Kim loai BDHSG 9 20182019

Soạn 18/8/2017Sĩ số Chương 2: KIM LOẠI BÀI 1: TÍNH CHẤT CỦA KIM LOẠI I – VỊ TRÍ CỦA KIM LOẠI TRONG BẢNG TUẦN HOÀN - Nhóm IA trừ H, nhóm IIA: các kim loại này là những nguyên tố s - Nhóm

Soạn 18/8/2017

Sĩ số

Chương 2: KIM LOẠI BÀI 1: TÍNH CHẤT CỦA KIM LOẠI

I – VỊ TRÍ CỦA KIM LOẠI TRONG BẢNG TUẦN HOÀN

- Nhóm IA (trừ H), nhóm IIA: các kim loại này là những nguyên tố s

- Nhóm IIIA (trừ B), một phần của các nhóm IVA, VA, VIA: các kim loại này là những

nguyên tố p

- Các nhóm B (từ IB đến VIIIB): các kim loại chuyển tiếp, chúng là những nguyên tố d

- Họ lantan và actini (xếp riêng thành hai hàng ở cuối bảng): các kim loại thuộc hai họ này là những nguyên tố f

* Nhận xét: đa số các nguyên tố hóa học đã biết là nguyên tố kim loại (trên 80 %)

II – TÍNH CHẤT VẬT LÍ CỦA KIM LOẠI

1 Tính chất chung

Kim loại có những tính chất vật lí chung là: tính dẻo, tính dẫn điện, tính dẫn nhiệt và ánh kim

a) Tính dẻo: Những kim loại có tính dẻo cao là Au, Ag, Al, Cu, Zn…

b) Tính dẫn điện: Kim loại dẫn điện tốt nhất là Ag, tiếp sau là Cu, Au, Al, Fe…

c) Tính dẫn nhiệt: Nói chung kim loại nào dẫn điện tốt thì dẫn nhiệt tốt

d) Ánh kim:

Tóm lại: những tính chất vật lí chung của kim loại như trên chủ yếu do các electron tự

do trong kim loại gây ra

2 Tính chất riêng

a) Khối lượng riêng:

- Li là kim loại có khối lượng riêng nhỏ nhất (d = 0,5 g/cm3) và osimi (Os) có khối lượng riêng lớn nhất (d = 22,6 g/cm3)

- Các kim loại có khối lượng riêng nhỏ hơn 5 g/cm3 được gọi là kim loại nhẹ (như Na, K, Mg, Al…) và lớn hơn 5 g/cm3 được gọi là kim loại nặng (như Fe, Zn, Pb, Cu, Ag, Au…)

b) Nhiệt độ nóng chảy:

Kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất là Hg (–39oC, điều kiện thường tồn tại ở trạng thái lỏng) và kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao nhất là W (vonfam, 3410oC)

c) Tính cứng:

Kim loại mềm nhất là nhóm kim loại kiềm (như Na, K…do bán kính lớn, cấu trúc rỗng nên liên kết kim loại kém bền) và có những kim loại rất cứng không thể dũa được (như W, Cr…)

III – DÃY HOẠT ĐỘNG HÓA HỌC CỦA KIM LOẠI

K Ba Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au

Ý nghĩa:

- Mức độ hoạt động của các KL giảm dần từ trái qua phải

- KL đứng trước Mg phản ứng được với nước ở nhiệt độ thường

- KL đứng trước H phản ứng với dd axit như HCl, H2SO4 loãng, … (axit không có tính oxi hóa)

- Từ Mg trở đi, KL đứng trước đẩy được KL đứng sau ra khỏi dd muối

IV – TÍNH CHẤT HÓA HỌC CHUNG CỦA KIM LOẠI

Tính chất đặc trưng của kim loại là tính khử (nguyên tử kim loại dễ bị oxi hóa thành ion

dương):

M → Mn+ + ne

1 Tác dụng với phi kim

Hầu hết các kim loại khử được phi kim điển hình tạo thành oxit hoặc muối

Ví dụ: 4Al + 3O2 2Al2O3

2Fe + 3Cl2 2FeCl3

Hg + S → HgS

2 Tác dụng với axit

a) Đối với dung dịch HCl, H2SO4 loãng:

M + nH+ → Mn+ + n/2H2

(M đứng trước hiđro trong dãy hoạt động hóa học KL) b) Đối với H2SO4 đặc, HNO3 (axit có tính oxi hóa mạnh):

- Kim loại thể hiện nhiều số oxi hóa khác nhau khi phản ứng với H2SO4 đặc, HNO3 sẽ đạt số oxi hóa cao nhất

- Hầu hết các kim loại phản ứng được với H2SO4 đặc nóng (trừ Pt, Au) và H2SO4 đặc nguội (trừ Pt, Au, Fe, Al, Cr…), khi đó S+6 trong H2SO4 bị khử thành S+4 (SO2) ; So hoặc S-2 (H2S)

2Fe + 6H2SO4 (đặc) Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O 4Mg + 5H2SO4 (đặc) 4MgSO4 + H2S + 4H2O

- Hầu hết các kim loại phản ứng được với HNO3 đặc nóng (trừ Pt, Au) và HNO3 đặc nguội (trừ

Pt, Au, Fe, Al, Cr…), khi đó N+5 trong HNO3 bị khử thành N+4 (NO2)

- Hầu hết các kim loại phản ứng được với HNO3 loãng (trừ Pt, Au), khi đó N+5 trong HNO3 bị khử thành N+2 (NO) ; N+1 (N2O) ; No (N2) hoặc N-3 (NH4+)

Cu + 4HNO3 (đặc) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 3Cu + 8HNO3 (loãng) → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

- Các kim loại có tính khử càng mạnh thường cho sản phẩm khử có số oxi hóa càng thấp Các kim loại như Na, K…sẽ gây nổ khi tiếp xúc với các dung dịch axit

3 Tác dụng với dung dịch muối

- Điều kiện để kim loại M đẩy được kim loại X ra khỏi dung dịch muối của nó:

+ M đứng trước X trong dãy HĐHH

+ Cả M và X đều không tác dụng được với nước ở điều kiện thường

Ví dụ: - Khi cho Zn vào dung dịch CuSO4 ta thấy lớp bề mặt thanh kẽm dần chuyển qua màu

đỏ và màu xanh của dung dịch bị nhạt dần do phản ứng: Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu↓

4 Tác dụng với nước

- Các kim loại mạnh như Li, Na, K, Ca, Sr, Ba…khử nước dễ dàng ở nhiệt độ thường theo phản ứng: M + nH2O → M(OH)n + n/2H2

- Kim loại Mg tan rất chậm và Al chỉ tan khi ở dạng hỗn thống (hợp kim của Al và Hg)

- Các kim loại trung bình như Mg, Al, Zn, Fe…phản ứng được với hơi nước ở nhiệt độ cao tạo oxit kim loại và hiđro

Ví dụ: Mg + H2O(h) MgO + H2

3Fe + 4H2O(h) Fe3O4 + 4H2

Fe + H2O(h) FeO + H2

- Các kim loại có tính khử yếu như Cu, Ag, Hg…không khử được nước dù ở nhiệt độ cao

5 Tác dụng với dung dịch kiềm

Các kim loại mà hiđroxit của chúng có tính lưỡng tính như Al, Zn, Be, Sn, Pb…tác dụng được với dung dịch kiềm (đặc) Trong các phản ứng này, kim loại đóng vai trò là chất khử, H2O là chất oxi hóa và bazơ làm môi trường cho phản ứng

Ví dụ: phản ứng của Al với dung dịch NaOH được hiểu là phản ứng của Al với nước trong môi trường kiềm và gồm hai quá trình: 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2

Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O

Cộng hai phương trình trên ta được một phương trình:

2Al + 2H2O + 2NaOH → 2NaAlO2 + 3H2

- Tổng quát: 2A + 2(4 – n)NaOH + 2(n – 2)H2O → 2Na4 – nAO2 + nH2

6 Tác dụng với oxit kim loại

Các kim loại mạnh khử được các oxit kim loại yếu hơn ở nhiệt độ cao thành kim loại

Ví dụ: 2Al + Fe2O3 2Fe + Al2O3

V – ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI

* Khử ion kim loại thành kim loại: Mn+ + ne → M

1 Phương pháp thủy luyện: dùng các kim loại mạnh đẩy các kim loại yếu ra khỏi muối

Thường dùng điều chế kim loại có tính khử yếu (từ Cu trở về sau)

Fe + CuCl2 → FeCl2 + Cu

2 Phương pháp nhiệt luyện: dùng các chất khử CO, H2, C, Al để khử oxit kim loại thành kim loại

Thường dùng điều chế các kim loại yếu và trung bình (sau Al)

FeO + CO → Fe + CO2

CuO + H2 → Cu + H2O

3 Phương pháp điện phân: dùng dòng điện một chiều khử ion kim loại thành kim loại

Phương pháp này có thể điều chế hầu hết các kim loại.

* Điều chế kim loại có tính khử mạnh (từ Li → Al): điện phân nóng chảy muối halogen

(nhóm IA, IIA), hidroxit (nhóm IA), oxit của kim loại (Al2O3)

ñpnc

ñpnc

ñpnc

 → + +

 → +

 → +

* Điều chế kim loại có tính khử trung bình và yếu (sau Al) có thể điện phân nóng chảy

muối halogen hoặc điện phân dung dịch muối của chúng

ñpnc

ñpnc

 → +

 → +

BÀI TẬP

* Bài tập về nhà:

Bài 1: Hoà tan 5,2g hỗn hợp gồm Mg và Fe bằng dung dịch axit HCl 1M, thì thu dược 3,36 lit

H2 (đktc)

a/ Tính thành phần % theo khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp

b/ Tính thể tích dung dịch axit HCl đã dùng

Bài 2: Hoà tan hoàn toàn 15,3g hỗn hợp gồm Mg và Zn bằng dung dịch axit HCl 1M thì thu

được 6,72 lit H2 (đktc)

a/ Xác định khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu

b/ Tính thể tích dung dịch axit HCl cần dùng

Đáp số:

a/ mMg = 2,46g và mZn = 12,84g và b/ Vdd HCl 1M = 0,6 lit

Bài 3: Hoà tan hoàn toàn 6,5g một kim loại A chưa rõ hoá trị vào dung dịch axit HCl, thì thu

được 2,24 lit H2 (đktc) Xác định kim loại A

Đáp số: A là Zn

Bài 4: Hoà tan hoàn toàn một oxit kim loại hoá trị II bằng dung dịch H2SO4 14% vừa đủ thì thu được một dung dịch muối có nồng độ 16,2% Xác định công thức của oxit trên

Đáp số: MgO

Bài 5: Hoà tan hoàn toàn 10 gam oxit của kim loại R cần dùng 250ml dung dịch hỗn hợp gồm

axit H2SO4 0,25M và axit HCl 1M Tìm công thức của oxit trên

Đáp số: Fe2O3

n H2SO4 = 0.25X0.25 = 0,0625(mol)

nH Cl = 0.25X1 = 0,25(mol)

gọi CTHH của kim loại oxit kim loại R là R 2 O y

R 2 O y + yH 2 SO 4 >>>R 2 (SO 4 ) y + H 2 O

0,0625/y _0,0625 (mol)

R 2 O y + 2yHCl >>>2RCl y + yH 2 O

0,25/2y 0,25 (mol)

>>>n R2Oy = 0,0625/y+0,25/2y

>>>M R2Oy = 1/(0,0625/y+0,25/2y)

lập bảng biện luận biện luận hoá trị y , tìm được giá trị thoã mãn là 3 và R là 56 ( Fe)

>>>CTHH của hợp chất là Fe 2 O 3

* Bài luyện tập

Bài 1: Cho 10g hỗn hợp gồm Zn và Cu tác dụng với dung dịch axit H2SO4 loãng thì thu được 2,24 lit H2 (đktc) Tính thành phần % về khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu Đáp số: %Zn=65%; %Cu=35%

Bài 2: Hoà tan hết 25,2g kim loại R trong dung dịch axit HCl, sau phản ứng thu được 10,08 lit

H2 (đktc) Xác định kim loại R

Đáp số: Fe

Bài 3: Cho 10g một hỗn hợp gồm Fe và Cu tác dụng với dung dịch axit HCl, thì thu được 3,36

lit khí H2 (đktc) Xác định thành phần % về khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu

Đáp số: % Fe = 84%, % Cu = 16%.

Bài 4: Cho 1 hỗn hợp gồm Al và Ag phản ứng với dung dịch axit H2SO4 thu được 5,6 lít H2

(đktc) Sau phản ứng thì còn 3g một chất rắn không tan Xác định thành phần % theo khối lượng cuả mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu

Đáp số: % Al = 60% và % Ag = 40%

Bài 5: Cho 4,48g một oxit của kim loại hoá trị tác dụng hết 7,84g axit H2SO4 Xác định công thức của oxit trên

Đáp số: CaO

Bài 6: Có một oxit sắt chưa rõ công thức, chia oxit này làm 2 phần bằng nhau.

a/ Để hoà tan hết phần 1 cần dùng150ml dung dịch HCl 1,5M

b/ Cho luồng khí H2 dư đi qua phần 2 nung nóng, phản ứng xong thu được 4,2g sắt

Tìm công thức của oxit sắt nói trên

Đáp số: Fe2O3

Bài 7: Hoà tan hoàn toàn 20,4g oxit kim loại A, hoá trị III trong 300ml dung dịch axit H2SO4

thì thu được 68,4g muối khan Tìm công thức của oxit trên

Đáp số:

Bài 8: Để hoà tan hoàn toàn 64g oxit của kim loại hoá trị III cần vừa đủ 800ml dung dịch axit

HNO3 3M Tìm công thức của oxit trên

Đáp số:

Bài 9: Khi hoà tan một lượng của một oxit kim loại hoá trị II vào một lượng vừa đủ dung dịch

axit H2SO4 4,9%, người ta thu được một dung dịch muối có nồng độ 5,87% Xác định công thức của oxit trên

Hướng dẫn:

Đặt công thức của oxit là RO

PTHH: RO + H2SO4 > RSO4 + H2O

(MR + 16) 98g (MR + 96)g

Giả sử hoà tan 1 mol (hay MR + 16)g RO

Khối lượng dd RSO4(5,87%) = (MR + 16) + (98 : 4,9).100 = MR + 2016

C% = ++201696

R

R

M

M

.100% = 5,87%

Giải phương trình ta được: MR = 24, kim loại hoá trị II là Mg

Đáp số: MgO