vô cơ 10,11, 12 (gv lê THỊ THU HÀ) GIÁO TRÌNH LUYỆN THI

Bán kính nguyên tử lớn,Năng lượng ion hoá nhỏ hơn so với các phi kim cùng chu kỳ  n  Cation → do đó đặc trưng của kim loại là tính khử 2.Cấu tạo tinh thể Ở nhiệt đ thư ng, trừ Hg

ÔN TẬP 1

Ấ ẠO G Ử - Ệ G Ầ OÀ – LI KẾ ÓA Ọ

A CẤU TẠO NGUYÊN TỬ

I.T À Ầ Ấ ẠO ỦA G Ử

1.Thành phần cấu tạo nguyên tử : Nguyên tử cấu tạo bởi hai phần

 Nguyên tử được cấu tạo bởi 3 loại hạt cơ bản là:e, p, n  (tổng hạt cơ bản = p + e + n = 2Z + N )

 Nguyên tử trung hòa điện nên : Z = số proton = số electron

 Hạt không mang điện là nơtron : số nơtron = N

 Khối lượng electron rất nhỏ so với khối lượng p, n nên có thể bỏ qua : A = Z + N

Nguyên tử bền thoả điều kiện : Z  N  1,5 Z

Z 3,5  3 Với S là tổng số hạt cơ bản

Ví dụ: Nguyên tử X có tổng số hạt là 13 Xác định các loại hạt trong X

2.MOL: Là lượng chất chứa 6,023 1023 hạt vi mô ( nguyên tử , phân tử , ion …)

Ví dụ : Tìm khối lượng tính theo gam của 1 nguyên tử Na biết MNa = 23 U hay 23 gam/mol Cách 1: Tính theo định nghĩa mol m nguyên tử =M : N ( N=6,023 1023)

Vd: Na = 23 gam/mol → → m nguyên tử Na =  (gam)

Cách 2:Tính theo định nghĩa U(đvC) Khối lượng nguyên tử: rất nhỏ, được tính bằng u (hoặc đvC). Với 1u = 12

1

12 m C = 1

12 19,9265.10-27 kg → 1u = 1,6605.10 -27 kg.=1,6605 10 -24 g

m nguyên tử =M.U

Vd: Na = 23 U → m nguyên tử Na = ………(gam)

3 Ký hiệu nguyên tử : để biểu diễn nguyên tử :

A: số khối Z: số hiệu nguyên tử X: kí hiệu hóa học của nguyên tố

Ví dụ: Nhôm có ký hiệu nguyên tử là 27

13Al  Al có Số p =……Số n =……Số e =………

Số khối A =………Điện tích hạt nhân Z+ =………Số đơn vị điện tích hạt nhân Z= ………

II NGUYÊN TỐ HÓA HỌC & ĐỒNG VỊ

1 Nguyên tố hóa học : Là tập hợp các nguyên tử có cùng ………

2 Đồng vị : Những nguyên tử có cùng số hạt………., khác số hạt……… gọi là những đồng vị

3 Tính khối lượng nguyên tử trung bình

Nếu A1 , A2 , A3 là số khối của mỗi đồng vị

x1 , x2 , x3 là tỷ lệ số nguyên tử hay % số nguyên tử tương ứng mỗi đồng vị

ÔN TẬP 3

Vd: Clo có 2 đồng vị tìm nguyên tử lượng trung bìnhcủa Clo 37 17 1 35 17 2 25% 75% Cl x Cl x        M= Vd: :Trong t nhiên, nguyên tố đồng có hai đồng vị là 6329Cu (chiếm 27% về số lương) ) và 65 29Cu a) Tìm nguyên tử khối trung bình của đồng b) Tìm % khối lượng đồng vị 63 29Cu có trong Cu2O

III CẤU TRÚC ELECTRON TRONG VỎ NGUYÊN TỬ Cấu hình electron của nguyên tử Là cách biểu diễn s phân bố electron trên các lớp và phân lớp * Nguyên lí vững bền: ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử các electron chiếm l n lượt các obitan có mức năng lượng từ thấp lên cao : 1s - 2s 2p - 3s 3p 4s 3d - 4p 5s 4d 5p - 6s … Cách nhớ trật t các mức năng lượng từ thấp đến cao theo quy t c Klescoski: Đọc các m i tên theo chiều từ trên uống và từ gốc đến ngọn L p 1 K : 2 1s L p 2 L : 2 2s 2p6 L p M : 2 3s 3p6 3d10

L p 4 N : 2 4s 4p6 4d10 4f14

L p 5 O : 2 5s 5p6 5d10 5f14

L p 6 P : 2 6s 6p6 6d10 6f14

L p 7 Q : 2 7s 7p6 7d10 7f14 *Viết cấu hình electron theo các bước sau:  Bư c 1:Viết theo thứ t mức năng lượng 2 2 6 2 6 2 10 6 2 10 6 2 14 10 6 2 2 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5s

 Bư c 2: Nếu Z > 20 ếp lại theo thứ t lớp từ trong ra ngoài

 Bư c : M t số trư ng hợp đặc biệt ở các nguyên tố nhóm V B và B:

4 ÔN TẬP

ạng n 1 d ns4 2 ̉ ̀ → n 1 d ns5 1 (Cơ cấu bán bảo hoà bền d5 ) Ví dụ: Viết cấu hình electron của Cr Z 24 Theo mức năng lượng: Cr Z 24 : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d2 2 6 2 6 2 4 Theo cấu hình electron: Cr Z 24 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s2 2 6 2 6 4 2 Chuyển về cấu hình electron đúng nhất: Cr Z 24 : 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s2 2 6 2 6 5 1 ạng n 1 d ns9 2 ̉ ̀ → n 1 d ns0 1 ( Cơ cấu bảo hoà bền d10) Ví dụ: Viết cấu hình electron của Cu Z 29 ………

Theo mức năng lượng: Cu Z 29 ………

Theo cấu hình electron: Cu Z 29 ………

Chuyển về cấu hình electron đúng nhất: Cu Z 29 ………

Có thể viết cấu hình thu gọn theo khí hiếm Ne(Z=10) Ar( = 18) Kr(Z-36)… Ví dụ: Al(Z=13): 1s 2 2s 2 2p 6 3s2 3p1 Hay:

K (Z=19): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s1 Hay:

Fe(Z=26): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d64s2 Hay:

Cr(Z=24): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d54s1 Hay:

B HỆ THỐNG TUẦN HOÀN

I Ị L Ầ OÀ

«Tính chất các đơn chất cũng như dạng và tính chất của các hợp chất thay đổi tuần hoàn theo

chiều tăng điện tích hạt nhân nguyên tử của các nguyên tố »

II G Ắ Ắ XẾ Á G RO G BẢ G HTTH

Ba nguyên tắc

* Các nguyên tố được s p ếp theo thứ t tăng d n của số điện tích hạt nhân Z

* Các nguyên tố có tính chất giống nhau (có cùng electron hoá trị) được ếp trong cùng m t c t

* Các nguyên tố có cùng số lớp vỏ nguyên tử ếp chung m t hàng gọi là chu kỳ Mỗi chu kỳ được

b t đ u bằng kim loại kiềm và kết thúc bằng khí trơ (trừ chu kỳ 1)

III Ấ ẠO BẢ G Ầ OÀ

1 Ô nguyên tố ố th t c a i nguyên tố bằng số hiệu nguyên tử c a nguyên tố đó

ô Z e p

2 Chu kỳ Số th t chu kỳ = số l p electron

ÔN TẬP 5

Chu kỳ I (chu kỳ đặc biệt) : có nguyên tố họ s

Chu kỳ II, III (2 chu kỳ nhỏ) có nguyên tố gồm … nguyên tố họ s và … nguyên tố họ p

Chu kỳ IV, V (2 chu kỳ lớn) : có nguyên tố gồm …… nguyên tố họ s, … nguyên tố họ p

Mỗi nhóm được chia thành 2 phân nhóm :

Phân nhóm chính (A): ( A→ V A)

Viết đúng cấu hình electron, từ đó suy ra vị trí của m t nguyên tố theo ba ý sau đây:

a) ố th t nguyên tố = (bằng số proton trong hạt nhân và bằng số electron ở ph n vỏ)

b) ố th t c a chu kì = số lớp electron

c) Số th t Nhó :

*Nếu electron cuối cùng điền vào phân lớp s hoặc p thì thu c nhóm A (nguyên tố họ s họ p)

TT nhó số electron l p ngoài c ng (đó c ng là số electron hóa trị)

*Nếu electron cuối cùng điền vào phân lớp d thì thu c nhóm B

STT nhóm B c n d a vào tổng số electron ở hai phân lớp

6 ÔN TẬP

K(Z=19)

Ca(Z=20)

Al(Z=13)

Cl(Z=17)

Br(Z=35)

S(Z=16)

O(Z=8)

P(Z=15)

N(Z=7)

Si(Z=14)

C (Z=6)

Fe(Z=26)

Fe3+(Z=26)

Cr(Z=24)

Cr2+(Z=24)

Cu(Z=29)

Cu +(Z=29)

III.BIẾN ĐỔI TUẦN HOÀN CÁC TÍNH CHẤT THEO CHU KÌ & NHÓM Khi Z Tăng Tính Kim loai Tính Phi kim Đ âm điện BKNT Hóa trị Với O i Oxit & hidroxit Axit Ba ơ Chu kì Nhóm IV ông thức Oxit cao nhất và hợp chất khí với hydro IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA O it cao nhất R O2 RO R O2 3 RO2 R O2 5 RO3 R O2 7 Hợp chất với hidro RHră n RHră n 2 RHră n 3 RH 4 RH 3 RH 2 RH

Hợp chất

hidroxit ROH

2

R OH R OH 3 H RO 2 3 3 34

(HNO )

H RO H RO 2 4

4

HRO

Oxyt cao nhất: R 2 O n (n là số thứ t của nhóm A) Hợp chất khí v i hydro : RH có n + = 8

Ví dụ 2: Hợp chất khí với hiđro của nguyên tố R là RH4 Trong o it cao nhất của R có 53,3 % o i

về khối lượng Tìm R

Ví dụ3: Nguyên tố R thu c nhóm VA Tỉ lệ về khối lượng giữa hợp chất khí với hiđro và o it cao nhất của R là 17 : 71 Xác định tên R

C.LI KẾ OÁ Ọ Liên kết cộng ho trị

Liên kết ion

LK CHT không c c LK CHT có c c Định nghĩa Liên kết hóa học hình thành do các cặp

electron chung

Liên kết hình thành do l c hút tĩnh điện giữa 2 ion mang điện tích trái dấu Đặc điểm

Liên kết

Cặp e chung không

bị lệch về phía nào

Cặp e chung bị lệch về phía nguyên tử có đ

âm điện lớn hơn

Nguyên tử kim loại và nguyên tử phi kim điển hình

8 ÔN TẬP

 Liên kết phối trí: ………

………

 Liên kết ki loại:

………

 Liên kết hydro:

………

(Chất tạo được liên kết hydro thư ng có nhiệt đ sôi cao hơn và tan nhiều trong nước hơn so với chất

không tạo được liên kết hydro)

Ví dụ : Viết CTCT của các hợp chất sau:

SO 3

HNO 3

CO

H 3 PO 4

Cl 2 O 3

HClO 4

ÔN TẬP 9

 BẰ G ÓA Ọ - Ả Ứ G A Ả Ứ G

1 Kh i niệ o Tốc đ phản ứng là đại lượng đặc trưng cho đ biến thiên nồng đ của m t trong các chất tham gia phản ứng hoặc sản phẩm tạo thành trong m t đơn vị th i gian o Công thức tính tốc đ trung bình của phản ứng : V= t C   mol/(l.s) (V0) t = th i gian sau (t2) – th i gian đ u (t1)  Đối với chất tham gia (nồng đ giảm d n ) : C = Cđ u – Csau

 Đối với chất sản phẩm (nồng đ tăng d n ) : C = Csau – Cđ u Đối với phản ứng tổng quát dạng : a A + b B  c C + d D

V = t a C A   = t b C B   = t c C C   = t d C D   Ví dụ :Cho phản ứng: A + 2B → C Nồng đ ban đ u của A là 0,8 mol/l, của B là 1 mol/l Sau 10 phút, nồng đ của B còn 0,6 mol/l Tìm nồng đ mol/l của các chất sau 10 phút phản ứng Tính tốc đ trung bình của pư theo A, theo B, theo C pư A + 2B → C Bđ:

pư:

Sau 10 phút

2 C c yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ng

phản ứng tăng (hoặc ngược lại )

mặt tăng , tốc đ phản ứng tăng

tiêu hao trong phản ứng

o Ảnh hưởng của nhiệt độ : khi nhiệt đ tăng , tốc đ phản ứng tăng (hoặc ngược lại )

10 ÔN TẬP

gọi là hệ số nhiệt đ ( )

(V1 và V2 là tốc đ phản ứng ở nhiệt đ t1 và t2 )

Ví dụ :Khi tăng nhiệt đ từ 140o

C lên 180oC thì tốc đ của phản ứng thay đổi như thế nào? Biết cứ tăng 10oC thì tốc đ hản ứng tăng lên 2 l n

Hệ số nhiệt : γ = t1 = (ứng với V1) t2 = (ứng với V2)

2.Phản ng thuận nghịch: Là phản ứng mà trong điều kiện ác định có thể đồng th i ảy ra

theo hai chiều ngược nhau  (chiều thuận  và chiều nghịch  )

a A + b B (1)

(2)

 c C + d D

3.Cân bằng hóa học: Là trạng thái của hệ phản ứng thuận nghịch , tại đó tốc đ phản ứng

thuận và nghịch bằng nhau và nồng đ các chất không thay đổi nữa Cân bằng hóa học là

Khi hệ đạt trạng thái cân bằng : VT = VN

Đối với hệ dị thể ,vận tốc pư chỉ phụ thu c nồng đô chất khí

Ví dụ : C (R N ) + O2 ( KH ) → CO2(KH )  V = K [ O2 ]

Ví dụ : Cho phản ứng thuận nghịch: 2SO2 + O 2 2SO3

a/ Khi tăng nồng đ của SO2 lên 2 l n thì V1 tăng lên

A 2 l n B 4 l n C 6 l n 8 l n



10 1

ÔN TẬP 11

………

………

………

5.Hằng số cân bằng c a phản ng thuận nghịch (K c ) :  Đối với hệ phản ứng thuận nghịch đồng thể (hệ chỉ gồm chất khí hoăc chất tan trong dung dịch ) tổng quát dạng : a A + b B (1)

(2)  c C + d D

VT = VN  (1) = (2) 

K T K C K N  =        a b d c B A D C

(Trong đó        A, B, C, D là nồng đ mol/l của các chất A , B , C , ở trạng thái cân bằng )  Đối với hệ phản ứng thuận nghịch dị thể (hệ gồm chất r n và khí) hoặc (hệ gồm chất r n và chất tan trong dung dịch ) thì nồng đ của chất r n được coi là hằng số (không có trong biểu thức tính K ) Thí dụ : C(r) + CO2(k) (1)

(2)   2CO(k) Kc =    2 2 CO CO

CaCO3(r)

(1) (2)  CaO(r) + CO2(k) Kc = [CO2]  Hằng số cân bằng của m t phản ứng ác định chỉ phụ thu c vào nhiệt đ  Đối với m t phản ứng ác định , nếu thay đổi hệ số các chất trong phản ứng thì giá trị hằng số cân bằng c ng thay đổi Thí dụ : N2(k) + 3H2(k) (1)

(2)  2 NH3(k) Kc1 =      3 2 2 2 3 H N NH 1/2N2(k) + 3/2 H2(k) (1)

(2)   NH3(k) Kc2 =      3 / 2 2 2 / 1 2 3 H N NH

 Kc1 Kc2 và Kc1 = (Kc2)2

6 chuyển dịch cân bằng hóa học

a Khái niệm : S chuyển dich cân bằng là s phá vỡ trạng thái cân bằng c để chuyển sang trạng

thái cân bằng mới do các yếu tố bên ngoài (nồng đ , nhiệt đ , áp suất ) tác đ ng lên cân bằng

b Nguyên lí chuyển dịch cân bằng (Lơ satơliê) : M t phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân

bằng , khi chịu m t tác đ ng từ bên ngoài như biến đổi nồng đ , nhiệt đ , áp suất , cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác đ ng bên ngoài đó

c Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học

 Ảnh hưởng của nồng độ

o Khi tăng nồng đ m t chất , cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng đ chất đó

o Khi giảm nồng đ m t chất , cân bằng chuyển dịch theo chiều làm tăng nồng đ chất đó

12 ÔN TẬP

 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Đối với các phản ứng có hiệu ứng nhiệt : H0 : Là phản ứng thu nhiệt

H0 : Là phản ứng toả nhiệt

Nếu phản ứng thuận là tỏa nhiệt thì phản ứng nghịch là phản ứng thu nhiệt (và ngược lại )

Nh : TĂNG –THU-GIẢM –TOẢ

Khi tăng nhiệt đ của hệ , cân bằng chuyển dịch theo chiều thu nhiệt (H0)

 Khi giả nhiệt đ của hệ , cân bằng chuyển dịch theo chiều tỏa nhiệt (H0)

 Ảnh hưởng của Áp suất: (pư pha khí)

o Khi tăng áp suất của hệ , cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm tổng số mol phân tử khí

o Khi giảm áp suất của hệ , cân bằng chuyển dịch theo chiều làm tăng tổng số mol phân tử khí

tử khí

Đối với hệ phản ứng thuận nghịch mà có số phân tử khí ở phản ứng thuận bằng số phân tử khí ở

phản ứng nghịch , thì áp suất không làm chuyển dịch cân bằng

Chất úc tác không có tác dụng làm chuyển dịch cân bằng , nó làm tăng vận tốc pư thuận đồng

th i làm tăng vận tốc phản ứng nghịch do đó chỉ có tác dụng làm cho phản ứng nhanh chóng đạt

Ví dụ 1 : pH = 3[H+] = 10-3(mol/l)

[OH- ] = 10-4 (mol/l)  pOH = 4  pH = 14 – 4 = 10

ÔN TẬP 13

Ví dụ 2 :Tr n 250 ml dung dịch hỗn hợp gồm HCl 0,08M và H2SO4 0,01M với dung dịch NaOH

aM thu được 500 ml dung dịch có pH=12 Tính aM

1- Tính pH c a dd axit yếu HA:

2- Tính pH c a dd bazo yếu BOH:

Nh : pH+ pOH=14

K a K b = 10 -14 (V i  là độ điện li c a axit trong dung dịch.)

 Lưu ý: công th c này đúng khi C a không quá nhỏ (C a > 0,01M)

3- Mối liên quan giữa C M , α, Ka

 

2CMK

14 ÔN TẬP

Ví dụ 5:Tính đ điện ly của a it HCOOH nếu dung dịch 0,46% (d=1g/ml) của ait có pH=3

4-Tính pH c a dd h n hợp gồm axit yếu HA (C a )và muối NaA (C muối )( CT GẦN ĐÚNG)

(pKa = - lgK a ) Ví dụ 6: Cho dung dịch X chứa hỗn hợp gồm CH3COOH 0,1M và CH3COONa 0,1M Biết ở 25 o C, Ka của CH3COOH là 1,75.10-5 và bỏ qua s phân li của nước Giá trị pH của dung dịch X ở 25 o C là A 2,88 B 4,76 C 1,00 D 4,24

Ví dụ 7: ung dịch X gồm NH3 0,1M; NH4Cl 0,1M pH của dd X có giá trị là: (cho Kb của NH3 là 1,75.10-5 ) AD:CT tính pOH A 9,24 B 4,76 C 8,8 D 9,42

Ví dụ 8: Biết hằng số phân li a it của NH4+ là Ka = 5.10-5 ung dịch gồm NH4Cl 0,2M và NH3 0,1M có giá trị pH g n đúng nhất là bao nhiêu ? (Gợi ý K a K b = 10 -14 ) A 1 B 2 C 4 D 5

  K CA

a

pH lg

C muoi

  K CB

B pOH lg

C muoi

ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI 15

huyên đề: ẠI ƯƠ G KI LOẠI

BÀI: GIỚI IỆ G

I.VỊ TRÍ CỦA KIM LOẠI TRONG BẢNG TUẦN HOÀN

- Nhóm IA (trừ H), nhóm IIA và m t ph n của các nhóm IIIA(trừ B), VA, VA, V A.(Gồm các nguyên tố họ s họ p)

- Các nhóm B (từ B đến V B) (Gồm các nguyên tố họ d )

- Họ Lantan và Actini (Gồm các nguyên tố họ )

II.CẤU TẠO CỦA KIM LOẠI

1.Cấu tạo nguyên tử

Nguyên tử kim loại đều có ít electron ở lớp ngoài cùng (1, 2 hoặc 3e)

Bán kính nguyên tử lớn,Năng lượng ion hoá nhỏ hơn so với các phi kim cùng chu kỳ

 n 

Cation → do đó đặc trưng của kim loại là tính khử

2.Cấu tạo tinh thể

Ở nhiệt đ thư ng, trừ Hg ở thể lỏng, còn các kim loại khác ở thể r n và có cấu tạo tinh thể

a)Mạng tinh thể lục phương :Be, Mg, Zn…

Các nguyên tử, ion kim loại nằm trên các đỉnh và tâm các mặt của hình lục giác đứng và ba nguyên

tử, ion nằm phía trong của hình lục giác

Trong tinh thể, thể tích của các nguyên tử và ion kim loại chiếm 74%,

b)Mạng tinh thể lập phương tâ diện : Cu, Ag, Au, Al,…

Các nguyên tử, ion kim loại nằm trên các đỉnh và tâm các mặt

c)Mạng tinh thể lập phương tâ khối : Li, Na, K, V, Mo,…

Các nguyên tử,ion kim loại nằm trên các đỉnh và tâm của hình lập phương

Trong tinh thể, thể tích của các nguyên tử và ion kim loại chiếm 68%,

M t ô mạng tinh thể có 2 nguyên tử do :

8 đỉnh 1/8 nguyên tử = 1 nguyêntử

1 tâm 1 nguyên tử = 1 nguyên tử

16 ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI

Liên kết ki loại

Là liên kết được hình thành do l c hút tĩnh điện giữa các nguyên tử , ion kim loại và các electron

t do có trong mạng tinh thể kim loại

III.TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KIM LOẠI

1)Tính d o(dể d t ỏng) :

Kim loại có tính dẻo là vì các ion dương trong mạng tinh thể kim loại có thể trượt lên nhau dễ dàng

mà không tách r i nhau nh những electron t do chuyển đ ng dính kết chúng với nhau

2)Tính dẫn điện:

Khi đặt m t hiệu điện thế vào hai đ u dây kim loại, những electron chuyển đ ng t do trong kim

loại sẽ chuyển đ ng thành dòng có hướng từ c c âm đến c c dương, tạo thành dòng điện

Ở nhiệt đ càng cao thì tính dẫn điện của kim loại càng giảm do ở nhiệt đ cao, các ion dương dao

đ ng mạnh cản trở dòng electron chuyển đ ng

)Tính dẫn nhiệt

Các electron trong vùng nhiệt đ cao có đ ng năng lớn, chuyển đ ng hỗn loạn và nhanh chóng sang

vùng có nhiệt đ thấp hơn, truyền năng lượng cho các ion dương ở vùng này nên nhiệt đ lan truyền

được từ vùng này đến vùng khác trong khối kim loại

Thư ng các kim loại dẫn điện tốt c ng dẫn nhiệt tốt

4)Ánh kim

Các electron t do trong tinh thể kim loại phản xạ h u hết những tia sáng nhìn thấy được, do đó kim

loại có vẻ sáng lấp lánh gọi là ánh kim

Kết luận: Tính chất vật lí chung của kim loại gây nên bởi sự có mặt của các electron tự do trong

mạng

Những cái nhất của kim loại

- Kim loại d o nhất là Au, sau đó đến Ag, Al, Cu, Sn,…

- Kim loại dẫn điện, dẫn nhiệt tốt nhất là Ag, sau đó đến Cu, Au, Al, Fe,…

- Kim loại có khối lượng riêng D < 5 gam/cm3 là kim loại nhẹ, như : Na, Li, Mg, Al,…

- Kim loại có khối lượng riêng D > 5 gam/cm3 là kim loại nặng như :Cr,Fe,Zn, Pb, Ag, Hg,…

- Kim loại nhẹ nhất là Li, kim loại nặng nhất là Os

- Kim loại dễ nóng chảy nhất là Hg (-39oC)

- Kim loại khó nóng chảy nhất là W (3410oC)

- Kim loại mềm nhất là Cs, kim loại cứng nhất là Cr

ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI 17

IV Í Ấ OÁ Ọ G ỦA KI LOẠI : Í K Ử

Tính chất hóa học chung của kim loại là tính khử (dể bị o y hoá):

M → M n+ + ne (n=1,2,3) 1)Ki loại t c dụng phi ki

Kim lọai khử phi kim thành ion âm, kim loại bị o i hóa thành ion dương

Cu + Cl2

o t

o t

Al + O2

o t

 Axit có tính oxy ho ạnh (HNO 3 , H 2 SO 4 đặc)

H u hết kim loại (trừ Au, Pt) khử được N+5 của HNO 3, khử được S6



của H 2 SO 4 đặc đến số o i hóa

thấp hơn

KL+ H 2 SO 4 đặc → Muối + spk { O 2 (↓2) , (↓6), H 2 (↓8) } + H 2 O KL+ HNO 3 đặc → Muối + spk {NO 2 (↓1) , NO(↓ ), N 2 (↓10) , N 2 O(↓8) , NH 4 NO 3 (↓8) } + H 2 O

18 ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI

)Ki loại t c dụng H 2 O

 Ở nhiệt đ thư ng: Những kim loại khử mạnh như kim loại kiềm (Li,Na, K,Rb,Cs), kiềm thổ

(Ca, Sr, Ba) khử nước dễ dành ở to

thư ng, tạo dung dịch kiềm

M + 2nH 2 O → M(OH) n + n

2H 2

 Ở nhiệt đ cao: M t số kim loại có tính khử trung bình (Fe, Zn…) khử được hơi nước ở nhiệt đ

cao Ví dụ: 3Fe nóng đỏ + 4H2Ohơi

t < 570 C

 Fe3O4 + 4H2Những kim loại có tính khử yếu (Cu, Ag, Hg,…) không khử được nước, dù ở nhiệt đ cao

4)Ki loại t c dụng dd uối

-Trừ kim loại kiềm, kiềm thổ, các kim loại khác có thể khử được ion của kim loại khác trong dung

dịch thành kim loại t do

Ví dụ: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu  ption thu gọn:………

Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag  ption thu gọn:………

-Nếu là kim loại kiềm hay kiềm thổ (K,Na,Ca,Ba,Li…) thì kim loại pư với H2O trước tạo dd kiềm

sau đó dd kiềm pư với dd muối

Ví dụ: Cho K vào dd Al2(SO4)3 xảy ra các pư sau

………

………

………

5)Ki loại t c dụng dd kiề

Ví dụ: 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2 → ption thu gọn:………

Zn + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2 → ption thu gọn:………

C c chú ý quan trọng:

1 Với kim loại có nhiều hóa trị (như Fe, Cr), nếu dùng dư axit sẽ tạo muối hóa trị 3 của kim loại (Fe3+, Cr3+); nếu

axit dùng thiếu, dư kim loại sẽ tạo muối hóa trị 2 (Fe2+

, Cr2+), hoặc có thể tạo đồng th i 2 loại muối

ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI 19

………

………

………

Vd3:Cho Fe tác dụng hết với H2SO4 đặc nóng thu được khí A và 11,04 gam muối.Tính số gam Fe pư biết rằng số mol Fe pư bằng 37,5% số mol H2SO4 phản ứng ………

………

………

2 Nhiều kim loại tác dụng dd a it thì kim loại có tính khử mạnh hơn ưu tiên pư trước Vd4: Cho hổn hợp Mg và Fe tác dụng dd HCl vì tính khử Mg > Fe nên Mg pư trước khi Mg pư hết thì Fe mới phản ứng 3 Au,Pt,Al,Fe,Cr không tác dụng HNO3 đặc ngu i,H2SO4 đặc ngu i 4 Au tan được trong nước cư ng toan (3VHCl :1VHNO3) Au + 3HCl + 1HNO3 → ………+ NO + ………

5 Kim loại có tính khử càng mạnh thì khử càng sâu tức là tạo sản phẩm khử có số o y hoá càng thấp Thông thư ng chỉ có những kim loại mạnh như Al,Zn ,Mg mới có thể tạo các sản phẩm khử như N 2, N 2 O , NH 4 NO 3 6 Kim loại tan trong nước (Na, K, Ba, Ca,…) tác dụng với dd a it chứa H+: có 2 trư ng hợp - Nếu dung dịch a it dùng dư: chỉ có phản ứng của kim loại với axit - Nếu axit thiếu thì ngoài phản ứng giữa kim loại với axit (xảy ra trước) còn có phản ứng kim loại dư tác dụng với nước trong dung dịch Vd5: 3,9 gam K tác dụng 100 ml dd H2SO4 0,1M Tính V khí H2 thoát ra ở đkc và khối lượng chất tan có trong dd sau phản ứng ………

………

………

7 Tính o y hoá của ion NO3 :  Trong môi trư ng trung tính ion NO3 không có tính oxy hoá  Trong môi trư ng ba o ion NO3 có tính o y hoá yếu tác dụng được với Al,Zn tạo spk là NH3 …Al + …NO3 + … OH + ……… → …AlO2 + … NH3 (Tăng 3-giảm 8) …Zn + …NO3 + … OH →… 2 2 ZnO  + … NH3 + ……… (Tăng 2-giảm 8)  Trong môi trư ng a it ion NO3 có tính o y hoá mạnh : …Cu + …H+ + …NO3 → … 2

Cu  + …NO + …H2O (Tăng 2-giảm 3)

20 ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI

Vd6: Cho hỗn hợp gồm 1,12 gam Fe và 1,92 gam Cu vào 400 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm H2SO4 0,5M và NaNO3 0,2M Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X và khí NO (sản phẩm khử duy nhất) Cho V ml dung dịch NaOH 1M vào dung dịch X thì lượng kết tủa thu được là lớn nhất Giá trị tối thiểu của V là: A 360 ml B 240 ml C 400 ml D 120 ml ………

………

………

………

………

8 Khi cho các kim loại mạnh như Al,Zn,Mg…tác dụng HNO3 sau pư ngoài sản phẩm khử là khí có thể có NH4NO3 trong dung dịch ( đề cho dư dữ kiện hoăc ne cho > ne nhận để tạo khí hoặc dd sau pư tác dụng dd kiềm tạo khí) Vd7: Cho 2,16g Mg tác dụng với dd HNO3 dư, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 0,896 lít khí NO (đkc) và dung dịch X Tính khối lượng muối khan thu được khi làm bay hơi dung dịch X? ………

………

………

Vd8: Hoà tan hoàn toàn 13,92 gam Mg vào dung dịch HNO3 thu được dung dịch A và 1,344 lít hỗn hợp khí X gồm N2 và N2O (ở 00C, 2 atm) Thêm m t lượng dư KOH vào dung dịch A, đun nóng thì có 0,224 lit khí thoát ra ở đkc Tính % thể tích mỗi khí trong hỗn hợp X? ………

………

………

………

Công th c giải nhanh : Kim loại tác dụng HNO 3 ,H 2 SO 4 đặc

1 Kim loại tác dụng HNO3

- Khi cho Kim loại tác dụng HNO3 ta c n nhớ các bán phản ứng sau:











Từ đó ta có công thức sau:

ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI 21

3

HNO

3

-NO

 ne = nNO3- (trong muối)

 mmuối = mkim loại + 62nNO3- (trong muối)

-Nếu hỗn hợp gồm cả kim loại và o it kim loại phản ứng với HNO3 (và giả sử tạo ra khí NO) thì:

nHNO3 (pư) = 4nNO + 2nO (trong oxit KL)

Do O (trong oxit KL) + 2HNO3 → H 2 O

2-SO

 ne = 2nSO42-(trong muối)

 mmuối = mkim loại + 96 nSO42-(trong muối)

-Nếu hỗn hợp gồm cả kim loại và o it kim loại phản ứng với HNO3 (và giả sử tạo ra khí SO2) thì:

Vd1 : Cho 4,8 g m t kim loại R hóa trị tan hoàn toàn trong dung dịch HNO3 lo ng thu được 1,12 lít khí

NO duy nhất (đktc) Kim loại R là

Vd3 : Cho 21,6 g m t kim loại chưa biết hóa trị tác dụng hết với dung dịch HNO3 lo ng thu được 6,72 lít

N2O duy nhất (đktc) Kim loại đó là

22 ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI

Vd5 :Hòa tan m gam Al vào dd HNO3 rất lo ng chỉ thu được hỗn hợp khí gồm 0,015 mol N2O và 0,01

mol NO Giá trị m là

A 13,5 g

B 1,35 g

C 0,81 g

D 8,1 g

Vd6 :Cho 3,445g Cu, Zn, Al tác dụng với HNO3 (lo ng, dư) thu được 1,12 lít NO (đktc, sản phẩm khử

duy nhất) và a gam muối Giá trị của a là

Vd8 :Hòa tan hoàn toàn 1,84 gam hỗn hợp Fe và Mg trong lượng dư dung dịch HNO3 thấy thoát ra

0,04 mol khí NO duy nhất Số mol Fe và Mg trong hỗn hợp l n lượt là

A 0,01 và 0,01

B 0,03 và 0,03

C 0,02 và 0,03

D 0,03 và 0,02

Vd9 :Hòa tan hết hỗn hợp A gồm mol Fe và y mol Ag bằng dung dịch hỗn hợp HNO3 và H2SO4, có

0,062 mol khí NO và 0,047 mol SO2 thoát ra Đem cô cạn dung dịch sau phản ứng thì thu được

22,164 gam hỗn hợp các muối khan Trị số của x và y là:

A.x = 0,07; y = 0,02

B x = 0,08; y = 0,03

C x = 0,09; y = 0,01 D.x = 0,12; y = 0,02

Vd10 :Hòa tan Fe trong HNO3 dư thấy sinh ra hỗn hợp khí gồm 0,03 mol NO2 và 0,02 mol NO Khối

lượng Fe bị hòa tan là

A 0,56 gam

B 1,12 gam

C 1,68 gam

D 2,24 gam

Vd11 :Hoà tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X (Cu, Ag) trong dung dịch chứa HNO3 và H2SO4 thu được

dung dịch Y chứa 7,06 gam muối và hỗn hợp khí Z chứa 0,05 mol NO2 và 0,01 mol SO2 Giá trị

của m là?

Vd12 :Cho 12,9 gam hỗn hợp Al và Mg phản ứng với 100 ml dung dịch hỗn hợp HNO3 và H2SO4 thu

được 0,1 mol mối khí SO2, NO, N2O Cô cạn dung dịch thu được sau phản ứng được bao nhiêu

gam muối khan?

Vd13 :Hòa tan hoàn toàn 8g hỗn hợp kim loại bằng dung dịch HNO3 dư thu được hỗn hợp sản phẩm

khử gồm 0,1mol NO và 0,2 mol NO2 ,0,1 mol NH4NO3.Tìmgam muối và số mol axit phản ứng

Vd14 :Cho tan hoàn toàn 60g hỗn hợp A gồm Zn,Al,trong dung dịch H2SO4 đặc thu được 0,15 mol

SO2 0,05mol H2S Tìmgam muối và số mol axit phản ứng

ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI 23

Vd15 : (ĐH2015)Cho 7,65 gam hỗn hợp X gồm Al và Al2O3(trong đó Al chiếm 60% khối lượng) tan

hoàn toàn trong dung dịch Y gồm H2SO4và NaNO3, thu được dung dịch Z chỉ chứa 3 muối trung hòa và m gam hỗn hợp khí T (trong T có 0,015 mol H2) Cho dung dịch BaCl2dư vào Z đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 93,2 gam kết tủa Còn nếu cho Z phản ứng với NaOH thì

lượng NaOH phản ứng tối đa là 0,935 mol Giá trị của m gần giá trị nào nhất sau đây?

3 ạng toán oxy hoá 2 l n bởi HNO3 ,H2SO4 đặc :

Fe + O 2  h n hợp A (FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , Fe dư) HNO 3

Fe(NO 3 ) 3 + SPK + H 2 O Hoặc: Fe + O 2  h n hợp A (FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , Fe dư) H SO 2 4

Fe 2 (SO 4 ) 3 + SPK + H 2 O Công th c tính nhanh: m Fe = 0,7 mhhA + 5,6 ne/trao đổi

Suy ra khối lượng muối = (m Fe /56) M muối Fe(NO 3 ) 3

Suy ra khối lượng muối = (m Fe /56)./2 M muối Fe 2 (SO 4 ) 3

Vd1 : Đốt m gam s t trong o i thu được 3 gam chất r n X Hòa tan hết X với HNO3 lo ng dư giải phóng 0,56 lít khí NO ( đktc) Tìm m ?Tìm số mol HNO3 pư

Cách1 :

Cách 2

Vd2 : Hòa tan hết 11,36 gam chất r n X gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 trong dd H2SO4 đặc nóng dư thu được

m gam muối và 1,344 lít khí SO2(đktc)là sản phẩm khử duy nhất Tìm m ?Tìm số mol H2SO4 pư

Vd3 : Đốt cháy mol Fe bởi o i dư thu được 5,04 gam hỗn hợp A gồm các o it s t Hoà tan hoàn toàn A trong dung dịch HNO3 thu được 0,035 mol hỗn hợp Y gồm NO, NO2 Tỉ khối của Y đối với H2 là 19 Tính Côcạn dung dịch sau phản ứng được bao nhiêu gam muối khan?Tìm số mol HNO3 pư

24 ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI

Tính o i hóa tăng

Tính khử giảm

Vd4 : (ĐH2015) Cho 8,16 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe3O4và Fe2O3phản ứng hết với dung dịch

HNO3loãng (dung dịch Y), thu được 1,344 lít NO (đktc) và dung dịch Z Dung dịch Z hòa tan tối

đa 5,04 gam Fe, sinh ra khí NO Biết trong các phản ứng, NO là sản phẩm khử duy nhất của N+5

Số mol HNO3có trong Y là

A.0,54 mol B 0,78 mol C 0,50 mol D 0,44 mol

Ion kim loại có thể nhận electron để tr thành nguyên tử kim loại, ngược lại nguyên tử kim loại có

thể như ng electron để trở thành ion dương kim loại

Ví dụ: Fe2+ + 2e → Fe Fe → Fe2+ + 2e

Cu2+ + 2e → Cu Cu → Cu2+ + 2e

Chất oxi hóa Chất khử

Mỗi chất oxi hóa và chất khử của cùng m t nguyên tố kim loại tạo nên cặp oxi hóa- khử

Ví dụ: Fe2+/Fe là cặp oxy hoá khử của nguyên tố Fe

Cu2+/Cu là cặp oxy hoá khử của nguyên tố Cu

II DÃY ĐIỆN HÓA

1.Dãy điện hóa

y điện hóa của kim loại là tập hợp những cặp oxi hóa- khử của kim loại được s p xếp theo chiều

tăng d n tính chất oxi hóa của các ion kim loại và chiều giảm d n tính khử của các kim loại

Li+ K+ Ba2+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Mn2+ Zn2+ Cr3+ Fe 2+ Cd2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H + Cu2+ Fe 3+ Hg+ Ag+ Hg2+ Pt2+ Au3+

Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Ni Sn Pb H Cu Fe 2+ Hg Ag Hg+ Pt Au

2.Ý nghĩa

y điện hóa của kim loại cho phép ta d đoán được chiều của phản ứng giữa 2 cặp oxi hóa- khử

Phản ứng giữa 2 cặp oxi hóa- khử chỉ xảy ra theo chiều:

chất oxi hóa mạnh sẽ oxi hóa chất khử mạnh sinh ra chất oxi hóa yếu hơn và chất khử yếu hơn

ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI 25

Phản ứng giữa 2 cặp oxi hóa – khử là Cu2+/ Cu và Ag+/Ag sẽ xảy ra theo chiều Ag+ oxi hóa

Cu, tạo thành ion Cu2+ và Ag

Dạng 2: Nếu có 1 kim loại tác dụng dung dịch chứa hổn hợp nhiều muối thì ion kim loại nào có tính

oxy hoá mạnh hơn phản ứng trước

Ví dụ : Cho kim loại Zn tác dụng dd chứa hh muối AgNO3 và Cu(NO3)2

Tính oxyhoá Ag+ > Cu2+ →Ag+ pư trước

………

Dạng 3: M t kim loại tác dụng với dd chứa m t muối

 Cho m t thanh kim loại tác dụng dd chứa m t muối,sau pư thấy thanh kim loại bị tăng khối lượng có nghĩa là kim loại tạo thành nặng hơn kim loại pư tan ra

Chất oxi hóa yếu Chất khử

yếu

26 ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI

 Cho m t thanh kim loại tác dụng dd chứa m t muối,sau pư thấy thanh kim loại bị giảm khối lượng có nghĩa

là kim loại tạo thành nhẹ hơn kim loại pư tan ra

Dạng 4: Nhiều kim loại tác dụng dd ch a nhiều muối

Cho hỗn hợp Y gồm 2,8 gam Fe và 0,81 gam Al vào 200 ml dung dịch AgNO3 và Cu(NO3)2 Kết thúc

phản ứng thu được dung dịch và 8,12 gam chất r n (E) gồm 3 kim loại Cho E tác dụng với HCl dư

ta thu được 0,672 lít khí H2 (đktc) Tính nồng đ mol/lit của dung dịch AgNO3 và Cu(NO3)2 ban đ u

Khi cho b t Fe tác dụng AgNO3 pư ảy ra theo 2 giai đoạn:

Gđ1: Fe + 2AgNO3  Fe(NO3)2 + 2Ag (1)

Gđ1: AgNO3 + Fe(NO3)2  Fe(NO3)3 + Ag (2)

(1)+ (2) : Fe + 3AgNO3  Fe(NO3)3 + 3Ag

Nếu biết tỉ lệ mol của Ag+ và tỉ lệ mol của Fe ta biết được muối tạo thành sau pư

Vd1:Cho 1,68 gam b t Fe vào 400ml dd AgNO3 0,175 M K.lượng kim loại thu được khi pư kết

Vd4:Cho 11,2 g b t Fe vào 450 ml dd AgNO3 1M, l c đều đến khi phản ứng kết thúc, khối lượng

kim loại thu được là

ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI 27

Vd7 : Cho 400ml dd FeCl2 0,1M vào 300ml dd AgNO3 0,4M Phản ứng xảy ra hoàn toàn, kết thúc

phản ứng thu được bao nhiêu gam chất r n?

II HAI DẠNG ĂN MÒN KIM LOẠI

1 Ăn òn hóa học (không phát sinh dòng điện)

- Ăn mòn hóa học là quá trình o i hóa – khử, trong đó kim loại phản ứng tr c tiếp với các chất o i hóa trong môi trư ng

- Ăn mòn hóa học thư ng ảy ra ở những b phận của thiết bị lò đốt hoặc những thiết bị thư ng uyên tiếp úc với hơi nước và khí o i…nhiệt đ càng cao tốc đ ăn mòn càng cao

Ví dụ: 3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H2

2Fe + 3Cl2 2FeCl3

3Fe + 2O2 Fe3O4

2 Ăn òn điện hóa học ( phát sinh dòng điện)

Ăn mòn điện hoá là s phá huỷ kim loại hoặc hợp kim do kim loại

tiếp úc tr c tiếp với môi trư ng điện ly tạo nên dòng điện

a) Thí nghiệm: Rót dung dịch H2SO4 lo ng vào cốc thủy tinh rồi

c m hai thanh kim loại khác nhau, ví dụ m t thanh Zn và m t thanh Cu

vào cốc Nối hai thanh kim loại bằng m t dây dẫn có m c nối tiếp với m t điện kế

b) Hiện tượng: - Khi chưa nối dây dẫn, thanh Zn bị hòa tan và bọt Hiđro thoát ra ở bề mặt

thanh Zn

- Khi nối dây dẫn, thanh Zn bị ăn mòn nhanh chóng trong dung dịch điện li, kim điện kế bị

28 ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI

lệch, bọt khí H2 thoát ra ở cả thanh Cu

a Giải thích:

- Khi chưa nối dây dẫn, Zn bị ăn mòn hóa học do phản ứng:

Zn + 2H+ → Zn2+ + H2 nên bọt khí H2 sinh ra trên bề mặt thanh Zn

- Khi nối hai thanh Cu và Zn bằng m t dây dẫn, m t pin điện hóa Zn – Cu được hình thành

, trong đó Zn đóng vai trò c c âm Các electron đ di chuyển từ c c âm (Zn) đến c c

dương (Cu) tạo ra dòng điện m t chiều làm kim điện kế bị lệch và làm tăng mật đ

electron trên thanh Cu Nh đó m t ph n H+

đến nhận electron trên thanh Cu và bị khử thành H2 làm sủi bọt khí trên thanh Cu: 2H+ + 2e → H2

- Phản ứng điện hóa Zn + 2H+ → Zn2+ + H2

Vậy ăn òn điện hóa học là qu trình oxi hóa – khử, trong đó ki loại bị ăn òn do

t c dụng c a dung dịch chất điện li và có s xuất hiện dòng điện

c) Điều kiện xảy ra ăn òn điện hóa học: đồng th i cả 3 điều kiện sau:

- Cặp kim loại khác nhau hoặc kim loại – phi kim khi đó kim loại có tính khử mạnh hơn là c c

âm bị ăn mòn

- Các kim loại phải tiếp úc tr c tiếp hoặc gián tiếp với nhau qua dây dẫn

- Các kim loại cùng tiếp úc với dung dịch chất điện li

d) Ví dụ : Ăn mòn điện hóa học hợp kim của sắt (gang, thép) trong không khí ẩm

- Gang, thép là hợp kim Fe – C gồm những tinh thể Fe tiếp úc tr c tiếp với tinh thể C

- Không khí ẩm có chứa H2O, CO2, O2…tạo ra lớp dung dịch chất điện li phủ lên bề mặt

gang, thép làm uất hiện vô số pin điện hóa mà Fe là c c âm, C là c c dương

- Ở c c âm ảy ra s o i hóa: Fe → Fe2+ + 2e

- Ở c c dương ảy ra s khử: 2H+ + 2e → H2 và O2 + 2H2O + 4e → 4OH

- Tiếp theo: Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2

4Fe(OH)2 + O2(kk) + 2H2O → 4Fe(OH)3

- Theo th i gian Fe(OH)3 sẽ bị mất nước tạo ra gỉ s t có thành ph n chủ yếu là Fe2O3.xH2O

III PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN KIM LOẠI

1 Phương ph p bảo vệ bề ặt

Phương pháp bảo vệ bề mặt là phủ lên bề mặt kim loại m t lớp sơn, d u mỡ, chất dẻo hoặc

tráng, mạ bằng m t kim loại khác Nếu lớp bảo vệ bị hư, kim loại sẽ bị ăn mòn

Ví dụ: S t tây là s t tráng thiếc dùng làm h p đ ng th c phẩm vì thiếc là kim loại khó bị o i

hóa ở nhiệt đ thư ng, màng o it thiếc mỏng và mịn c ng có tác dụng bảo vệ thiếc và thiếc o it

không đ c lại có màu tr ng bạc khá đẹp Thiếc là kim loại mềm, dễ bị sây sát Nếu vết sây sát sâu

ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI 29

tới lớp s t bên trong thì sẽ ảy ra ăn mòn điện hóa học, kết quả là s t bị ăn mòn nhanh

2 Phương ph p điện hóa

Phương pháp bảo vệ điện hóa là dùng m t kim loại có tính khử mạnh hơn làm vật hi sinh để bảo vệ vật liệu kim loại Vật hi sinh và kim loại c n bảo vệ hình thành m t pin điện, trong đó vật hi sinh đóng vai trò c c âm và bị ăn mòn

Ví dụ: Để bảo vệ vỏ tàu biển bằng thép, ngư i ta g n chặt những tấm kẽm vào ph n vỏ tàu ngâm trong nước biển Vì khi g n miếng Zn lên vỏ tàu bằng thép sẽ hình thành m t pin điện, ph n vỏ tàu bằng thép là c c dương, các lá Zn là c c âm và bị ăn mòn theo cơ chế:

- Ở anot (c c âm): Zn → Zn2+ + 2e

- Ở catot (c c dương): 2H2O + O2 + 4e → 4OH-

Kết quả là vỏ tàu được bảo vệ, Zn là vật hi sinh, nó bị ăn mòn

Nh : 3 điều kiện ảy ra ăn mòn điện hoá:

- 2 kim loại khác nhau hoặc kim loại với phi kim,kim loại mạnh là c c âm bị ăn mòn

- 2 kim loại phải tiếp úc nhau hoặc tiếp úc qua dây dẫn

- 2 kim loại cùng tiếp úc chất điện ly

Cơ chế:

Kim loại mạnh hơn đóng vai trò c c âm bị o y hoá tức là bị ăn mòn

Kim loại yếu hơn đóng vai trò c c dương không bị ăn mòn (lúc đó môi trư ng điện ly bị o y hoá)

Hợp kim Zn –Cu để ngoài không khí ẩm:xảy ra ăn mòn điện hoá

C c âm là Zn: Zn bị ăn mòn Zn → Zn2+ + 2e

C c dương là Cu : Cu không bị ăn mòn

2H+ + 2e → H2 hoặc O2 + 2H2O + 4e → 4OH

30 ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI

BÀI: I Ế KI LOẠI

A.NGUYÊN TẮC ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI

Trong t nhiên chỉ có m t số rất ít kim loại ở trạng thái t do, h u hết các kim loại tồn tại ở

dạng ion trong các hợp chất hóa học Muốn chuyển hóa những ion này thành kim loại ta th c hiện

qu trình khử ion ki loại: Mn+ + ne → M

Một số loại quặng d ng điều chế kim loại:

1 Cao lanh: Al2O3.2SiO2.2H2 O

2 Boxit : Al2O3.nH2O

3 Criolit :Na3AlF6

4 Cacnalit: KCl.MgCl2.6H20

5 Dolomit:MgCO3.CaCO3

6 Anotit: CaO.Al2O3.2SiO2

7 Pirit :FeS2 (pirit s t)

I.Phương ph p th y luyện ( ùng kim loại có tính khử mạnh khử ion kim loại ra khỏi dd muối)

- Phương pháp thủy luyện được dùng để điều chế những kim loại có đ hoạt đ ng hóa học

thấp như Au, Ag, Hg, Cu…

Ví dụ : Zn + 2Ag+ → Zn2+

+ 2Ag

II.Phương ph p nhiệt luyện ( ùng các chất khử mạnh như C,CO,H2,Al …khử ion kim loại ra

khỏi o yt ở nhiệt đ cao)

- KL phải đứng sau Al trong d y hoạt điện hóa ( riêng CO, H2 khó khử được ZnO)

K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe

3Fe3O4 + 8Al 9Fe + 4Al2O3 Cr2O3 + 2Al 2Cr + Al2O3

MgO + H2 Không phản ứng Al2O3 + H2 Không phản ứng

- Riêng phản ứng (3) gọi là phản ứng nhiệt nhôm

*Phản ng nhiệt nhôm: Là phản ứng của nhôm với các oxyt kim loại pư này toả nhiều nhiệt

thư ng dùng để hàn kim loại hàn đư ng ray xe lửa (Hổn hợp tecmit có trong que hàn là hh gồm:

Fe 2 O 3 và Al)

ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI 31

3MxOy + 2y Al → 3 M + yAl2O3

Tổng quát: MxOy + (CO , H2 , C , Al) → M +( CO2 , H2O, CO , Al2O3)

Đối với những kim loại kém hoạt đ ng như Hg, Ag chỉ c n đốt cháy quặng c ng thu được kim loại mà không c n dùng chất khử

HgS + O2 Hg + SO2 Ag2S + O2 2Ag + SO2

III.Phương ph p điện phân

1)Định nghĩa s điện phân:

S điện phân là quá trình oxi hóa - khử xảy ra trên bề mặt điện c c, dưới tác dụng của dòng điện m t chiều chạy qua chất điện li ở trạng thái nóng chảy hay dung dịch

Khi có dòng điện m t chiều đi qua :

 Cation (ion dương) chạy về catot (điện c c âm), tại đó ion dương nhận electron để tạo ra sản phẩm

→ Ở CATOT xảy ra Ự KHỬ

 Anion (ion âm) về anot (điện c c dương), tại đó ion âm như ng electron (chất khử) để tạo ra

sản phẩm

→ Ở ANOT xảy ra Ự OXYHOÁ

2)C ch viết sơ đồ điện phân

b1: Viết pt điện ly của chất điện phân

b2: Viết pt electron ảy ra ở các điện c c : ion dương chạy về catot ( - )nhận e

ion âm chạy về atot ( + ) như ng e

b3: Tổng hợp 2 quá trình cho và nhận e suy ra phương trình điện phân dạng phân tử

3)C c phương ph p điện phân (điện c c trơ):

a.Điện phân các chất nóng chảy: ùng điều chế các kim loại mạnh như Na,K,Mg,Ca,Al

Bằng cách điên phân nóng chảy muối halogenua,o yt hoặc hydro yt tương ứng

Ví dụ 1: Điện phân nóng chảy muối NaCl

32 ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI

Ví dụ 3: Điện phân nóng chảy KOH

Anôt(+) :

Phương trình điện phân:

Al2O3

b.Điện phân dung dịch : ùng để điều chế tất cả các kim loại đứng sau Al đây là pp tạo ra kim

loại có đ tinh khiết cao

 Thứ t nhận electron ở catot(c c âm)

Ở cực âm có các ion H +

(H 2 O) cation kim loại : ion có tính oxyhoá mạnh hơn ưu tiên nhận elctron trước theo chiều mũi tên

Li+ K+ Ba2+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ (H 2 O) Zn2+ Fe2+ Ni2+Sn2+Pb2+H+ Cu2+ Fe 3+ Ag+ Hg2+ Pt2+ Au3+

 Thứ t như ng electron ở anôt(c c dương)

Ở cực dương có các anion có tính khử mạnh hơn ưu tiên nhường electron trước theo thứ tự:

+ 2e → Cu Ion

âm SO4 2- , NO - 3 (H 2 O) OH - CH 3 COO - S 2- Cl - Br - I

ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI 33

Ví dụ 1: Điện phân dung dịch muối NaCl NaCl Na+ + Cl-

Catôt(-) :

Anôt(+) : Phương trình điện phân: NaCl + H2O có mn Nếu không có màn ngăn:

Tương t viết phương trình điện phân các dung dịch

KBr + H2O ………

Vậy :Điện phân muối halogenua của kim loại mạnh từ Li →Al tạo ra: ba o + H2 + Halogen (X2)

Ví dụ 2: Điện phân dung dịch muối CuCl2 CuCl2 Catôt(-) :

Anôt(+) : Phương trình điện phân: CuCl2 Tương t viết phương trình điện phân các dung dịch

Vậy :Điện phân muối halogenua của kim loại sau Al tạo ra: kim loại + Halogen (X2)

Ví dụ 3: Điện phân dung dịch muối CuSO4 CuSO4

34 ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI

Tương t viết phương trình điện phân các dung dịch

Vậy :Điện phân muối của kim loại sau Al tạo ra: kim loại + O2 + Axit

Ví dụ 4: Điện phân dung dịch muối K2SO4 K2SO4

Phương trình điện phân:

Tương t viết phương trình điện phân các dung dịch Na2SO4 ,.KNO3 Th cchất là

Ví dụ 5: Điện phân dung dịch KOH,NaOH KOH

Catôt(-) :

Anôt(+) :

Phương trình điện phân:

Tương t viết phương trình điện phân các dung dịch,NaOH,Ba(OH)2 Th cchất là

Ví dụ 6: Điện phân dung dịch HNO3,H2SO4 HNO3

Catôt(-) :

Anôt(+) :

Phương trình điện phân:

Tương t viết phương trình điện phân các dung dịch HNO3,H2SO4 Th cchất là

Vậy : Điện phân các dung dịch sau đây th c chất là nước điện phân do đó càng điện phân nồng đ

dung dịch càng tăng , giải phóng H2 (ở catot) và O2 (ở anot)

 Điện phân muối của kim loại mạnh từ Li→Al

 Điện phân dung dịch kiềm NaOH,KOH,Ba(OH)2

ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI 35

 Điện phân dung dịch a it mạnh có chứa o i HNO3,H2SO4,HClO4

c.Điện phân dung dịch điện c c tan là bằng ki loại (anot tan)

Catot: Qúa trình ảy ra giống điện c c trơ

Anot: Kim loại làm điện c c có tính khử mạnh nên như ng e tức là bị o y hóa tan ra

Phương pháp này dùng để mạ kim loại :Vật muốm mạ là catot ,kim loại dùng để mạ làm anot Vd1: Điện phân dd AgNO3 với điện c c làm bằng Ag

Vd1: Điện phân dd AgNO3 với điện c c làm bằng Cu

4.Tính khối lượng sản phẩ điện phân thu được: Chỉ tính khối lượng đơn chất

Áp dụng công thức Faraday:

Vd: Cu có A=64, n=2 ; Clo có A=35,5 , n=1

 m: khối lượng chất giải phóng ở điện c c (gam)

 A: khối lượng mol

 n: số electron trao đổi ở điện c c (là hoá trị của A)

 : cư ng đ dòng điện (A)

 t: th i gian điện phân (s)

 F = 96500

Ý nghĩa hằng số Faraday:

+ F: hằng số Faraday là điện tích c a 1 ol electron hay điện lượng c n thiết để 1 mol electron

chuyển d i trong mạch ở catot hoặc ở anot (F = 1,602.10-19

.6,022.1023 ≈ 96500 C.mol-1) Khi có 96500C tải qua mạch thì có 1 mol e cho hoặc nhận:

96500 C 1mol electron

Q = It ne = ?

AIt m=

96500n



36 ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI

Vậy số mol e nhận ở catot = số mol e như ng ở anot

Chú ý - Khối lượng catot tăng chính là khối lượng kim loại tạo thành sau điện phân bám vào

- m (dung dịch sau điện phân) = m (dung dịch trước điện phân) – (m kết tủa + m khí)

- Đ giảm khối lượng của dung dịch: Δm = (m kết tủa + m khí)

- Có thể có các phản ứng phụ ảy ra giữa từng cặp: chất tạo thành ở điện c c, chất tan trong dung

dịch, chất dùng làm điện c c

Ví dụ:

Điện phân nóng chảy Al2O3 với anot làm bằng than chì thì điện c c bị ăn mòn d n do chúng

cháy trong o i mới sinh

C +O2 → CO2 2C +O2 → 2CO

+ Phản ứng giữa a it trong dung dịch với kim loại bám trên catot sẽ ảy ra khi qu trình điện

phân kết thúc 2 AgNO3 + H2O 2Ag + 2HNO3 + O2

3 Ag+ 4HNO3 3AgNO3 + NO +2 H2O

Vd1: Điện phân với điện c c trơ dd muối sun at kim loại hóa trị với cư ng đ dòng điện 3A.Sau

1930 giây,thấy khối lượng catot tăng 1,92g Xác định tên kim loại

Catot: M2+ + 2e M n e = It/96500 =

Vd2: Điện phân 200 ml dd CuSO4 với các điện c c trơ bằng dòng điện m t chiều I = 19,3A Khi

khí b t đ u thoát ra ở cả hai điện c c thì ngừng điện phân Thể tích khí sinh ra ở anot là 1,12 lít (đktc)

1 Khối lượng kim loại (gam) sinh ra ở catot là :

A 0,32 B 0,64 C 3,2 D 6,4

Catot: Cu2+ + 2e Cu Anot:

ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI 37

3 Nồng đ (M) của dd CuSO4 là:

A 0,25 B 2,5 C 0,1 D 0,5

nCuSO4 = nCu2+ =

Vd3: Cho dòng điện có cư ng đ 10A đi qua bình điện phân chứa 500 ml dung dịch NaOH 45%

( =1,05g/ml) Hỏi sau m t th i gian bao lâu dung dịch trong bình đạt nồng đ 50%

Vd4: Có 200 ml dd CuSO4 (d = 1,25g/ml) (dd A) Sau khi điện phân dd A, khối lượng của dd giảm đi 8 gam Mặt khác, để làm kết tủa hết lượng CuSO4 dư sau phản ứng điện phân phải dùng hết 1,12 lít H2S (đktc) Nồng đ % và nồng đ mol của dd CuSO4 trước khi điện phân là:

A 9,6; 0,75 B 50; 0,5 C 20; 0,2 D 30; 0,55

Vd5: Th c hiện phản ứng điện phân dd chứa m gam hh CuSO4 và NaCl với điện c c trơ, bình điện phân

có màng ngăn, cư ng đ dòng điện = 5A đến khi nước bị điện phân tại cả 2 điện c c thì ngừng điện phân ung dịch sau khi điện phân hoà tan vừa đủ 1,6 gam CuO và ở anot có 448 ml khí (đktc) thoát ra Catot :

Anot :

Cấu hình electron: ns 1 là những nguyên tố s, đều có 1e ở lớp ngoài cùng,bán kính nguyên tử lớn,

dễ như ng electron  o đó kim lọai nhóm IA là chất khử mạnh nhất

Nhẹ, mềm, dẫn điện và nhiệt tốt.Nhiệt đ nóng chảy, nhiệt đ sôi thấp giảm từ Li Cs )

Khối lượng riêng nhỏ (tăng từ Li  Cs )

Có mạng tinh thể lập phương tâm khối (kiểu mạng kém đặc khít)

Màu ngọn lửa đặc trưng của đơn chất và hợp chất: đưa kim loại kiềm (hoặc hợp chất của kim loại kiềm ) vào ngọn lửa đèn khí không màu, ta có:

Màu ngọn lửa Đỏ tía Vàng Tím Đỏ huyết Xanh lơ

Nhận biết ki loại kiề và hợp chất c a nó bằng ngọn lửa kh ng àu

III.TÍNH CHẤT HÓA HỌC CHUNG

KIM LOẠI NHÓM IA 39

 Khi đốt nóng trong khí o i: 2Na + O2 Na2O2(r n) (Natripeoxit)

 Khi đốt nóng trong khí o i: K + O2 KO2 (Kalisupeoxit)

2.T c dụng dung dịch axit HCl, H 2 SO 4 loãng  Muối + H 2

Kim lọai kiềm nóng chảy có thể tác dụng cho hydro

Ví dụ: 2Na + H2  2NaH (Natri hidrua)

6.Na bị cacbonat hóa trong kh ng khí

Bình thư ng Na có m t lớp tạp chất do Na bị o i hóa (Na2O), hút ẩm (NaOH) và cuối cùng bị cacbonat hóa (Na2CO3) 4Na + O2 

Na2O + 2H2O 

2 NaOH + CO2 

IV.ĐIỀU CHẾ

1.Nguyên tắc: khử ion kim lọai kiềm thành kim loại t do M + + e  M

2 Phương ph p: điện phân nóng chảy muối halogenua hay hidroxit ở dạng khan

2NaCl  dpnc 

4NaOH  dpnc 

V.ỨNG DỤNG: Na, K: làm chất trao đổi nhiệt trong lò phản ứng

Cs: dùng chế tạo tế bào quang điện

40 KIM LOẠI NHÓM IA

BÀI: MỘT Ố HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI KIỀM

A.NaOH (NATRI HIDROXIT)

2.T c dụng v i oxit axit: t y tỉ lệ số ol NaOH : CO 2

Nếu tỉ lệ 2:1 2NaOH + CO2 ……….( 2OH

+ CO2  CO32- + H2O.) Nếu tỉ lệ 1: 1 NaOH + CO2  ……… ( OH- + CO2  HCO32- )

3.T c dụng v i dung dịch uối 2NaOH + CuSO4  Na2SO4 + Cu(OH)2

4.T c dụng v i ki lọai (Al, Zn…) Cr: Kh ng phản ng dd NaOH loãng,dd NaOH đặc

 Phương pháp 1: điện phân dung dịch NaCl có vách ngăn ốp giữa 2 điện c c trơ

Phương trình điện phân: 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2

Nếu không có màn ngăn ốp giữa 2 điện c c thì Cl2 sẽ phản ứng với dung dịch NaOH:

Nếu dung dịch lo ng thu được nước javen: