đại cương về kim loại

Dãy điện hoá cho phép xác định chiều hướng xảy ra phản ứng ôxi hoá - khử giữa các cặp ôxi hoá -khử: phản ứng oxi hoá - khử chỉ tự xảy ra theo chiều chất ôxi hoá mạnh tác dụng với chất kh

CHƯƠNG VI: đại cương về kim loại

Trung Hiếu 54: Tính chất hoá học chung của kim loại là gì?

Hãy viết các phương trình phản ứng minh hoạ

Hướng dẫn giải

Tính chất hoá học chung của kim loại là tính khử, tức dễ cho

electron: M - ne = Mn+

* Sở dĩ kim loại dễ cho electron vì:

-Nguyên tử kim loại có ít electron ở lớp ngoài cùng

- Nguyên tử kim loại có bán kính lớn, lực hút của hạt

nhân với electron ngoài cùng yếu, năng lượng ion hoá

nhỏ,electron dễ tách khỏi nguyên tử hơn so với phi kim

* Các phản ứng minh hoạ:

- Kim loại tác dụng với phi kim: 2Na + Cl2 = 2NaCl

Kim loại tác dụng với dung dịch muối: Fe + CuSO4 = Fe SO4 + Cu

Trung Hiếu 55: Dãy điện hoá của kim loại là gì?

1 Nêu ý nghĩa của dãy điện hoá kim loại cho ví dụ minh hoạ

2 Hãy cho biết vị trí của cặp Mn2+/Mn trong dãy điện hoá Biết rằng ion

H+ oxi hoá được Mn

Hướng dẫn giải:

1 Dãy điện hoá của kim loại là dãy các cặp oxi hoá - khử của kim loại

được xếp theo chiều tăng dần tính oxi hoá của các ion kim loại và giảm

dần tính khử của các kim loại tương ứng

2 Dãy điện hoá cho phép xác định chiều hướng xảy ra phản ứng ôxi

hoá - khử giữa các cặp ôxi hoá -khử: phản ứng oxi hoá - khử chỉ tự

xảy ra theo chiều chất ôxi hoá mạnh tác dụng với chất khử mạnh để

tạo thành chất oxi hoá và chất khử yếu hơn

Ví dụ: Fe /Fe và Cu /Cu

Phản ứng xảy ra là:

Cu2+ + Fe = Fe2+ + Cu

3 Ion H+ oxi hoá được Mn: 2H+ + Mn = H2 + Mn2+

Þ tính oxi hoá H+ > Mn2+; Tính khử H2 < Mn

Vậy cặp Mn2+/Mn phải đứng trước cặp 2H+/H2

Trung Hiếu 56:

a) Sự ăn mòn kim loại là gì?

b) Trong dung dịch HCl loãng, chất nào dễ bị ăn mòn hơn: Zn, Cu, hợp

kim Zn - Cu? Giải thích?

Hướng dẫn giải

a) ăn mòn kim loại là sự phá huỷ kim loại hay hợp kim do tác dụng hoá

học của môi trường xung quanh

b) Zn bị ăn mòn hoá học do phản ứng

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 ↑

Cu không bị HCl ăn mòn (vì Cu không bị H+ oxi hoá)

Hợp kim Zn - Cu bị ăn mòn điện hoá học

ở Zn, phản ứng xảy ra nay ở chỗ tiếp xúc giữa Zn với dung dịch,

H2 thoát ra bám trên bề mặt kẽm làm chậm sự tiếp xúc giữa Zn với H+

Trong trường hợp Zn - Cu, H2 thoát ra ở cực dương (Cu)

Vì vậy hợp kim Zn - Cu bị ăn mòn nhanh hơn Zn

Trung Hiếu 57:

a) Cho biết ăn mòn kim loại xảy ra trong trường hợp: Al tác dụng với

dung dịch HCl có chứa CuCl2 Giải thích

b) Trong phòng thí nghiệm khi điều chế hiđro bằng phản ứng giữa kẽm

và axit sunfuric loãng, tại sao người ta thường thêm vào hỗn hợp phản

ứng ít giọt dung dịch đồng sunfat Viết các phương trình phản ứng xảy

ra và trình bày cơ chế của quá trình đó:

- Khí hiđro bay ra khởi dung dịch luôn lẫn hơi nước, làm thế nào để thu

được khí hiđro khô?

Hướng dẫn giải:

a) Khi cho thanh Al vào dung dịch HCl có CuCl2 sẽ xảy ra:

- Quá trình ăn mòn hoá học do phản ứng trực tiếp của Al với HCl, quá

trình ăn mòn hoá học xảy ra yếu và yếu dần

2Al + 6HCl = 2 AlCl3 + 3H2

Al + 3H+ = Al3+ + 3/2H2 ↑

Quá trình ăn mòn điện hoá do:

2Al + 3 Cu2+ = 3Cu↓ + 2Al3+

Khi Cu tạo thành bám vào Al và trong dung dịch chất điện ly dẫn đến

trên bề mặt Al xuất hiện vô số pin hoạt động (Cu - Al) Từ lúc này

Al lại bị ăn mòn điện hoá →sự ăn mòn này mạnh Al bị hoà tan nhanh

trong dung dịch

b Điều chế H2:

Zn nguyên chất + H2SO4 loãng + vài giọt dung dịch CuSO4

- Nếu chỉ có Zn nguyên chất trong dung dịch H2SO4 loãng → sự căn

mòn hoá học, H2↑ yếu, yếu dần

- Khi cho thêm vài giọt CuSO4:

Zn + CuSO4 = Cu ↓ + ZnSO4

* Cu tạo thành bám vào Zn → tạo vô số pin Zn - Cu hoạt động → xảy

ra ăn mòn điện hoá mạnh Zn tan nhiều H2 ↑ thoát ra trên bề mặt Cu

Cơ chế : pin Zn - Cu (Zn là cực (-); Cu là cực (+))

* Zn tan trong dung dịch dạng Zn2+: Zn - 2e = Zn2+

Electron từ Zn →Cu, H+ trong dung dịch Cu → H2 : 2H+ + 2e H2 ↑

Zn cứ tan, H2 thoát ra từ cực Cu

- Khí H2 có lẫn hơi nước loại H2O như sau: Cho H2 ẩm qua P2O5

hoặc H2SO4 đặc, hơi nước bị giữ lại

Trung Hiếu 58: Cho dung dịch Fe(SO) tác dụng với kim loại Cu,

được FeSO4 và CuSO4.Cho dung dịch CuSO4 tác dụng với kim

loại Fe, được FeSO4 và Cu

1 Viết các phương trình phản ứng dạng phân tử và ion rút gọn

2 So sánh tính oxi hoá của các ion kim loại nói trên

Hướng dẫn giải:

1

Fe2(SO4)3 + Cu = 2FeSO4 +CuSO4 2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+

2 Tính oxi hoá : Fe3+ > Cu2+ > Fe2+

Trung Hiếu 59 : Nêu nguyên tắc chung để điều chế kim loại

Nêu một số phương pháp thường dùng để điều chế các kim

loại hoạt động hoá học mạnh, trung bình và yếu Cho ví dụ

minh hoạ, viết các phương trình phản ứng xảy ra

Hướng dẫn giải:

Nguyên tắc chung để điều chế kim loại: khử ion + kim loại trong

hợp chất thành nguyêntử kim loại

Mn+ + ne → M0

Một số phương pháp thông thường:

- Đối với kim loại hoạt động hoá học mạnh: Na, K, Mg, Ca, Al dùng

phương pháp điện phân nóng chảy

- Với kim loại trung bình, yếu có thể dùng các phương pháp:

Trung hiếu 60: Cho cấu hình electron của một số nguyên tố:

a) 1s2 2s2 2p6 3s2

b) 1s2 2s2 2p5

c) 1s2 2s2 2p6 3s2

d) 1s2 2s2 2p6 3s2 2p6 4s1

e) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

g) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3

Hãy cho biết vị trí của từng nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn

và dự đoán xem nó là khối lượng hay phi kim

Hướng dẫn giải:

Số thứ tự Chu kỳ Nhóm Nguyên tố

b) 9 2 Chính VII Phi kim

Trung Hiếu 61:

a) Khi cho một kim loại A vào dung dịch muối kim loại B có thể xảy

ra phản ứng gì? Hãy nêu điều kiện để kim loại A có thể đẩy kim loại

B ra khỏi dung dịch muối của B Cho VD

b) Trong các cặp chất cho dưới đây, trường hợp nào có xảy ra phản

ứng (chất điện li ở trong dung dịch nước):

Cu + HCl

Cu + Hg(NO3)2

Zn + Pb(NO3)2

Cu + Ag2SO4

Fe + ZnCl2

Ag + AuCl3

Viết phương trình phản ứng dạng phân tử và dạng ion thu gọn

Hướng dẫn giải:

a) Điều kiện để kim loại A đẩy được kim loại B khỏi dung dịch muối

(xem phần lí thuyết thầy đã giảng trên lớp)

- Khi cho kim loại A vào dung dịch muối kim loại B:

* Nếu A là kim loại tác dụng được với H2O ở (điều kiện thường): A

sẽ tác dụng với nước trước và sau đó tạo hiđroxit kim loại B: ví dụ: Cho

Na vào dung dịch CuSO4 :

* Nếu A khử mạnh hơn B, nhưng muối tạo thành của A không tan, chỉ

phản ứng một lúc rồi ngưng (do kết tủa phủ bề mặt kim loại A, phản ứng

ngừng tiếp diễn):

Pb + CuSO4 → PbSO4 ↓ + Cu

Fe + AgCl: không phản ứng

của A tan được:

b)

Cu + HCl : không phản ứng

Cu + Hg(NO3)2 Cu(NO3)2 + Hg

Zn + Pb(NO3)2 Zn(NO3)2 + Pb

Cu Ag2SO4 CuSO4 + 2Ag

Fe + ZnCl2 → không phản ứng

3Ag + AuCl3 → 3AgCl↓ + Au (không hoàn toàn)

Trung Hiếu 62:

a) Trong công nghiệp người tađiều chế CuSO4 bằng cách ngâm

Cu kim loại trong dung dịch H2SO4 loãng và sục khí O2 liên tục

Cách làm này có lợi hơn hoà tan Cu trong H2SO4 đặc nóng không?

Tại sao? Hãy nêu một số ứng dụng của CuSO4

b) Hãy nêu 3 phương pháp tạo thành CuCl2 từ Cu kim loại và 3 phương

pháp điều chế Cu từ CuCl2

Hướng dẫn giải:

a) Trong công nghiệp, người ta điều chế CuSO4:

2Cu + O2 + 2H2SO4 → 2CuSO4 + 2H2O

Nếu dùng đặc, nóng lượng axit tăng gấp đôi:

Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + H2O

ứng dụng CuSO4 dùng để mạ Cu, sản xuất bột màu vô cơ, thuốc trừ sâu,

chất khử trùng

b)

3 phản ứng trực tiếp điều chế CuCl2 từ Cu:

3 phản ứng gián tiếp:

Trung Hiếu 63:

a) Một hợp chất có công thức là CuCO3.Cu(OH)2 Từ hợp chất đó

có những phương pháp nào điều chế Cu? Phương pháp nào điều chế Cu tinh khiết hơn cả?

b) Nêu 4 biện pháp điều chế CuO từ Cu và 4 biện pháp điều Cu từ CuO Hướng dẫn giải:

a) Cách 1: Hoà tan mẫu trong axit, rồi lấy dịch đem điện phân (hoặc cho tác dụng với Fe, thì Cu sẽ bị đẩy ra) Với phương pháp điện phân,

ta thu được Cu tinh khiết nhất

Trung Hiếu 64: Hoà tan hết hỗn hợp Cu + Al trong dung dịch HNO3 loãng nóng (chỉ tạo khí NO) ta thu được dung dịch A

1 Cho NaOH dư tác dụng với dung dịch A

2 Cho NaOH tác dụng vừa đủ với các chất trong dung dịch A

3 Lấy kết tủa ở (2) đem nung đến khối lượng không đổi

4 Lấy sản phẩm sinh ra từ (3) tác dụng với H2 đung nóng

Hãy viết các phương trình phản ứng

Hướng dẫn giải:

Trung Hiếu 65: Dung dịch A chứa a mol CuSO4 và b mol Xét 3 thí nghiệm sau:

* Thí nghiệm 1: Thêm c mol Mg vào dung dịch A Phản ứng xong, dung dịch có 3 muối

* Thí nghiệm 2: Thêm 2c mol Mg vào dung dịch A Phản ứng xong, dung dịch có 2 muối

* Thí nghiệm 3: Thêm 3c mol Mg vào dung dịch A Phản ứng xong, dung dịch có 1 muối

a) Tìm mối liên hệ giữa c với a, b trong mỗi thí nghiệm trên

b) Cho a = 0,2 mol; b = 0,3 mol; số mol Mg là 0,4mol Tìm khối lượng

chất rắn thu được sau phản ứng.

Hướng dẫn giải:

a) Thí nghiệm 1: Dung dịch thu được có 3 muối, nghĩa là muối CuSO4 phản ứng trước nhưng chưa hết: