Phân dạng bài tập đại cương kim loại

Chương 5: Đại Cương Kim Loại BÀI 1: VỊ TRÍ KIM LOẠI TRONG BẢNG HỆ THỚNG T̀N HỒN CẤU TẠO CỦA KIM LOẠI I VỊ TRÍ Nhóm IA(-H), IIA, IIIA(-B), một phần nhóm IVA, VA,VIA Các nhóm B (IB→VIIIB) Họ lantan và actini (2 hàng cuối bảng HTTH) II CẤU TẠO KIM LOẠI Cấu tạo nguyên tử: Ít e lớp ngoài cùng ( 1→3e) Cấu tạo tinh thê - Kim loại có cấu tạo mạng tinh thê + Ion kim loại ở nút mạng + Electron chuyển động tự mạng tinh thể - Các kiêu mạng tinh thê phổ biến( kiêu) + Lục phương: * 74% ion kim loại + 26% không gian trống * Kim loại : Be, Mg, Zn + Lập phương tâm diện * 74% ion kim loại + 26% không gian trống * Kim loại : Cu, Ag, Au, Al + Lập phương tâm khối * 68% ion kim loại + 32% không gian trống * Kim loại : Li, Na, K Liên kết kim loại: Là lực hút tĩnh điện giữa Ion kim loai và electron tự Chú ý: - Mối quan hệ giữa cấu hình e và vị trí BTH + Số hiệu ( Z = số e = số p ) ↔ SỐ THỨ TỰ Ô + Số lớp ↔ Chu ky + Số e lớp ngoài cùng ↔ Số thứ tự nhóm (nhóm chính) ↔ Hóa trị cao nhất với oxi - Mối quan hệ cấu hình e của ion và Z + Cation: Znguyên tư = eion + điện tích + Anion: Znguyên tư = eion – điện tich - Cách viết cấu hình electron BÀI 2: TÍNH CHẤT CỦA KIM LOẠI – DÃY ĐIỆN HÓA CỦA KIM LOẠI I./ TÍNH CHẤT VẬT LÍ: Kim loại có tính chất vật lí chung :Tính dẻo - Tính dẫn điện - Tính dẫn nhiệt - Ánh kim Tính chất vật lí chung của kim loại gây nên bởi sự có mặt của electron tự mạng tinh thể kim loại Chú ý: - nhiệt độ càng cao → dẫn điện giảm (do ion dương cản trở e) - Vàng (dẻo nhất), Bạc (dẫn điện tốt nhất), Thủy ngân (thê lỏng, to thấp nhất), W (to cao nhất), Cr (cứng nhất) II./ TÍNH CHẤT HÓA HỌC: Tính chất hóa học chung của kim loại là tính khử (dễ bị oxi hóa) Tính khử = Nhường e = Bị oxi hóa Nguyên nhân: Ít e lớp ngoài cùng + Bán kính lớn + Lực liên kết hạt nhân yếu M -> Mn+ + ne 1./ Tác dụng với phi kim: to Thí dụ: 2Fe + 3Cl2   2FeCl3 o t  CuCl2 to 4Al + 3O2   2Al2O3 o t Fe + S   FeS to Hg + S   HgS Cu + Cl2 2./ Tác dụng với dung dịch axit: a./ Với dung dịch axit HCl , H2SO4 loãng: (trừ các kim loại Cu , Ag , Hg , Au không có phản ứng) sản phẩm là muối và khí H2 Thí dụ: Fe + 2HCl    FeCl2 + H2 b./ Với dung dịch HNO3 , H2SO4 đặc: (trừ Pt , Au không phản ứng) sản phẩm muối + sản phẩm khử + nước KL hoạt động hóa học mạnh KL Trung bình ́u H2SO4 đặc, to S  , SO2  SO2  o Loãng, t NH4NO3, N2  , N2O  , NO  NO  Trang Chương 5: Đại Cương Kim Loại Đặc, to HNO3 NO2  Thí dụ: 3Cu + 8HNO3 (loãng) o t  3Cu(NO3)2 + 2NO ↑ + 4H2O o t  Fe(NO3)3 + NO ↑ + 2H2O to Cu + 2H2SO4 (đặc)   CuSO4 + SO2 ↑ + 2H2O Fe + 4HNO3 (loãng) *Chú ý: Al, Fe, Cr không phản ứng với HNO3 và H2SO4 đặc nguội 3./ Tác dụng với nước: các kim loại Li , K , Ba , Ca , Na phản ứng với nước ở nhiệt độ thường tạo bazơ và khí H M + n H2O  M(OH)n + n/2 H2 Thí dụ: 2Na + 2H2O    2NaOH + H2 4./ Tác dụng với dung dịch muối: kim loại mạnh khư ion của kim loại yếu dung dịch muối thành kim loại tự Thí dụ: Fe + CuSO4    FeSO4 + Cu III DÃY ĐIỆN HĨA 1./ Dãy điện hóa kim loại: - Nguyên tắc sắp xếp: Từ trái sang phải: + Tính khử kim loại giảm dần + Tính oxi hóa ion kim loại tăng dần K+ Ca2+ K Ca Na+ Mg2+ Al3+ Na Mg Al Zn2+ Cr3+ Fe2+ Zn Cr Fe Ni2+ Sn2+ Ni Pb2+ H+ Sn Pb Cu2+ H2 Cu Fe3+ Fe2+ Ag+ Au3+ Tính oxi hóa ion kim loại tăng Ag Au Tính khử kim loại giảm 2./ Ý nghĩa dãy điện hóa: Dự đoán chiều của phản ứng giữa cặp oxi hóa khư xảy theo chiều: chất oxi hóa mạnh oxi hóa chát khư mạnh sinh chất oxi hóa yếu và chất khư yếu - Chiều phản ứng: Chất oxi hóa mạnh + Chất khử mạnh → Chất oxi hóa yếu + Chất khử yếu (Qui tắc  ) Fe2+ Oxi hóa yếu Fe Khử mạnh Cu2+ Oxi hóa mạnh PTPU: Cu2+ + Fe → Fe2+ + Cu Cu Khử yếu BÀI 3: SỰ ĂN MỊN KIM LOẠI I./ KHÁI NIỆM: Sự ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hợp kim tác dụng của các chất môi trường xung quanh M � Mn+ + ne II./ CÁC DẠNG ĂN MỊN KIM LOẠI: 1./ Ăn mòn hóa học: là quá trình oxi hóa - khư, đó các electron của kim loại chuyển trực tiếp đến các chất mơi trường to Ví dụ: 2Fe + 3Cl2 �� � 2FeCl3 2./ Ăn mòn điện hóa học: a./ Khái niệm: ăn mòn điện hóa là quá trình oxi hóa – khư, đó kim loại bị ăn mòn tác dụng của dung dịch chất điện li và tạo nên dòng electron chuyển dời từ cực âm đến cực dương b Điều kiện xảy ăn mòn điện hóa: (hội tụ đủ điều kiện) - Có điện cực khác chất - điện cực tiếp xúc với (trực tiếp gián tiếp) - điện cực phải đặt môi trường chất điện li (không khí ẩm hoặc axit) c Cơ chế ăn mòn: Cực âm (anot) = kim loại mạnh = quá trình oxi hóa = kim loại bị ăn mòn M → Mn+ Cực dương(catot) = kim loại yếu (hoặc PK) = quá trình khư 2H+ + 2e→ H2 O2 + 2H2O + 4e→ 4OHTóm lại: Nếu ăn mòn điện hóa thì kim loại mạnh bị ăn mòn trước III./ CHỚNG ĂN MỊN KIM LOẠI: a./ Phương pháp bảo vệ bề mặt: bôi, sơn, mạ, tráng….= vật liệu bền với môi trường b./ Phương pháp điện hóa:Nới kim loại cần bảo vệ với mợt kim loại có tính khư mạnh Thí dụ: để bảo vệ vỏ tàu biển làm thép người ta gắn vào những mặt ngoài của vỏ tàu (phần chìm dưới nước) những lá kẽm (Zn) Trang Chương 5: Đại Cương Kim Loại BÀI 4: ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI I./NGUYÊN TẮC: Khư ion kim loại thành nguyên tư Mn+ + ne > M II./ PHƯƠNG PHÁP: phương pháp 1./ PHƯƠNG PHÁP THỦY LUYỆN: dùng điều chế những kim loại yếu ( Cu , Ag , Hg …) * Nguyên tắc : Dùng kim loại có tính khư mạnh để khư ion kim loại dung dịch muối Thí dụ: Fe + CuSO4 -> Cu + FeSO4 2./ PHƯƠNG PHÁP NHIỆT LUYỆN: dùng điều chế những kim loại trung bình và yếu (Zn , Fe , Sn , Pb , Cu , Ag, Hg) * Nguyên tắc : Dùng các chất khư mạnh như: C , CO , H2 Al để khư các ion kim loại oxit ở nhiệt độ cao to Thí dụ: PbO + H2   Pb + H2O o t Fe2O3 + 3CO   2Fe + 3CO2 3./ PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN: a Khái niệm: Sự điện phân là quá trình oxi hóa khư xảy tại bề mặt các điện cực có dòng điện mợt chiều qua dung dịch chất điện li hay chất điện li ở trạng thái nóng chảy - Điện cực nối với cực âm của máy phát điện (nguồn điện một chiều) gọi là cực âm hay catot (catod) - Điện cực nối với cực dương của máy phát điện gọi là cực dương hay anot (anod) - Tại bề mặt của catot luôn có quá trình khử xảy ra, là quá trình đó chất oxi hóa nhận điện tư để tạo thành chất khư tương ứng - Tại bề mặt anot luôn có quá trình oxi hóa xảy ra, là quá trình đó chất khư cho điện tư để tạo thành chất oxi hoá tương ứng b Phân Loại: LOẠI Điện phân nóng chảy: điều chế những kim loại mạnh (K , Na , Ca , Mg , Al.) Có trường hợp: * Điện phânnóng chảy muối halogenua kim loại mạnh.( MXn) dpnc Phương trình tổng quát: 2MXn ��� � 2M + nX2 � Phương trình điện phân: * Điện phânnóng chảy oxit kim loại mạnh ( M2On) dpnc Phương trình tổng quát: 2M2On ��� � 4M + nO2 � Trang Chương 5: Đại Cương Kim Loại * Điện phânnóng chảy bazo kim loại mạnh M(OH)n dpnc Phương trình tổng quát: 4M(OH)n ��� � 4M + nO2 �+2n H2O Điện phân dung dịch: điều chế kim loại trung bình và yếu( đứng sau Al) * Sơ đồ điện phân dung dịch Catôt (-) Ion dương (ion kim loại) H2O Chất Ion dương, ion âm H 2O Quá trình khử: Ion kim loại từ Li+  Al3+: không bị điện phân mà nước bị điện phân 2H2O + 2e H2 + 2OH  (pH >7) Chỉ có ion kim loại sau Al3+ bị khử dung dịch Mn+ + ne → M Anôt (+) Ion âm (anion axit) H2O Quá trình oxi hóa Thứ tự các anion bị điện phân: S2- > I- > Br- > Cl- > RCOO- > OH- > H2O S2- → S + 2e 2X- → X2 + 2e ( X=Cl, Br, I) 4OH- + 4e → O2 + 2H2O 2 3 Anion SO42-, NO3- CO , PO : không bị điện phân mà nước bị điện phân: 2H2O - 4e → O2 + 4H+ (pH