Kim loai BDHSG 9 20182019

Soạn Giảng Sĩ số 18/8/2017 21/8/2017 Chương 2: KIM LOẠI BÀI 1: TÍNH CHẤT CỦA KIM LOẠI I – VỊ TRÍ CỦA KIM LOẠI TRONG BẢNG TUẦN HỒN - Nhóm IA (trừ H), nhóm IIA: kim loại nguyên tố s - Nhóm IIIA (trừ B), phần nhóm IVA, VA, VIA: kim loại nguyên tố p - Các nhóm B (từ IB đến VIIIB): kim loại chuyển tiếp, chúng nguyên tố d - Họ lantan actini (xếp riêng thành hai hàng cuối bảng): kim loại thuộc hai họ nguyên tố f * Nhận xét: đa số nguyên tố hóa học biết nguyên tố kim loại (trên 80 %) II – TÍNH CHẤT VẬT LÍ CỦA KIM LOẠI Tính chất chung Kim loại có tính chất vật lí chung là: tính dẻo, tính dẫn điện, tính dẫn nhiệt ánh kim a) Tính dẻo: Những kim loại có tính dẻo cao Au, Ag, Al, Cu, Zn… b) Tính dẫn điện: Kim loại dẫn điện tốt Ag, tiếp sau Cu, Au, Al, Fe… c) Tính dẫn nhiệt: Nói chung kim loại dẫn điện tốt dẫn nhiệt tốt d) Ánh kim: Tóm lại: tính chất vật lí chung kim loại chủ yếu electron tự kim loại gây Tính chất riêng a) Khối lượng riêng: - Li kim loại có khối lượng riêng nhỏ (d = 0,5 g/cm3) osimi (Os) có khối lượng riêng lớn (d = 22,6 g/cm3) - Các kim loại có khối lượng riêng nhỏ g/cm3 gọi kim loại nhẹ (như Na, K, Mg, Al…) lớn g/cm3 gọi kim loại nặng (như Fe, Zn, Pb, Cu, Ag, Au…) b) Nhiệt độ nóng chảy: Kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp Hg (–39oC, điều kiện thường tồn trạng thái lỏng) kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao W (vonfam, 3410oC) c) Tính cứng: Kim loại mềm nhóm kim loại kiềm (như Na, K…do bán kính lớn, cấu trúc rỗng nên liên kết kim loại bền) có kim loại cứng dũa (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 KL giảm dần từ trái qua phải - KL đứng trước Mg phản ứng với nước nhiệt độ thường - KL đứng trước H phản ứng với dd axit HCl, H2SO4 lỗng, … (axit khơng có tính oxi hóa) - Từ Mg trở đi, KL đứng trước đẩy KL đứng sau khỏi dd muối IV – TÍNH CHẤT HĨA HỌC CHUNG CỦA KIM LOẠI Tính chất đặc trưng kim loại tính khử (nguyên tử kim loại dễ bị oxi hóa thành ion dương): M → Mn+ + ne Tác dụng với phi kim Hầu hết kim loại khử phi kim điển hình tạo thành oxit muối Ví dụ: 4Al + 3O2 2Al2O3 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 Hg + S → HgS Tác dụng với axit a) Đối với dung dịch HCl, H2SO4 loãng: M + nH+ → Mn+ + n/2H2 (M đứng trước hiđro dãy hoạt động hóa học KL) b) Đối với H2SO4 đặc, HNO3 (axit có tính oxi hóa mạnh): - Kim loại thể nhiều số oxi hóa khác phản ứng với H2SO4 đặc, HNO3 đạt số oxi hóa cao - Hầu hết kim loại phản ứng với H2SO4 đặc nóng (trừ Pt, Au) H2SO4 đặc nguội (trừ Pt, Au, Fe, Al, Cr…), S+6 H2SO4 bị khử thành S+4 (SO2) ; So S-2 (H2S) 2Fe + 6H2SO4 (đặc) Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O 4Mg + 5H2SO4 (đặc) 4MgSO4 + H2S + 4H2O - Hầu hết kim loại phản ứng với HNO3 đặc nóng (trừ Pt, Au) HNO3 đặc nguội (trừ Pt, Au, Fe, Al, Cr…), N+5 HNO3 bị khử thành N+4 (NO2) - Hầu hết kim loại phản ứng với HNO3 lỗng (trừ Pt, Au), N+5 HNO3 bị khử thành N+2 (NO) ; N+1 (N2O) ; No (N2) 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 mạnh thường cho sản phẩm khử có số oxi hóa thấp Các kim loại Na, K…sẽ gây nổ tiếp xúc với dung dịch axit Tác dụng với dung dịch muối - Điều kiện để kim loại M đẩy kim loại X khỏi dung dịch muối nó: + M đứng trước X dãy HĐHH + Cả M X không tác dụng với nước điều kiện thường Ví dụ: - Khi cho Zn vào dung dịch CuSO4 ta thấy lớp bề mặt kẽm dần chuyển qua màu đỏ màu xanh dung dịch bị nhạt dần phản ứng: Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu↓ Tác dụng với nước - Các kim loại mạnh Li, Na, K, Ca, Sr, Ba…khử nước dễ dàng nhiệt độ thường theo phản ứng: M + nH2O → M(OH)n + n/2H2 - Kim loại Mg tan chậm Al tan dạng hỗn thống (hợp kim Al Hg) - Các kim loại trung bình Mg, Al, Zn, Fe…phản ứng với nước nhiệt độ cao tạo oxit kim loại 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 Cu, Ag, Hg…khơng khử nước dù nhiệt độ cao Tác dụng với dung dịch kiềm Các kim loại mà hiđroxit chúng có tính lưỡng tính Al, Zn, Be, Sn, Pb…tác dụng với dung dịch kiềm (đặc) Trong phản ứng này, kim loại đóng vai trò chất khử, H2O chất oxi hóa bazơ làm mơi trường cho phản ứng Ví dụ: phản ứng Al với dung dịch NaOH hiểu phản ứng Al với nước môi trường kiềm gồm hai trình: 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2 Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O Cộng hai phương trình ta phương trình: 2Al + 2H2O + 2NaOH → 2NaAlO2 + 3H2 - Tổng quát: 2A + 2(4 – n)NaOH + 2(n – 2)H2O → 2Na4 – nAO2 + nH2 Tác dụng với oxit kim loại Các kim loại mạnh khử oxit kim loại yếu 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 Phương pháp thủy luyện: dùng kim loại mạnh đẩy kim loại yếu khỏi muối Thường dùng điều chế kim loại có tính khử yếu (từ Cu trở sau) Fe + CuCl2 → FeCl2 + Cu Phương pháp nhiệt luyện: dùng chất khử CO, H2, C, Al để khử oxit kim loại thành kim loại Thường dùng điều chế kim loại yếu trung bình (sau Al) FeO + CO → Fe + CO2 CuO + H2 → Cu + H2O Phương pháp điện phân: dùng dòng điện chiều khử ion kim loại thành kim loại Phương pháp điều chế hầu hết 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 kim loại (Al2O3) ñpnc 4NaOH  → 4Na+ O2 + 2H2O ñpnc CaCl  → Ca+ Cl2 ñpnc Al 2O3   → Al + O2 Na AlF * Điều chế kim loại có tính khử trung bình yếu (sau Al) điện phân nóng chảy muối halogen điện phân dung dịch muối chúng ñpnc FeBr2  → Fe + Br2 ñpnc CuCl  → Cu + Cl BÀI TẬP * Bài tập nhà: Bài 1: Hoà tan 5,2g hỗn hợp gồm Mg Fe dung dịch axit HCl 1M, thu dược 3,36 lit H2 (đktc) a/ Tính thành phần % theo khối lượng kim loại hỗn hợp b/ Tính thể tích dung dịch axit HCl dùng Bài 2: Hoà tan hoàn toàn 15,3g hỗn hợp gồm Mg Zn dung dịch axit HCl 1M thu 6,72 lit H2 (đktc) a/ Xác định khối lượng kim loại hỗn hợp đầu b/ Tính thể tích dung dịch axit HCl cần dùng Đáp số: a/ mMg = 2,46g mZn = 12,84g b/ Vdd HCl 1M = 0,6 lit Bài 3: Hoà tan hoàn toàn 6,5g kim loại A chưa rõ hố trị vào dung dịch axit HCl, thu 2,24 lit H2 (đktc) Xác định kim loại A Đáp số: A Zn Bài 4: Hoà tan hoàn toàn oxit kim loại hoá trị II dung dịch H 2SO4 14% vừa đủ thu dung dịch muối có nồng độ 16,2% Xác định cơng thức oxit Đáp số: MgO Bài 5: Hoà tan hoàn toàn 10 gam oxit kim loại R cần dùng 250ml dung dịch hỗn hợp gồm axit H2SO4 0,25M axit HCl 1M Tìm cơng thức oxit Đáp số: Fe2O3 nH2SO4 = 0.25X0.25 = 0,0625(mol) nHCl = 0.25X1 = 0,25(mol) gọi CTHH kim loại oxit kim loại R R2Oy R2Oy + yH2SO4 >>>R2(SO4)y + H2O 0,0625/y _0,0625 (mol) R2Oy + 2yHCl >>>2RCly + yH2O 0,25/2y 0,25 (mol) >>>nR2Oy = 0,0625/y+0,25/2y >>>MR2Oy = 1/(0,0625/y+0,25/2y) lập bảng biện luận biện luận hố trị y , tìm giá trị thoã mãn R 56 ( Fe) >>>CTHH hợp chất Fe2O3 * Bài luyện tập Bài 1: Cho 10g hỗn hợp gồm Zn Cu tác dụng với dung dịch axit H 2SO4 lỗng thu 2,24 lit H2 (đktc) Tính thành phần % khối lượng kim loại hỗn hợp ban đầu Đáp số: %Zn=65%; %Cu=35% Bài 2: Hoà tan hết 25,2g kim loại R dung dịch axit HCl, sau phản ứng thu 10,08 lit H2 (đktc) Xác định kim loại R Đáp số: Fe Bài 3: Cho 10g hỗn hợp gồm Fe Cu tác dụng với dung dịch axit HCl, thu 3,36 lit khí H2 (đktc) Xác định thành phần % khối lượng kim loại hỗn hợp đầu Đáp số: % Fe = 84%, % Cu = 16% Bài 4: Cho hỗn hợp gồm Al Ag phản ứng với dung dịch axit H 2SO4 thu 5,6 lít H2 (đktc) Sau phản ứng 3g chất rắn khơng tan Xác định thành phần % theo khối lượng cuả kim loại hỗn hợp ban đầu Đáp số: % Al = 60% % Ag = 40% Bài 5: Cho 4,48g oxit kim loại hoá trị tác dụng hết 7,84g axit H 2SO4 Xác định công thức oxit Đáp số: CaO Bài 6: Có oxit sắt chưa rõ công thức, chia oxit làm phần a/ Để hoà tan hết phần cần dùng150ml dung dịch HCl 1,5M b/ Cho luồng khí H2 dư qua phần nung nóng, phản ứng xong thu 4,2g sắt Tìm cơng thức oxit sắt nói Đáp số: Fe2O3 Bài 7: Hoà tan hoàn toàn 20,4g oxit kim loại A, hoá trị III 300ml dung dịch axit H 2SO4 thu 68,4g muối khan Tìm cơng thức oxit Đáp số: Bài 8: Để hoà tan hoàn toàn 64g oxit kim loại hoá trị III cần vừa đủ 800ml dung dịch axit HNO3 3M Tìm cơng thức oxit Đáp số: Bài 9: Khi hoà tan lượng oxit kim loại hoá trị II vào lượng vừa đủ dung dịch axit H2SO4 4,9%, người ta thu dung dịch muối có nồng độ 5,87% Xác định công thức oxit Hướng dẫn: Đặt công thức oxit RO PTHH: RO + H2SO4 > RSO4 + H2O (MR + 16) 98g (MR + 96)g Giả sử hoà tan mol (hay MR + 16)g RO Khối lượng dd RSO4(5,87%) = (MR + 16) + (98 : 4,9).100 = MR + 2016 M R + 96 C% = M + 2016 100% = 5,87% R Giải phương trình ta được: MR = 24, kim loại hoá trị II Mg Đáp số: MgO ... Tác dụng với oxit kim loại Các kim loại mạnh khử oxit kim loại yếu 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... HĨA HỌC CHUNG CỦA KIM LOẠI Tính chất đặc trưng kim loại tính khử (ngun tử kim loại dễ bị oxi hóa thành ion dương): M → Mn+ + ne Tác dụng với phi kim Hầu hết kim loại khử phi kim điển hình tạo.. .Kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp Hg (–39oC, điều kiện thường tồn trạng thái lỏng) kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao W (vonfam, 3410oC) c) Tính cứng: Kim loại mềm nhóm kim loại kiềm