Công thức hydroxide cao nhất của nhóm IVA là gì?

Trả lời nhanh

Công thức hydroxide ứng với oxide cao nhất của nguyên tố R thuộc nhóm IVA là H₂RO₃. Lý do: nhóm IVA có hoá trị cao nhất với oxygen là 4 nên oxide cao nhất là RO₂. Cộng một phân tử nước vào RO₂ được H₂RO₃, ví dụ H₂CO₃, H₂SiO₃. Đây là các acid yếu.

Hydroxide cao nhất là gì?

“Hydroxide cao nhất” là hợp chất hydroxide (base hoặc acid chứa nhóm –OH) tương ứng với oxide cao nhất của nguyên tố, tức oxide mà nguyên tố R có hoá trị bằng số thứ tự nhóm A.

Vì vậy muốn viết đúng công thức hydroxide, em đi theo hai bước: (1) xác định oxide cao nhất từ số thứ tự nhóm; (2) “cộng nước” để được hydroxide tương ứng.

Suy ra công thức cho nhóm IVA

Nhóm IVA có 4 electron ở lớp ngoài cùng (ns²np²), nên hoá trị cao nhất với oxygen là 4.
Oxide cao nhất: RO₂ (R hoá trị IV, oxygen hoá trị II nên tỉ lệ 1 : 2).
Cộng nước: RO₂ + H₂O → H₂RO₃.

Với carbon và silicon, các nguyên tố phi kim của nhóm, oxide cao nhất là oxide acid nên hydroxide tương ứng là acid:

CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ (acid carbonic, yếu, không bền, chỉ tồn tại trong dung dịch loãng).
SiO₂ ứng với H₂SiO₃ (acid silicic, rất yếu, ít tan, tách ra dạng kết tủa keo). SiO₂ không tác dụng trực tiếp với nước.

Bảng tổng hợp công thức oxide và hydroxide cao nhất theo nhóm A

Nhóm	Oxide cao nhất	Hydroxide cao nhất	Ví dụ	Tính chất
IA	R₂O	ROH	NaOH	Base mạnh
IIA	RO	R(OH)₂	Ca(OH)₂	Base
IIIA	R₂O₃	R(OH)₃	Al(OH)₃	Lưỡng tính (với Al)
IVA	RO₂	H₂RO₃	H₂CO₃, H₂SiO₃	Acid yếu
VA	R₂O₅	HRO₃ hoặc H₃RO₄	HNO₃, H₃PO₄	Acid
VIA	RO₃	H₂RO₄	H₂SO₄	Acid mạnh
VIIA	R₂O₇	HRO₄	HClO₄	Acid rất mạnh

Em để ý: từ nhóm IVA trở đi, hydroxide cao nhất là acid. Còn nhóm IA đến IIIA (kim loại) là base hoặc lưỡng tính. Nhóm IVA đúng là “cột mốc” chuyển từ base sang acid.

Mẹo nhớ nhanh

Số nguyên tử O trong oxide cao nhất: R₂O_n với n bằng số nhóm; nhóm IVA đưa về RO₂.
Hydroxide acid của nhóm IVA: “hai H, một R, ba O” → H₂RO₃, giống H₂CO₃ quen thuộc. Em chỉ cần thay C bằng R.
Kiểm tra bằng tổng số oxi hoá: 2(+1) + (+4) + 3(–2) = 0.

Phân biệt với hợp chất khí với hydrogen

Đề hay cho cả hai ý để gài bẫy. Hợp chất khí với hydrogen của nhóm IVA là RH₄ (CH₄, SiH₄), vì hoá trị với hydrogen = 8 – 4 = 4. RH₄ không phải hydroxide. Còn RO₂ là oxide, không phải hydroxide.

Loại hợp chất	Công thức tổng quát (nhóm IVA)
Oxide cao nhất	RO₂
Hydroxide cao nhất	H₂RO₃
Hợp chất khí với hydrogen	RH₄

Biến đổi tính chất của hydroxide trong nhóm IVA

Đi từ trên xuống trong nhóm IVA, tính phi kim giảm, tính kim loại tăng. Do đó tính acid của hydroxide cao nhất giảm dần: H₂CO₃ mạnh hơn H₂SiO₃. Các nguyên tố nặng hơn (như Sn, Pb) mang tính kim loại rõ hơn nên hydroxide ít còn tính acid rõ rệt, thường được viết dạng R(OH)₄ và có tính lưỡng tính. Ở chương trình lớp 10, trọng tâm chỉ là C và Si.

Bằng chứng thực nghiệm: sục khí CO₂ vào dung dịch Na₂SiO₃ thấy xuất hiện kết tủa keo trắng, chứng tỏ acid carbonic đẩy được acid silicic ra khỏi muối:

Na₂SiO₃ + CO₂ + H₂O → H₂SiO₃↓ + Na₂CO₃

Ngoài ra, oxide acid SiO₂ tan trong kiềm đặc nóng (hoặc kiềm nóng chảy): SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O.

Lỗi sai thường gặp

Viết H₂RO₄ cho nhóm IVA: đây là công thức của nhóm VIA (H₂SO₄). Nhóm IVA chỉ có 3 nguyên tử O.
Chọn RO₂ hay RH₄ khi đề hỏi hydroxide.
Quên rằng oxide và hydroxide chỉ tương ứng nhau khi cùng số oxi hoá của R (đều là +4).
Cho rằng SiO₂ tác dụng với nước tạo H₂SiO₃. SiO₂ không tan và không phản ứng với nước.

Bài tập luyện tập

Bài 1. Nguyên tố R thuộc nhóm IVA, hợp chất khí với hydrogen chứa 12,5% hydrogen về khối lượng. Xác định R và viết công thức hydroxide cao nhất.

Giải: Hợp chất là RH₄: 4/(R + 4) = 0,125 → R + 4 = 32 → R = 28 (silicon). Hydroxide cao nhất: H₂SiO₃.

Bài 2. Oxide cao nhất của nguyên tố X (nhóm IVA) chứa 72,73% oxygen về khối lượng. Xác định X và công thức hydroxide.

Giải: Oxide XO₂: 32/(X + 32) = 0,7273 → X + 32 ≈ 44 → X = 12 (carbon). Oxide là CO₂, hydroxide là H₂CO₃.

Bài 3. Hydroxide cao nhất của nguyên tố Y thuộc nhóm IVA có phân tử khối bằng 62. Y là nguyên tố nào?

Giải: H₂YO₃: 2 + Y + 48 = 62 → Y = 12 → carbon, hợp chất là H₂CO₃.

Bài 4. So sánh tính acid của H₂CO₃ và H₂SiO₃, giải thích.

Giải: C đứng trên Si trong nhóm IVA nên tính phi kim của C mạnh hơn, do đó tính acid H₂CO₃ > H₂SiO₃. Thí nghiệm sục CO₂ vào dung dịch Na₂SiO₃ tạo kết tủa H₂SiO₃ xác nhận điều này.

Tóm tắt

Nhóm IVA → hoá trị cao nhất 4 → oxide cao nhất RO₂ → hydroxide cao nhất H₂RO₃ (acid yếu), còn hợp chất khí với hydrogen là RH₄. Nắm quy tắc “theo nhóm → oxide → cộng nước” là em viết đúng cho mọi nhóm A.

Câu hỏi thường gặp

Công thức hydroxide cao nhất của nhóm IVA là gì?

Là H2RO3 (R là C, Si...). Oxide cao nhất của nhóm IVA là RO2; RO2 kết hợp với một phân tử nước cho H2RO3, ví dụ H2CO3 và H2SiO3.

Hydroxide cao nhất của nhóm IVA là acid hay base?

Với carbon và silicon, hydroxide cao nhất là acid yếu (H2CO3, H2SiO3). Tính acid giảm dần từ C đến Si khi đi xuống trong nhóm.

RH4 có phải là hydroxide của nhóm IVA không?

Không. RH4 (CH4, SiH4) là hợp chất khí với hydrogen. Hydroxide cao nhất của nhóm IVA là H2RO3.

Làm sao nhớ công thức hydroxide cao nhất của các nhóm A?

Xác định oxide cao nhất theo số nhóm (R2On), rồi cộng nước để được hydroxide. Riêng nhóm IVA: RO2 cộng H2O thành H2RO3, giống H2CO3.