Tóm tắt lý thuyết về kim loại và các dạng toán về kim loại

Tóm tắt lý thuyết về kim loại và các dạng toán về kim loại. Tóm tắt lý thuyết về kim loại và các dạng toán về kim loại. Tóm tắt lý thuyết về kim loại và các dạng toán về kim loại. Tóm tắt lý thuyết về kim loại và các dạng toán về kim loại.

Chuyên đề 6: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI A- KIẾN THỨC TRỌNG TÂM I- Đặc điểm cấu tạo: - Số electron lớp ngồi (1,2,3 e) - Bán kính nguyên tử lớn - Độ âm điện nhỏ - Năng lựong ion hóa nhỏ II- Tính chất hóa học: Do đặc điểm cấu tạo nguyên tử nên tham gia phản ứng kim loại thường có khuynh hướng nhường electron thể tính khử R →Rn+ +ne 1- Tác dụng với phi kim VD: 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 3Fe + 2O2 → Fe3O4 2Na + S → Na2S (Trừ Hg tham gia điều kiện thường kim loại khác phải cần có nhiệt độ) 2- Tác dụng với axit: a- Với axit có tính OXH yếu: HCl, H2SO4(lỗng) - Chỉ có kim loại đứng trước H2 dãy hoạt động hóa học tham gia phản ứng - Khi tham gia phản ứng kim loại bị OXH đến mức OXH thấp giải phóng sản phảm khử khí H2 VD: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 Fe + H2SO4(lỗng) → FeSO4 + H2 Cu + HCl → khơng xảy phản ứng b- Với axit có tính OXH mạnh: H2SO4 đậm đặc, HNO3 - Tác dụng hầu hết với kim loại trừ vàng bạch kim - Khi tham gia phản ứng kim loại bị OXH đến mức OXH cực đại giải phóng sản phẩm khử chất S, SO2, N2, N2O, NO, NO2, NH4NO3… VD: 2Fe + 6H2SO4 đặc nóng → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 3H2O 3Cu + 8HNO3 loãng → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O * Lưu ý: - Tùy thuộc vào độ mạnh yếu kim loại, độ đặc loãng axít tham gia phản ứng điều kiện phản ứng mà sản phẩm khử chất chất khác (Đối với kim loại trung bình yếu tham gia phản ứng với HNO3 loãng thường cho sản phẩm NO, tham gia với HNO3 đặc thường cho sản phẩm NO2) - Các kim loại Al, Fe, Cr thụ động với H2SO4 đặc nguội HNO3 đặc nguội 3- Tác dụng với dung dịch muối: * Chỉ có kim lọai có tính khử mạnh đẩy kim loại có tính khử yếu khỏi dung dịch muối VD: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag * Các kim loại mạnh như: KLK, KLKT (trừ Mg Be) tác dụng với dung dịch muối cho hidroxit không tan tương ứng + muối giải phóng khí H2 VD 2Na + 2H2O + CuSO4 → Cu(OH)2 + Na2SO4 + H2 4- Tác dụng với H2O: Các kim loại kiềm kim loại kiềm thổ tac dụng với H2O điều kiện thường VD: 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2 - Các kim loại trung bình tác dụng với H2O nhiệt độ cao VD: 3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2 - Các kim loại yếu không tác dụng với H2O * Lưu ý: Al, Zn, Mg, Be không tham gia phản ứng với H2O có lớp màng oxit bền vững bảo vệ không cho H2O tiếp xúc với lớp kim loại bên Nhưng môi trường bazơ mạnh Al, Zn tan H2O theo phản ứng sau: 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 +3H2 Zn + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2 5- Tác dụng với oxit kim loại: Trong điều kiện nhiệt độ cao kim loại có tính khử mạnh có khử oxit kim loại thành kim loại tự VD: 2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe 2Al + Cr2O3 → 2Al2O3 + 2Cr III- Dãy hoạt động hóa học kimloại: Là dãy gồm cặp OXH-K xếp theo chiều tăng dần tình OXH ion kim loại giảm dần tính khử kim loại Tính OXH ion kim loại tăng dần K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ 2H+ Cu2+ Fe3+ Hg2+ Ag+ Pt2+ Au3+ K Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H2 Cu Fe2+ Hg Ag Pt Au Tính khử kim loại giảm dần IV – Điều chế kim loại: 1- Nguyên tắc: Thực trình khử ion kim loại các hợp chất thành kim loại tự Mn+ + ne → M 2- Phương pháp: a- Phương pháp thủy luyện: Dùng kim loại có tính khử mảnh đẩy kim loại có tình khử yếu khỏi dung dịch muối VD: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag b- Phương pháp nhiệt luyện: Dùng chất khử: Al, C, CO, H khử ion kim loại oxit thành kim loại tự nhiệt độ cao VD: 2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe (Phản ứng nhiệt nhôm) CuO + H2 → Cu + H2O c- Phương pháp điện phân: Dùng dòng điện chiều để khử ion kim loại anot thành kim loại tự * Điện phân nóng chảy: Dùng để điều chế kim loại mạnh ĐPNC VD 2NaCl 2Na + Cl2 * Điện phân dung dịch: Điều chế hầu hết kim loại ĐPDD VD: CuCl2 Cu + Cl2 ĐPDD 4AgNO3 + 2H2O 4Ag + 4HNO3 + O2 V - Ăn mòn kim loại: Là phá hủy kim loại tác dung chất mơi trường 1- Ăn mòn hóa học: Là phá hủy kim loại kim loại tác dụng trực tiếp với chất mơi trường, electron kim loại chuyển trực tiếp đến chất môi trường VD: Sắt bị OXH tác dụng với oxi khơng khí, nước nhiệt độ cao 2- Ăn mòn điện hóa (phổ biến): Là phá hủy kim loại kim loại tiếp xúc với chất điện li sinh dòng điện Chống ăn mòn điện hóa: a- Phương pháp bảo vệ bề mặt: Phủ lên bề mặt kim loại lớp sơn, dầu mỡ, chất dẻo mạ, tráng lớp bề mặt kim loại lớp kim loại hợp kim chống gỉ, dùng chất kìm hảm b Phương pháp điện hóa: Dùng kim loại có tình khử mạnh để bảo vệ kim loại có tính khử yếu B- CÁC DẠNG BÀI TẬP VẬN DỤNG Dạng XÁC ĐỊNH TÊN NGUYÊN TỐ KIM LOẠI I- CƠ SỞ LÝ THUYẾT Phương pháp giải: Do kim loại khác có khối lượng mol khác nên để xác định tên nguyên tố kim loại người ta thường dựa vào khối lượng mol Lưu ý: 1- Nếu kim loại thuộc phân nhóm chu kì liên tiếp gọi R kim loại tương đương tìm khối lượng nguyên tử trung bình kim loại sử dụng bảng HTTH để xác định tên kim loại 2- Đối với kim loại nhiều hóa trị (VD Fe, Cr) tác dụng với chất có độ mạnh tính OXH khác nhiều thường thể hố trị khác nhau, viết PTPƯ ta phải đặt cho hố trị khác VD: R + nHCl → RCln + n H2 2R + mCl2 → 2RClm 3- Nên ý đến việc sử dụng phương pháp tăng giảm khối lương định luật bảo toàn electron: “Tổng số mol electron cho tổng số mol electron nhận vào” để rút ngắn thời gian giải toán Dạng KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH AXIT I- CƠ SỞ LÝ THUYẾT HCl R + H2SO4 Muoi hoa tri thap + H2 HNO3 R + San pham khu cua S Muoi hoa tri cao + H2SO4dac + H2O San pham khu cua N Một số lưu ý trình làm bài: Khi KL hỗn hợp gồm nhiều KL tác dụng với dung dịch HCl H2SO4 lỗng ta ln có: nHCl = 2nH2 nH2SO4 = nH2 Các KL nhiều hóa trị tác dụng với nhóm axit khác nhau: (HCl, H2SO4 lỗng) (HNO3, H2SO4 đậm đặc) thể hóa trị khác nên viết phương trình phản ứng ta phải đặt hóa trị khác Fe + HNO3 loang Fe(NO3)3 + NO + H2O Fe + HCl FeCl2 + H2 Nếu hỗn hợp nhiều kim loại tác dụng với axit kim loại có tính khử mạnh ưu tiên bị OXH trước VD1: Hòa tan hỗn hợp KL Al Fe dung dịch HCl thứ tự phản ứng xảy sau: 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 VD2: Hoà tan hỗn hợp gồm Fe Cu vào dung dịch HNO3 lỗng phản ứng xảy sau: 3Fe + 8HNO3 → 3Fe(NO3)2 + 2NO + 4H2O 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O 3Fe(NO3)2 + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O Trong trình làm cần ý sử dụng ĐLBTKL ĐLBT electron để tiết kiệm thời gian Kết hợp phương pháp bảo toàn khối lượng phương pháp bảo toàn electro ta có biểu thức tính khối lượng muối thu sau phản ứng sau: Khối lượng muối Clorua = mKL + mCl- = mKL + 71.nH2 mKL + 96.nH2 2- Khối lượng muối sunphat = mKL + mSO4 = mKL + 96.nSO2 - Khối lượng muối nitrat = mKL + mNO3 = mKL +62.10nN2 Al, Fe, Cr thu động với H2SO4 đặc nguội HNO3 đặc nguội mKL + 62.nNO2 mKL + 62.3nNO mKL + 62.8nN2O BÀI TOÁN ĐIỆN PHÂN I- CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1- Định nghĩa: Điện phân trình OXH-K xảy điện cực tác dụng dòng điện chiều 2- Phân loại: a- Điện phân nóng chảy: Là trình điện phân chất trạng thái nóng chảy Phương pháp dùng để điều chế kim loại có tính khử mạnh KLK, KLKT, Al b- Điện phân dung dịch: Là trình điện phân chất trạng thái dung dịch 3- Qui tắc điện cực: a- Điện cực âm: Xảy trình khử ion kim loại, H+ H2O Mn+ + ne M + 2H + 2e H2 2H2O + 2e 2OH- + H2 - Ion có tính OXH mạnh bị điện phân trước - Nếu điện phân dung dịch muối kim loại mạnh (KLK, KLKT, Al) điện cực âm xảy trình khử H2O dpdd NaCl + H2O NaOH + H2 + Cl2 co man ngan VD: b- Điện cực dương: Xảy trình OXH gốc axit, OH- H2O 2Cl- - 2e Cl2 4OH - 4e 2H2O + O2 2H2O - 4e 4H+ + O2 - Ion có tính khử mạnh bị điện phân trước - Nếu điện phân dung dịch muối gốc axit có tính OXH điện cực dương xảy trình OXH H2O dpdd Cu + H2SO4 + O2 VD: CuSO4 + H2O 4- Định luật faraday (Dùng để tính khối lượng ccác chất thu điện cực) m: Khối lượng chất thu điện cực (Gam) AIt I: Cường độ dòng điện (Ampe) m = t: Thời gian điện phân (Giây) nF n: Số electron trao đổi điện cực F: Hằng số Faraday = 96500 Lưu ý: 1- Vì trình điện phân trình OXH-K nên tuân theo định luật bảo toàn electron “Tổng số mol electron thu Catôt tổng số mol electron nhường Anôt” It n n echo = enhận = F 2- Trường hợp điện phân mắc nối tiếp điện lượng qua bình điện phân khoảng thời gian nhau nên lượng chất thu bình điện cực 3- Trong trình điện phân ngồi phản ứng điện phân xảy điện cực có phản ứng phụ xảy phản phẩm điện phân (Phản ứng tạo nước Javen trình điện phândung dịch muối ăn) phản ứng sản phẩm điện phân với điện cực (Phản ứng đốt cháy anôt than chì q trình điện phân nóng chảy Al2O3…) BÀI TOÁN KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH MUỐI I- CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1- Phản ứng kim loại với dung dịch muối xảy theo qui tắc α “Chất khử mạnh tác dụng với chất oxi hoá mạnh để sinh chất khử yếy chất oxi hoá yếu VD: Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu Cu + Fe3+ → Fe2+ + Cu2+ 2- Trường hợp cho hỗn hợp nhiều kim loại tác dựng với dung dịch muối kim loại có tính khử mạnh bị OXH trước VD: Hoà tan hỗn hợp kim loại Mg, Fe Cu dung dịch chứa muối AgNO3 thứ tự phản ứng xảy sau: Mg + 2Ag+ → Mg2+ + 2Ag Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag 3- Trường hợp hoà tan kim loại vào dung dịch chứa nhiều muối ion kim loại có tính OXH mạnh bị khử trước VD: Hồ tan Fe dung dịch chứa đồng thời dung dịch HCl, AgNO3 CuSO4, thứ tự phản ứng xảy sau: Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu Fe + 2H+ → Fe2+ + H2 4- Để giải toán ta thường sử dụng kết hợp phương pháp giải sau: Bảo toàn khối lượng, bảo toàn điện tích, bảo tồn ngun tố, tăng giảm khối lượng, bảo toàn electron… 5- Các kim loại tan nước tác dụng với dung dịch muối không cho kim loại VD: 2Na + CuSO4 + H2O → Cu(OH)2 + Na2SO4 + H2 6- Trong môi trường trung tính ion NO3- khơng có tính OXH mơi trường axit NO3- chất OXH mạnh VD: 3Cu + 2NO3- + 8H+ → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O BÀI TOÁN NHIỆT KIM LOẠI I-CƠ SỞ LÝ THUYẾT Phản ứng nhiệt kim loại phản ứng khử oxit kim loại thành kim loại tự chất khử : CO,H2,Al (phản ứng nhiệt nhôm) nhiệt độ cao Các chất khử CO H2 khử kim loại có tính khử trung bình yếu (Kim loại đứng sau Al dãy điện hoá) Trong phản ứng khử oxit kim loại chất khử CO H2 ta ln có: nO(oxit) = nCO = nCO2 nO(oxit) = nH2 = nH2O Trong phản ứng nhiệt kim loại ta ln có: mOxit giảm = mO oxit Để giải toán ta thường kết hợp phương pháp: Bảo toàn khối lượng, bảo toàn electron, bảo toàn nguyên tố phương pháp tăng giảm khối lượng DẠNG 4: BÀI TOÁN VỀ PHẢN ỨNG THỦY LUYỆN 1- Phản ứng kim loại với dung dịch muối xảy theo qui tắc α “Chất khử mạnh tác dụng với chất oxi hoá mạnh để sinh chất khử yếu chất oxi hoá yếu VD: Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu; Cu + Fe3+ → Fe2+ + Cu2+ 2- Trường hợp cho hỗn hợp nhiều kim loại tác dựng với dung dịch muối kim loại có tính khử mạnh bị OXH trước VD: Hoà tan hỗn hợp kim loại Mg, Fe Cu dung dịch chứa muối AgNO3 thứ tự phản ứng xảy sau: Mg + 2Ag+ → Mg2+ + 2Ag; Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag; Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag 3- Trường hợp hoà tan kim loại vào dung dịch chứa nhiều muối ion kim loại có tính OXH mạnh bị khử trước VD: Hoà tan Fe dung dịch chứa đồng thời dung dịch HCl, AgNO3 CuSO4, thứ tự phản ứng xảy sau: Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag; Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu; Fe + 2H+ → Fe2+ + H2 4- Để giải toán ta thường sử dụng kết hợp phương pháp giải sau: Bảo toàn khối lượng, bảo tồn điện tích, bảo tồn ngun tố, tăng giảm khối lượng, bảo toàn electron… 5- Các kim loại tan nước tác dụng với dung dịch muối không cho kim loại VD: 2Na + CuSO4 + H2O → Cu(OH)2 + Na2SO4 + H2 6- Trong mơi trường trung tính ion NO3- khơng có tính OXH môi trường axit NO3- chất OXH mạnh VD: 3Cu + 2NO3- + 8H+ → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O ... TOÁN NHIỆT KIM LOẠI I-CƠ SỞ LÝ THUYẾT Phản ứng nhiệt kim loại phản ứng khử oxit kim loại thành kim loại tự chất khử : CO,H2,Al (phản ứng nhiệt nhôm) nhiệt độ cao Các chất khử CO H2 khử kim loại. .. NGUYÊN TỐ KIM LOẠI I- CƠ SỞ LÝ THUYẾT Phương pháp giải: Do kim loại khác có khối lượng mol khác nên để xác định tên nguyên tố kim loại người ta thường dựa vào khối lượng mol Lưu ý: 1- Nếu kim loại. .. Tính khử kim loại giảm dần IV – Điều chế kim loại: 1- Nguyên tắc: Thực trình khử ion kim loại các hợp chất thành kim loại tự Mn+ + ne → M 2- Phương pháp: a- Phương pháp thủy luyện: Dùng kim loại