Ôn tập thi học ính giỏi môn Hóa Chương: Phi kim11658

Tác dụng với oxi Hầu hết các kim loại trừ Au, Pt … phản ứng với oxi ở nhiệt độ thường hoặc nhiệt độ cao tạo thành oxit thường là oxit bazơ... Tác dụng với phi kim khácở nhiệt độ cao kim

Chương 2

Kim loại

A - Một số kiến thức cần nhớ

I - Tính chất vật lí của kim loại

- Kim loại có tính dẻo, dễ dát mỏng, kéo sợi Những kim loại khác nhau thì có tính dẻo khác nhau

- Kim loại có tính dẫn điện, kim loại khác nhau thì có khả năng dẫn điện khác nhau, kim loại dẫn điện tốt nhất là bạc sau đó đến đồng, nhôm, sắt …

- Kim loại có tính dẫn nhiệt, kim loại khác nhau thì có khả năng dẫn nhiệt khác nhau, kim loại dẫn điện tốt thì thường cũng dẫn điện tốt

- Các kim loại đều có ánh kim

- Ngoài ra kim loại còn có một số tính chất vật lí riêng khác:

+ Các kim loại khác nhau có khối lượng riêng khác nhau, những kim loại có khối

lượng riêng nhỏ hơn 5 gam/cm 3 được gọi là kim loại nhẹ, còn các kim loại có khối

lượng riêng lớn hơn 5 gam/cm 3 được gọi là kim loại nặng

+ Các kim loại khác nhau có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi khác nhau Kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất là Thuỷ ngân (Hg) - 39oC và cao nhất là vonfram (W) ở 3410oC

+ Các kim loại khác nhau có độ cứng khác nhau

II - Tính chất hoá học chung của kim loại

1 Phản ứng của kim loại với phi kim

a Tác dụng với oxi

Hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt …) phản ứng với oxi ở nhiệt độ thường hoặc nhiệt độ cao tạo thành oxit (thường là oxit bazơ)

Thí dụ 1:

Natri phản ứng với oxi tạo thành natri oxit:

4Na + O2  2Na2O

Thí dụ 2:

Sắt cháy trong oxi không khí tạo thành sắt từ oxit:

3Fe + 2O2 t o Fe3O4

Thí dụ 3:

Đồng cháy trong oxi tạo thành đồng (II) oxit:

2Cu + O2 t o 2CuO

b Tác dụng với phi kim khác

ở nhiệt độ cao kim loại phản ứng với nhiều phi kim khác tạo thành muối

Thí dụ 1:

Natri nóng chảy phản ứng với khí clo tạo thành muối natri clorua tinh thể:

2Na + Cl2 t o 2NaCl

Thí dụ 2:

Sắt phản ứng với lưu huỳnh ở nhiệt độ cao tạo thành sắt (II) sunfua:

Fe + S o FeS

t

Thí dụ 3:

Đồng phản ứng clo tạo thành đồng (II) clorua:

Cu + Cl2 t o CuCl2

2 Phản ứng của kim loại với dung dịch axit

Một số kim loại phản ứng với dung dịch axit (HCl, H2SO4 loãng …) tạo thành muối và giải phóng khí hidro

Thí dụ:

Mg + H2SO4  MgSO4 + H2

2Al + 6HCl  2AlCl3 + 3H2

3 Phản ứng của kim loại với dung dịch muối

Kim loại hoạt động hoá học mạnh hơn (trừ các kim loại tác dụng với nước

ở nhiệt độ thường như: K, Ca, Na …) có thể đẩy kim loại hoạt động yếu hơn ra khỏi dung dịch muối tạo thành muối mới và kim loại mới

Thí dụ 1:

Sắt đẩy đồng ra khỏi dung dịch muối đồng (II) sunfat:

Fe + CuSO4  Cu + FeSO4

Thí dụ 2:

Nhôm đẩy bạc ra khỏi dung dịch muối bạc nitrat:

Al + 3AgNO3  3Ag + Al(NO3)3

Thí dụ 3:

Đồng đẩy bạc ra khỏi dung dịch muối bạc nitrat:

Cu + 2AgNO3  2Ag + Cu(NO3)2

III - D฀y hoạt động hoá học

Dãy hoạt động hoá học là dãy các kim loại được xếp theo chiều giảm dần mức hoạt động hoá học

Dãy hoạt động hoá học của một số kim loại thường gặp:

K, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Pb, (H), Cu, Ag, Au

Dựa vào tính chất hoá học chung của kim loại ta có bảng tổng kết sau:

1 Tác dụng

với oxi

K, Ba Na, Ca … Phản ứng ngay cả ở nhiệt độ thường

4K + O2  2K2O

Mg, Al, Zn, Fe, Pb, Cu cần nhiệt độ cao để khơi mào phản ứng

2Cu + O2 t o 2CuO

Au, Pt … Không phản ứng với O2 ngay cả ở nhiệt độ cao

2 Tác dụng

với nước

Kim loại đứng trước

Mg phản ứng với nước

ở nhiệt độ thường giải phóng H2

2K+2H2O

2KOH+H2

Một số kim loại hoạt

động tương đối mạnh phản ứng với nước ở nhiệt độ cao tạo thành oxit và giải phóng H2 Mg+H2Ot o 2MgO+H2

Không phản ứng

3 Tác dụng

với dung

dịch axit

Kim loại đứng trước H phản ứng với một số axit (HCl, HBr, H2SO4 loãng …) tạo thành muối và giải phóng H2

Fe + H2SO4 FeSO4 + H2

Kim loại đứng sau H không phản ứng với các HCl,

H2SO4 loãng

4 Tác dụng

với các

dung dịch

muối

Kim loại đứng trước (trừ các kim loại tác dụng với nước ở nhiệt độ thường) đẩy kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch muối

Cu + 2AgNO3  Cu(NO3)2 + 2Ag

IV - Nhôm

1 Tính chất vật lí

Nhôm là kim loại phổ biến nhất màu trắng bạc, có ánh kim, dẫn nhiệt và

dẫn điện tốt, nhẹ (khối lượng riêng 2,7 gam/cm 3), dẻo … nên có nhiều ứng dụng trong đời sống như đồ dùng gia đình, chế tạo hợp kim …

2 Tính chất hoá học

a Phản ứng của nhôm với phi kim

* Tác dụng với oxi

Nhôm cháy sáng trong oxi tạo thành nhôm oxit:

4Al + 3O2  2Al2O3

ở điều kiện thường nhôm phản ứng với oxi tạo thành lớp Al2O3 mỏng bền vững

bảo vệ không cho nhôm phản ứng với oxi trong không khí và nước.

* Nhôm tác dụng với nhiều phi kim khác tạo thành muối

Thí dụ: Nhôm tác dụng với S, Cl 2 , Br 2 …

2Al + 3S o Al2S3

t

b Phản ứng của nhôm loại với dung dịch axit

Nhôm phản ứng với dung dịch axit (HCl, H2SO4 loãng …) tạo thành muối và giải phóng khí hidro

Thí dụ:

2Al + 3H2SO4  Al2(SO4)3 + 3H2

2Al + 6HCl  2AlCl3 + 3H2

Chú ý: Nhôm không phản ứng với axit H 2 SO 4 đặc nguội và axit HNO 3 đặc nguội.

Có thể phản ứng với dung dịch axit H 2 SO 4 đặc nóng, và dung dịch axit HNO 3 không giải phóng ra H 2

Thí dụ:

2Al + 6H2SO4 đặc t o Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Al + 4HNO3 loãng  Al(NO3)3 + NO + 2H2O

c Phản ứng của nhôm với dung dịch muối của kim loại kém hoạt động hơn

Thí dụ 1: Nhôm đẩy sắt ra khỏi dung dịch muối sắt (II) sunfat:

2Al + 3FeSO4  3Fe + Al2(SO4)3

Thí dụ 2: Nhôm đẩy bạc ra khỏi dung dịch muối bạc nitrat:

Al + 3AgNO3  3Ag + Al(NO3)3

d Phản ứng của nhôm với dung dịch kiềm

2Al + 2NaOH + 2H2O  2NaAlO2 + 3H2

NaAlO2 là muối natri aluminat

3 Sản xuất nhôm

Trong tự nhiên nhôm tồn tại chủ yếu dưới dạng oxit, muối Người ta sản xuất nhôm bằng phương pháp điện phân nóng chảy hỗn hợp nhôm oxit với criolit (Na3AlF6):

2Al2O3 4Al + 3O2

V - Sắt

1 Tính chất vật lí

Sắt là kim loại màu trắng xám, có ánh kim, dẫn nhiệt và dẫn điện tốt, sắt là

Điện phân nóng chảy

kim loại nặng (khối lượng riêng 7,86 gam/cm 3), dẻo … nên có nhiều ứng dụng trong đời sống như đồ dùng gia đình, chế tạo hợp kim …

2 Tính chất hoá học

a Phản ứng của với phi kim

* Tác dụng với oxi

Sắt cháy trong oxi không khí tạo thành sắt từ oxit:

3Fe + 2O2 t o Fe3O4

* Sắt tác dụng với nhiều phi kim khác tạo thành muối

Thí dụ: Sắt tác dụng với S, Cl 2 , Br 2 …

Fe + S o FeS

t

2Fe + 3Cl2 t o 2FeCl3

b Phản ứng của sắt với dung dịch axit

Sắt phản ứng với dung dịch axit (HCl, H2SO4 loãng …) tạo thành muối và giải phóng khí hidro

Thí dụ:

Fe + H2SO4  FeSO4 + H2

Chú ý: Sắt không phản ứng với axit H 2 SO 4 đặc nguội và axit HNO 3 đặc nguội.

Có thể phản ứng với dung dịch axit H 2 SO 4 đặc nóng, và dung dịch axit HNO 3 không giải phóng ra H 2

Thí dụ:

2Fe + 6H2SO4 đặc t o Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Fe + 4HNO3 loãng  Fe(NO3)3 + NO + 2H2O

c Phản ứng của sắt với dung dịch muối của kim loại kém hoạt động hơn

Thí dụ 1: Sắt đẩy đồng ra khỏi dung dịch muối đồng (II) sunfat:

Fe + CuSO4  Cu + FeSO4

Thí dụ 2: Sắt đẩy chì ra khỏi dung dịch muối chì nitrat:

Fe + Pb(NO3)2  Pb + Fe(NO3)2

VI - hợp kim sắt

1 Hợp kim

Hợp kim là chất rắn thu được sau khi làm nguội hỗn hợp nóng chảy của nhiều kim loại khác nhau hoặc hỗn hợp kim loại và phi kim

2 Hợp kim của sắt

Gang Thép Các hợp

kim của

sắt

- Gang là hợp kim của sắt với

cacbon, trong đó hàm lượng

cacbon chiếm từ 2 - 5% Ngoài ra

trong gang còn có một số nguyên

tố khác như Mn, Si, S …

- Có hai loại gang:

+ Gang trắng thường dùng để

luyện thép

+ Gang xám thường dùng để chế

tạo máy móc, thiết bị …

- Thép là hợp kim của sắt với cacbon và một số nguyên tố khác, trong đó hàm lượng cacbon chiếm dưới 2%

- Thép thường được dùng trong chế tạo máy móc, công cụ lao

động, trong xây dựng …

Sản xuất - Nguyên liệu chính: Các loại

quặng sắt: manhetit Fe3O4, hematit

Fe2O3 … than cốc, không khí …

- Nguyên tắc sản xuất: Dùng CO

khử các oxit sắt ở nhiệt độ cao

trong lò luyện kim

- Quá trình sản xuất:

+ Phản ứng tạo CO

C + O2 t o CO2

C + CO2 t o 2CO

+ Khử sắt oxit

Fe2O3 + 3COt o 2Fe + 3CO2

Fe3O4 + 4COo 3Fe + 4CO2

t

+ Tạo xỉ

CaO + SiO2o CaSiO3 …

t

- Nguyên liệu chính: Gang, sắt phế liệu và khí oxi

- Nguyên tắc sản xuất: oxi hoá các kim loại, phi kim để loại khỏi gang phần lớn các nguyên tố C,

S, P, Mn, Si …

- Quá trình sản xuất:

+ O2 phản ứng với Fe tạo FeO 2Fe + O2 t o 2FeO + FeO oxi hoá các nguyên tố khác có trong gang như: C, S, P,

Mn, Si …thành oxit loại ra khỏi thép

FeO + Mn o Fe + MnO

t

VII - sự ăn mòn kim loại và bảo vệ kim loại không bị ăn mòn

1 Sự ăn mòn kim loại

Sự phá huỷ kim loại, hợp kim trong môi trường tự nhiên do tác dụng hoá

học gọi là ăn mòn kim loại

Thí dụ: Sắt thép để trong không khí bị gỉ xốp, giòn dễ gãy vỡ …

2 Những yếu tố ảnh hưởng đến sự ăn mòn kim loại

- ảnh hưởng của các chất trong môi trường: Tuỳ theo môi trường mà kim loại tiếp xúc bị ăn mòn nhanh hay chậm Thí dụ trong môi trường ẩm, có nhiều chất oxi hoá kim loại bị phá huỷ nhanh chóng hơn trong môi trường khô, không có mặt các chất oxi hoá …

- Khi nhiệt độ cao kim loại bị ăn mòn nhanh hơn ở nhiệt độ thấp

3 Các phương pháp chống ăn mòn kim loại

- Ngăn không cho kim loại tiếp xúc với môi trường xung quanh như: sơn, mạ, tráng men …

- Chế tạo các hợp kim có khả năng chống chịu ăn mòn như: thép crom, thép niken

…

B - câu hỏi và Bài tập

2.1 Trong các kim loại sau: Al, Cu, Ag, Au kim loại nào có khả năng dẫn điện tốt nhất?

Đáp án: B đúng

2.2 Vonfram (W) được dùng làm dây tóc bóng đèn vì:

A Có khả năng dẫn điện tốt

B Có khả năng dẫn nhiệt tốt

C Có độ cứng cao

D Có nhiệt độ nóng chảy cao

Đáp án: D đúng

2.3 Trong các kim loại sau: Na, Cu, Fe, Cr kim loại nào có độ cứng cao nhất?

Đáp án: C đúng

2.4 Hãy tính thể tích 1 mol của mỗi kim loại trong phòng thí nghiệm, biết rằng ở

điều kiện nhiệt độ và áp suất trong phòng thí nghiệm các kim loại có khối lượng

riêng tương ứng là: Li 0,5 (g/cm 3 ), Fe 7,86 (g/cm 3) Trong các phương án sau phương án nào đúng nhất:

A Li 13,88 cm 3 , Fe 7,11 cm 3 B Li 7,11 cm 3 , Fe 13,88 cm 3

C Li 6,84 cm 3 , Fe 56,0 cm 3 D Li 3,42 cm 3 , Fe 7,11 cm 3

Đáp án: A đúng

2.5 Sắp xếp các kim loại sau theo chiều hoạt động hoá học tăng dần:

A Ag, K, Fe, Zn, Cu, Al B Al, K, Fe, Cu, Zn, Ag

C K, Fe, Zn, Cu, Al, Ag D K, Al, Zn, Fe, Cu, Ag

Đáp án: D đúng

2.6 Có dung dịch A chứa FeSO4 có lẫn CuSO4, có thể sử dụng kim loại nào trong

số các kim loại cho dưới đây để loại bỏ CuSO4 khỏi dung dịch A

Đáp án: B đúng

2.7 Cho các phản ứng sau:

X + HCl  A + H2

B toC H + H2O

H + CO toC X + E

X là kim loại nào trong số các kim loại sau:

Đáp án: C đúng

2.8 Một tấm kim loại bằng vàng (Au) bị bám ít Fe trên bề mặt có thể dùng dung dịch nào trong số các dung dịch sau để hoà tan lớp bột sắt

A H2O B Dung dịch HCl C Dung dịch AlCl3 D Dung dịch FeCl2

Đáp án: B đúng

2.9 Một tấm kim loại bằng vàng (Au) bị bám ít Fe trên bề mặt có thể dùng dung dịch nào trong số các dung dịch sau để hoà tan lớp bột sắt

A Dung dịch NaOH B Dung dịch CuCl2

C Dung dịch AlCl3 D Dungdịch FeCl3

Đáp án: D đúng

2.10 Các nhóm kim loại nào cho dưới đây thoả mãn điều kiện tất cả các kim loại

đều tác dụng với dung dịch axit HCl

A Fe, Al, Ag, Zn, Mg

B Al, Fe, Au, Mg, Zn

C Fe, Al, Ni, Zn, Mg

D Zn, Mg, Cu, Al, Ag

Đáp án: C đúng

2.11 Các nhóm kim loại nào cho dưới đây thoả mãn điều kiện tất cả các kim loại

đều tác dụng với dung dịch axit H2SO4 đặc nóng

A Fe, Al, Ag, Zn, Mg

B Al, Fe, Au, Mg, Zn

C Fe, Al, Ni, Zn, Mg

D Cả hai nhóm kim loại a và c đều đúng

Đáp án: D đúng

2.12 Cho các phản ứng sau:

X + HCl  A + H2

X là kim loại nào trong số các kim loại sau:

Đáp án: A đúng

2.13 Có ba kim loại bề ngoài giống nhau Ag, Ba, Al có thể dùng dung dịch nào

cho dưới đây có thể phân biệt đồng thời cả ba kim loại

A Nước B Dung dịch axit HCl

C Dung dịch axit H2SO4 loãng D Cả b và c đều đúng

Đáp án: C đúng

2.14 Có dung dịch MgSO4, KOH, HCl có thể dùng chất nào cho dưới đây có thể phân biệt đồng thời cả dung dịch

A Dung dịch axit H2SO4 loãng B Dung dịch axit HCl

C Giấy quỳ tím D Cả a và b đều đúng

Đáp án: C đúng

2.15 Cho m gam hỗn hợp Al và Ag tác dụng với lượng dư dung dịch H2SO4 loãng

thu được 6,72 lít khí (đo ở đktc) Sau phản ứng thấy còn 4,6 gam kim loại không

tan Tính thành phần % theo khối lượng hỗn hợp kim loại ban đầu

Giải

- Ag đứng sau H trong dãy hoạt động hoá học nên không phản ứng với dung dịch

H2SO4 loãng Vậy khối lượng của Ag trong hỗn hợp đầu là mAg = 4,60 gam.

- Al phản ứng với dung dịch H2SO4:

2Al + 3H2SO4  Al2(SO4)3 + 3H2 (1)

= 0,30 mol

4 22

72 6

,

H 

n

- Số mol Al có trong hỗn hợp: nAl = 2 = 0,20 mol

3

2 H

n

- Khối lượng Al có trong hỗn hợp: mAl = 27.0,20 = 5,4 mol

- % Khối lượng Al trong hỗn hợp: mAl = . %.= 54,0%

, ,

, 100 4 5 6 4

4 5



- % Khối lượng Ag trong hỗn hợp:

mAg = . %.= 46,0%

, ,

, 100 4 5 6 4

6 4



2.16 Hoà tan hoàn toàn 5,4 gam bột nhôm vào 200,0 ml dung dịch H2SO4 1,50 M.

a Tính thể tích khí thu được đo ở điều kiện tiêu chuẩn

b Tính nồng độ các chất trong dung dịch thu được sau phản ứng Thể tích dung dịch coi như không đổi

Giải

Số mol Al = 02mol , số mol H2SO4 = V.CM = 0,2.1,5 = 0,3 mol.

27

4 5

, , 

Phương trình phản ứng:

2Al + 3H2SO4  Al2(SO4)3 + 3H2 (1)

Theo phương trình phản ứng: 2mol 3mol 1mol 3mol

Theo bài ra: 0,2mol 0,3mol xmol ymol

Ta có tỉ lệ: , (Al) , (H2SO4)  các chất phản ứng với nhau vừa đủ

3

3 0 2

2 0

a Tính thể tích khí thoát ra (H2)

Theo phương trình phản ứng (1): y = 03mol

2

2 0 3 2

3

Thể tích H2 đo ở điều kiện tiêu chuẩn: 224 22403 672lít

2

b Chất tan trong dung dịch thu được sau phản ứng là Al2(SO4)3 có số mol là:

2

2 0 2

3 4

nAl (SO )  Al  

Thể tích dung dịch không đổi V = 200,0 ml = 0,2 lít.

Nồng độ chất tan trong dung dịch thu được sau phản ứng:

M

5 0 2 0

1 0

3 4 2 3

4

,

, V

n

CAl (SO )  Al (SO )  

2.17 Hoà tan hoàn toàn 2,7 gam bột nhôm vào 200,0 ml dung dịch H2SO4 1,0 M

a Tính thể tích khí thu được đo ở điều kiện tiêu chuẩn

b Tính nồng độ các chất trong dung dịch thu được sau phản ứng Thể tích dung dịch coi như không đổi

Giải

Số mol Al = 01mol , số mol H2SO4 = V.CM = 0,2.1,0 = 0,2 mol.

27

7 2

, , 

Phương trình phản ứng:

2Al + 3H2SO4  Al2(SO4)3 + 3H2 (1)

Theo phương trình phản ứng: 2mol 3mol 1mol 3mol

Theo bài ra: 0,1 mol 0,2mol xmol ymol

Ta có tỉ lệ: , (Al) , (H2SO4)  H2SO4 dư, Al phản ứng hết  tính các

3

2 0 2

1 0

chất phản ứng theo Al

a Tính thể tích khí thoát ra (H2)

Theo phương trình phản ứng (1): 015mol

2

1 0 3 2

3

Thể tích H2 đo ở điều kiện tiêu chuẩn: 224 224015 336lít

2

b Chất tan trong dung dịch thu được sau phản ứng là Al2(SO4)3 và H2SO4 dư:

mol

05 0 2

1 0 2

3 4

) SO

(

mol

05 0 2

1 0 3 2 0 2

3

4 2 4

SO H ) ( SO

Thể tích dung dịch không đổi V = 200,0 ml = 0,2 lít.

Nồng độ chất tan trong dung dịch thu được sau phản ứng:

M , ,

, V

n C

M , ,

, V

n C

SO H SO

H

) SO ( Al )

SO

(

Al

25 0 2 0

05 0

25 0 2 0

05 0

4 2 4 2

3 4 2 3

4 2













2.18 Hoà tan 19,00 gam hỗn hợp gồm Cu, Mg, Al vào dung dịch axit HCl dư, sau phản ứng thu được 13,44 lít khí ở điều kiện tiêu chuẩn và còn 6,40 gam chất rắn

không tan Hãy tính thành phần % khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp trên

Giải

- Vì Cu không phản ứng với axit HCl nên chất rắn không tan chính là Cu và mCu =

6,4 gam

Khối lượng kim loại Mg và Al tan ra là: mMg + mAl = 19.0 - 6,4 = 12,6 gam Gọi số mol Mg và Al trong hỗn hợp lần lượt là x mol và y mol.