Chuyên đề Phi kim: halogen, oxi, lưu huỳnh, nitơ, photpho, cacbon, silic

Sáng nào bạn cũng đánh răng bằng kem có flo — chất giúp răng chắc khỏe và chống sâu răng.
Bữa trưa, mẹ rắc một nhúm muối iốt vào canh — iốt là nguyên tố mà cơ thể bạn cần để tuyến giáp hoạt động bình thường.
Chiều về, bạn nghe tin nhà máy phân bón sản xuất urê — loại phân đạm mà cây lúa ngoài đồng đang chờ.
Flo, iốt, nitơ trong phân urê — tất cả đều là phi kim, nhóm chất "ngược" với kim loại nhưng lại gắn với đời sống của chúng ta không kém gì kim loại.
Phi kim có mặt trong không khí bạn thở (oxi, nitơ), trong nước bạn uống (hiđro, oxi), trong muối ăn (clo, natri), trong xương và răng của bạn (canxi, photpho), trong phân bón, thuốc trừ sâu, chất tẩy rửa và cả trong con chip điện thoại của bạn (silic).
Chuyên đề này sẽ đi từng nhóm phi kim quen thuộc: halogen — nhóm phi kim hoạt động mạnh nhất; oxi và lưu huỳnh — hai phi kim của nhóm VIA; nitơ và photpho — hai phi kim của nhóm VA; cacbon và silic — hai phi kim của nhóm IVA.
Đọc xong, bạn không chỉ thuộc tính chất từng phi kim mà còn biết tính số mol, tính thể tích khí, tính hàm lượng nitơ trong phân bón, dự đoán chiều của phản ứng oxi hóa – khử giữa các halogen — những kĩ năng mà đề kiểm tra và đề thi tốt nghiệp hỏi đi hỏi lại.

1. Phi kim là gì? Nhóm chất "ngược" với kim loại

Phi kim là những nguyên tố không có tính kim loại: chúng không dẫn điện (trừ than chì), không dẫn nhiệt tốt, không dẻo, không có ánh kim, và về mặt hóa học chúng dễ nhận electron để tạo thành ion âm — tức là phi kim thường là chất oxi hóa.
Trong bảng tuần hoàn, phi kim tập trung ở phía trên bên phải — các nguyên tố nhóm VIIA (halogen), VIA (oxi, lưu huỳnh), VA (nitơ, photpho), IVA (cacbon, silic) và hiđro ở góc trên bên trái.
Điểm khác biệt lớn nhất giữa kim loại và phi kim nằm ở electron lớp ngoài cùng: kim loại có ít electron lớp ngoài cùng (thường 1–3) nên dễ nhường electron, còn phi kim có nhiều electron lớp ngoài cùng (thường 4–7) nên dễ nhận electron để đạt cấu hình bền.
Ví dụ: natri có 1 electron lớp ngoài cùng nên dễ nhường 1 electron thành Na⁺; clo có 7 electron lớp ngoài cùng nên dễ nhận 1 electron thành Cl⁻.
Chính vì vậy, kim loại và phi kim thường "kết đôi" với nhau tạo thành hợp chất ion: Na⁺ kết hợp với Cl⁻ thành NaCl — muối ăn quen thuộc của chúng ta.
Muốn hiểu vì sao các nguyên tố lại sắp xếp như vậy trong bảng tuần hoàn, bạn có thể xem lại chuyên đề cấu tạo nguyên tử và bảng tuần hoàn: vị trí của một phi kim trong bảng tuần hoàn quyết định số electron lớp ngoài cùng của nó, và số electron đó quyết định nó nhận electron dễ hay khó.

Một quy luật rất quan trọng mà bạn cần nhớ ngay từ đầu: trong một chu kì, tính phi kim tăng dần từ trái sang phải; trong một nhóm, tính phi kim giảm dần từ trên xuống dưới.
Nói cách khác, flo là phi kim mạnh nhất trong bảng tuần hoàn — nó ở góc trên bên phải, "đỉnh" của tính phi kim.
Quy luật này sẽ giải thích vì sao tính oxi hóa của halogen giảm dần từ flo tới iot, và vì sao axit của các halogen lại có tính axit tăng dần theo chiều ngược lại.

2. Halogen — nhóm phi kim hoạt động mạnh nhất

Halogen là tên gọi của nhóm VIIA gồm flo (F), clo (Cl), brom (Br), iot (I) và atatin (At) — atatin là nguyên tố phóng xạ, rất hiếm nên chương trình phổ thông chỉ xét bốn halogen đầu.
Cái tên "halogen" có nghĩa là "sinh ra muối" — vì halogen tác dụng với kim loại tạo thành muối: 2Na + Cl₂ → 2NaCl, Mg + Br₂ → MgBr₂.
Tất cả các halogen đều có 7 electron lớp ngoài cùng nên rất dễ nhận 1 electron để đạt cấu hình bền của khí hiếm — vì vậy halogen là những chất oxi hóa mạnh, và tính oxi hóa giảm dần từ flo tới iot: F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂.

Tính chất vật lí.
Halogen ở trạng thái khác nhau ở điều kiện thường: flo và clo là chất khí màu vàng lục, brom là chất lỏng màu nâu đỏ, iot là chất rắn màu tím đen, dễ thăng hoa thành hơi màu tím.
Nhiệt độ sôi của halogen tăng dần từ flo tới iot: F₂ −188°C, Cl₂ −34°C, Br₂ 59°C, I₂ 184°C — vì khối lượng phân tử tăng dần làm lực tương tác giữa các phân tử mạnh dần lên.
Flo độc và phản ứng mạnh tới mức gần như oxi hóa được mọi chất, kể cả nước: 2F₂ + 2H₂O → 4HF + O₂.
Clo tan vừa phải trong nước tạo thành nước clo: Cl₂ + H₂O ⇌ HCl + HClO — axit hipoclorơ (HClO) có tính oxi hóa mạnh nên nước clo có tính tẩy màu, diệt khuẩn.
Brom tan trong nước tạo thành nước brom, dùng để nhận biết các hợp chất không no vì brom cộng vào liên kết đôi làm mất màu nước brom.
Iot tan ít trong nước nhưng tan nhiều trong dung dịch KI tạo thành dung dịch màu nâu, và iot làm xanh hồ tinh bột — phản ứng đặc trưng để nhận biết iot.

Tính chất hóa học.
Halogen tác dụng với hiđro tạo thành hiđro halogenua: H₂ + Cl₂ → 2HCl, H₂ + Br₂ → 2HBr.
Hiđro halogenua tan trong nước tạo thành dung dịch axit: HF là axit yếu, còn HCl, HBr, HI là axit mạnh và tính axit tăng dần: HF < HCl < HBr < HI.
HF là axit yếu vì liên kết H–F rất bền, khó phân li ra ion H⁺ — nhưng HF lại ăn mòn được thủy tinh: SiO₂ + 4HF → SiF₄ + 2H₂O, nên người ta dùng HF để khắc chữ lên thủy tinh.
Halogen mạnh đẩy halogen yếu ra khỏi dung dịch muối của nó: Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂, Cl₂ + 2KI → 2KCl + I₂, Br₂ + 2KI → 2KBr + I₂.
Ngược lại, I₂ + NaCl không xảy ra — iot yếu hơn clo nên không đẩy được clo ra khỏi muối của nó.
Đây là quy luật "halogen mạnh đẩy halogen yếu" mà đề thi rất thích hỏi: chỉ cần nhớ thứ tự F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂ là bạn đoán được mọi phản ứng loại này.
Muốn ôn lại bản chất nhường – nhận electron trong các phản ứng này, bạn có thể xem chuyên đề phản ứng hóa học, đặc biệt phần phản ứng oxi hóa – khử.

Clo và các hợp chất quan trọng của clo.
Clo là halogen quan trọng nhất trong đời sống và công nghiệp.
Trong phòng thí nghiệm, clo được điều chế bằng cách đun nóng MnO₂ với dung dịch HCl đặc: MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O.
Trong công nghiệp, clo được điều chế bằng cách điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn: 2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + Cl₂ — phản ứng này đồng thời sản xuất cả xút (NaOH), hiđro và clo, ba hóa chất cơ bản của công nghiệp hóa chất.
Clo tác dụng với dung dịch kiềm tạo thành nước Javel: Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O — nước Javel có tính tẩy trắng, diệt khuẩn nên dùng để tẩy trắng vải, khử trùng nước sinh hoạt.
Clo tác dụng với vôi tôi tạo thành clorua vôi: 2Cl₂ + 2Ca(OH)₂ → Ca(OCl)₂ + CaCl₂ + 2H₂O — clorua vôi dùng để tẩy trắng và khử trùng, rẻ hơn nước Javel nên hay dùng trong xử lí nước thải.
Clo cũng là chất diệt khuẩn trong nước máy: người ta sục một lượng nhỏ clo vào nước để diệt vi khuẩn, và mùi clo nhẹ trong nước máy là dấu hiệu của việc đó.

3. Oxi và lưu huỳnh — hai phi kim của nhóm VIA

Oxi và lưu huỳnh đều thuộc nhóm VIA, có 6 electron lớp ngoài cùng, dễ nhận 2 electron để tạo thành ion O²⁻ và S²⁻.
Nhưng hai phi kim này lại rất khác nhau về tính chất: oxi là chất khí không màu, không mùi, duy trì sự sống; lưu huỳnh là chất rắn màu vàng, có mùi khó chịu khi cháy.

Oxi và ozon.
Oxi (O₂) chiếm khoảng 21% thể tích không khí và là chất oxi hóa mạnh, chỉ đứng sau flo.
Oxi duy trì sự cháy và sự sống: mọi sinh vật hít thở oxi để hô hấp tế bào, mọi nhiên liệu cháy trong oxi để tỏa nhiệt.
Ozon (O₃) là dạng thù hình của oxi, có tính oxi hóa mạnh hơn cả O₂.
Tầng ozon ở tầng bình lưu hấp thụ tia cực tím từ Mặt Trời, bảo vệ sinh vật trên Trái Đất khỏi tia UV độc hại.
Ozon cũng được dùng để khử trùng nước uống và không khí, vì nó diệt khuẩn mạnh mà không để lại dư lượng hóa chất như clo.

Lưu huỳnh và các hợp chất của lưu huỳnh.
Lưu huỳnh (S) là chất rắn màu vàng, không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ như cacbon đisunfua.
Lưu huỳnh cháy trong oxi tạo thành lưu huỳnh đioxit: S + O₂ → SO₂ — khí SO₂ có mùi hắc, độc, là một trong những khí gây mưa axit.
Hiđro sunfua (H₂S) là chất khí độc, có mùi trứng thối đặc trưng, có tính khử mạnh: 2H₂S + O₂ → 2S + 2H₂O (thiếu oxi), 2H₂S + 3O₂ → 2SO₂ + 2H₂O (dư oxi).
Lưu huỳnh đioxit (SO₂) vừa có tính khử vừa có tính oxi hóa, nhưng tính khử thể hiện rõ hơn: SO₂ + Br₂ + 2H₂O → H₂SO₄ + 2HBr — phản ứng này làm mất màu nước brom nên dùng để nhận biết SO₂.
Axit sunfuric (H₂SO₄) là hóa chất quan trọng nhất của công nghiệp hóa chất, được mệnh danh là "máu của công nghiệp".
H₂SO₄ loãng là axit mạnh, có đầy đủ tính chất chung của axit.
H₂SO₄ đặc, nóng có tính oxi hóa mạnh: Cu + 2H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O — đồng không tác dụng với H₂SO₄ loãng nhưng lại tác dụng với H₂SO₄ đặc, nóng.
H₂SO₄ đặc còn có tính háo nước mạnh: nó làm than hóa đường, giấy, vải khi tiếp xúc — nhỏ vài giọt H₂SO₄ đặc vào đường trắng, đường sẽ chuyển thành than đen và bốc khói.

4. Nitơ và photpho — hai phi kim của nhóm VA

Nitơ và photpho đều thuộc nhóm VA, có 5 electron lớp ngoài cùng.
Nitơ là chất khí chiếm tới 78% thể tích không khí, còn photpho là chất rắn — hai phi kim này khác nhau rất nhiều, nhưng cả hai đều là nguyên tố dinh dưỡng không thể thiếu của cây trồng và sinh vật.

Nitơ và các hợp chất của nitơ.
Phân tử nitơ (N₂) có liên kết ba rất bền nên trơ ở nhiệt độ thường — đó là lí do không khí chứa 78% nitơ mà chúng ta vẫn sống bình thường, và người ta dùng nitơ để bảo quản thực phẩm, bơm lốp xe.
Amoniac (NH₃) là chất khí mùi khai, tan rất nhiều trong nước (1 lít nước hòa tan khoảng 700 lít NH₃ ở điều kiện thường), tạo thành dung dịch có tính bazơ yếu: NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻.
NH₃ có tính khử: đốt cháy trong oxi cho nitơ và nước: 4NH₃ + 3O₂ → 2N₂ + 6H₂O; với xúc tác platin ở nhiệt độ cao, NH₃ bị oxi hóa thành NO: 4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O — đây là giai đoạn đầu của quá trình sản xuất axit nitric trong công nghiệp.
Axit nitric (HNO₃) là axit mạnh, có tính oxi hóa mạnh: Cu + 4HNO₃ (đặc) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O, 3Cu + 8HNO₃ (loãng) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O.
Muối nitrat đều tan trong nước và khi nhiệt phân cho các sản phẩm khác nhau tùy kim loại: 2KNO₃ → 2KNO₂ + O₂ (kim loại kiềm), 2Cu(NO₃)₂ → 2CuO + 4NO₂ + O₂ (kim loại trung bình), 2AgNO₃ → 2Ag + 2NO₂ + O₂ (kim loại quý).
Phân đạm cung cấp nitơ cho cây trồng: urê CO(NH₂)₂ chứa 46,7% nitơ — cao nhất trong các loại phân đạm; NH₄NO₃ chứa 35% nitơ; (NH₄)₂SO₄ chứa 21,2% nitơ.
Muốn tính nhanh hàm lượng nitơ trong các loại phân bón, bạn có thể dùng máy tính Casio online để kiểm tra lại kết quả tính tay của mình.

Photpho và các hợp chất của photpho.
Photpho trắng (P₄) là chất rắn màu trắng, rất độc, tự bốc cháy trong không khí nên phải bảo quản trong nước.
Photpho đỏ bền hơn, ít độc hơn, dùng làm đầu que diêm.
Axit photphoric (H₃PO₄) là axit trung bình, phân li theo ba nấc, dùng để sản xuất phân lân và nước giải khát có gas (axit photphoric tạo vị chua trong coca).
Phân lân cung cấp photpho cho cây trồng: supephotphat chứa Ca(H₂PO₄)₂, sản xuất từ quặng phosphorit Ca₃(PO₄)₂ và axit sunfuric.
Photpho cũng là thành phần của xương, răng, ADN và ATP — phân tử mang năng lượng của tế bào, nên thiếu photpho thì cả cây trồng lẫn con người đều không phát triển bình thường.

5. Cacbon và silic — hai phi kim của nhóm IVA

Cacbon và silic đều thuộc nhóm IVA, có 4 electron lớp ngoài cùng — chúng có thể nhường hoặc nhận 4 electron, nhưng trong thực tế chúng thường tạo liên kết cộng hóa trị chứ không tạo ion.

Cacbon và các dạng thù hình của cacbon.
Cacbon có ba dạng thù hình nổi tiếng: kim cương, than chì và fulleren.
Kim cương là chất cứng nhất trong tự nhiên, không dẫn điện, dùng làm mũi khoan và đồ trang sức.
Than chì mềm, dẫn điện tốt, dùng làm ruột bút chì, điện cực và chất bôi trơn.
Fulleren (C₆₀) có cấu trúc hình cầu như quả bóng đá, là vật liệu nano được nghiên cứu nhiều trong y học và điện tử.
Cacbon monoxit (CO) là chất khí độc, không màu, không mùi, có tính khử mạnh: CO + CuO → Cu + CO₂ — phản ứng này là cơ sở của luyện kim, dùng CO để khử oxit kim loại trong lò cao.
CO độc vì nó kết hợp với hemoglobin trong máu mạnh gấp 200–250 lần oxi, ngăn máu vận chuyển oxi — đó là lí do không được đốt than trong phòng kín.
Cacbon đioxit (CO₂) là khí gây hiệu ứng nhà kính, làm nước vôi trong vẩn đục: CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O — phản ứng này dùng để nhận biết CO₂.
Canxi cacbonat (CaCO₃) là thành phần chính của đá vôi, vỏ sò, vỏ trứng; khi nung, CaCO₃ phân hủy: CaCO₃ → CaO + CO₂ — CaO (vôi sống) dùng trong xây dựng và xử lí nước.

Silic và các hợp chất của silic.
Silic (Si) là nguyên tố phổ biến thứ hai trong vỏ Trái Đất (sau oxi), là chất bán dẫn — vật liệu làm nên con chip trong điện thoại và máy tính của bạn.
Silic đioxit (SiO₂) là thành phần chính của cát và thạch anh, có cấu trúc bền, nóng chảy ở nhiệt độ rất cao.
Thủy tinh là hỗn hợp của natri silicat, canxi silicat và silic đioxit.
Axit flohiđric (HF) ăn mòn được thủy tinh: SiO₂ + 4HF → SiF₄ + 2H₂O — vì vậy người ta dùng HF để khắc hoa văn lên thủy tinh, và không được đựng HF trong bình thủy tinh.

6. Tính chất chung của phi kim và cách phân biệt với kim loại

Nhìn lại toàn bộ các phi kim đã xét, có thể rút ra ba tính chất chung.
Thứ nhất, về tính chất vật lí: phi kim không có ánh kim, không dẻo, không dẫn điện (trừ than chì) và không dẫn nhiệt tốt — hoàn toàn ngược với kim loại.
Thứ hai, về tính chất hóa học: phi kim thường là chất oxi hóa — chúng nhận electron từ kim loại hoặc từ chất khử khác để tạo thành ion âm hoặc hợp chất cộng hóa trị.
Thứ ba, về xu hướng biến đổi: trong một chu kì, tính phi kim tăng dần từ trái sang phải; trong một nhóm, tính phi kim giảm dần từ trên xuống dưới — flo mạnh nhất, iot yếu nhất trong nhóm halogen.
Muốn hiểu sâu vì sao phi kim lại tạo liên kết cộng hóa trị với nhau còn kim loại thì tạo liên kết kim loại, bạn có thể xem lại chuyên đề liên kết hóa học: số electron lớp ngoài cùng quyết định loại liên kết mà một nguyên tố tạo ra.

Một bảng so sánh nhanh sẽ giúp bạn phân biệt kim loại và phi kim trong mọi bài tập:

7. Ứng dụng của phi kim trong đời sống và công nghiệp

Phi kim không chỉ là kiến thức trong sách giáo khoa — chúng là nguyên liệu của cả một nền công nghiệp.
Flo trong kem đánh răng giúp răng chắc khỏe, chống sâu răng; flo cũng dùng trong sản xuất chất dẻo teflon (chảo chống dính) và thuốc gây mê.
Clo khử trùng nước sinh hoạt, tẩy trắng vải và giấy, sản xuất nước Javel, clorua vôi và nhựa PVC.
Brom dùng trong sản xuất thuốc an thần, thuốc trừ sâu và chất chống cháy.
Iot trong muối iốt phòng bệnh bướu cổ, iot dùng trong y học làm thuốc sát trùng (cồn iot).
Oxi dùng trong y tế (bình oxi cho bệnh nhân khó thở), hàn cắt kim loại (đèn xì oxi – axetilen) và luyện thép.
Lưu huỳnh dùng sản xuất axit sunfuric — "máu của công nghiệp" — và lưu hóa cao su (làm lốp xe bền hơn).
Nitơ trong phân đạm urê nuôi cây lúa, nitơ lỏng bảo quản mẫu sinh học, nitơ trong không khí bơm lốp xe.
Photpho trong phân lân, trong diêm và trong xương, răng của bạn.
Cacbon trong than, kim cương, than chì, và trong mọi hợp chất hữu cơ — kể cả cơ thể bạn.
Silic trong con chip điện thoại, trong kính, trong cát xây dựng.
Nhìn quanh mình, bạn sẽ thấy phi kim có mặt ở mọi nơi — từ kem đánh răng buổi sáng tới con chip trong điện thoại buổi tối.

8. Ví dụ giải chi tiết — làm từng bước, không nhảy cóc

Ví dụ 1. Đun nóng 17,4 gam MnO₂ với dung dịch HCl đặc, dư. Tính thể tích khí clo thu được ở điều kiện chuẩn.
Bước 1: Viết và cân bằng phương trình: MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O.
Bước 2: Tính số mol MnO₂: M(MnO₂) = 55 + 16 × 2 = 87 g/mol, n(MnO₂) = 17,4 : 87 = 0,2 mol.
Bước 3: Theo phương trình, 1 mol MnO₂ cho 1 mol Cl₂ nên n(Cl₂) = 0,2 mol.
Bước 4: Thể tích Cl₂ ở đkc: V = 0,2 × 24,79 = 4,958 lít.
Đáp số: 4,958 lít Cl₂.

Ví dụ 2. Đốt cháy hoàn toàn 6,4 gam lưu huỳnh trong khí oxi dư. Tính thể tích khí SO₂ thu được ở điều kiện chuẩn.
Bước 1: Viết phương trình: S + O₂ → SO₂.
Bước 2: Tính số mol lưu huỳnh: n(S) = 6,4 : 32 = 0,2 mol.
Bước 3: Theo phương trình, 1 mol S cho 1 mol SO₂ nên n(SO₂) = 0,2 mol.
Bước 4: Thể tích SO₂ ở đkc: V = 0,2 × 24,79 = 4,958 lít.
Đáp số: 4,958 lít SO₂.

Ví dụ 3. Cho 2,479 lít khí NH₃ (đkc) tác dụng với dung dịch HCl dư. Tính khối lượng muối amoni clorua thu được.
Bước 1: Viết phương trình: NH₃ + HCl → NH₄Cl.
Bước 2: Tính số mol NH₃: n(NH₃) = 2,479 : 24,79 = 0,1 mol.
Bước 3: Theo phương trình, 1 mol NH₃ cho 1 mol NH₄Cl nên n(NH₄Cl) = 0,1 mol.
Bước 4: Khối lượng NH₄Cl: M(NH₄Cl) = 14 + 4 + 35,5 = 53,5 g/mol, m = 0,1 × 53,5 = 5,35 gam.
Đáp số: 5,35 gam NH₄Cl.

Ví dụ 4. Nung 10 gam CaCO₃ ở nhiệt độ cao, hiệu suất phản ứng đạt 80%. Tính khối lượng CaO thu được.
Bước 1: Viết phương trình: CaCO₃ → CaO + CO₂.
Bước 2: Tính số mol CaCO₃: M(CaCO₃) = 40 + 12 + 16 × 3 = 100 g/mol, n(CaCO₃) = 10 : 100 = 0,1 mol.
Bước 3: Theo phương trình, 1 mol CaCO₃ cho 1 mol CaO nên số mol CaO lí thuyết là 0,1 mol, khối lượng lí thuyết là 0,1 × 56 = 5,6 gam.
Bước 4: Hiệu suất 80% nên khối lượng thực tế là 5,6 × 80 : 100 = 4,48 gam.
Đáp số: 4,48 gam CaO.

Ví dụ 5. Tính hàm lượng nitơ trong phân urê CO(NH₂)₂.
Bước 1: Tính khối lượng mol của urê: M = 12 + 16 + (14 + 2) × 2 = 60 g/mol.
Bước 2: Trong 1 mol urê có 2 mol nguyên tử nitơ, khối lượng nitơ là 2 × 14 = 28 gam.
Bước 3: Hàm lượng nitơ: %N = 28 : 60 × 100% = 46,67%.
Đáp số: 46,67% nitơ — cao nhất trong các loại phân đạm thông dụng.

Ví dụ 6. Cho 6,4 gam đồng tác dụng với dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng, dư. Tính thể tích khí SO₂ thu được ở điều kiện chuẩn.
Bước 1: Viết phương trình: Cu + 2H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O.
Bước 2: Tính số mol đồng: n(Cu) = 6,4 : 64 = 0,1 mol.
Bước 3: Theo phương trình, 1 mol Cu cho 1 mol SO₂ nên n(SO₂) = 0,1 mol.
Bước 4: Thể tích SO₂ ở đkc: V = 0,1 × 24,79 = 2,479 lít.
Đáp số: 2,479 lít SO₂.
Lưu ý: đồng không tác dụng với H₂SO₄ loãng, nhưng lại tác dụng với H₂SO₄ đặc, nóng — vì H₂SO₄ đặc, nóng có tính oxi hóa mạnh, khác hẳn H₂SO₄ loãng.

9. Lỗi sai thường gặp — biết trước để không mất điểm oan

Lỗi 1: Cho rằng HF là axit mạnh vì flo là phi kim mạnh nhất.
Tính phi kim mạnh không đồng nghĩa với axit mạnh.
HF là axit yếu vì liên kết H–F rất bền, khó phân li ra ion H⁺; ngược lại HI là axit mạnh nhất trong nhóm vì liên kết H–I yếu, dễ phân li.
Cách tránh: nhớ thứ tự tính axit HF < HCl < HBr < HI — ngược với thứ tự tính oxi hóa của halogen.

Lỗi 2: Viết phản ứng I₂ + NaCl → NaI + Cl₂.
Sai: iot yếu hơn clo nên không đẩy được clo ra khỏi muối của nó.
Chỉ halogen mạnh mới đẩy được halogen yếu: Cl₂ đẩy được Br₂ và I₂, Br₂ đẩy được I₂, I₂ không đẩy được halogen nào.
Cách tránh: nhớ thứ tự tính oxi hóa F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂ rồi áp dụng quy luật "mạnh đẩy yếu".

Lỗi 3: Cho rằng đồng tác dụng với H₂SO₄ loãng sinh ra khí H₂.
Đồng đứng sau hiđro trong dãy điện hóa nên không khử được ion H⁺ trong axit loãng.
Đồng chỉ tác dụng với H₂SO₄ đặc, nóng (vì tính oxi hóa mạnh của H₂SO₄ đặc) và với HNO₃.
Cách tránh: phân biệt rõ axit loãng và axit đặc, nóng — tính chất của chúng khác nhau hoàn toàn.

Lỗi 4: Nhầm nhiệt phân muối nitrat của kim loại kiềm với kim loại quý.
Muối nitrat của kim loại kiềm (KNO₃, NaNO₃) nhiệt phân cho muối nitrit và O₂; muối nitrat của kim loại trung bình (Cu(NO₃)₂) cho oxit kim loại, NO₂ và O₂; muối nitrat của kim loại quý (AgNO₃) cho kim loại, NO₂ và O₂.
Cách tránh: nhớ quy tắc "kiềm cho nitrit, trung bình cho oxit, quý cho kim loại".

Lỗi 5: Cho rằng CO₂ làm đục nước vôi trong là phản ứng duy nhất của CO₂.
CO₂ dư tiếp tục phản ứng với CaCO₃ vừa tạo thành: CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂ — kết tủa tan trở lại, nước vôi trong lại trong suốt.
Cách tránh: khi sục CO₂ vào nước vôi trong, hãy chú ý lượng CO₂: ít thì vẩn đục, dư thì trong trở lại.

Lỗi 6: Dùng 22,4 L/mol thay cho 24,79 L/mol ở điều kiện chuẩn.
22,4 L/mol là thể tích mol khí ở điều kiện tiêu chuẩn cũ (0°C, 1 atm).
Chương trình hiện hành dùng điều kiện chuẩn (25°C, 1 bar) với thể tích mol khí là 24,79 L/mol.
Cách tránh: đề ghi "điều kiện chuẩn" hay "đkc" thì dùng 24,79; chỉ dùng 22,4 khi đề ghi rõ "điều kiện tiêu chuẩn (0°C, 1 atm)".

10. Bài tập tự luyện — làm rồi mới xem đáp án nhé

Câu 1. Tính oxi hóa của các halogen giảm dần theo thứ tự nào sau đây?
A. F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂
B. I₂ > Br₂ > Cl₂ > F₂
C. Cl₂ > F₂ > Br₂ > I₂
D. Br₂ > Cl₂ > I₂ > F₂
→ Đáp án: A. Giải thích: Trong nhóm halogen, tính phi kim và tính oxi hóa giảm dần từ trên xuống dưới, nên thứ tự đúng là F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂ — flo là chất oxi hóa mạnh nhất trong bảng tuần hoàn. Đáp án B sai vì đó là thứ tự tăng dần, ngược hoàn toàn. Đáp án C sai vì flo mạnh hơn clo, không thể xếp sau clo. Đáp án D sai vì brom không thể mạnh hơn clo và iot.

Câu 2. Khí nào sau đây có mùi trứng thối đặc trưng?
A. SO₂
B. H₂S
C. NH₃
D. Cl₂
→ Đáp án: B. Giải thích: Hiđro sunfua (H₂S) là chất khí độc có mùi trứng thối rất đặc trưng, sinh ra khi trứng hỏng hoặc ở các suối nước nóng. Đáp án A sai vì SO₂ có mùi hắc, không phải mùi trứng thối. Đáp án C sai vì NH₃ có mùi khai. Đáp án D sai vì Cl₂ có mùi xốc, hắc.

Câu 3. Đun nóng 8,7 gam MnO₂ với dung dịch HCl đặc, dư. Thể tích khí clo thu được ở điều kiện chuẩn là bao nhiêu?
A. 1,2395 lít
B. 2,479 lít
C. 4,958 lít
D. 7,437 lít
→ Đáp án: B. Giải thích: Phương trình: MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O. Số mol MnO₂ là 8,7 : 87 = 0,1 mol. Theo phương trình, 1 mol MnO₂ cho 1 mol Cl₂ nên n(Cl₂) = 0,1 mol, thể tích là 0,1 × 24,79 = 2,479 lít. Đáp án A (1,2395 lít) là thể tích của 0,05 mol Cl₂ — sai vì lấy tỉ lệ 2 : 1. Đáp án C (4,958 lít) là thể tích của 0,2 mol Cl₂, tương ứng với 17,4 gam MnO₂ chứ không phải 8,7 gam. Đáp án D (7,437 lít) là thể tích của 0,3 mol Cl₂, không có cơ sở nào từ số liệu đề bài.

Câu 4. Loại phân đạm nào sau đây có hàm lượng nitơ cao nhất?
A. NH₄NO₃
B. (NH₄)₂SO₄
C. CO(NH₂)₂ (urê)
D. NH₄Cl
→ Đáp án: C. Giải thích: Urê CO(NH₂)₂ có khối lượng mol 60 g/mol, chứa 28 gam nitơ nên hàm lượng nitơ là 28 : 60 × 100% = 46,67% — cao nhất trong các loại phân đạm. Đáp án A sai vì NH₄NO₃ có hàm lượng nitơ là 28 : 80 × 100% = 35%. Đáp án B sai vì (NH₄)₂SO₄ có hàm lượng nitơ là 28 : 132 × 100% = 21,2%. Đáp án D sai vì NH₄Cl có hàm lượng nitơ là 14 : 53,5 × 100% = 26,2%.

Câu 5. Nhiệt phân hoàn toàn AgNO₃ thu được sản phẩm nào sau đây?
A. AgNO₂ + O₂
B. Ag + NO₂ + O₂
C. Ag₂O + NO₂
D. Ag + NO + O₂
→ Đáp án: B. Giải thích: Bạc là kim loại quý nên muối nitrat của bạc nhiệt phân cho kim loại, khí NO₂ và khí O₂: 2AgNO₃ → 2Ag + 2NO₂ + O₂. Đáp án A sai vì muối nitrat cho muối nitrit chỉ xảy ra với kim loại kiềm như KNO₃, NaNO₃. Đáp án C sai vì Ag₂O không bền ở nhiệt độ cao, bị phân hủy thành Ag và O₂. Đáp án D sai vì sản phẩm khí của nhiệt phân muối nitrat là NO₂, không phải NO.

11. Câu hỏi thường gặp về phi kim

Vì sao flo là phi kim mạnh nhất nhưng HF lại là axit yếu? Vì tính oxi hóa mạnh của flo thể hiện ở khả năng nhận electron của nguyên tử flo (F₂ nhận electron rất dễ), còn tính axit của HF phụ thuộc vào độ bền của liên kết H–F. Liên kết H–F rất bền nên HF khó phân li ra ion H⁺, vì vậy HF là axit yếu. Hai tính chất này do hai yếu tố khác nhau quyết định, không mâu thuẫn với nhau.

Vì sao nước máy có mùi clo nhẹ? Vì người ta sục một lượng nhỏ clo vào nước để diệt vi khuẩn — clo tác dụng với nước tạo thành HClO có tính oxi hóa mạnh, diệt được hầu hết vi khuẩn và vi sinh vật gây bệnh. Lượng clo dư rất nhỏ, an toàn cho sức khỏe, và mùi clo nhẹ là dấu hiệu nước đã được khử trùng.

Vì sao không được đốt than trong phòng kín? Vì than cháy thiếu oxi sinh ra khí CO — chất khí độc, không màu, không mùi, kết hợp với hemoglobin trong máu mạnh gấp 200–250 lần oxi, ngăn máu vận chuyển oxi tới các cơ quan. Người trong phòng kín đốt than có thể bị ngộ độc CO mà không hay biết, vì CO không có mùi để cảnh báo.

Phân đạm, phân lân, phân kali khác nhau như thế nào? Phân đạm cung cấp nitơ giúp cây phát triển thân, lá; phân lân cung cấp photpho giúp cây phát triển rễ và ra hoa, kết quả; phân kali cung cấp kali giúp cây cứng cáp, chống sâu bệnh. Ba loại phân này bổ sung cho nhau — cây trồng cần cả ba, thiếu loại nào cũng sinh trưởng kém.

Vì sao iot làm xanh hồ tinh bột? Vì iot chui vào cấu trúc xoắn ốc của phân tử amilozơ trong tinh bột, tạo thành hợp chất có màu xanh đặc trưng. Phản ứng này rất nhạy nên dùng để nhận biết iot (dùng hồ tinh bột) hoặc nhận biết tinh bột (dùng dung dịch iot) trong các thí nghiệm.

Kết luận: phi kim — nhỏ bé mà không thể thiếu

Đi hết chuyên đề này, bạn đã thấy phi kim không phải một danh sách rời rạc những cái tên khó nhớ.
Mọi tính chất của phi kim đều bắt nguồn từ một điểm chung: phi kim dễ nhận electron.
Từ điểm chung ấy, quy luật "trong chu kì tăng dần từ trái sang phải, trong nhóm giảm dần từ trên xuống dưới" cho bạn cách dự đoán tính oxi hóa của bất kì phi kim nào; phản ứng "halogen mạnh đẩy halogen yếu" cho bạn cách dự đoán phản ứng giữa các halogen; và bảng nhiệt phân muối nitrat cho bạn cách dự đoán sản phẩm chỉ bằng cách nhìn kim loại trong muối.
Chỉ cần nhớ ba công cụ — thứ tự tính oxi hóa của halogen, quy tắc nhiệt phân muối nitrat, và cách tính hàm lượng nguyên tố trong hợp chất — bạn có thể giải thích và tính toán được hầu hết các bài tập về phi kim trong chương trình phổ thông.

Muốn đi xa hơn, hãy nối chuyên đề này với các công thức tính toán sẽ dùng ngay trong các bài tập: tính số mol của các chất khí, kiểm tra hiệu suất phản ứng điều chế clo hay nhiệt phân muối, rồi đối chiếu với công thức tính nồng độ phần trăm để thấy kim loại và phi kim "kết đôi" với nhau như thế nào trong các hợp chất.
Làm lại 5 câu tự luyện cho đến khi đúng cả 5 câu không cần nhìn đáp án, rồi thử tự dự đoán 5 phản ứng: Cl₂ + NaBr, Br₂ + NaCl, I₂ + KBr, Cl₂ + KI, F₂ + NaCl — viết phương trình cho phản ứng xảy ra và giải thích vì sao phản ứng còn lại không xảy ra, làm được việc đó là bạn đã thực sự làm chủ chuyên đề phi kim.

• Phi kim là gì và vì sao phi kim dễ nhận electron
• Halogen: tính chất, thứ tự tính oxi hóa, nước Javel, clorua vôi
• Oxi, ozon, lưu huỳnh và axit sunfuric
• Nitơ, amoniac, axit nitric, muối nitrat và phân đạm
• Photpho, cacbon, silic và các ứng dụng
• Tính chất chung của phi kim và bảng so sánh với kim loại
• Ví dụ giải chi tiết, lỗi sai thường gặp, bài tập tự luyện và FAQ

Làm được như vậy, chuyên đề phi kim sẽ thực sự là của bạn — và lần tới nhìn thấy kem đánh răng có flo hay muối iốt trong bếp, bạn sẽ không chỉ "thấy" mà còn "hiểu" vì sao chúng ở đó.