bond holds. · Các ion dương nằm trong biển electron tự do — đó là lý do kim loại dẫn điện và có thể uốn cong. Đẩy các lớp lên nhau thì liên kết vẫn giữ nguyên.
Explore · Khám phá
Metal property lab · Phòng thí nghiệm tính chất kim loại
Link metal properties to the particle model. · Liên hệ tính chất kim loại với mô hình hạt.
1 Describe the uses of metals in terms of their physical properties, including: (a) aluminium in the manufacture of aircraft because of its low density (b) aluminium in the manufacture of overhead electrical cables because of its low density and good electrical conductivity (c) aluminium in food containers because of its resistance to corrosion (d) copper in electrical wiring because of its good electrical conductivity and ductility
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Mô tả các ứng dụng của kim loại dựa trên tính chất vật lý của chúng, bao gồm: (a) nhôm dùng sản xuất máy bay do khối lượng riêng thấp (b) nhôm dùng sản xuất dây cáp điện trên cao do khối lượng riêng thấp và khả năng dẫn điện tốt (c) nhôm dùng làm hộp đựng thực phẩm do khả năng chống ăn mòn (d) đồng dùng trong dây điện do khả năng dẫn điện tốt và tính dẻo
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
A metal is chosen for a job because of its physical properties.
Aluminium 铝 is used to make aircraft because of its low density 密度 (it is light).
Aluminium is used for overhead electrical cables because of its low density and good electrical conductivity.
Aluminium is used for food containers because it resists corrosion 腐蚀.
Copper 铜 is used for electrical wiring because of its good electrical conductivity and its ductility (it can be drawn into wires).
Tiếng Việt
Một kim loại được chọn cho công việc dựa trên tính chất vật lý của nó.
Nhôm được dùng để chế tạo máy bay do có mật độ thấp (nhẹ).
Nhôm được dùng cho cáp điện trên cao nhờ mật độ thấp và độ dẫn điện tốt.
Nhôm được dùng cho bao bì thực phẩm vì khả năng chống ăn mòn.
Đồng được dùng cho dây điện do độ dẫn điện tốt và tính dãn (có thể kéo thành dây).
Thân máy bay sử dụng nhiều nhôm: nó bền nhưng có mật độ thấp, giúp máy bay giữ trọng lượng nhẹ
Explore · Khám phá
Metal use lab · Phòng thí nghiệm ứng dụng kim loại
Choose the property that explains each metal use. · Chọn tính chất giải thích cho mỗi ứng dụng kim loại.
1 Describe an alloy as a mixture of a metal with other elements, including: (a) brass as a mixture of copper and zinc (b) stainless steel as a mixture of iron and other elements such as chromium, nickel and carbon
2 State that alloys can be harder and stronger than the pure metals and are more useful
5 Explain in terms of structure how alloys can be harder and stronger than the pure metals because the different sized atoms in alloys mean the layers can no longer slide over each other
3 Describe the uses of alloys in terms of their physical properties, including stainless steel in cutlery because of its hardness and resistance to rusting
4 Identify representations of alloys from diagrams of structure
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Mô tả hợp kim là hỗn hợp của một kim loại với các nguyên tố khác, bao gồm: (a) đồng thau là hỗn hợp của đồng và kẽm (b) thép không gỉ là hỗn hợp của sắt và các nguyên tố khác như crôm, niken và carbon
2 Nêu rằng hợp kim cứng hơn và bền hơn so với kim loại nguyên chất và có ích hơn
5 Giải thích bằng cấu trúc tại sao hợp kim cứng hơn và bền hơn kim loại nguyên chất vì các nguyên tử có kích thước khác nhau trong hợp kim khiến các lớp không còn trượt lên nhau được nữa
3 Mô tả các ứng dụng của hợp kim dựa trên tính chất vật lý, bao gồm thép không gỉ dùng làm dụng cụ ăn uống do độ cứng và khả năng chống gỉ
4 Nhận diện các biểu diễn của hợp kim từ sơ đồ cấu trúc
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
An alloy 合金 is a mixture 混合物 of a metal with one or more other elements.
Brass 黄铜 is a mixture of copper and zinc 锌.
Stainless steel 不锈钢 is a mixture of iron 铁 with other elements such as chromium 铬, nickel 镍 and carbon 碳.
Alloys are usually harder and stronger than the pure metals, which makes them more useful. For example, stainless steel is used for cutlery because it is hard and does not rust.
Why alloys are harder. In a pure metal, the atoms 原子 are all the same size, so the layers 层 can slide over each other easily. In an alloy, the different-sized atoms stop the layers from sliding, so the alloy is harder and stronger.
Tiếng Việt
Một hợp kim là hỗn hợp của một kim loại với một hoặc nhiều nguyên tố khác.
Đồng thau là hỗn hợp của đồng và kẽm.
Thép không gỉ là hỗn hợp của sắt với các nguyên tố khác như crôm, nickel và carbon.
Hợp kim thường cứng và bền hơn kim loại nguyên chất, điều này làm cho chúng hữu ích hơn. Ví dụ, thép không gỉ được dùng cho dao nĩa vì nó cứng và không bị gỉ.
Tại sao hợp kim cứng hơn. Trong kim loại nguyên chất, các nguyên tử đều có cùng kích thước, nên các lớp có thể trượt lên nhau dễ dàng. Trong hợp kim, các nguyên tử khác kích thước ngăn cản sự trượt của các lớp, khiến hợp kim cứng và bền hơn.
Trong hợp kim, các nguyên tử khác kích thước ngăn các lớp trượt qua nhau, do đó hợp kim cứng hơn kim loại nguyên chất
Explore · Khám phá
Alloy property lab · Phòng thí nghiệm tính chất hợp kim
See why mixing atoms changes metal properties. · Xem tại sao trộn lẫn các nguyên tử lại thay đổi tính chất kim loại.
1 State the order of the reactivity series as: potassium, sodium, calcium, magnesium, aluminium, carbon, zinc, iron, hydrogen, copper, silver, gold
4 Describe the relative reactivities of metals in terms of their tendency to form positive ions, by displacement reactions, if any, with the aqueous ions of magnesium, zinc, iron, copper and silver
2 Describe the reactions, if any, of: (a) potassium, sodium and calcium with cold water (b) magnesium with steam (c) magnesium, zinc, iron, copper, silver and gold with dilute hydrochloric acid and explain these reactions in terms of the position of the metals in the reactivity series
5 Explain the apparent unreactivity of aluminium in terms of its oxide layer
3 Deduce an order of reactivity from a given set of experimental results
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Nêu thứ tự của dãy hoạt động hóa học theo: kali, natri, canxi, magie, nhôm, carbon, kẽm, sắt, hydro, đồng, bạc, vàng
4 Mô tả độ tương đối của hoạt động các kim loại dựa trên xu hướng tạo ion dương, thông qua phản ứng thế (nếu có) với các ion trong dung dịch nước của magie, kẽm, sắt, đồng và bạc
2 Mô tả các phản ứng (nếu có) của: (a) kali, natri và canxi với nước lạnh (b) magie với hơi nước (c) magie, kẽm, sắt, đồng, bạc và vàng với dung dịch axit clohydric loãng và giải thích các phản ứng này dựa trên vị trí của các kim loại trong dãy hoạt động hóa học
5 Giải thích tính chất không phản ứng rõ ràng của nhôm dựa trên lớp oxit bao phủ bề mặt
3 Suy ra thứ tự hoạt động từ một tập hợp kết quả thí nghiệm cho trước
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
The reactivity series 金属活动性顺序 lists metals in order of how reactive they are. Carbon and hydrogen are included for comparison:
(most reactive at the top, least reactive at the bottom)
The higher a metal is, the more easily it forms positive ions 离子. This explains its reactions:
potassium, sodium and calcium react with cold water.
magnesium reacts with steam (but only very slowly with cold water).
magnesium, zinc and iron react with dilute hydrochloric acid; copper, silver and gold do not.
Displacement reactions
A more reactive metal will displace a less reactive metal from a solution of its ions (a displacement reaction 置换反应). For example, zinc displaces copper from copper(II) sulfate solution, because zinc is more reactive than copper:
Be ready to say what you would see, because those are separate marks:
the blue colour of the solution fades - the blue $\text{Cu}^{2+}$ ions are being used up (zinc sulfate is colourless).
a pink-brown solid coats the zinc - that is the displaced copper.
the grey zinc dissolves and gets smaller.
the mixture warms up - displacement is exothermic.
Metal-and-acid reactions have their own list: effervescence 泡腾 (the hydrogen escaping) and the solid dissolves. With copper(II) oxide or carbonate and acid, add that the solution turns blue. Never write "hydrogen is given off" as an observation - you cannot see the gas, only the bubbles, so write effervescence.
Worked example. Zinc and aluminium are both found as oxides. Which can be extracted by heating with carbon, and why? Find each metal's place relative to carbon in the reactivity series. Zinc sits below carbon, so carbon is the more reactive of the two and can take the oxygen away from it: zinc oxide is reduced by heating with carbon. Aluminium sits above carbon, so carbon is not reactive enough to displace it, and aluminium must be extracted by electrolysis instead - which is why aluminium costs far more to extract. The line in the series that decides the method is carbon's, not the top of the list.
The special case of aluminium
Aluminium seems less reactive than its position suggests. This is because it is covered by a thin, strong oxide layer 氧化层 that stops other substances reaching the metal underneath.
Tiếng Việt
Dãy hoạt động hóa học liệt kê các kim loại theo thứ tự mức độ hoạt động của chúng. Carbon và hydro được đưa vào để so sánh:
(hoạt động nhất ở trên cùng, ít hoạt động nhất ở dưới cùng)
Các kim loại nằm trên carbon được khai quật bằng điện phân; những kim loại nằm dưới carbon có thể được khai quật bằng cách nung nóng với carbon
Kim loại càng cao trong dãy thì càng dễ tạo thành ion dương. Điều này giải thích các phản ứng của nó:
kali, natri và canxi phản ứng với nước lạnh.
magie phản ứng với hơi nước (nhưng chỉ rất chậm với nước lạnh).
magie, kẽm và sắt phản ứng với axit clohydric loãng; đồng, bạc và vàng không phản ứng.
Phản ứng thế
Một kim loại hoạt động hơn sẽ đẩy một kim loại kém hoạt động hơn ra khỏi dung dịch ion của nó (một phản ứng thế). Ví dụ, kẽm đẩy đồng ra khỏi dung dịch đồng(II) sunfat, vì kẽm hoạt động hơn đồng:
Hãy sẵn sàng mô tả những gì bạn sẽ thấy, vì đó là các điểm riêng biệt:
màu xanh dương của dung dịch mờ đi - các ion $\text{Cu}^{2+}$ xanh dương đang bị tiêu thụ (zinc sunfat không màu).
một rắn màu hồng-nâu bao phủ bề mặt kẽm - đó là đồng đã bị đẩy ra.
kẽm màu xám tan ra và thu nhỏ lại.
hỗn hợp bị nóng lên - phản ứng thế là tỏa nhiệt.
Phản ứng giữa kim loại và axit có danh sách riêng: sủi bọt (hydro thoát ra) và rắn tan. Với oxit hoặc cacbonat đồng(II) và axit, hãy thêm vào rằng dung dịch chuyển sang màu xanh dương. Tuyệt đối không viết "hydro được giải phóng" như một quan sát - bạn không thể thấy khí, chỉ thấy bong bóng, nên hãy viết sủi bọt.
Ví dụ minh họa. Kẽm và nhôm đều tồn tại dưới dạng oxit. Chất nào có thể được khai quật bằng cách nung nóng với carbon, và tại sao? Tìm vị trí của mỗi kim loại so với carbon trong dãy hoạt động hóa học. Kẽm nằm dưới carbon, do đó carbon là chất hoạt động hơn trong hai chất và có thể lấy oxy ra khỏi nó: kẽm oxit bị khử bằng cách nung nóng với carbon. Nhôm nằm trên carbon, nên carbon không đủ hoạt động để đẩy nó ra, và nhôm phải được khai quật bằng điện phân thay thế - đó là lý do tại sao chi phí khai quật nhôm cao hơn nhiều. Đường giới hạn trong dãy quyết định phương pháp là vị trí của carbon, không phải đầu của danh sách.
Trường hợp đặc biệt của nhôm
Nhôm có vẻ kém hoạt động hơn vị trí của nó gợi ý. Điều này là do nó được phủ bởi một lớp oxit mỏng, chắc chắn ngăn các chất khác tiếp cận kim loại bên dưới.
Explore · Khám phá
Displacement and the reactivity series · Phản ứng thế và dãy hoạt động hóa học
Step through a displacement. A more reactive metal pushes a less reactive one out of its compound — which is exactly what the reactivity series predicts. · Đi qua từng bước phản ứng thế. Một kim loại hoạt động hơn sẽ đẩy một kim loại kém hoạt động hơn ra khỏi hợp chất của nó — điều này hoàn toàn khớp với những gì dãy hoạt động hóa học dự đoán.
1 State the conditions required for the rusting of iron and steel to form hydrated iron(III) oxide
2 State some common barrier methods, including painting, greasing and coating with plastic
4 Describe the use of zinc in galvanising as an example of a barrier method and sacrificial protection
3 Describe how barrier methods prevent rusting by excluding oxygen or water
5 Explain sacrificial protection in terms of the reactivity series and in terms of electron loss
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Nêu các điều kiện cần thiết để sắt và thép bị gỉ tạo thành oxit sắt(III) ngậm nước
2 Nêu một số phương pháp ngăn chặn phổ biến, bao gồm sơn, bôi mỡ và phủ nhựa
4 Mô tả việc sử dụng kẽm trong quá trình mạ kẽm như một ví dụ về phương pháp rào cản và bảo vệ hi sinh
3 Mô tả cách các phương pháp rào cản ngăn ngừa sự gỉ sét bằng cách loại bỏ oxy hoặc nước
5 Giải thích bảo vệ hi sinh dựa trên dãy hoạt động hóa học và dựa trên sự mất electron
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Rusting 生锈 is the corrosion of iron and steel. Two things are needed for rusting: oxygen (from the air) and water. The rust 铁锈 formed is hydrated iron(III) oxide.
Stopping rust
Barrier methods 隔离法 keep oxygen and water away from the iron:
painting, greasing (covering with oil), and coating with plastic.
Galvanising 镀锌 means coating iron with a layer of zinc. This works in two ways:
it is a barrier (the zinc keeps out air and water);
it gives sacrificial protection 牺牲保护. Because zinc is more reactive than iron, the zinc loses electrons 电子 and corrodes instead of the iron — even if the surface is scratched.
Tiếng Việt
Sự ăn mòn dần dần phá hủy lớp kim loại không được bảo vệ.
S rỉ sét là sự ăn mòn của sắt và thép. Hai yếu tố cần thiết cho quá trình rỉ sét: oxy (từ không khí) và nước. Rỉ sét hình thành là oxit sắt(III) ngậm nước.
Nước biển và không khí đã làm rỉ sét nặng nề sợi xích sắt này — rỉ sét là oxit sắt(III) ngậm nướcS rỉ sét cần cả nước và oxy — đinh sắt chỉ bị rỉ sét trong ống nghiệm có chứa cả hai
Ngăn ngừa rỉ sét
Phương pháp tạo rào cản giữ oxy và nước tránh xa sắt:
sơn, bôi mỡ (phủ bằng dầu), và phủ nhựa.
Galvanising (mạ kẽm) nghĩa là phủ lên sắt một lớp kẽm. Điều này hoạt động theo hai cách:
nó tạo thành rào cản (kẽm ngăn không khí và nước);
nó cung cấp bảo vệ hy sinh. Vì kẽm hoạt động hơn sắt, kẽm mất electron và bị ăn mòn thay vì sắt — ngay cả khi bề mặt bị trầy xước.
Kẽm có hoá tính mạnh hơn bị ăn mòn và chuyển điện tử cho sắt, do đó sắt được bảo vệ ngay cả nơi bề mặt bị trầy xước
Explore · Khám phá
Why iron rusts — and how to stop it · Tại sao sắt bị gỉ — và cách ngăn chặn
Step through rusting. Iron needs BOTH water and oxygen, and once it starts the rust flakes off to expose fresh metal — which is why we protect iron. · Đi qua quá trình gỉ sét. Sắt cần CẢ NƯỚC VÀ OXYGEN, và khi bắt đầu gỉ, các vảy gỉ sẽ bong ra để lộ lớp kim loại mới — đó là lý do chúng ta bảo vệ sắt.
1 Describe the ease in obtaining metals from their ores, related to the position of the metal in the reactivity series
2 Describe the extraction of iron from hematite in the blast furnace, limited to: (a) the burning of carbon (coke) to provide heat and produce carbon dioxide (b) the reduction of carbon dioxide to carbon monoxide (c) the reduction of iron(III) oxide by carbon monoxide (d) the thermal decomposition of calcium carbonate/limestone to produce calcium oxide (e) the formation of slag Symbol equations are not required
4 State the symbol equations for the extraction of iron from hematite (a) $\text{C} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2$ (b) $\text{C} + \text{CO}_2 \rightarrow 2\text{CO}$ (c) $\text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{CO} \rightarrow 2\text{Fe} + 3\text{CO}_2$ (d) $\text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2$ (e) $\text{CaO} + \text{SiO}_2 \rightarrow \text{CaSiO}_3$
3 State that the main ore of aluminium is bauxite and that aluminium is extracted by electrolysis
5 Describe the extraction of aluminium from purified bauxite/aluminium oxide, including: (a) the role of cryolite (b) why the carbon anodes need to be regularly replaced (c) the reactions at the electrodes, including ionic half-equations Details of the purification of bauxite are not required
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Mô tả mức độ dễ dàng trong việc thu được kim loại từ quặng, liên quan đến vị trí của kim loại trong dãy hoạt động hóa học
2 Mô tả quá trình khai thác sắt từ hematite trong lò cao, giới hạn ở: (a) sự đốt cháy carbon (than coke) để cung cấp nhiệt và tạo ra carbon dioxide (b) sự khử carbon dioxide thành carbon monoxide (c) sự khử oxit sắt(III) bởi carbon monoxide (d) sự phân hủy nhiệt của canxi carbonate/đá vôi để tạo ra canxi oxit (e) sự hình thành xỉ Các phương trình ký hiệu không yêu cầu
4 Nêu các phương trình ký hiệu cho quá trình khai thác sắt từ hematite (a) $\text{C} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2$ (b) $\text{C} + \text{CO}_2 \rightarrow 2\text{CO}$ (c) $\text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{CO} \rightarrow 2\text{Fe} + 3\text{CO}_2$ (d) $\text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2$ (e) $\text{CaO} + \text{SiO}_2 \rightarrow \text{CaSiO}_3$
3 Nêu rằng quặng chính của nhôm là bauxite và nhôm được chiết xuất bằng điện phân
5 Mô tả quá trình chiết xuất nhôm từ bauxite/aluminium oxide đã tinh khiết, bao gồm: (a) vai trò của cryolite (b) tại sao các anode carbon cần được thay định kỳ (c) các phản ứng tại các điện cực, bao gồm các phương trình bán phản ứng ion Chi tiết về quá trình tinh chế bauxite không yêu cầu
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
How a metal is taken from its ore 矿石 depends on its place in the reactivity series. Metals below carbon can be extracted by heating with carbon (which removes the oxygen). Metals above carbon are too reactive for this and must be extracted by electrolysis 电解.
Iron from the blast furnace
Iron is extracted from its ore hematite 赤铁矿 (iron(III) oxide) in a blast furnace 高炉:
Carbon (coke) burns in hot air to give carbon dioxide and lots of heat.
This carbon dioxide 二氧化碳 reacts with more carbon to form carbon monoxide 一氧化碳.
The carbon monoxide reduces the iron(III) oxide to iron (this is reduction 还原).
Limestone 石灰石 (calcium carbonate) breaks down in the heat to form calcium oxide 氧化钙.
The calcium oxide reacts with sandy impurities to form slag 炉渣, which is removed.
Aluminium by electrolysis
Aluminium is extracted from its ore bauxite 铝土矿 (purified to aluminium oxide) by electrolysis:
The aluminium oxide is dissolved in molten cryolite 冰晶石 to lower its melting point and save energy.
At the cathode 阴极, aluminium ions gain electrons to form aluminium metal.
At the anode 阳极, oxygen is formed. This oxygen reacts with the hot carbon anodes and burns them away, so they must be replaced regularly.
Tiếng Việt
Cách khai thác kim loại từ quặng của nó phụ thuộc vào vị trí của nó trong dãy hoạt động hóa học. Các kim loại nằm dưới carbon có thể được khai quật bằng cách nung nóng với carbon (loại bỏ oxy). Các kim loại nằm trên carbon quá hoạt động cho phương pháp này và phải được khai quật bằng điện phân.
Các kim loại trên carbon cần điện phân; các kim loại dưới được đun nóng với carbon
Sắt từ lò cao
Sắt được khai quật từ quặng hematite (oxit sắt(III)) trong lò cao:
Carbon (than coke) cháy trong không khí nóng để tạo ra carbon dioxide và nhiều nhiệt.
Carbon dioxide này phản ứng với nhiều carbon hơn để tạo thành carbon monoxide.
Carbon monoxide khử oxit sắt(III) thành sắt (đây là phản ứng khử).
Vôi (calcium carbonate) phân hủy trong nhiệt để tạo thành calcium oxide.
Calcium oxide phản ứng với tạp chất cát để tạo thành th_SHARE, sau đó được loại bỏ.
Trong lò cao, carbon monoxide khử quặng sắt, và vôi loại bỏ tạp chất cát dưới dạng th_SHARE
Nhôm bằng điện phân
Nhôm được chiết xuất từ quặng boxit (tinh chế thành oxit nhôm) bằng điện phân:
Oxit nhôm được hòa tan trong cryolit nóng chảy để hạ nhiệt độ nóng chảy và tiết kiệm năng lượng.
Tại cathode, ion nhôm nhận electron để tạo thành kim loại nhôm.
Tại anode, oxi được tạo thành. Oxi này phản ứng với các anode carbon nóng và đốt cháy chúng, vì vậy phải thay thế định kỳ.
Explore · Khám phá
Extracting iron in the blast furnace · Chiết xuất sắt trong lò cao
Iron is below carbon in reactivity, so carbon can reduce its ore to the metal. · Sắt nằm dưới carbon về mức độ hoạt động, nên carbon có thể khử quặng của nó thành kim loại.
Learn the reactivity series (potassium → gold). A more reactive metal displaces a less reactive one from a solution of its ions.
Metals above carbon are extracted by electrolysis; those below carbon (like iron) can be extracted by heating with carbon.
Rusting needs both water and oxygen. Barrier methods (paint, oil) keep them out; galvanising also gives sacrificial protection, because the more reactive zinc corrodes instead of the iron.
Alloys are harder than pure metals because the different-sized atoms stop the layers of ions sliding over each other.
Tiếng Việt
Học dãy hoạt động hóa học (kali → vàng). Kim loại có tính hoạt động cao hơn sẽ đẩy kim loại kém hoạt động hơn ra khỏi dung dịch chứa ion của nó.
Các kim loại nằm trên carbon được chiết xuất bằng điện phân; những kim loại nằm dưới carbon (như sắt) có thể được chiết xuất bằng cách nung nóng với carbon.
Sỉ sét cần cả nước và oxi. Các phương pháp rào cản (sơn, dầu) ngăn không cho chúng tiếp xúc; mạ kẽm cũng mang lại bảo vệ hi sinh, vì kẽm có tính hoạt động cao hơn sẽ bị ăn mòn trước sắt.
Hợp kim cứng hơn kim loại nguyên chất vì các nguyên tử có kích thước khác nhau ngăn các lớp ion trượt lên nhau.
10
Chemistry of the environment · Hóa học môi trường
1 Describe chemical tests for the presence of water using anhydrous cobalt(II) chloride and anhydrous copper(II) sulfate
2 Describe how to test for the purity of water using melting point and boiling point
3 Explain that distilled water is used in practical chemistry rather than tap water because it contains fewer chemical impurities
4 State that water from natural sources may contain substances, including: (a) dissolved oxygen (b) metal compounds (c) plastics (d) sewage (e) harmful microbes (f) nitrates from fertilisers (g) phosphates from fertilisers and detergents
5 State that some of these substances are beneficial, including: (a) dissolved oxygen for aquatic life (b) some metal compounds provide essential minerals for life
6 State that some of these substances are potentially harmful, including: (a) some metal compounds are toxic (b) some plastics harm aquatic life (c) sewage contains harmful microbes which cause disease (d) nitrates and phosphates lead to deoxygenation of water and damage to aquatic life Details of the eutrophication process are not required
7 Describe the treatment of the domestic water supply in terms of: (a) sedimentation and filtration to remove solids (b) use of carbon to remove tastes and odours (c) chlorination to kill microbes
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Mô tả các xét nghiệm hóa học để phát hiện sự có mặt của nước bằng coban(II) clorua không nước và đồng(II) sunfat không nước
2 Mô tả cách kiểm tra độ tinh khiết của nước thông qua nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi
3 Giải thích rằng nước cất được sử dụng trong thực hành hóa học thay vì nước máy vì nó chứa ít tạp chất hóa học hơn
4 Nêu rằng nước từ nguồn tự nhiên có thể chứa các chất, bao gồm: (a) oxy hòa tan (b) hợp chất kim loại (c) nhựa (d) nước thải (e) vi sinh vật có hại (f) nitrat từ phân bón (g) photphat từ phân bón và chất tẩy rửa
5 Nêu rằng một số chất này có lợi, bao gồm: (a) oxy hòa tan cho đời sống thủy sinh (b) một số hợp chất kim loại cung cấp khoáng chất thiết yếu cho sự sống
6 Nêu rằng một số chất này có khả năng gây hại, bao gồm: (a) một số hợp chất kim loại độc hại (b) một số nhựa gây hại cho đời sống thủy sinh (c) nước thải chứa vi sinh vật có hại gây bệnh (d) nitrat và photphat dẫn đến thiếu oxy trong nước và gây hư hại cho đời sống thủy sinh. Chi tiết về quá trình phú dưỡng không yêu cầu
7 Mô tả quá trình xử lý nguồn nước sinh hoạt dựa trên: (a) lắng cặn và lọc để loại bỏ chất rắn (b) sử dụng than để loại bỏ mùi vị (c) khử trùng bằng clo để diệt vi sinh vật
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Testing for water
Two chemical tests show that water is present:
Anhydrous 无水 cobalt(II) chloride turns from blue to pink when water is added.
Anhydrous copper(II) sulfate turns from white to blue when water is added.
These tests only show that water is there. To show that water is pure, you test its melting point 熔点 and boiling point 沸点: pure water melts at exactly $0\,{}^{\circ}\text{C}$ and boils at exactly $100\,{}^{\circ}\text{C}$. Any dissolved substance changes these values.
This is why distilled water 蒸馏水 is used in chemistry instead of tap water — it has far fewer chemical impurities 杂质.
What is in natural water
Water from rivers, lakes and the sea is not pure. It may contain dissolved oxygen 氧气, metal compounds, plastics, sewage 污水, harmful microbes 微生物, and nitrates 硝酸盐 and phosphates 磷酸盐 (which come from fertilisers and detergents).
Some of these are helpful:
dissolved oxygen lets aquatic life 水生生物 (fish and plants) breathe;
some metal compounds give essential minerals 矿物质.
Others are harmful:
some metal compounds are toxic 有毒 (poisonous);
some plastics harm aquatic life;
sewage carries microbes that cause disease;
nitrates and phosphates cause deoxygenation 缺氧 (loss of oxygen) in the water, which harms aquatic life.
Treating drinking water
To make water safe to drink, the water supply is treated in steps:
sedimentation 沉降 and filtration 过滤 remove solid bits;
passing it through carbon 碳 removes bad tastes and smells;
Cobalt(II) clorua vô nước chuyển từ màu xanh sang màu hồng khi thêm nước.
Đồng(II) sunfat vô nước chuyển từ màu trắng sang màu xanh khi thêm nước.
Những bài kiểm tra này chỉ cho thấy nước có mặt. Để chứng minh nước là tinh khiết, bạn phải kiểm tra nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi: nước tinh khiết nóng chảy đúng ở $0\,{}^{\circ}\text{C}$ và sôi đúng ở $100\,{}^{\circ}\text{C}$. Bất kỳ chất tan nào cũng làm thay đổi các giá trị này.
Các bài kiểm tra chuyển màu cho thấy nước có mặt; nhiệt độ nóng chảy và sôi cố định cho thấy nước tinh khiết
Đây là lý do nước cất được sử dụng trong hóa học thay vì nước máy — nó có ít tạp chất hóa học hơn nhiều.
Thành phần của nước tự nhiên
Nước từ sông, hồ và biển không tinh khiết. Nó có thể chứa oxytan hòa tan, hợp chất kim loại, nhựa, nước thải, vi sinh vật gây hại, và nitrat cùng phosphat (xuất phát từ phân bón và chất tẩy rửa).
Một số trong đó có lợi:
oxytan hòa tan giúp sinh vật thủy sinh (cá và thực vật) hô hấp;
một số hợp chất kim loại cung cấp khoáng chất thiết yếu.
Số khác có hại:
một số hợp chất kim loại là độc hại (ngộ độc);
một số loại nhựa gây hại cho sinh vật thủy sinh;
nước thải mang theo vi sinh vật gây bệnh;
nitrat và phosphat gây giảm oxytan (mất oxy) trong nước, làm tổn hại đến sinh vật thủy sinh.
Xử lý nước uống
Để làm cho nước an toàn để uống, nguồn cung cấp nước được xử lý qua các bước:
lắng cặn và lọc loại bỏ các mảnh rắn;
đi qua than hoạt tính loại bỏ vị và mùi khó chịu;
clo hóa (thêm clo) tiêu diệt các vi sinh vật gây hại.
Nước được làm an toàn để uống qua các bước: lắng các mảnh lớn, lọc, loại bỏ vị bằng than hoạt tính, sau đó clo hóa
Explore · Khám phá
Water treatment lab · Phòng thí nghiệm xử lý nước
Classify water processes by what they remove or change. · Phân loại các quy trình xử lý nước dựa trên những gì chúng loại bỏ hoặc thay đổi.
10.2
Fertilisers · Phân bón
Syllabus · Chương trình
English
Core
Supplement
1 State that ammonium salts and nitrates are used as fertilisers
2 Describe the use of NPK fertilisers to provide the elements nitrogen, phosphorus and potassium for improved plant growth
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Nêu rằng muối amoni và nitrat được sử dụng làm phân bón
2 Mô tả việc sử dụng phân bón NPK để cung cấp các nguyên tố nitơ, phốt pho và kali nhằm cải thiện sự phát triển của cây trồng
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Fertilisers 肥料 are added to soil to help plants grow. Ammonium salts and nitrates are common fertilisers.
NPK fertilisers contain the three elements plants need most: nitrogen 氮气, phosphorus 磷 and potassium 钾.
Tiếng Việt
Phân bón được thêm vào đất để giúp cây trồng phát triển. Muối amoni và nitrat là các loại phân bón phổ biến.
Phân bón NPK chứa ba nguyên tố mà cây cần nhiều nhất: nitơ, phốt pho và kali.
Phân bón NPK cung cấp ba nguyên tố cây cần nhiều nhất: nitơ, phốt pho và kali
Explore · Khám phá
Fertiliser route lab · Quỹ đạo phòng thí nghiệm phân bón
Follow nitrogen from raw materials to crop growth. · Theo dõi đường đi của nitơ từ nguyên liệu thô đến sự phát triển của cây trồng.
Air quality and climate · Chất lượng không khí và khí hậu
Syllabus · Chương trình
English
Core
Supplement
1 State the composition of clean, dry air as approximately 78% nitrogen, $\text{N}_2$, 21% oxygen, $\text{O}_2$ and the remainder as a mixture of noble gases and carbon dioxide, $\text{CO}_2$
2 State the source of each of these air pollutants, limited to: (a) carbon dioxide from the complete combustion of carbon-containing fuels (b) carbon monoxide and particulates from the incomplete combustion of carbon-containing fuels (c) methane from the decomposition of vegetation and waste gases from digestion in animals (d) oxides of nitrogen from car engines (e) sulfur dioxide from the combustion of fossil fuels which contain sulfur compounds
3 State the adverse effect of these air pollutants, limited to: (a) carbon dioxide: higher levels of carbon dioxide leading to increased global warming, which leads to climate change (b) carbon monoxide: toxic gas (c) particulates: increased risk of respiratory problems and cancer (d) methane: higher levels of methane leading to increased global warming, which leads to climate change (e) oxides of nitrogen: acid rain, photochemical smog and respiratory problems (f) sulfur dioxide: acid rain
7 Describe how the greenhouse gases carbon dioxide and methane cause global warming, limited to: (a) the absorption, reflection and emission of thermal energy (b) reducing thermal energy loss to space
4 State and explain strategies to reduce the effects of these environmental issues, limited to: (a) climate change: planting trees, reduction in livestock farming, decreasing use of fossil fuels, increasing use of hydrogen and renewable energy, e.g. wind, solar (b) acid rain: use of catalytic converters in vehicles, reducing emissions of sulfur dioxide by using low-sulfur fuels and flue gas desulfurisation with calcium oxide
8 Explain how oxides of nitrogen form in car engines and describe their removal by catalytic converters, e.g. $2\text{CO} + 2\text{NO} \rightarrow 2\text{CO}_2 + \text{N}_2$
5 Describe photosynthesis as the reaction between carbon dioxide and water to produce glucose and oxygen in the presence of chlorophyll and using energy from light
6 State the word equation for photosynthesis, carbon dioxide + water $\rightarrow$ glucose + oxygen
9 State the symbol equation for photosynthesis, $6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Nêu thành phần của không khí sạch và khô xấp xỉ 78% nitơ, $\text{N}_2$, 21% oxy, $\text{O}_2$ và phần còn lại là hỗn hợp khí hiếm và carbon dioxide, $\text{CO}_2$
2 Nêu nguồn gốc của từng loại chất ô nhiễm không khí, giới hạn ở: (a) carbon dioxide từ sự đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu chứa carbon (b) carbon monoxide và hạt bụi từ sự đốt cháy không hoàn toàn nhiên liệu chứa carbon (c) methane từ sự phân hủy của thực vật và khí thải từ quá trình tiêu hóa ở động vật (d) oxit nitơ từ động cơ ô tô (e) sulfur dioxide từ sự đốt cháy nhiên liệu hóa thạch chứa hợp chất lưu huỳnh
3 Nêu tác động xấu của các chất ô nhiễm không khí này, giới hạn ở: (a) carbon dioxide: nồng độ cao hơn dẫn đến biến đổi khí hậu toàn cầu, gây ra biến đổi khí hậu (b) carbon monoxide: khí độc (c) hạt bụi: tăng nguy cơ mắc các vấn đề hô hấp và ung thư (d) methane: nồng độ cao hơn dẫn đến biến đổi khí hậu toàn cầu, gây ra biến đổi khí hậu (e) oxit nitơ: mưa axit, khói quang hóa và các vấn đề hô hấp (f) sulfur dioxide: mưa axit
7 Giải thích cách các khí nhà kính carbon dioxide và methane gây ra sự nóng lên toàn cầu, giới hạn ở: (a) sự hấp thụ, phản xạ và phát xạ nhiệt năng (b) làm giảm sự mất mát nhiệt năng vào vũ trụ
4 Nêu và giải thích các chiến lược để giảm thiểu tác động của các vấn đề môi trường này, chỉ giới hạn trong: (a) biến đổi khí hậu: trồng cây, giảm chăn nuôi gia súc, giảm sử dụng nhiên liệu hóa thạch, tăng cường sử dụng hydro và năng lượng tái tạo, ví dụ: gió, mặt trời (b) mưa axit: sử dụng bộ chuyển đổi xúc tác trong phương tiện giao thông, giảm phát thải sulfur dioxide bằng cách dùng nhiên liệu ít lưu huỳnh và khử lưu huỳnh khí khói thông qua canxi oxit
8 Giải thích cách nitơ oxit hình thành trong động cơ ô tô và mô tả quá trình loại bỏ chúng bằng bộ chuyển đổi xúc tác, ví dụ $2\text{CO} + 2\text{NO} \rightarrow 2\text{CO}_2 + \text{N}_2$
5 Mô tả quang hợp là phản ứng giữa carbon dioxide và nước để tạo ra glucose và oxy trong sự có mặt của diệp lục và sử dụng năng lượng từ ánh sáng
6 Nêu phương trình chữ của quá trình quang hợp, carbon dioxide + nước $\rightarrow$ glucose + oxygen
9 Nêu phương trình ký hiệu của quá trình quang hợp, $6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
English
Clean, dry air is approximately:
78% nitrogen ($\text{N}_2$)
21% oxygen ($\text{O}_2$)
the rest is a mixture of noble gases 稀有气体 and carbon dioxide ($\text{CO}_2$).
Air pollutants and their sources
Pollutant
Main source
carbon dioxide ($\text{CO}_2$)
complete combustion 完全燃烧 of carbon-containing fuels
carbon monoxide 一氧化碳 and particulates 颗粒物
incomplete combustion 不完全燃烧 of carbon-containing fuels
methane 甲烷
rotting plants and waste gases from animal digestion
oxides of nitrogen 氮氧化物
car engines
sulfur dioxide
burning fossil fuels 化石燃料 that contain sulfur 硫
Effects of these pollutants
Carbon dioxide 二氧化碳 and methane are greenhouse gases 温室气体: more of them causes global warming 全球变暖, which leads to climate change 气候变化.
Carbon monoxide is a toxic gas.
Particulates increase the risk of respiratory 呼吸 (breathing) problems and cancer 癌症.
Oxides of nitrogen cause acid rain 酸雨, photochemical smog 光化学烟雾 and breathing problems.
Sulfur dioxide causes acid rain.
Worked example. A power station burns coal containing sulfur, and a lake downwind slowly turns acidic. Name the pollutant, explain the link, and give one way to stop it. Burning a fossil fuel that contains sulfur releases sulfur dioxide, which causes acid rain, so the rain falling on the lake is acidic. To stop it at the source, use flue gas desulfurisation, where calcium oxide removes the sulfur dioxide from the waste gases before they leave the chimney, or switch to a low-sulfur fuel. Match the fix to the pollutant: a catalytic converter treats a car's oxides of nitrogen and would do nothing about a coal-fired power station's sulfur dioxide.
Reducing these problems
To slow climate change: plant trees, farm fewer animals, burn fewer fossil fuels, and use more hydrogen and renewable energy 可再生能源 such as wind and solar power.
To reduce acid rain: fit catalytic converters 催化转化器 in cars, use low-sulfur fuels, and use flue gas desulfurisation 烟气脱硫 with calcium oxide 氧化钙 to remove sulfur dioxide from waste gases.
How greenhouse gases warm the Earth
Greenhouse gases such as carbon dioxide and methane let sunlight through, but they absorb the thermal energy 热能 given off by the warm Earth, and send some of it back down. This reduces the thermal energy lost to space, so the Earth gets warmer.
In a car engine, the high temperature makes nitrogen and oxygen from the air react to form oxides of nitrogen. A catalytic converter removes them, for example:
Photosynthesis 光合作用 is the opposite of combustion — it removes carbon dioxide from the air. Plants use light energy and chlorophyll 叶绿素 to turn carbon dioxide and water into glucose 葡萄糖 and oxygen:
Đốt nhiên liệu hóa thạch gây ô nhiễm không khí và thay đổi khí hậu.
Không khí sạch, khô bao gồm khoảng:
78% nitơ ($\text{N}_2$)
21% oxi ($\text{O}_2$)
phần còn lại là hỗn hợp các khí trơ và carbon dioxide ($\text{CO}_2$).
Không khí sạch, khô gồm khoảng 78% nitơ, 21% oxi, và 1% các khí khác (khí trơ và carbon dioxide)
Các chất ô nhiễm không khí và nguồn gốc của chúng
Chất ô nhiễm
Nguồn chính
carbon dioxide ($\text{CO}_2$)
cháy hoàn toàn các nhiên liệu chứa carbon
carbon monoxide và hạt bụi
cháy không hoàn toàn các nhiên liệu chứa carbon
methane
thực vật thối rữa và khí thải từ quá trình tiêu hóa của động vật
oxit nitơ
động cơ xe hơi
sulfur dioxide
đốt nhiên liệu hóa thạch chứa lưu huỳnh
Tác hại của các chất ô nhiễm này
Carbon dioxide và methane là khí nhà kính: lượng tăng cao dẫn đến bão hòa toàn cầu, gây ra biến đổi khí hậu.
Carbon monoxide là một loại khí độc hại.
Hạt bụi làm tăng nguy cơ hô hấp (hít thở) và ung thư.
Oxit nitơ gây mưa axit, smog quang hóa và các vấn đề về hô hấp.
Sulfur dioxide gây mưa axit.
Ví dụ minh họa. Một nhà máy điện đốt than chứa lưu huỳnh, và một hồ nước ở phía dưới gió dần trở nên có tính axit. Hãy nêu tên chất ô nhiễm, giải thích mối liên hệ, và đưa ra một cách để ngăn chặn nó. Đốt nhiên liệu hóa thạch chứa lưu huỳnh sẽ phát thải sulfur dioxide (SO₂), gây ra mưa axit, do đó lượng mưa rơi xuống hồ sẽ có tính axit. Để ngăn chặn tại nguồn, hãy sử dụng hệ thống khử lưu huỳnh trong khí thải, nơi canxi oxide loại bỏ sulfur dioxide khỏi các khí thải trước khi chúng thoát qua khói ống, hoặc chuyển sang sử dụng nhiên liệu ít lưu huỳnh. Nối biện pháp khắc phục với chất ô nhiễm: bộ xúc tác xử lý oxit nitơ của xe hơi nhưng sẽ không có tác dụng gì đối với sulfur dioxide từ nhà máy điện đốt than.
Giảm thiểu các vấn đề này
Để làm chậm biến đổi khí hậu: trồng cây, giảm chăn nuôi gia súc, đốt ít nhiên liệu hóa thạch hơn, và sử dụng nhiều hydro cùng năng lượng tái tạo như năng lượng gió và năng lượng mặt trời.
Để giảm mưa axit: lắp đặt bộ xúc tác trong xe hơi, sử dụng nhiên liệu ít lưu huỳnh, và áp dụng hệ thống khử lưu huỳnh trong khí thải với canxi oxide để loại bỏ sulfur dioxide khỏi khí thải.
Bên trong bộ xúc tác là mạng tổ ong được phủ kim loại xúc tác; nhiều kênh nhỏ mang lại diện tích bề mặt rất lớn
Khí nhà kính làm nóng Trái Đất như thế nào
Các khí nhà kính như carbon dioxide và methane cho ánh sáng mặt trời đi qua, nhưng chúng hấp thụnhiệt năng do Trái Đất ấm phát ra, và phản xạ một phần nhiệt lượng này quay trở lại. Điều này làm giảm nhiệt năng mất vào vũ trụ, khiến Trái Đất trở nên ấm hơn.
Khí nhà kính cho ánh sáng mặt trời đi qua nhưng giữ lại một phần nhiệt do Trái Đất phát ra, khiến Trái Đất ấm lên
Trong động cơ xe hơi, nhiệt độ cao làm cho nitơ và oxy trong không khí phản ứng tạo thành oxit nitơ. Bộ xúc tác giúp loại bỏ chúng, ví dụ:
Quang hợp là quá trình ngược lại với sự cháy — nó loại bỏ carbon dioxide khỏi không khí. Thực vật sử dụng năng lượng ánh sáng và diệp lục để biến đổi carbon dioxide và nước thành glucose và oxy:
Two tests show water is present (cobalt(II) chloride blue → pink; copper(II) sulfate white → blue), but only fixed melting and boiling points (0 °C and 100 °C) show it is pure.
Clean, dry air is about 78% nitrogen, 21% oxygen and 1% other gases (mostly noble gases and carbon dioxide).
Match each pollutant to its source and effect: carbon monoxide (incomplete combustion; toxic); sulfur dioxide and oxides of nitrogen (acid rain); carbon dioxide and methane (greenhouse gases → global warming).
Greenhouse gases let sunlight through but absorb the heat the warm Earth gives off and send some back down, so the Earth warms up.
Tiếng Việt
Hai phép thử chứng minh nước có mặt (cobalt(II) chloride màu xanh lam → hồng; copper(II) sulfate màu trắng → xanh lam), nhưng chỉ có điểm nóng chảy và điểm sôi cố định (0 °C và 100 °C) mới chứng minh nước tinh khiết.
Không khí sạch, khô bao gồm khoảng 78% nitơ, 21% oxy và 1% các khí khác (chủ yếu là khí hiếm và carbon dioxide).
Nối mỗi chất ô nhiễm với nguồn gốc và tác hại của nó: carbon monoxide (cháy không hoàn toàn; độc hại); sulfur dioxide và oxit nitơ (gây mưa axit); carbon dioxide và methane (khí nhà kính →变暖 toàn cầu).
Khí nhà kính cho ánh sáng mặt trời đi qua nhưng hấp thụ nhiệt do Trái Đất ấm phát ra và phản xạ một phần quay trở lại, khiến Trái Đất ấm lên.
Organic chemistry is the chemistry of carbon compounds. Carbon is special because it can join to other carbon atoms to make long chains and rings.
11.1
Formulae and key words
Syllabus · Chương trình
English
Core
Supplement
1 Draw and interpret the displayed formula of a molecule to show all the atoms and all the bonds
2 Write and interpret general formulae of compounds in the same homologous series, limited to: (a) alkanes, $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$ (b) alkenes, $\text{C}_n\text{H}_{2n}$ (c) alcohols, $\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{OH}$ (d) carboxylic acids, $\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{COOH}$
3 Identify a functional group as an atom or group of atoms that determine the chemical properties of a homologous series
7 State that a structural formula is an unambiguous description of the way the atoms in a molecule are arranged, including $\text{CH}_2=\text{CH}_2$, $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$, $\text{CH}_3\text{COOCH}_3$
8 Define structural isomers as compounds with the same molecular formula, but different structural formulae, including $\text{C}_4\text{H}_{10}$ as $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3$ and $\text{CH}_3\text{CH}(\text{CH}_3)\text{CH}_3$ and $\text{C}_4\text{H}_8$ as $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}=\text{CH}_2$ and $\text{CH}_3\text{CH}=\text{CHCH}_3$
4 State that a homologous series is a family of similar compounds with similar chemical properties due to the presence of the same functional group
9 Describe the general characteristics of a homologous series as: (a) having the same functional group (b) having the same general formula (c) differing from one member to the next by a –CH2– unit (d) displaying a trend in physical properties (e) sharing similar chemical properties
5 State that a saturated compound has molecules in which all carbon–carbon bonds are single bonds
6 State that an unsaturated compound has molecules in which one or more carbon–carbon bonds are not single bonds
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Vẽ và diễn giải công thức cấu tạo hiển thị của một phân tử để thể hiện tất cả các nguyên tử và tất cả các liên kết
2 Viết và diễn giải các công thức tổng quát của các hợp chất thuộc cùng một dãy đồng đẳng, chỉ giới hạn trong: (a) ankan, $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$ (b) anken, $\text{C}_n\text{H}_{2n}$ (c) ancol, $\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{OH}$ (d) axit cacboxylic, $\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{COOH}$
3 Xác định nhóm chức là một nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử quyết định tính chất hóa học của một dãy đồng đẳng
7 Nêu rằng công thức cấu trúc là mô tả rõ ràng về cách sắp xếp các nguyên tử trong phân tử, bao gồm $\text{CH}_2=\text{CH}_2$, $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$, $\text{CH}_3\text{COOCH}_3$
8 Định nghĩa đồng phân cấu trúc là các hợp chất có cùng công thức phân tử nhưng khác nhau về công thức cấu trúc, bao gồm $\text{C}_4\text{H}_{10}$ là $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3$ và $\text{CH}_3\text{CH}(\text{CH}_3)\text{CH}_3$ và $\text{C}_4\text{H}_8$ là $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}=\text{CH}_2$ và $\text{CH}_3\text{CH}=\text{CHCH}_3$
4 Nêu rằng một dãy đồng đẳng là một họ các hợp chất tương tự nhau với tính chất hóa học tương tự do sự hiện diện của cùng một nhóm chức
9 Mô tả các đặc điểm chung của một dãy đồng đẳng như: (a) có cùng một nhóm chức (b) có cùng công thức tổng quát (c) khác nhau từ thành phần này sang thành phần tiếp theo bởi một đơn vị –CH2– (d) thể hiện xu hướng trong tính chất vật lý (e) chia sẻ tính chất hóa học tương tự
5 Nêu rằng một hợp chất bão hòa có các phân tử mà trong đó tất cả các liên kết carbon–carbon đều là liên kết đơn
6 Nêu rằng một hợp chất không bão hòa có các phân tử mà trong đó một hoặc nhiều liên kết carbon–carbon không phải là liên kết đơn
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
There are several ways to write an organic molecule:
The molecular formula 分子式 shows how many of each atom there are, for example $\text{C}_2\text{H}_6$.
The displayed formula 结构式 shows every atom and every bond drawn out in full.
The structural formula 结构简式 shows how the atoms are arranged without drawing every bond, for example $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$.
The general formula 通式 works for a whole family, for example $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$ for alkanes.
A homologous series 同系物 is a family of compounds with the same functional group 官能团 — the atom or group of atoms that gives the family its chemical properties. Members of a series have the same general formula, differ by a $\text{CH}_2$ unit each step, and have similar chemical properties with a gradual change in physical properties.
Series
Functional group
General formula
alkanes
C–C single bonds only
$\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$
alkenes
C=C double bond
$\text{C}_n\text{H}_{2n}$
alcohols
–OH
$\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{OH}$
carboxylic acids
–COOH
$\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{COOH}$
The alkanes are a homologous series: each member has one more $\text{CH}_2$ unit (general formula $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$)
A saturated 饱和 compound has only single carbon–carbon bonds. An unsaturated 不饱和 compound has one or more carbon–carbon bonds that are not single (such as a C=C double bond).
A saturated compound has only single C–C bonds; an unsaturated one has a C=C double bond
Structural isomers 同分异构体 are compounds with the same molecular formula but different structural formulae. For example, $\text{C}_4\text{H}_{10}$ can be a straight chain or a branched chain.
Structural isomers: butane and 2-methylpropane share the formula $\text{C}_4\text{H}_{10}$ but have different structures
Explore · Khám phá
Functional group lab · Phòng thí nghiệm nhóm chức
Classify organic molecules by the group that controls their reactions. · Phân loại phân tử hữu cơ theo nhóm kiểm soát phản ứng của chúng.
1 Name and draw the displayed formulae of: (a) methane and ethane (b) ethene (c) ethanol (d) ethanoic acid (e) the products of the reactions stated in sections 11.4–11.7
3 Name and draw the structural and displayed formulae of unbranched: (a) alkanes (b) alkenes, including but-1-ene and but-2-ene (c) alcohols, including propan-1-ol, propan-2-ol, butan-1-ol and butan-2-ol (d) carboxylic acids containing up to four carbon atoms per molecule
2 State the type of compound present, given a chemical name ending in -ane, -ene, -ol, or -oic acid or from a molecular formula or displayed formula
4 Name and draw the displayed formulae of the unbranched esters which can be made from unbranched alcohols and carboxylic acids, each containing up to four carbon atoms
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Đặt tên và vẽ công thức cấu tạo hiển thị của: (a) metan và etan (b) eten (c) etanol (d) axit etanoic (e) các sản phẩm của các phản ứng nêu trong các mục 11.4–11.7
3 Đặt tên và vẽ công thức cấu trúc và công thức cấu tạo hiển thị của các hợp chất mạch thẳng không nhánh: (a) ankan (b) anken, bao gồm but-1-en và but-2-en (c) ancol, bao gồm propan-1-ol, propan-2-ol, butan-1-ol và butan-2-ol (d) axit cacboxylic chứa tối đa bốn nguyên tử carbon mỗi phân tử
2 Nêu loại hợp chất được present, khi biết tên hóa học kết thúc bằng -ane, -ene, -ol, hoặc -oic acid hoặc từ công thức phân tử hoặc công thức cấu tạo hiển thị
4 Đặt tên và vẽ công thức cấu tạo hiển thị của các este mạch thẳng không nhánh có thể tạo thành từ ancol và axit cacboxylic mạch thẳng không nhánh, mỗi loại chứa tối đa bốn nguyên tử carbon
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
The end of the name tells you the family:
Ending
Family
Example
-ane
alkane
methane, ethane
-ene
alkene
ethene
-ol
alcohol
ethanol
-oic acid
carboxylic acid
ethanoic acid
The start of the name tells you the number of carbon atoms: meth- = 1, eth- = 2, prop- = 3, but- = 4. For longer alkenes and alcohols, a number shows where the functional group is, for example but-1-ene and but-2-ene, or propan-1-ol and propan-2-ol.
Explore · Khám phá
Organic naming route · Lộ trình đặt tên hữu cơ
Follow the route from structure to systematic name. · Làm theo lộ trình từ cấu trúc đến tên hệ thống.
1 Name the fossil fuels: coal, natural gas and petroleum
2 Name methane as the main constituent of natural gas
3 State that hydrocarbons are compounds that contain hydrogen and carbon only
4 State that petroleum is a mixture of hydrocarbons
5 Describe the separation of petroleum into useful fractions by fractional distillation
6 Describe how the properties of fractions obtained from petroleum change from the bottom to the top of the fractionating column, limited to: (a) decreasing chain length (b) higher volatility (c) lower boiling points (d) lower viscosity
7 Name the uses of the fractions as: (a) refinery gas fraction for gas used in heating and cooking (b) gasoline/petrol fraction for fuel used in cars (c) naphtha fraction as a chemical feedstock (d) kerosene/paraffin fraction for jet fuel (e) diesel oil/gas oil fraction for fuel used in diesel engines (f) fuel oil fraction for fuel used in ships and home heating systems (g) lubricating oil fraction for lubricants, waxes and polishes (h) bitumen fraction for making roads
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Đặt tên các nhiên liệu hóa thạch: than, khí thiên nhiên và dầu mỏ
2 Đặt tên metan là thành phần chính của khí thiên nhiên
3 Nêu rằng hydrocarbon là các hợp chất chỉ chứa hydrogen và carbon
4 Nêu rằng dầu mỏ là hỗn hợp của các hydrocarbon
5 Mô tả quá trình tách chiết dầu mỏ thành các fraction hữu ích bằng chưng cất phân đoạn
6 Mô tả cách thay đổi tính chất của các fraction thu được từ dầu mỏ từ dưới lên trên của cột chưng cất, chỉ giới hạn trong: (a) độ dài chuỗi giảm dần (b) độ bay hơi cao hơn (c) nhiệt độ sôi thấp hơn (d) độ nhớt thấp hơn
7 Đặt tên các ứng dụng của các fraction như: (a) fraction khí nhà máy lọc dầu để dùng làm gas phục vụ đun nấu và sưởi ấm (b) fraction xăng/petrol để dùng làm nhiên liệu cho ô tô (c) fraction naphtha làm nguyên liệu đầu vào cho hóa chất (d) fraction kerosene/paraffin làm nhiên liệu máy bay (e) fraction dầu diesel/gas oil làm nhiên liệu cho động cơ diesel (f) fraction dầu nhiên liệu làm nhiên liệu cho tàu biển và hệ thống sưởi ấm hộ gia đình (g) fraction dầu bôi trơn dùng làm chất bôi trơn, sáp và kem đánh bóng (h) fraction bitumen dùng để xây dựng đường bộ
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
Fractional distillation of crude oilAn oil refinery separates crude oil into useful fuels by fractional distillation.
The three fossil fuels 化石燃料 are coal 煤, natural gas 天然气 and petroleum 石油 (crude oil). Methane 甲烷 is the main part of natural gas.
A hydrocarbon 碳氢化合物 is a compound made of hydrogen and carbon only. Petroleum is a mixture of many different hydrocarbons.
Fractional distillation
Petroleum is separated into useful fractions 馏分 by fractional distillation 分馏. The mixture is heated, and the different hydrocarbons turn to gas and rise up a tall fractionating column 分馏塔. The column is hot at the bottom and cool at the top, so each fraction turns back to liquid at a different height.
Fractions separate by boiling point: small molecules leave the cool top, thick bitumen stays at the hot bottom
Going from the bottom to the top of the column, the fractions have:
shorter chain length 链长 (smaller molecules);
higher volatility 挥发性 (they turn to gas more easily);
lower boiling points;
lower viscosity 黏度 (they flow more easily).
Fraction
Use
refinery gas
gas for heating and cooking
gasoline / petrol
fuel for cars
naphtha
raw material for making chemicals
kerosene / paraffin
jet fuel
diesel oil
fuel for diesel engines
fuel oil
fuel for ships and home heating
lubricating oil
lubricants, waxes and polishes
bitumen 沥青
making roads
Explore · Khám phá
Fuel chain lab · Thí nghiệm chuỗi nhiên liệu
Follow a fuel from source to combustion products. · Theo dõi một nhiên liệu từ nguồn gốc đến sản phẩm cháy.
1 State that the bonding in alkanes is single covalent and that alkanes are saturated hydrocarbons
2 Describe the properties of alkanes as being generally unreactive, except in terms of combustion and substitution by chlorine
3 State that in a substitution reaction one atom or group of atoms is replaced by another atom or group of atoms
4 Describe the substitution reaction of alkanes with chlorine as a photochemical reaction, with ultraviolet light providing the activation energy, $E_a$, and draw the structural or displayed formulae of the products, limited to monosubstitution
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Nêu rằng liên kết trong ankan là liên kết cộng hóa trị đơn và rằng ankan là hydrocarbon bão hòa
2 Mô tả tính chất của ankan là nói chung không phản ứng, ngoại trừ trong phản ứng cháy và phản ứng thế với clo
3 Nêu rằng trong phản ứng thế, một nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử sẽ bị thay thế bởi một nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử khác
4 Mô tả phản ứng thế của ankan với clo là phản ứng quang hóa, với ánh sáng cực tím cung cấp năng lượng kích hoạt, $E_a$, và vẽ công thức cấu trúc hoặc công thức cấu tạo hiển thị của các sản phẩm, chỉ giới hạn trong phản ứng thế đơn
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
Alkanes 烷烃 have only single covalent bonds, so they are saturated hydrocarbons. They are generally unreactive. Their two important reactions are:
Combustion 燃烧: they burn in plenty of oxygen to give carbon dioxide and water.
Substitution with chlorine.
In a substitution reaction 取代反应, one atom (or group of atoms) is replaced by another. Alkanes react with chlorine only in ultraviolet light 紫外线 — this is a photochemical reaction 光化学反应, where the light provides the activation energy 活化能. For example:
Step through combustion. With plenty of oxygen an alkane burns cleanly; starve it of oxygen and you get toxic carbon monoxide and soot instead. · Bước qua quá trình cháy. Với nhiều oxy, một alkane cháy sạch; thiếu oxy thì bạn nhận được carbon monoxide độc hại và than chì thay vào đó.
1 State that the bonding in alkenes includes a double carbon–carbon covalent bond and that alkenes are unsaturated hydrocarbons
2 Describe the manufacture of alkenes and hydrogen by the cracking of larger alkane molecules using a high temperature and a catalyst
3 Describe the reasons for the cracking of larger alkane molecules
5 State that in an addition reaction only one product is formed
4 Describe the test to distinguish between saturated and unsaturated hydrocarbons by their reaction with aqueous bromine
6 Describe the properties of alkenes in terms of addition reactions with: (a) bromine or aqueous bromine (b) hydrogen in the presence of a nickel catalyst (c) steam in the presence of an acid catalyst and draw the structural or displayed formulae of the products
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Nêu rằng liên kết trong anken bao gồm một liên kết đôi carbon–carbon cộng hóa trị và rằng anken là hydrocarbon không bão hòa
2 Mô tả quá trình sản xuất anken và hydro bằng phản ứng_temperature cao và xúc tác
3 Mô tả lý do cần_temperature cao và xúc tác
5 Nêu rằng trong phản ứng cộng, chỉ tạo ra một sản phẩm duy nhất
4 Mô tả phép thử để phân biệt giữa hydrocarbon no và hydrocarbon không no dựa trên phản ứng với dung dịch brom nước
6 Mô tả tính chất của anken theo các phản ứng cộng với: (a) brom hoặc dung dịch brom nước (b) hiđro trong điều kiện có xúc tác niken (c) hơi nước trong điều kiện có xúc tác axit và vẽ công thức cấu trúc hoặc công thức biểu diễn của sản phẩm
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
Alkenes 烯烃 have a carbon–carbon double bond (C=C), so they are unsaturated hydrocarbons.
Cracking
Large alkane molecules are not very useful. Cracking 裂化 breaks them into smaller, more useful molecules — smaller alkanes and alkenes — using a high temperature and a catalyst 催化剂. Cracking also makes hydrogen 氢气 and provides alkenes for making plastics.
Cracking breaks one large alkane into a smaller alkane plus an alkene (with a C=C), using heat and a catalyst
Worked example. Cracking one molecule of decane, $\text{C}_{10}\text{H}_{22}$, gives octane, $\text{C}_8\text{H}_{18}$, and one other product. Identify it, and say how you would tell the two products apart. Atoms are conserved, so subtract: carbon $10 - 8 = 2$, hydrogen $22 - 18 = 4$. The other product is $\text{C}_2\text{H}_4$, ethene - an alkene, because it fits $\text{C}_n\text{H}_{2n}$. To tell them apart, shake each with orange bromine water: ethene has a C=C, so it decolourises the bromine water, while octane is saturated and leaves it orange. Balance a cracking equation by counting atoms on each side; the alkene is whatever is left over.
Reactions of alkenes
The C=C double bond makes alkenes reactive. They take part in addition reactions 加成反应, where two molecules join to form a single product.
Test for unsaturation: shake the compound with bromine 溴 water (which is orange). An alkene turns the bromine water colourless; an alkane does not change it.
The bromine water test: an alkene decolourises the orange bromine water (its C=C reacts), while an alkane leaves it orange
With hydrogen and a nickel 镍 catalyst, an alkene becomes an alkane.
With steam 蒸汽 and an acid catalyst, an alkene becomes an alcohol.
Explore · Khám phá
Addition across the C=C double bond · Cộng qua liên kết đôi C=C
Step through an addition reaction. The C=C double bond is an alkene's reactive spot — molecules add right across it, which also gives the bromine-water test. · Bước qua một phản ứng cộng. Liên kết đôi C=C là điểm phản ứng của alkene — các phân tử cộng trực tiếp qua nó, điều này cũng giải thích thử nghiệm nước brom.
1 Describe the manufacture of ethanol by: (a) fermentation of aqueous glucose at 25–35 °C in the presence of yeast and in the absence of oxygen (b) catalytic addition of steam to ethene at 300 °C and 6000 kPa / 60 atm in the presence of an acid catalyst
4 Describe the advantages and disadvantages of the manufacture of ethanol by: (a) fermentation (b) catalytic addition of steam to ethene
2 Describe the combustion of ethanol
3 State the uses of ethanol as: (a) a solvent (b) a fuel
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Mô tả quá trình sản xuất etanol bằng: (a) lên men dung dịch glucose ở nhiệt độ 25–35 °C trong điều kiện có nấm men và không có ôxi (b) phản ứng cộng xúc tác với hơi nước vào eten ở 300 °C và 6000 kPa / 60 atm trong điều kiện có xúc tác axit
4 Mô tả ưu điểm và nhược điểm của phương pháp sản xuất etanol bằng: (a) lên men (b) phản ứng cộng xúc tác với hơi nước vào eten
2 Mô tả sự cháy của etanol
3 Nêu các ứng dụng của etanol như: (a) một dung môi (b) một nhiên liệu
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
Alcohols 醇 contain the –OH functional group. The most important one is ethanol 乙醇. There are two ways to make ethanol.
Two routes to ethanol: fermentation, and hydration of ethene
Method
Conditions
Notes
fermentation 发酵 of glucose
yeast, 25–35 °C, no oxygen
uses renewable sugar, but slow and gives impure ethanol
addition of steam to ethene 乙烯
300 °C, 60 atm, acid catalyst
fast and pure, but uses petroleum (non-renewable)
In fermentation, yeast 酵母 turns glucose 葡萄糖 into ethanol and carbon dioxide.
Ethanol burns well (combustion), so it is used as a fuel. It also dissolves many substances, so it is used as a solvent 溶剂.
Explore · Khám phá
Making ethanol by fermentation · Sản xuất etanol bằng lên men
Step through fermentation. Yeast turns sugar into ethanol with no air — the same alcohol can then be oxidised to vinegar. · Quá trình lên men. Nấm men chuyển đường thành etanol trong điều kiện không có không khí — loại ancol này sau đó có thể bị oxy hóa thành giấm.
1 Describe the reaction of ethanoic acid with: (a) metals (b) bases (c) carbonates including names and formulae of the salts produced
2 Describe the formation of ethanoic acid by the oxidation of ethanol: (a) with acidified aqueous potassium manganate(VII) (b) by bacterial oxidation during vinegar production
3 Describe the reaction of a carboxylic acid with an alcohol using an acid catalyst to form an ester
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Mô tả phản ứng của axít êtanoic với: (a) kim loại (b) bazơ (c) cacbonat bao gồm tên và công thức của muối tạo thành
2 Mô tả sự hình thành axít êtanoic từ quá trình oxi hóa etanol: (a) với dung dịch kali manganat(VII) có axit (b) bởi quá trình oxi hóa vi khuẩn trong sản xuất giấm
3 Mô tả phản ứng của axit cacboxylic với ancol sử dụng xúc tác axit để tạo thành este
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
Carboxylic acids 羧酸 contain the –COOH functional group. Ethanoic acid 乙酸 is the one to know. Like other acids, it reacts with:
A carboxylic acid and an alcohol react to make an ester and water
metals 金属 → a salt + hydrogen;
bases 碱 → a salt 盐 + water;
carbonates 碳酸盐 → a salt + water + carbon dioxide.
The salts formed are called ethanoates.
Ethanoic acid can be made by the oxidation 氧化 of ethanol, either using acidified potassium manganate(VII) 高锰酸钾, or by bacteria during the making of vinegar 醋.
When a carboxylic acid reacts with an alcohol (using an acid catalyst), it forms an ester 酯. For example, ethanol + ethanoic acid → ethyl ethanoate + water. The ester's functional group is $-\text{COO}-$, and you name it from its two parents: the alcohol gives the first part with an -yl ending (ethyl), the acid gives the second part with an -oate ending (ethanoate). Its displayed formula is $\text{CH}_3\text{-COO-CH}_2\text{-CH}_3$.
Explore · Khám phá
A weak acid's pH · pH của axit yếu
Carboxylic acids are weak acids — they only partly ionise, so they sit just below pH 7. Slide the scale to see where they fall. · Axit cacboxylic là axit yếu — chúng chỉ ion hóa một phần, nên nằm ngay dưới pH 7. Kéo thanh tỷ lệ để xem vị trí của chúng.
1 Define polymers as large molecules built up from many smaller molecules called monomers
6 Identify the repeat units and/or linkages in addition polymers and in condensation polymers
2 Describe the formation of poly(ethene) as an example of addition polymerisation using ethene monomers
7 Deduce the structure or repeat unit of an addition polymer from a given alkene and vice versa
8 Deduce the structure or repeat unit of a condensation polymer from given monomers and vice versa, limited to: (a) polyamides from a dicarboxylic acid and a diamine (b) polyesters from a dicarboxylic acid and a diol
9 Describe the differences between addition and condensation polymerisation
10 Describe and draw the structure of: (a) nylon, a polyamide [image] (b) PET, a polyester [image] The full name for PET, polyethylene terephthalate, is not required
3 State that plastics are made from polymers
4 Describe how the properties of plastics have implications for their disposal
11 State that PET can be converted back into monomers and re-polymerised
5 Describe the environmental challenges caused by plastics, limited to: (a) disposal in landfill sites (b) accumulation in oceans (c) formation of toxic gases from burning
12 Describe proteins as natural polyamides and that they are formed from amino acid monomers with the general structure: [image] where R represents different types of side-chain
13 Describe and draw the structure of proteins as: [image]
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Định nghĩa polyme là những phân tử lớn được xây dựng từ nhiều phân tử nhỏ hơn gọi là monomer
6 Xác định các đơn vị lặp lại và/hoặc liên kết trong polyme cộng và polyme ngưng tụ
2 Mô tả sự hình thành poly(etilen) như một ví dụ về phản ứng trùng hợp cộng sử dụng các monomer là eten
7 Suy ra cấu trúc hoặc đơn vị lặp lại của một polyme cộng từ một anken đã cho và ngược lại
8 Suy ra cấu trúc hoặc đơn vị lặp lại của một polyme ngưng tụ từ các monomer đã cho và ngược lại, giới hạn ở: (a) polyamide từ axit dicarboxylic và diamine (b) polyester từ axit dicarboxylic và diol
9 Mô tả sự khác nhau giữa phản ứng trùng hợp cộng và trùng hợp ngưng tụ
10 Mô tả và vẽ cấu trúc của: (a) nylon, một polyamide [image] (b) PET, một polyester [image] Tên đầy đủ của PET, polyethylene terephthalate, không cần thiết
3 Nêu rằng nhựa được làm từ polyme
4 Mô tả cách mà tính chất của nhựa có ý nghĩa đối với việc xử lý thải
11 Nêu rằng PET có thể được chuyển đổi trở lại thành monomer và trùng hợp lại
5 Mô tả các thách thức môi trường gây ra bởi nhựa, giới hạn ở: (a) xử lý tại bãi chôn lấp (b) tích tụ trong đại dương (c) hình thành khí độc hại từ quá trình đốt cháy
12 Mô tả protein là các polyamide tự nhiên và chúng được hình thành từ các monomer axit amin có cấu trúc chung: [image] trong đó R đại diện cho các loại chu kỳ bên khác nhau
13 Mô tả và vẽ cấu trúc của protein dưới dạng: [image]
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
A polymer 聚合物 is a very large molecule built from many small molecules called monomers 单体.
Addition polymerisation
In addition polymerisation 加聚, many unsaturated monomers join together with no other product. For example, many ethene monomers join to make poly(ethene). The small part that repeats along the chain is the repeat unit 重复单元.
In addition polymerisation the C=C bonds open up and many ethene monomers join into a long poly(ethene) chain
Condensation polymerisation
In condensation polymerisation 缩聚, monomers join and a small molecule (usually water) is lost each time a bond forms. This makes two important types:
Polyamides 聚酰胺 are made from a dicarboxylic acid and a diamine. Nylon 尼龙 is a polyamide.
Polyesters 聚酯 are made from a dicarboxylic acid and a diol. PET is a polyester, and it can be broken back into its monomers and re-made.
The new bond joining the monomers is the linkage: an amide linkage 酰胺键 (written $-\text{CO-NH}-$) in a polyamide such as nylon, and an ester linkage 酯键 (written $-\text{CO-O}-$) in a polyester such as PET. A repeat unit is drawn in brackets, e.g. nylon as $-[\text{CO-}(\text{CH}_2)_4\text{-CO-NH-}(\text{CH}_2)_6\text{-NH}]-$; in an exam you may be asked to circle the linkage in a drawn repeat unit.
Plastics and the environment
Plastics 塑料 are made from polymers. Because many plastics do not break down, getting rid of them is a problem:
they build up in landfill 填埋 sites;
they collect in the oceans and harm sea life;
burning them can make toxic gases.
Most plastics are non-biodegradable, so waste plastic collects on beaches and in the oceans for hundreds of years
Proteins
Proteins 蛋白质 are natural polyamides. They are made from amino acid 氨基酸 monomers joined in long chains.
Explore · Khám phá
Making a polymer · Tạo polime
Small monomers join into a long chain — the basis of all plastics. · Các monomer nhỏ liên kết thành chuỗi dài — nền tảng của tất cả các loại nhựa.
Learn each homologous series by its functional group and general formula: alkanes $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$, alkenes $\text{C}_n\text{H}_{2n}$, alcohols $-\text{OH}$, carboxylic acids $-\text{COOH}$.
The bromine water test for unsaturation: an alkene (with its C=C) turns orange bromine water colourless; an alkane leaves it orange.
Cracking breaks large, less useful alkanes into smaller alkanes and alkenes, using heat and a catalyst.
Two routes to ethanol: fermentation of glucose (renewable but slow and impure) and adding steam to ethene (fast and pure, but from petroleum).
Addition polymerisation joins unsaturated monomers with no other product; condensation polymerisation joins monomers and loses a small molecule (usually water) each time.
12
Experimental techniques and chemical analysis · Kỹ thuật thực nghiệm và phân tích hóa học
1 Name appropriate apparatus for the measurement of time, temperature, mass and volume, including: (a) stop-watches (b) thermometers (c) balances (d) burettes (e) volumetric pipettes (f) measuring cylinders (g) gas syringes
2 Suggest advantages and disadvantages of experimental methods and apparatus
3 Describe a: (a) solvent as a substance that dissolves a solute (b) solute as a substance that is dissolved in a solvent (c) solution as a mixture of one or more solutes dissolved in a solvent (d) saturated solution as a solution containing the maximum concentration of a solute dissolved in the solvent at a specified temperature (e) residue as a substance that remains after evaporation, distillation, filtration or any similar process (f) filtrate as a liquid or solution that has passed through a filter
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Nêu tên các thiết bị thích hợp để đo thời gian, nhiệt độ, khối lượng và thể tích, bao gồm: (a) đồng hồ bấm giờ (b) nhiệt kế (c) cân (d) buret (e) pipet chuẩn (f) bình đo thể tích (g) xi-lanh khí
2 Đề xuất ưu và nhược điểm của các phương pháp và thiết bị thí nghiệm
3 Mô tả: (a) dung môi là chất hòa tan chất tan (b) chất tan là chất bị hòa tan trong dung môi (c) dung dịch là hỗn hợp của một hoặc nhiều chất tan hòa tan trong dung môi (d) dung dịch bão hòa là dung dịch chứa nồng độ tối đa của chất tan hòa tan trong dung môi ở nhiệt độ xác định (e) cặn là chất còn lại sau khi bay hơi, chưng cất, lọc hoặc bất kỳ quá trình tương tự nào (f) dịch lọc là chất lỏng hoặc dung dịch đã đi qua bộ lọc
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
Apparatus
You should know which piece of apparatus to use for each measurement:
Measurement
Apparatus
time
stop-watch 秒表
temperature
thermometer 温度计
mass
balance 天平
volume (accurate)
burette 滴定管 or volumetric pipette 移液管
volume (rough)
measuring cylinder 量筒
volume of a gas
gas syringe 注射器
Key words
These words are used throughout practical chemistry:
A solvent 溶剂 is a substance that dissolves a solute.
A solute 溶质 is the substance that dissolves in the solvent.
A solution 溶液 is a mixture of one or more solutes dissolved in a solvent.
A saturated solution 饱和溶液 holds the maximum amount of solute that will dissolve at a given temperature.
A residue 残渣 is the substance left behind after evaporation, distillation or filtration.
A filtrate 滤液 is the liquid that has passed through a filter.
Explore · Khám phá
Experiment design route · Lộ trình thiết kế thí nghiệm
Follow a fair test from question to reliable conclusion. · Tuân theo phép thử công bằng từ câu hỏi đến kết luận đáng tin cậy.
1 Describe an acid–base titration to include the use of a: (a) burette (b) volumetric pipette (c) suitable indicator
2 Describe how to identify the end-point of a titration using an indicator
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Mô tả phép chuẩn độ axit – bazơ bao gồm việc sử dụng: (a) buret (b) pipet chuẩn (c) chỉ thị phù hợp
2 Mô tả cách xác định điểm cuối của phép chuẩn độ sử dụng chỉ thị
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
Titration curve and equivalence point
A titration 滴定 finds the exact volume of one solution that reacts with another.
Use a volumetric pipette to measure a fixed volume of one solution into a flask.
Add a few drops of a suitable indicator 指示剂.
Add the other solution from a burette, slowly, until the colour just changes.
The end-point 终点 is the moment the indicator changes colour, which shows the reaction is exactly complete. You read the burette to find the volume added.
Solution is run from the burette into the flask until the indicator just changes colour (the end-point)A real titration: solution from the burette is added to the flask, where the indicator has turned orange
Explore · Khám phá
Acid–base titrations · Thí nghiệm chuẩn độ axit – bazơ
pH jumps at the equivalence point · pH bật tại điểm tương đương
Track the pH as base is added — it leaps through neutral at the equivalence point. · Theo dõi pH khi thêm bazơ — nó tăng vọt qua điểm trung hòa tại điểm tương đương.
1 Describe how paper chromatography is used to separate mixtures of soluble coloured substances, using a suitable solvent
3 Describe how paper chromatography is used to separate mixtures of soluble colourless substances, using a suitable solvent and a locating agent Knowledge of specific locating agents is not required
2 Interpret simple chromatograms to identify: (a) unknown substances by comparison with known substances (b) pure and impure substances
4 State and use the equation for $R_{\text{f}}$:
$$R_{\text{f}} = \frac{\text{distance travelled by substance}}{\text{distance travelled by solvent}}$$
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Mô tả cách sắc ký giấy được sử dụng để tách hỗn hợp các chất có màu tan trong dung môi, sử dụng dung môi phù hợp
3 Mô tả cách sắc ký giấy được sử dụng để tách hỗn hợp các chất không màu tan trong dung môi, sử dụng dung môi phù hợp và chất định vị. Không yêu cầu kiến thức về các chất định vị cụ thể
2 Giải thích các sơ đồ sắc ký đơn giản để xác định: (a) các chất chưa biết bằng cách so sánh với các chất đã biết (b) các chất tinh khiết và tạp chất
4 Nêu và sử dụng phương trình cho $R_{\text{f}}$:
$$R_{\text{f}} = \frac{\text{distance travelled by substance}}{\text{distance travelled by solvent}}$$
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
Paper chromatography 纸色谱法 separates a mixture of soluble substances. You put a spot of the mixture near the bottom of the paper, then stand the paper in a solvent. As the solvent rises up the paper, the substances move different distances, so they separate.
As the solvent rises, the substances travel different distances and separate; $R_f$ is the spot distance ($a$) divided by the solvent distance ($b$)On real chromatograms, each substance in the mixture rises a different distance, leaving a separate coloured spot
For coloured substances you can see the spots directly.
For colourless substances you must spray a locating agent 显色剂 to make the spots show up.
The finished paper is a chromatogram 色谱图. You can use it to:
identify an unknown substance by comparing it with known substances;
tell if a substance is pure (a pure substance gives only one spot).
You can also calculate the $R_{\text{f}}$ value of a spot:
$$R_{\text{f}} = \frac{\text{distance moved by the substance}}{\text{distance moved by the solvent}}$$
Worked example. On a chromatogram the solvent front has risen 8.0 cm from the baseline, and a spot has moved 6.0 cm. Find its $R_{\text{f}}$ value.
$$R_{\text{f}} = \frac{6.0}{8.0} = 0.75$$
Both distances are measured from the baseline (the pencil line), and the spot's distance is taken to the centre of the spot. An $R_{\text{f}}$ has no unit, and it is always less than 1, because a spot can never travel further than the solvent carrying it - an answer above 1 means the two distances have been divided the wrong way round.
Explore · Khám phá
Chromatography route · Lộ trình sắc ký
Watch a mixture separate as the solvent front moves. · Quan sát sự tách rời của hỗn hợp khi mặt phẳng dung môi di chuyển.
1 Describe and explain methods of separation and purification using: (a) a suitable solvent (b) filtration (c) crystallisation (d) simple distillation (e) fractional distillation
2 Suggest suitable separation and purification techniques, given information about the substances involved
3 Identify substances and assess their purity using melting point and boiling point information
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Mô tả và giải thích các phương pháp tách và tinh chế sử dụng: (a) dung môi phù hợp (b) lọc (c) kết tinh (d) chưng cất đơn giản (e) chưng cất phân fraction
2 Đề xuất các kỹ thuật tách và tinh chế phù hợp, dựa trên thông tin về các chất tham gia
3 Xác định các chất và đánh giá độ tinh khiết của chúng dựa trên thông tin về nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
You choose a method based on the mixture:
Method
Used to separate
dissolving in a suitable solvent, then filtration 过滤
an insoluble solid from a liquid
crystallisation 结晶
a soluble solid from its solution
simple distillation 蒸馏
a solvent (the liquid) from a solution
fractional distillation 分馏
two or more liquids with different boiling points
Filtration: the insoluble solid stays on the filter paper (residue) and the liquid passes through (filtrate)Simple distillation: the solvent boils off, the condenser cools it back to a liquid, and the pure distillate is collectedFractional distillation adds a fractionating column, so liquids with different boiling points separate cleanly
You can check the purity of a substance using its melting point 熔点 and boiling point 沸点: a pure substance melts and boils at sharp, fixed temperatures, while impurities lower the melting point and raise the boiling point.
Explore · Khám phá
Separation method lab · Phòng thí nghiệm phương pháp tách
Choose the method that matches the mixture. · Chọn phương pháp phù hợp với hỗn hợp.
1 Describe tests to identify the anions: (a) carbonate, $\text{CO}_3^{2-}$, by reaction with dilute acid and then testing for carbon dioxide gas (b) chloride, $\text{Cl}^-$, bromide, $\text{Br}^-$, and iodide, $\text{I}^-$, by acidifying with dilute nitric acid then adding aqueous silver nitrate (c) nitrate, $\text{NO}_3^-$, reduction with aluminium foil and aqueous sodium hydroxide and then testing for ammonia gas (d) sulfate, $\text{SO}_4^{2-}$, by acidifying with dilute nitric acid and then adding aqueous barium nitrate (e) sulfite, $\text{SO}_3^{2-}$, by reaction with acidified aqueous potassium manganate(VII)
2 Describe tests using aqueous sodium hydroxide and aqueous ammonia to identify the aqueous cations: (a) aluminium, $Al^{3+}$ (b) ammonium, $NH_4^+$ (c) calcium, $Ca^{2+}$ (d) chromium(III), $Cr^{3+}$ (e) copper(II), $Cu^{2+}$ (f) iron(II), $Fe^{2+}$ (g) iron(III), $Fe^{3+}$ (h) zinc, $Zn^{2+}$
3 Describe tests to identify the gases: (a) ammonia, $NH_3$, using damp red litmus paper (b) carbon dioxide, $CO_2$, using limewater (c) chlorine, $Cl_2$, using damp litmus paper (d) hydrogen, $H_2$, using a lighted splint (e) oxygen, $O_2$, using a glowing splint (f) sulfur dioxide, $SO_2$, using acidified aqueous potassium manganate(VII)
4 Describe the use of a flame test to identify the cations: (a) lithium, $Li^+$ (b) sodium, $Na^+$ (c) potassium, $K^+$ (d) calcium, $Ca^{2+}$ (e) barium, $Ba^{2+}$ (f) copper(II), $Cu^{2+}$
Tiếng Việt
Cốt lõi
Bổ sung
1 Mô tả các phép thử để nhận biết các anion: (a) cacbonat, $\text{CO}_3^{2-}$, bằng cách phản ứng với axit loãng và sau đó kiểm tra khí cacbonic (b) clorua, $\text{Cl}^-$, bromua, $\text{Br}^-$, và iodua, $\text{I}^-$, bằng cách axit hóa với axit nitric loãng rồi thêm dung dịch bạc nitrat (c) nitrat, $\text{NO}_3^-$, khử bằng lá nhôm và dung dịch natri hydroxid rồi kiểm tra khí amoniac (d) sunfat, $\text{SO}_4^{2-}$, bằng cách axit hóa với axit nitric loãng và sau đó thêm dung dịch barium nitrat (e) sunfit, $\text{SO}_3^{2-}$, bằng cách phản ứng với dung dịch kali manganat(VII) có axit
2 Mô tả các thử nghiệm sử dụng dung dịch natri hydroxide và dung dịch amonia để xác định các cation trong dung dịch: (a) aluminium, $Al^{3+}$ (b) ammonium, $NH_4^+$ (c) calcium, $Ca^{2+}$ (d) chromium(III), $Cr^{3+}$ (e) copper(II), $Cu^{2+}$ (f) iron(II), $Fe^{2+}$ (g) iron(III), $Fe^{3+}$ (h) zinc, $Zn^{2+}$
3 Mô tả các thử nghiệm để xác định các khí: (a) ammonia, $NH_3$, dùng giấy quỳ tím ẩm (b) carbon dioxide, $CO_2$, dùng nước vôi trong (c) chlorine, $Cl_2$, dùng giấy quỳ tím ẩm (d) hydrogen, $H_2$, dùng que đốm đang cháy (e) oxygen, $O_2$, dùng que đốm đang than hồng (f) sulfur dioxide, $SO_2$, dùng dung dịch kali manganat(VII) đã axit hóa
4 Mô tả việc sử dụng thử nghiệm ngọn lửa để xác định các cation: (a) lithium, $Li^+$ (b) sodium, $Na^+$ (c) potassium, $K^+$ (d) calcium, $Ca^{2+}$ (e) barium, $Ba^{2+}$ (f) copper(II), $Cu^{2+}$
Source: Cambridge International syllabus · Nguồn: Chương trình Cambridge International
Tests for anions
An anion 阴离子 is a negative ion.
Anion
Test
Result
carbonate 碳酸盐 ($\text{CO}_3^{2-}$)
add dilute acid
fizzes; the gas turns limewater milky (carbon dioxide 二氧化碳)
chloride 氯化物 ($\text{Cl}^-$)
add dilute nitric acid 硝酸, then silver nitrate 硝酸银
white precipitate
bromide 溴化物 ($\text{Br}^-$)
add dilute nitric acid, then silver nitrate
cream precipitate
iodide 碘化物 ($\text{I}^-$)
add dilute nitric acid, then silver nitrate
yellow precipitate
nitrate 硝酸盐 ($\text{NO}_3^-$)
add aluminium 铝 foil and sodium hydroxide 氢氧化钠, warm
ammonia 氨气 gas given off
sulfate 硫酸盐 ($\text{SO}_4^{2-}$)
add dilute nitric acid, then barium nitrate 硝酸钡
white precipitate
sulfite 亚硫酸盐 ($\text{SO}_3^{2-}$)
add acidified potassium manganate(VII) 高锰酸钾
purple colour fades
Tests for cations
A cation 阳离子 is a positive ion. Add aqueous sodium hydroxide, or aqueous ammonia, and look at the precipitate 沉淀 formed.
Adding sodium hydroxide forms a coloured precipitate for some metal ions
Cation
With sodium hydroxide
With aqueous ammonia
aluminium ($\text{Al}^{3+}$)
white, dissolves in excess
white, stays
ammonium 铵 ($\text{NH}_4^+$)
ammonia gas when warmed
—
calcium 钙 ($\text{Ca}^{2+}$)
white, stays
no precipitate
chromium(III) 铬 ($\text{Cr}^{3+}$)
green, dissolves in excess
green, stays
copper(II) 铜 ($\text{Cu}^{2+}$)
light blue, stays
light blue, dissolves to deep blue
iron(II) 铁 ($\text{Fe}^{2+}$)
green, stays
green, stays
iron(III) ($\text{Fe}^{3+}$)
red-brown, stays
red-brown, stays
zinc 锌 ($\text{Zn}^{2+}$)
white, dissolves in excess
white, dissolves in excess
Tests for gases
Gas
Test
Result
ammonia ($\text{NH}_3$)
damp red litmus 石蕊 paper
turns blue
carbon dioxide ($\text{CO}_2$)
bubble through limewater 石灰水
turns milky
chlorine 氯气 ($\text{Cl}_2$)
damp litmus paper
bleached white
hydrogen 氢气 ($\text{H}_2$)
a lighted splint
burns with a squeaky pop
oxygen 氧气 ($\text{O}_2$)
a glowing splint
relights
sulfur dioxide ($\text{SO}_2$)
acidified potassium manganate(VII)
purple colour fades
Testing gases: hydrogen pops, oxygen relights a glowing splint
Flame tests
A flame test 焰色试验 identifies some metal cations by the colour they give to a flame:
A flame test: the metal ion gives the flame a colour
Cation
Flame colour
lithium 锂 ($\text{Li}^+$)
red
sodium 钠 ($\text{Na}^+$)
yellow
potassium 钾 ($\text{K}^+$)
lilac (purple)
calcium ($\text{Ca}^{2+}$)
orange-red
barium 钡 ($\text{Ba}^{2+}$)
light green
copper(II) ($\text{Cu}^{2+}$)
blue-green
Explore · Khám phá
Ion and gas test lab · Phòng thí nghiệm thử nghiệm ion và khí
Match test observations to the ion or gas present. · Ghép nối quan sát thử nghiệm với ion hoặc khí có mặt.
Pick apparatus by the measurement: a burette or pipette for accurate volumes, a measuring cylinder for a rough volume, a gas syringe for a gas volume, a balance for mass.
$R_f = \dfrac{\text{distance moved by the substance}}{\text{distance moved by the solvent}}$, so it is always less than 1. A pure substance gives a single spot.
Learn the anion tests: a carbonate fizzes and the gas turns limewater milky; halides with silver nitrate give a chloride white, bromide cream, iodide yellow precipitate; a sulfate gives a white precipitate with barium nitrate.
Learn the gas tests: hydrogen gives a squeaky pop, oxygen relights a glowing splint, carbon dioxide turns limewater milky, chlorine bleaches damp litmus, ammonia turns damp red litmus blue.
For cations, add sodium hydroxide and read the precipitate colour: copper(II) light blue, iron(II) green, iron(III) red-brown.
Pick one and the site follows you — notes, papers, videos and practice all open on it. · Chọn một môn và trang sẽ điều hướng theo — ghi chú, tài liệu, video và bài tập đều mở ở đó.
Type to search notes, lessons, code, vocabulary and past-paper questions across every subject. · Nhập để tìm ghi chú, bài học, mã, từ vựng và câu hỏi đề thi cũ trên mọi môn học.