8.chuong 2 kim loai potx

- Ngoài ra kim loại còn có một số tính chất vật lí riêng khác : + Các kim loại khác nhau có khối lợng riêng khác nhau, những kim loại có khối lợng riêng nhỏ hơn 5 gam/cm3 đợc gọi là kim

Chơng 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 thờng cũng dẫn nhiệt 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 lợng riêng khác nhau, những kim loại có khối lợng riêng nhỏ hơn 5 gam/cm3 đợc gọi là kim loại nhẹ, còn các kim loại có khối lợng riêng lớn hơn 5 gam/cm3 đợc 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 vonfam W (3410oC)

+ Các kim loại khác nhau có độ cứng khác nhau

II - Tính chất hoá học 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 th… ờng hoặc nhiệt độ cao tạo thành oxit (thờng 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 oxit sắt từ

3Fe + 2O2 →to Fe3O4

Thí dụ 3 : Đồng cháy trong oxi tạo thành đồng (II) oxit

2Cu + O2 →to 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 →to 2NaCl

Thí dụ 2 : Sắt phản ứng với lu huỳnh ở nhiệt độ cao tạo thành sắt (II) sunfua

Fe + S →t o FeS

Thí dụ 3 : Đồng phản ứng clo tạo thành đồng (II) clorua

Cu + Cl2 →to 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 hiđro

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 nớc ở nhiệt độ thờng nh : 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 - Dãy hoạt động hoá học của kim loại

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

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

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

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

Tính

chất

Kim loại

Tác dụng

với oxi

K, Ba, Na, Ca phản…

ứng ngay cả ở nhiệt độ

thờng :

4K + O2→ 2K2O

Mg, Al, Zn, Fe, Pb, Cu…

cần nhiệt độ cao để khơi mào phản ứng :

2Cu + O2 →to 2CuO

Au, Pt … Không phản ứng, ngay cả ở nhiệt

độ cao

Tác dụng

với nớc

Kim loại đứng trớc

Mg phản ứng với nớc

ở nhiệt độ thờng, giải

phóng H2 :

Một số KL hoạt động tơng

đối mạnh phản ứng với nớc

ở nhiệt độ cao tạo thành oxit và giải phóng H2

Mg + H2O→t o 2MgO +H2

Không phản ứng

Tác dụng

với

dd axit

Kim loại đứng trớc H phản ứng với một số dung

dịch axit (HCl, HBr, H2SO4 loãng ) tạo thành…

muối và giải phóng H2 :

Fe + H2SO4→ FeSO4 + H2

KL đứng sau H không phản ứng với dd axit (HCl,

H2SO4 loãng )…

Tác dụng

với

dd muối

Kim loại đứng trớc (trừ các kim loại tác dụng với nớc ở nhiệt độ thờng)

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 (D = 2,7g/cm3), dẻo nên có nhiều ứng dụng trong đời sống nh… làm 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 thờng, 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 nớc.

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

Thí dụ : Nhôm tác dụng với S, Cl2, Br2 …

2Al + 3S →to Al2S3

b) Phản ứng của nhôm với dung dịch axit

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

Thí dụ : 2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2

Chú ý : Nhôm không phản ứng với axit H2SO4 đặc, nguội và axit HNO3 đặc, nguội, nhng có thể phản ứng với dung dịch axit H2SO4 đặc, nóng, và dung dịch axit HNO3 không giải phóng H2

Thí dụ : 2Al + 6H2SO4 đặc →to 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 → 3H2+2NaAlO2(natri aluminat)

3 Sản xuất nhôm : Trong tự nhiên, nhôm tồn tại chủ yếu dới dạng oxit và muối

Ngời ta sản xuất nhôm bằng phơng pháp điện phân hỗn hợp nhôm oxit với criolit (Na3AlF6) nóng chảy :

2Al2O3 Điện phân nóng chảy→ 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, là kim loại nặng (D = 7,86g/cm3), dẻo nên có nhiều ứng dụng trong đời sống nh… làm

đồ dùng gia đình, chế tạo hợp kim …

2 Tính chất hoá học

a) Phản ứng với phi kim

* Tác dụng với oxi : Sắt cháy trong oxi không khí tạo thành oxit sắt từ

3Fe + 2O2 →to Fe3O4

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

Thí dụ : Sắt tác dụng với S, Cl2, Br2 …

Fe + S →to FeS 2Fe + 3Cl2 →to 2FeCl3

b) Phản ứng với dung dịch axit

Sắt phản ứng với dd axit (HCl, H2SO4 loãng ) tạo thành muối và giải phóng H… 2

Thí dụ : Fe + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2

Chú ý : Sắt không phản ứng với axit H2SO4 đặc, nguội và axit HNO3 đặc, nguội, nhng có thể phản ứng với dung dịch axit H2SO4 đặc, nóng và dung dịch axit HNO3 không giải phóng H2

Thí dụ : 2Fe + 6H2SO4 đặc→to Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

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

c) Phản ứng 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

VI - hợp kim của sắt : Gang, thép

1 Hợp kim : Hợp kim là chất rắn thu đợc sau khi làm nguội hỗn hợp nóng chảy

của nhiều kim loại khác nhau hoặc của kim loại và phi kim

2 Hợp kim của sắt

Các hợp

kim của

sắt

- Gang là hợp kim của sắt với cacbon, với

hàm lợng cacbon từ 2 - 5%, ngoài ra còn có

một số nguyên tố khác nh Mn, Si, S …

- Có hai loại gang :

+ Gang trắng thờng dùng để luyện thép.

+ Gang xám thờng 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 lợng cacbon chiếm dới 2%.

- Thép thờng đợc dùng để chế tạo máy móc, công cụ lao

động, trong xây dựng … Sản xuất

- Nguyên liệu chính : Các loại quặng sắt

(manhetit Fe 3 O 4 , hematit Fe 2 O 3 ), 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 + O 2 →to CO 2

C + CO 2 →to 2CO

+ Khử sắt oxit

Fe 2 O 3 + 3CO→to 2Fe + 3CO 2

Fe 3 O 4 + 4CO→to 3Fe + 4CO 2

+ Tạo xỉ : CaO + SiO 2→to CaSiO 3 …

- 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 : + O 2 phản ứng với Fe tạo FeO 2Fe + O 2 →t o 2FeO + FeO oxi hoá các nguyên tố khác có trong gang nh : C, S,

P, Mn, Si thành oxit để loại …

ra khỏi thép.

FeO + Mn →t o Fe + MnO

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 và hợp kim trong môi trờng 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 hởng đến sự ăn mòn kim loại

- ảnh hởng của các chất trong môi trờng : Tuỳ theo môi trờng mà kim loại tiếp xúc bị ăn mòn nhanh hay chậm

Thí dụ : Trong môi trờng ẩm, có nhiều chất oxi hoá, kim loại bị phá huỷ nhanh

chóng hơn trong môi trờng khô, không có mặt các chất oxi hoá…

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

3 Các phơng pháp bảo vệ kim loại không bị ăn mòn

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

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

B - câu hỏi và Bài tập

2.1 Trong các kim loại sau, kim loại nào có khả năng dẫn điện tốt nhất ?

2.2 Vonfam (W) đợc dùng làm dây tóc bóng đèn nhờ tính chất nào sau đây ?

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

2.3 Trong các kim loại sau, kim loại nào có độ cứng cao nhất ?

A Na B Fe C Cr D Cu

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

lợng riêng tơng ứng là : Li 0,5g/cm3 ; Fe 7,86g/cm3 Vậy, thể tích của 1 mol mỗi kim loại trong phòng thí nghiệm là đáp số nào sau đây ?

A Li 13,88 cm3, Fe 7,11 cm3 B Li 7,11 cm3, Fe 13,88 cm3

C Li 6,84 cm3, Fe 56,0 cm3 D Li 3,42 cm3, Fe 7,11 cm3

2.5 Trong các dãy sau, dãy nào sắp xếp các kim loại theo chiều hoạt động hoá học

giảm 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

2.6 Dung dịch A chứa FeSO4 có lẫn CuSO4, có thể sử dụng kim loại nào trong số các kim loại cho dới đây để loại bỏ CuSO4 khỏi dung dịch A ?

A Na B Fe C Al D Cu

2.7 Cho sơ đồ của các phản ứng sau :

X + HCl → A + H2↑

A + NaOH → B↓ + D

B →to H + H2O

H + CO →to X + E↑

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

A Na B Ag C Fe D Cu

2.8 Một tấm kim loại bằng vàng (Au) bị bám một ít Fe trên bề mặt Có thể dùng

chất lỏng nào trong số các chất sau để hoà tan lớp bột sắt ?

A H2O B Dd HCl C Dd AlCl3 D Dd FeCl2

2.9 Một tấm kim loại bằng vàng (Au) bị bám một 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

2.10 Dãy kim loại nào cho dới đây thoả mãn điều kiện tất cả các kim loại trong

dãy 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

2.11 Dãy kim loại nào cho dới đây thoả mãn điều kiện tất cả các kim loại trong

dãy 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 đãy A và C

2.12 Cho sơ đồ của các phản ứng sau :

X + HCl → A + H2↑

A + NaOHvừa đủ → B↓ + D

B↓ + NaOHd → H + E

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

A Al B Ag C Fe D Cu

2.13 Có ba kim loại bề ngoài trông giống nhau là Ag, Ba, Al Có thể dùng chất

nào trong các chất cho dới đây để phân biệt đồng thời cả ba kim loại ?

A Dung dịch NaOH B Dung dịch axit HCl

C Dung dịch axit H2SO4 loãng D Cả B và C

2.14 Cho các dung dịch : MgSO4, KOH, HCl Có thể dùng chất nào dới đây để phân biệt đồng thời cả ba dung dịch ?

A Dung dịch axit H2SO4 loãng B Dung dịch axit HCl

C Giấy quỳ tím D Cả A và B đều đúng

2.15 Cho mg hỗn hợp Al và Ag tác dụng với lợng d dung dịch H2SO4 loãng thu

đ-ợc 6,72 lít khí (đo ở đktc) Sau phản ứng thấy còn 4,6g kim loại không tan Tính thành phần % theo khối lợng hỗn hợp kim loại ban đầu

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

a) Tính thể tích khí thu đợc (ở điều kiện tiêu chuẩn)

b) Tính nồng độ các chất trong dung dịch thu đợc sau phản ứng (thể tích dung dịch coi nh không đổi)

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

a) Tính thể tích khí thu đợc ở điều kiện tiêu chuẩn

b) Tính nồng độ các chất trong dung dịch thu đợc (thể tích dung dịch coi nh không đổi)

2.18 Hoà tan 19,0g hỗn hợp gồm Cu, Mg, Al vào dung dịch axit HCl d, sau phản

ứng thu đợc 13,44 lít khí ở điều kiện tiêu chuẩn và 6,4g chất rắn không tan Hãy tính thành phần % khối lợng mỗi chất trong hỗn hợp trên

2.19 Cho 22,2g hỗn hợp gồm Al và Fe hoà tan hoàn toàn trong dung dịch HCl thu

đợc 13,44 lít H2 (đktc) Tính thành phần % khối lợng mỗi chất trong hỗn hợp và khối lợng muối clorua khan thu đợc

2.20 Nhúng một thanh nhôm có khối lợng 50,00g vào 400,0ml dung dịch CuSO4 0,50M Sau một thời gian, lấy thanh nhôm ra, sấy khô và đem cân thấy thanh

kim loại lúc này nặng 51,38g Tính khối lợng Cu thoát ra và nồng độ các muối

có trong dung dịch (giả sử tất cả lợng Cu giải phóng đều bám vào thanh nhôm

và không có sự thay đổi thể tích trong quá trình phản ứng)

2.21 Hoà tan hoàn toàn mg hỗn hợp Al và một kim loại R hoá trị II đứng trớc H

trong dãy hoạt động hoá học vào 500,0ml dung dịch HCl 2,0M thu đợc 10,08

lít H2 (ở đktc) và dung dịch A Trung hoà dung dịch A bằng dung dịch NaOH, sau đó cô cạn dung dịch thu đợc 46,8g hỗn hợp muối khan

a) Tính m

b) Xác định kim loại R, biết rằng tỉ lệ số mol của R và Al trong hỗn hợp là 3 : 4

2.22 Hoà tan 15,80g hỗn hợp Al, Mg và Fe vào 500,00ml dung dịch HCl 2,50M

thu đợc 13,44 lít H2 (ở đktc) và dung dịch A Biết rằng số mol Al trong hỗn hợp bằng số mol Mg Tính thành phần % khối lợng mỗi kim loại trong hỗn hợp đã hoà tan và khối lợng muối có trong dung dịch A

2.23 Cho hỗn hợp X gồm Fe, Al và một kim loại A có hoá trị II Trong X có tỉ lệ

số mol Al và Fe là 1 : 3 Chia 43,8g X làm 2 phần bằng nhau : Phần I cho tác dụng với dung dịch H2SO4 1,0M, khi kim loại tan hết thu đợc 12,32 lít khí Phần II cho tác dụng với dung dịch NaOH d thu đợc 3,36 lít H2 Xác định kim loại A (A không phản ứng đợc với dung dịch NaOH) và tính thể tích dung dịch

H2SO4 tối thiểu cần dùng Các khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn

2.24 Hoà tan 5,4g nhôm kim loại trong dung dịch H2SO4 đặc, nóng có nồng độ 98% (D =1,84g/ml) Khí SO2 sinh ra đợc hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch NaOH 1,0M a) Tính thể tích dung dịch H2SO4 cần lấy, biết lợng dung dịch lấy d 20% so với lợng cần cho phản ứng

b) Tính thể tích dung dịch NaOH cần lấy để hấp thụ hoàn toàn lợng SO2 trên tạo thành muối trung hoà

2.25 Hoà tan 5,1g Al2O3 vào 200,0ml dung dịch H2SO4 1,0M Tính nồng độ các chất trong dung dịch thu đợc Giả sử thể tích dung dịch không đổi khi hoà tan Al2O3

2.26 Nhúng một thanh Al có khối lợng 5,0g vào 100,0ml dung dịch CuSO4 đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, dung dịch không còn màu xanh của CuSO4 Lấy thanh kim loại ra rửa sạch, sấy khô cân đợc 6,38g Tính nồng độ dung dịch