he thong kien thuc hoa hoc chuong 2kim loai

Hîp kim lµ chÊt r¾n thu ®îc sau khi lµm nguéi hçn hîp nãng ch¶y cña nhiÒu kim lo¹i kh¸c nhau hoÆc hçn hîp kim lo¹i vµ phi kim. 2.[r]

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 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 lợng riêng khác nhau, những kim loại có khối lợng

riêng nhỏ hơn 5 gam/cm 3 đợc gọi là kim loại nhẹ, còn các kim loại có khối lợng riêng lớn

hơn 5 gam/cm 3 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 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 thờng 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 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 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 ⃗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:

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 - D y hoạt động hoá học ã

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

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 nớc

Kim loại đứng trớc

Mg phản ứng với nớc

ở nhiệt độ thờng giải phóng H2

2K+2H2O 2KOH+H2

Một số kim loại 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

3 Tác dụng

với dung

dịch axit

Kim loại đứng trớc 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

H2SO4 loãng

4 Tác dụng

với các

dung dịch

muối

Kim loại đứng trớc (trừ các kim loại tác dụng với nớc ở nhiệt độ th-ờng) 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 lợng riêng 2,7 gam/cm 3), dẻo nên có nhiều ứng dụng trong đời sống nh 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

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, Cl 2 , Br 2 …

2Al + 3S ⃗t o Al2S3

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:

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 dới dạng oxit, muối Ngời ta sản xuất nhôm bằng phơng 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

kim loại nặng (khối lợng riêng 7,86 gam/cm 3), dẻo … nên có nhiều ứng dụng trong đời sống nh 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 , Br …

Điện phân nóng chảy

Fe + S ⃗t o FeS

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:

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:

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 đợc 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

Các hợp

kim của

sắt

- Gang là hợp kim của sắt với

cacbon, trong đó hàm lợng

cacbon chiếm từ 2 - 5% Ngoài ra

trong gang 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 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

- 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 nh: C, S, P,

Mn, Si …thành oxit loại ra khỏi

Fe2O3 + 3CO ⃗t o 2Fe + 3CO2

Fe3O4 + 4CO ⃗t o 3Fe + 4CO2

+ Tạo xỉ

CaO + SiO2 ⃗t o CaSiO3 …

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, 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 …

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

3 Các phơng pháp chống ăn mòn kim loại

- 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