đại cương kim loại luyen thi 2017

I V KIM LOI PageCNG |1 I V TR, CU TO CA KIM LOI: 1.V trớ ca kim loi bng tun hon: - Cỏc kim loi (KL) l nhng nguyờn t h s.(nhúm IA (tr H) v nhúm IIA) - L nhng KL h p: nhúm IIIA (tr B), mt phn ca cỏc nhúm IVA, VA, VIA - L nhng KL h d: nhúm IB n VIIIB - L nhng KL h f: h lantan v actini (chỳng c xp thnh hng cui bng) Cu to ca KL: a cu to ca nguyờn t KL - KL cú bỏn kớnh nguyờn t ln - KL cú e ngoi cựng ớt: n e b Cu to mng ca KL KL tn ti di dng tinh th ph bin: - Mng lp phng tõm cú cỏc ion dng (ion KL) nm trờn cỏc nh v tõm ca hỡnh lp phng Vớ du nh : cỏc kim loi kiờm, Cr, Fe - Mng lp phng tõm din cú cỏc ion dng (ion KL) nm trờn cỏc nh v gia cỏc mt ca hỡnh lp phng Vớ du nh : Cu, Al, Pb - Mng lng tru luc giỏc ờu cú cỏc ion dng (ion KL) nh, gia mt ỏy v gia ỏy ca hỡnh lng tru Vớ du nh cỏc kim loi nhúm II (Be, Mg, Ca, ) Trong tinh th KL, ion dng v nguyờn t KL nm nhng nỳt ca mng tinh th Cỏc electron húa tr liờn kt yu vi ht nhõn nờn d tỏch nguyờn t v chuyn ng t mng tinh th => Liờn kt kim loi l liờn kt c hỡnh thnh cỏc electron t gn cỏc ion dng kim loi vi II TNH CHT VT L CA KIM LOI: Tớnh cht chung: a Tớnh - KL b bin dng tỏc dung mt lc c hc mnh lờn ming KL: KL cú kh nng d rốn, d dỏt mng d kộo si Lớ do: Khi cú tỏc ng c hc cỏc cation KL mng tinh th trt lờn nhau, nhng khụng tỏch ri nh sc hỳt tnh in ca cỏc e t vi cỏc cation KL Nhng KL cú tớnh cao l: Au, Ag, Al, Cu, Sn b Tớnh dn in - KL cú kh nng dn in c, nhit ca KL cng cao thỡ tớnh dn in ca KL cng gim Lớ do: + Khi c ni vi ngun in, cỏc e t ang chuyn ng hn lon tr nờn chuyn ng thnh dũng KL www.facebook.com/trungtamluyenthiuce Copyright by UCE Corporation + Khi tng nhit , s Page dao |ng ca cỏc cation KL tng lờn, lm cn tr s chuyn ng ca dũng e t KL - KL khỏc khau cú tớnh dn in khỏc ch yu l mt e t ca chỳng khụng ging KL dn in tt nht l Ag (49), Cu (46), Au 35,5), Al (26) c Tớnh dn nhit + KL cú kh nng dn nhit Lớ : Nhng e t vựng nhit cao cú ng nng ln hn, chỳng chuyn ng n vựng cú nhit thp hn ca KL v truyờn nng lng cho cỏc ion dng õy Tớnh dn nhit ca KL gim dn theo th theo õy : Ag, Cu, Al, Fe d nh kim + V sỏng ca KL gi l ỏnh kim Hu ht KL ờu cú ỏnh kim Lớ : cỏc electron t cú kh nng phn x tt nhng tia sỏng cú bc súng m mt ta cú th nhn c Túm li : nhng tớnh cht vt lớ chung ca KL nh trờn ch yu l cỏc electron t KL gõy Tớnh cht riờng ca KL: a Khi lng riờng : - KL khỏc cú lng riờng khỏc rừ rt nh nht Liti (Li cú D=0,5), nng nht Osimi (Os cú D= 22,6) - Quy c : + KL nh cú D5g/cm3 (Fe, Zn, Pb, Cu, Ag, Hg b Nhit núng chy : - KL khỏc cú nhit núng rt khỏc nhau, thp nht l Hg (-39 oC), cao nht l W (3410oC) - Quy c : + KL cú nhit núng chy < 1500oC l KL d núng chy + KL cú nhit núng chy > 1500oC l KL khú núng chy c Tớnh cng : - Nhng KL khỏc cú tớnh cng khỏc - Quy c kim cng cú cng l 10 thỡ : Cr l 9, W l 7, Fe l 4,5, Cu l v Al l 3, Cs l 0,2 Cỏc tớnh cht : lng riờng, nhit núng chy, tớnh cng ph thuc vo bn ca liờn kt kim loi, nguyờn t khi, kiu mng tinh thca KL III TNH CHT HểA HC CHUNG CA KIM LOI : Vỡ KL cú e húa tr ớt, bỏn kớnh nguyờn t ln, õm in thp, nng lng ion húa ca nguyờn t thp nờn tớnh cht húa hc c trng ca KL l tớnh kh (d b oxi húa) : M www.facebook.com/trungtamluyenthiuce Mn+ + ne- Copyright by UCE Corporation Tỏc dng vi phi kim Page | - Hu ht Kl ờu tỏc dung c vi phi kim tr Au, Ag, Pt + Tỏc dung vi oxi : M + n O2 Al + O2 Mg + O2 M2On Al2O3 MgO Na + O2 Na2O Chu y : Fe cú th b oxi húa bi oxi cho nhiờu oxit khỏc Fe + O2 Fe + O2 Fe + O2 + Tỏc dung vi halogen (X2): M Fe Cu 2K + Cl2 + Cl2 + Cl2 + Tỏc dung vi lu hunh: M Fe Na + S + S Fe 2O3 FeO Fe 3O4 + n X2 MXn FeCl3 CuCl2 KCl +nS M2Sn FeS Na2S Hg + S HgS Tỏc dng vi axit a Axớt cú tớnh oxi húa ion hidro (HCl; H2SO4 loóng) M + 2n H+ Mgn+ + n H2 Vớ du: Mg + HCl MgCl2 + H2 Fe + HCl FeCl2 + H2 Chu y: Cỏc KL ng sau hidro day iin húa khụng cú phn ng ny b Axớt cú tớnh oxi húa khụng phi nguyờn t hiro (HNO3; H2SO4 ): Hu ht KL tỏc dung c,( tr Au v Pt), khụng gii phúng hidro m to cỏc sn phm ca N hay S: - Vi axit HNO3 S : www.facebook.com/trungtamluyenthiuce Copyright by UCE Corporation Page | Chu y: + Nu HNO3 c thỡ gai phúng NO2 + Nu HNO3 loang thỡ KL ng sau H s to NO; KL ng trc H s to NO hoc ( N2O; N2 ; NH+4) + Nu KL cú nhiờu húa tr, thỡ to húa tr ti a - Vi axit H2SO4 : S : Lu y: Al, Fe, Cr : khụng tỏc dung vi axit HNO3; H2SO4 c, ngui Tỏc dng vi nc: - nhit thng ch cú kim loi kiờn (Li, Na, K, Rb, Cs) v kim loi kiờm th ( Ca, Sr, Ba) tỏc dung c vi nc to dd kiờm v khớ H2 M + a H2O > M(OH)a + a H2 Vớ du: K + H2O > K(OH) + H2 Ca + H2O > Ca(OH)2 + H2 - Mt s KL cú tớnh kh trung bỡnh kh c hi nc nhit cao nh Zn, Fe to oxit v hidro - Cỏc KL cú tớnh kh yu nh Cu, Ag, Hg khụng kh c H 2O, dự nhit no - Mt s KL cú hidroxit lng tớnh thỡ tỏc dung vi H 2O mụi trng kiờm nh: Al, Zn, Be, Sn Al + H O + NaOH NaAlO + Vớ du: Zn + H 2 NaOH Na ZnO + H Tỏc dng vi dung dch mui: a Vi cỏc KL trung binh yờu (khụng tỏc dung c vi H2O nhit thng) cú th kh c ion KL kộm hot ng hn dung dch mui thnh KL t www.facebook.com/trungtamluyenthiuce Copyright by UCE Corporation Vớ Zn + Page | du: CuCl2 ZnCl2 + Cu CuCl2 AlCl3 + Cu Al + b Vi cỏc KL mnh (tỏc dung c H2O nhit thng) thỡ xy qua giai on: + Giai on kim loi tỏc dung vi nc tao dung dch kiờm v hidro + Giai on 2: dung dch kiờm tỏc dung vi mui (nu tha man k xy ra) Vớ du: Khi cho Na vo lng d dung dch CuCl2 Na + NaOH Hay H 2O NaOH + + H2 (Giai on 1) CuCl2 Cu(OH) + NaCl (Giai on 2) Na + H 2O + CuCl2 Cu(OH)2 + NaCl + H IV DY IN HểA CA KIM LOI Mt s khỏi nim: Cp oxi húa-kh ca KL Dng oxi húa v dng kh ca cựng mt nguyờn t KL to nờn cp oxi húa-kh: Dng oxi húa / dng kh 2+ Fe3+ 2+ Ag Cu 2+ Ag Cu Fe Vớ du: ; ; Pin in húa: L thit b gm KL nhỳng dung dch mui ca nú c ni bng cu mui Vớ du: Lỏ Zn nhỳng ZnSO4 Cu nhỳng CuSO4 dung dch ny ni vi qua cu mui: - Lỏ Zn b n mũn vỡ Zn b oxi húa: Zn Zn2+ + 2eCỏc e ny di chuyn qua lỏ Cu thụng qua dõy dn (lm kim vụn k b lch) - Trong dung dch CuSO4 cỏc ion Cu2+ di chuyn n lỏ Cu, ti õy chỳng b kh thnh Cu, ri bỏm lờn lỏ Cu Cu2+ + 2e Cu 2+ Ion Cu dung dch b gim dn vờ nng - vai trũ ca cu mui: trung hũa in tớch ca dung dch: cỏc ion dng NH+4 hoc K+ v Zn2+ di chuyn qua cu mui n cc ng dung dch CuSO4 ngc li cỏc ion õm NO3-, SO42- di chuyn qua cu mui n cc www.facebook.com/trungtamluyenthiuce Copyright by UCE Corporation ng dung dch ZnSO4 Page | Zn úng vai trũ in cc õm (Anot) l ni xy s oxi húa Cu úng vai trũ in cc dng (catot) l ni xy s kh Thờ in cc: S xut hin dũng in i t cc Cu sang cc Zn chng t rng cú s chờnh lch in th gia in cc Zn v Cu tc l mi in cc xut hin mt th in cc nht nh Sut in ng: Hiu ca th in cc dng (E(+)) vi th in cc õm (E(-)) c gi l sut in ng ca pin in húa: Epin = E(+) - E(-) ( vớ du ny E pin = E0(Cu2+/ Cu) - E0(Zn2+/Zn)) in cc hidro chun: Tm platin (Pt) nhỳng dung dch axit cú nng ion H + l M Bờ mt c hp phu bi khớ hidro di ỏp sut 1atm E02H+/ H2 = 0,00 V Thờ in cc chun kim loi: - in cc KL m nng ion KL dung dch bng 1M c gi l in cc chun - Th in cc chun ca KL cn o c chp nhn bng sd ca pin to bi in cc hidro chun v in cc chun ca KL cn o - Nu KL úng vai cc õm, thỡ th in cc chun ca KL cú giỏ tr õm, nu úng vai trũ cc dng thỡ th in cc chun ca KL cú gớa tr dng í ngha ca dóy thờ in cc chun ca KL So sỏnh tớnh oxi húa-kh: Trong dung dch nc th in cc chun ca KL E0Mn+/ M cng ln thỡ tớnh oxi húa ca cation Mn+ v tớnh kh ca KL M cng yu (ngc li) Xỏc nh chiu ca phn ng oxi-húa kh: Cation KL cp oxihúa-kh cú th in cc chun ln hn cú th oxi húa c KL cp cú th in cc chun nh hn - Da vo th in cc chun ca KL sp xp nh bờn trỏi, ln bờn phi - Vit phng trỡnh phn ng theo quy tc anpha ( ) KL cp oxihúa-kh cú th CC õm kh c ion H+ ca dung dch axit Xỏc nh sut in ng chun ca pin in húa: Epin = E(+) - E(-) sut in ng ca pin in húa luụn l s dng Xỏc nh thờ in cc chun ca cp oxihúa-kh: Da vo Epin = E(+) - E(-) Mt s CT liờn quan n E : www.facebook.com/trungtamluyenthiuce Copyright by UCE Corporation Page | + Sut in ng ca pin cú liờn quan n nng lng Gip G G (cũn gi l entanpi G0 t do) ca phn ng: = -nFE v cỏc iờu kin chun = -nFE0 Trong ú: - E0 v E l s (V) ca pin kc v iờu kin khỏc vi kc; - F l hng s faraday (F = 96500 C) G G , l bin thiờn nng lng Gip (J) KC v K bt kỡ - n l s e ti thiu trao i phn ng oxi húa-kh + phng trỡnh Necst: Trong Oxh + ne Kh Phng trỡnh ca th in cc l: 0, 059 [Ox] ì lg n [ Kh] E = E0 + V IU CH KIM LOI Nguyờn tc Kh ion KL thnh KL: Mn+ + ne M Phng phỏp: cú phng phỏp chớnh Phng phỏp thy luyn: - Dựng kim loi mnh kh (khụng tỏc c vi H 2O t0 thng) kim loi yu mui Zn + CuCl2 ZnCl2 + Cu Cu + AgNO3 Cu(NO3 )2 + Ag Vớ du: > Phng phỏp ny dựng iờu ch kim loi cú tớnh kh yu Phng phỏp nhit luyn: - Dựng cht kh (CO, H2; C; Al) kh ion kim loi cỏc oxit Vớ du: CO + CuO Cu + CO2 H + CuO Cu + H 2O CO + Fe 2O3 Fe + CO > Phng phỏp ny iờu ch kim loi hot ng trung bỡnh v yu.(sau nhụm) Phng phỏp in phõn - Dựng dũng in mt chiờu trờn catụt (cc õm) kh ion kim loi: www.facebook.com/trungtamluyenthiuce Copyright by UCE Corporation + in phõn dung dch núng chy: Page | dựng iờu ch cỏc kim loi t Al tr vờ trc Vớ du: in phõn núng chy NaCl S in phõn K NaCl A + Na (nc) Cl + Na + 1e = Na 2Cl- -2e = Cl2 điện phân nóng chảy NaCl 2Na + Cl2 Phng trỡnh in phõn: + in phõn dung dch (trong nc): dựng iờu ch cỏc kim loi sau Al Vớ du: in phõn dung dch CuCl2 S in phõn K CuCl2 A + Cu (H2O) Cl 2+ Cu + 2e = Cu 2Cl- -2e = Cl2 điện phân dung dịch CuCl2 Cu + Cl2 Phng trỡnh in phõn: VI S IN PHN Khỏi nim: L quỏ trỡnh oxi húa- kh xy trờn bờ mt in cc cú dũng in mt chiờu i qua cht in li núng chy hoc dung dch cht in li S in phõn ca cỏc cht in li in phõn cht in li núng chy: - Cht in li núng chy phõn li thnh ion Cation chuyn vờ catot, anion vờ anot - Ti catot: cation KL nhn e thnh KL - Ti anot: anion nhng e thnh phi kim in phõn dung dch cht in li nc: - katot(K) th t in phõn: Ag +, Fe3+, Cu2+, H+(ca axit), Pb2+ Fe2+, Zn2+, H+ (ca nc) - anot (A) th t in phõn: S2-, I-, Br-, Cl- , OH3 nh lut faraday: m = A.I.t n.F V S N MềN KIM LOI nh ngha - n mũn kim loi l s phỏ hy KL hoc hp kim tỏc dung ca cỏc cht mụi trng Hu qu KL b oxi húa thnh ion KL: M Phõn loi Cú dng n mũn KL: * n mũn húa hc: www.facebook.com/trungtamluyenthiuce Mn+ + ne Copyright by UCE Corporation - /N: l s phỏ hy KL doPage KL| phn ng húa hc vi cht khớ hoc hi nc nhit cao - Bn cht: l qỳa trỡnh oxhúa kh.trong ú KL cho e v mụi trng nhn e - c im: nhit cng cao tc n mũn cng nhanh v khụng sinh dũng in * n mũn in húa - /N: l s phỏ hu KL KL tip xỳc vi mụi trng in li to dũng din - iu kin: + in cc phi khỏc + in cc phi tip xỳc + in cc phi cựng tip xỳc vi mụi trng cht in li - Bn cht: l cỏc quỏ trỡnh oxi húa, kh xy trờn bờ mt in cc to dũng in - C chờ: + in cc õm(thng l cỏc KL mnh hn) cho e thnh ion dng, cỏc e ny di chuyn sang in cc dng + in cc dng: H+, H2O nhn e thnh H2, OH+ Ion dng KL kt hp vi OH- thnh hidroxit, b phõn hu thnh oxit Cỏch chng n mũn kim loi a Cỏch li kim loi vi mụi trng - Theo phng phỏp ny thỡ dựng cỏc cht bờn vng i vi mụi trng ph ngoi mt i vi nhng vt lm bng kim loi Nh: + Sn chúng g, vecni + M in bng cỏc kim loi nh thic, crom, km + Dựng cỏc cht húa hc bờn vng nh oxit kim loi, photphat kim loi (phng phỏp to mng) b Dung hp kim chng gi (hp kim inục) c Dung cht chng n mũn (cht kim hóm) d Phng phỏp in húa - bo v mt kim loi ngi ta ni kim loi ny vi mt kim loi khỏc cú tớnh kh mnh hn www.facebook.com/trungtamluyenthiuce Copyright by UCE Corporation