Độ cứng: Một số kim loại mềm như sáp, có thể cắt dễ dàng bằng dao: Na, K, Cs…; có kim loại rất cứng, cứng nhất là Cr Tóm lại: Những tính chất vật lí riêng của kim loại phụ thuộc chủ yếu[r]
(1)CHƯƠNG 5: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI Bài 1: VỊ TRÍ KIM LOẠI TRONG HỆ THỐNG TUẦN HOÀN
CẤU TẠO KIM LOẠI – HỢP KIM I VỊ TRÍ CÁC NGUYÊN TỐ KIM LOẠI TRONG HTTH
Trong số 110 nguyên tố hóa học mà ngày biết, có tới gần 90 nguyên tố kim loại Trong HTTH, nguyên tố kim loại vị trí sau:
–
–
–
–
Nói chung, nguyên tố kim loại xếp bảng HTTH II CẤU TẠO CỦA KIM LOẠI
1 Cấu tạo ngun tử:
– Lớp ngồi có electron (thường chứa …. ….e–);
– Trong chu kỳ, bán kính nguyên tử kim loại phi kim 2 Cấu tạo tinh thể:
– Ở điều kiện thường, kim loại trạng thái ……… có cấu tạo tinh thể (trừ ……… thể lỏng).
–Ba kiểu mạng tinh thể kim loại là: lập phương tâm khối (……… …); lập phương tâm diện (Cu, Ag, Au, Al,…); lục phương (Be, Mg, Zn,…)
– Trong tinh thể kim loại, nguyên tử ion dương kim loại nằm nút mạng tinh thể Các electron hóa trị liên kết yếu với hạt nhân nên dễ tách khỏi nguyên tử chuyển động tự mạng tinh thể
3 Liên kết kim loại
Liên kết kim loại liên kết hình thành ………
–Khác với liên kết cộng hóa trị đơi electron tạo ra, liên kết kim loại
………………
–Khác với liên kết ion tương tác tĩnh điện ion dương ion âm Liên kết kim loại ………
Bài 2: TÍNH CHẤT CỦA KIM LOẠI I TÍNH CHẤT VẬT LÍ
1 Tính chất vật lí chung:
a Tính dẻo : Những kim loại có tính dẻo Au, Ag, Al, Cu, Sn… Nhờ có tính dẻo, kim loại dễ dát mỏng, kéo sợi
b Tính dẫn điện : – Dẫn điện tốt Ag, sau đến Cu, Au, Al, Fe…
–Khi nhiệt độ tăng, tính dẫn điện kim loại giảm Do nhiệt độ cao, ion dương dao động tăng lên, làm cản trở chuyển động dòng e tự
c Tính dẫn nhiệt :
Nói chung, kim loại dẫn điện tốt dẫn nhiệt tốt Tính dẫn nhiệt giảm dần theo thứ tự : Ag, Cu, Al, Fe, … d Ánh kim :
Kim loại có ánh kim nhờ electron tự kim loại phản xạ tốt tia sáng có bước sóng vùng khả kiến (tia sáng nhìn thấy được)
Tóm lại: Tính chất vật lý chung kim loại gây nên có mặt electron tự mạng tinh thể kim loại. 2 Tính chất vật lí riêng :
a Khối lượng riêng D (g/cm3) :
Kim loại có khối lượng riêng nhỏ Li (0,5) ; lớn Os (22,6) D < 5(g/cm3) : kim loại nhẹ (Na, K, Mg, Al…)
(2)Kim loại dễ nóng chảy nhất: Hg (–39oC); khó nóng chảy W (3410oC)
c Độ cứng: Một số kim loại mềm sáp, cắt dễ dàng dao: Na, K, Cs…; có kim loại cứng, cứng Cr Tóm lại: Những tính chất vật lí riêng kim loại phụ thuộc chủ yếu vào độ bền liên kết kim loại, nguyên tử khối, kiểu mạng tinh thể, mật độ electron tự mạng tinh thể, … kim loại.
II TÍNH CHẤT HĨA HỌC CỦA KIM LOẠI
Tính khử (bị oxi hóa): M Mn+ + ne–
1 Tác dụng với phi kim :
Kim loại (trừ Au, Pt) + O2
o
t
Oxit Kim loại Vd: 3Fe + 2O2
o
t
Fe3O4 ; 4Al + 3O2
o
t
2Al2O3 Kim loại + Phi kim
o
t
Muối Vd: 2Fe + 3Cl2
o
t
2FeCl3 ; Fe + S
o
t
FeS 2 Tác dụng với Axit :
a Dung dịch HCl, H2SO4 loãng (axit loại 1):
Kim loại đứng trước H khử H+ dung dịch axít thành H Vd: 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2
Fe + H2SO4 FeSO4 + H2 (Sản phẩm muối sắt II) b Axit có tính oxy hóa mạnh:H2SO4 đặc, HNO3 (axit loại 2)
Hầu hết kim loại (trừ Pt, Au) khử +5
N +6S axit xuống mức oxi hóa thấp hơn M + H2
6 S
O4 (đặc)
o
t
Muối sunfat + (
4 S O , S, 2
H S ) + H
2O
Vd: Cu + 2H2SO4 (đặc)
o
t
CuSO4 + SO2 + 2H2O 2Fe + 6H2SO4 (đặc)
o
t
Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (Muối sắt III) M + H
5
N O3 to Muối nitrat + (
2
N O ,N O2 ,N O12 ,N02,
4
N H NO )+H
2O
Vd: Fe + 6HNO3(đặc)
o
t
Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O (Muối sắt III) 3Cu + 8HNO3 (oãng) 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
* Nếu HNO3 đặc NO2 ; HNO3 loãng NO
Lưu ý:
*Các kim loại Al, Cr, Fe thụ động hóa HNO3 đặc, nguội H2SO4 đặc, nguội (do tạo lớp oxit bền vững liên tục bao bọc kim loại bên trong)
3 Tác dụng với H2O :
– Kim loại có tính khử mạnh nhóm IA, nhóm IIA (trừ Be, Mg) khử H+ nước nhiệt độ thường M + n H2O M(OH)n + 2
n H2
Vd: Na + H2O NaOH + ½ H2 ; Ca + 2H2O Ca(OH)2 + H2
– Kim loại có tính khử trung bình (Zn, Fe, ) khử nước nhiệt độ cao Vd: 3Fe + 4H2Ohơi
570oC( 500oC)
Fe3O4 + 4H2 Fe + H2Ohơi
570oC
FeO + H2
–Kim loại có tính khử yếu (Pb, Cu, Ag, ) không khử nước 4 Tác dụng với dung dịch Muối:
M + dung dịch muối M’ muối M + M’
Điều kiện: – M đứng trước M’ dãy hoạt động hoá học – M không tác dụng H2O to thường
(3)Vd1: Cho đinh sắt vào dung dịch đồng II sunfat:
Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu (Đồng màu đỏ bám vào đinh sắt) Vd2: Cho mẫu Na vào dung dịch CuSO4 :
Na + H2O NaOH +
1
2 H2 (Sủi bọt khí)
2NaOH + CuSO4 Cu(OH)2 + Na2SO4 (Kết tủa xanh) 5 Tác dụng với dung dịch kiềm:
Các kim loại Al, Zn, Be tác dụng với dung dịch kiềm Vd: Al + NaOH + H2O NaAlO2 +
3 H2
Bài 3: DÃY ĐIỆN HÓA CỦA KIM LOẠI I KHÁI NIỆM VỀ CẶP OXY HÓA – KHỬ CỦA KIM LOẠI
II DÃY ĐIỆN HĨA CỦA KIM LOẠI :
Tính ion kim loại
Tính kim loại III Ý NGHĨA CỦA DÃY ĐIỆN HÓA
VD:
Câu 1:Trong phản ứng sau:
(1) Cu + 2Ag+
Cu2+ + 2Ag;
(2) Cu + Fe2+
Cu2+ + Fe;
(3) Zn + Cu2+
Zn2+ + Cu
Phản ứng có theo chiều thuận? A Chỉ có B Chỉ có C Chỉ có 2, D Chỉ có C
â u 2: Cho ion Al3+, Zn2+, Cu2+, Pt2+, chọn ion có tính oxi hố mạnh Pb2+ A Chỉ có Cu2+, Pt2+ C Chỉ có Al3+, Zn2+
B Chỉ có Cu2+ D Chỉ có Al3+ C
â u 3: Cho kim loại Mg, Al, Zn, Cu Chọn kim loại có tính khử yếu H2. A Mg Al C Zn Cu
B Al vaø Zn D Chỉ có Cu C
â u 4: Xếp cặp oxi hoá khử sau theo thứ tự tăng dần tính oxi hố ion kim loại: Zn2+/ Zn (1), Fe2+/ Fe (2), Al3+/Al (3), 2H+/H2 (4), Ag+/Ag (5), Cu2+/Cu (6), Fe3+/Fe2+ (7) A < < < < < <
B < < < < < < C < < < < < < D < < < < < < C
â u 5: Kim loại đẩy Cu khỏi dung dịch CuSO4 A : Na , Mg , Zn , Fe , Pb
B : Mg , Zn , Fe , Pb
(4)C
â u 6: Cho phản ứng: 2M + nFeSO4 M2(SO4)n + nFe Kim loại M A K, Mg B Ba, Al C Mg,Zn D Al, Ni
Câu 7:Từ cho biết cặp chất sau tác dụng với nhau: FeCl2, Cu(NO3)2, FeCl3, Fe,Cu A B 3; C 4; D 4; 4;
Câu :Phản ứng sau xảy ra:
A AgNO3 + Fe(NO3)2 Fe(NO3)3 + Ag B Cu + 2FeCl3 CuCl2 + Fe C Cu + FeCl3 CuCl2 + FeCl2 D Fe + 2FeCl33FeCl2
Câu 9:Kim loại Ni phản ứng với tất muối dd dãy sau đây? A NaCl, AlCl3, ZnCl2 B MgSO4, CuSO4, AgNO3
C Pb(NO3)2, AgNO3, NaCl D AgNO3, CuSO4, Pb(NO3)2
Câu 10:Cho ba kim loại Al, Fe, Cu bốn dung dịch muối riêng biệt ZnSO4, AgNO3, CuCl2, MgSO4 Kim loại tác dụng với bốn dd muối cho
A Al B Fe C Cu D Không kim loại tác dụng
Fe + dd AgNO3 dư : Fe + 2AgNO3 (NO3)2 + 2Ag
(NO3)2 + AgNO3 dư (NO3)3 + Ag
Fe + 3AgNO3 Fe(NO3)3 + 3Ag
Bài 4: HỢP KIM
I Định nghĩa: Hợp kim vật liệu kim loại có chứa kim loại số kim loại phi kim khác Vd: Thép hợp kim sắt với cacbon số nguyên tố khác Duyra hợp kim Al với Cu, Mn, Mg, Si II Tính chất hơp kim
Hợp kim có tính chất hố học tương tự tính chất chất đơn chất tham gia tạo thành hợp kim, cịn tính chất vật lý tính chất học hợp kim lại khác nhiều với tính chất đơn chất
Người ta chế tạo hàng trăm loại hợp kim có đặc tính q như:
–Hợp kim khơng bị ăn mịn: Fe-Mn-Cr (thép inox), Cu-Zn (đồng thau), …
–Hợp kim siêu cứng: W-Co, Co-Cr-W-Fe, …
– Hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp: Sn-Pb (thiếc hàn có to
nc = 210oC), Bi-Pb-Sn-Sb (tonc = 65oC)
–Hợp kim nhẹ, cứng, bền: Al-Si, Al-Cu-Mn-Mg
–Hợp kim có điện trở lớn: Co-Zn-Ni, Cu-Mn-Ni
Bài 5: ĂN MÒN KIM LOẠI I ĐỊNH NGHĨA
Sự ăn mòn kim loại phá hủy kim loại hợp kim tác dụng chất môi trường xung quanh Kim loại bị oxi hóa thành ion dương M Mn+ + ne–
II PHÂN LOẠI: Có loại chính: ăn mịn hóa học ăn mịn điện hóa. 1 Ăn mịn hóa học :
Là q trình oxi hóa – khử, electron kim loại chuyển trực tiếp đến chất môi trường (xảy thiết bị lò đốt, thường xun tiếp xúc với nước, khơng khí, …)
Vd: 2Fe + 3Cl2
o
t
2FeCl3 3Fe + 4H2O
o
t
Fe3O4 + 4H2
– Đặc điểm: khơng phát sinh dịng điện; nhiệt độ cao tốc độ ăn mòn nhanh 2 Ăn mòn điện hóa học:
– Là q trình oxi hóa khử kim loại bị ăn mịn tác dụng dung dịch chất điện li tạo nên dòng electron chuyển dời từ cực âm đến cực dương
–Điều kiện xảy ăn mịn điện hóa học: Phải hội đủ điều kiện:
(1) Ph i có n c c khác v b n ch t: ả ệ ự ề ả ấ
Cực (–) (bị ăn mịn) Cực (+) Ví dụ
Kim loại mạnh Kim loại yếu Zn – Cu
(5)Kim loại Hợp chất hóa học Fe – Fe3C (2) Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp gián tiếp qua dây dẫn (3) Các điện cực tiếp xúc với dung dịch điện li
–Cơ chế ăn mịn điện hóa:
Vd1: Hợp kim Zn–Cu bị ăn mòn H2SO4 loãng : Zn hoạt động mạnh Cu Zn cực (–) Cu cực (+)
Tại cực Zn (–): Zn Zn2+ + 2e Tại cực Cu (+) : 2H+ + 2e H
2
Vậy Zn bị ăn mịn điện hóa nhanh dung dịch H2SO4 lỗng tạo nên dịng điện, bọt khí từ cực dương Cu Lưu ý: Nếu cho Zn nguyên chất vào dung dịch H2SO4 lỗng, lúc đầu Zn bị ăn mịn hóa học sau bọt khí
H2 sinh bao kín Zn khiến cho Zn ngừng tan tan chậm Trong đó, Zn khơng ngun chất (vd hợp kim
Zn–Cu) tan nhanh tượng ăn mịn điện hóa vd trên. Vd2: Sự rỉ sét Gang thép khơng khí ẩm :
Gang thép hợp kim Fe – C, gồm tinh thể Fe tiếp xúc trực tiếp với tinh thể C (graphit) Khi tiếp xúc với khơng khí ẩm có hịa tan khí CO2, O2, … tạo lớp dung dịch điện li phủ kim loại
Tại cực (– )Fe: xảy oxi hóa: Fe Fe2+ + 2e Tại cực (+)C: xảy khử: H2O+ ½O2 + 2e 2OH–
Những ion Fe2+ tan vào dung dịch chất điện li có hịa tan khí O
2 Tại đây, ion Fe2+ bị oxy hoá tiếp thành Fe3+ cuối tạo gỉ sắt có thành phần Fe2O3.nH2O
III CÁCH CHỐNG ĂN MÒN KIM LOẠI
1 Phương pháp bảo vệ bề mặt: sơn, xi, mạ, phủ lớp polime…(lớp bảo vệ phải bền với môi trường đặc khít khơng cho khơng khí nước thấm qua)
2 Phương pháp điện hóa : Để bảo vệ kim loại, người ta nối kim loại với kim loại khác có tính khử mạnh hơn. Vd: Gắn Zn vào vỏ tàu thủy (phần chìm nước biển) Zn (cực âm) bị ăn mịn (vật hi sinh), thành tàu thép (cực dương) bảo vệ
Tại cực (–) : Zn Zn2+ + 2e ; Tại cực (+) : H
2O + ½ O2 + 2e OH– Bài 6: ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI
I NGUYÊN TẮC: II PHƯƠNG PHÁP:
1 Phương pháp thủy luyện
* Thích hợp điều chế kim loại Dùng kim loại có Ví dụ:
2 Phương pháp nhiệt luyện
* Thích hợp điều chế kim loại
Dùng (thường oxit kim loại) nhiệt độ cao Ví dụ:
3 Phương pháp Điện phân:
Dùng Phương pháp điều chế hầu hết tất kim loại với độ tinh khiết cao
* Kim loại hoạt động mạnh (K Al ): dùng pp
VD: viết phương trình điều chế Al,Na ,Mg Ca từ chất tương ứng
(6)
VD: viết phương trình điều chế Sn,Cu ,Zn, từ dd SnCl2 CuCl2 ZnSO4 Cu(NO3)2 CuSO4
SnCl2 ñpdd
Sn + Cl2 CuCl2
ñpdd
Cu + Cl2 ZnSO4 + H2O
ñpdd
Zn + H2SO4 + ½ O2 Cu(NO3)2 + H2O
ñpdd
Cu + 2HNO3 + ½ O2 Tóm lại: - Kim loại mạnh (K Al ): Điện phân nóng chảy
- Kim loại trung bình (Zn Pb): Điện phân dung dịch nhiệt luyện - Kim loại yếu (Cu Au ): Điện phân dung dịch thủy luyện * Công thức Faraday: m=A.I.t
n.F
Với: m: Khối lượng chất thu điện cực (gam)
A: Khối lượng mol nguyên tử chất thu điện cực (g/mol) n: Số mol electron mà nguyên tử ion cho nhận I: Cường độ dòng điện (Ampe)
t: Thời gian điện phân (giây)
F: Hằng số Faraday = 96.500 Coulomb/mol
CHƯƠNG 2:KIM LOẠI KIỀM ,KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHÔM Bài 1:KIM LOẠI NHÓM IA: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr1
I TÍNH CHẤT VẬT LÝ:
– Tất kim loại kiềm có mạng tinh thể lập phương tâm khối, bán kính nguyên tử lớn, tinh thể các nguyên tử liên kết với liên kết kim loại yếu Vì kim loại kiềm có:
Khối lượng riêng nhỏ (kim loại nhẹ, D < g/cm3) Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp (tOnc < 200OC) Độ cứng thấp (kim loại mềm)
Độ dẫn điện dẫn nhiệt cao
–Màu lửa đặc trưng đơn chất hợp chất: Natri (vàng); Kali (tím) II TÍNH CHẤT HÓA HỌC:
– Các kim loại kiềm có lượng ion hóa nhỏ, cấu hình ngồi ns1 Dễ nhường 1e Tính chất hóa học đặc trưng kim loại kiềm tính khử mạnh: M M+ + e– (trong hợp chất, kim loại kiềm có số oxi hóa +1)
1 Tác dụng với Phi kim :
Kim loại kiềm bị oxy hóa nhanh khơng khí nhiệt độ thường tạo oxit Khi đốt cháy không khí hay Oxy tạo peoxit
4M + O2 2M2O (Oxit) 2K + O2
o t
K2O2
Kim loại kiềm phản ứng mạnh với Halogen, lưu huỳnh… 2M + Cl2 2MCl 2M + S M2S 2 Tác dụng với H2O :
(7)M + H2O MOH + ½ H2
Do muốn bảo quản kim loại kiềm, ta ngâm chìm chúng dầu hỏa. 3 Tác dụng với Axit:
Khử dễ dàng H+ của dung dịch HCl, H
2SO4 lỗng thành khí H2 gây nổ M + H+ M+ + ½ H
2 Do H+ có tính oxy hóa mạnh H
2O nên cho kim loại kiềm vào ddich axit loãng, kim loại kiềm tác dụng với axit trước, hết axit phản ứng với H2O
4 Tác dụng với dung dịch muối :
Do tác dụng dễ dàng với H2O nên cho kim loại kiềm vào dung dịch muối kim loại kiềm phản ứng với H2O trước: Vd: Cho mẫu K vào dung dịch FeCl3
K + H2O KOH + ½ H2 (sủi bọt)
3KOH + FeCl3 Fe(OH)3 + 3KCl (kết tủa nâu đỏ) Hiện tượng: khí mãnh liệt, dd xuất kết tủa nâu đỏ III ĐIỀU CHẾ:
Điện phân nóng chảy muối Clorua Hydroxit kim loại kiềm 2NaCl ñpnc 2Na + Cl2 ; 2NaOH đpnc 2Na + ½ O2 + H2O IV ỨNG DỤNG: – Cesi dùng chế tạo tế bào quang điện
–Chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp dùng thiết bị báo cháy…
–Kim loại K Na dùng làm chất trao đổi nhiệt lò phản ứng hạt nhân
–Kim loại kiềm dùng điều chế số kim loại phương pháp nhiệt luyện
–Kim loại kiềm dùng làm chất xúc tác nhiều phản ứng hữu
Bài 2: HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI KIỀM I NaOH (Natri hydroxit)
1 Tính chất vật lý :
–Chất rắn, khơng màu, tan nhiều nước tỏa nhiệt lượng lớn NaOH rắn chất hút ẩm mạnh (dễ chảy rữa) nên dùng làm khơ số khí
2 Tính chất hóa học: Baz mạnh điện li hồn toàn: NaOH Na+ + OH–
–Tác dụng Axit, Oxit axit:
NaOH + HCl NaCl + H2O (H+ + OH– H2O) NaOH + CO2 NaHCO3 (OH– + CO2 HCO3–) Hay NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O (2OH– + CO2 CO32– + H2O)
–Tác dụng dd muối: 2NaOH + CuSO4 Cu(OH)2 + Na2SO4 2OH– + Cu2+ Cu(OH)
2 3 Ứng dụng:
NaOH có nhiều ứng dụng quan trọng ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ, luyện nhơm, xà phịng, giấy, dệt… 4 Điều chế : 2NaCl+2H2O
ngăn màngđpdd
H2+2NaOH +Cl2 Từ soda Na2CO3: Na2CO3 + Ca(OH)2 CaCO3 + 2NaOH II NaHCO3 (Natri hydrocarbonat; Natribicarbonat)
1 Tính chất vật lý: Chất rắn màu trắng, ít tan nước 2 Tính chất hóa học:
- Kém bền nhiệt: 2NaHCO3 C
o
100
Na2CO3 + CO2 + H2O - Tính lưỡng tính: * NaHCO3 + HCl NaCl + CO2 + H2O
(8)HCO3– + H2O H2CO3 + OH– NaHCO3 thuỷ phân cho môi trường kiềm yếu
3 Ứng dụng: NaHCO3 dùng công nghiệp dược phẩm (chế thuốc đau dày,…), công nghệ thực phẩm (làm bột nở, chế nước giải khát…)
4 Điều chế: CO2 + H2O + Na2CO3 2NaHCO3 III Na2CO3 (Natri carbonat; soda)
1 Tính chất vật lý:
–Chất rắn màu trắng, dễ tan nước
–Rất bền nhiệt, nóng chảy 850oC khơng bị phân hủy. 2 Tính chất hóa học:
Tính Baz: Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + CO2 + H2O Thuỷ phân: Na2CO3 2Na+ + CO32–
CO32– + H2O HCO3– + OH–
Vậy: Na2CO3 thuỷ phân cho môi trường kiềm mạnh (dd Na2CO3 làm quỳ tím hóa xanh, p.p hóa hồng) 3 Ứng dụng: Na2CO3 hóa chất quan trọng cơng nghiệp thủy tinh, bột giặt, phẩm nhuộm, giấy sợi,… IV KNO3 (Kali nitrat)
1 Tính chất:
–Chất rắn khơng màu, dễ tan nước
–Bền khơng khí, Khi đun nóng nhiệt độ cao nhiệt nóng chảy (333oC) KNO
3 bị phân hủy : 2KNO3
o t
2KNO2 + O2
2 Ứng dụng: Dùng làm phân bón, chế tạo thuốc nổ (thuốc súng hỗn hợp gồm 68% KNO3, 15% S, 17% C) Phản ứng cháy thuốc súng theo phương trình:
2KNO3 + 3C + S o t
N2 + 3CO2 + K2S
Bài 3:KIM LOẠI NHÓM IIA: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra2 I TÍNH CHẤT VẬT LÝ:
–Các kim loại kiềm thổ có màu trắng bạc, dát mỏng, kéo sợi, có kiểu mạng tinh thể khơng giống
–Do bán kính nguyên tử lớn, tinh thể nguyên tử liên kết với liên kết kim loại tương đối yếu Vì kim loại kiềm thổ có:
Khối lượng riêng tương đối nhỏ (kim loại nhẹ) Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi tương đối thấp
Độ cứng thấp (cứng kim loại kiềm mềm Nhôm) II TÍNH CHẤT HĨA HỌC:
–Bán kính lớn, cấu hình ngồi ns2 Dễ nhường 2e Tính khử mạnh : M M2+ + 2e– (yếu kim loại kiềm)
–Trong hợp chất, kim loại kiềm có số oxi hóa +2) 1 Tác dụng với Phi kim :
a Tác dụng với Oxy :
Khi đốt nóng, kim loại nhóm IIA cháy: 2M + O2
o
t
2MO b Tác dụng phi kim khác:
Kim loại kiềm thổ phản ứng mạnh với Halogen, lưu huỳnh… M + Cl2
o
t
MCl2 M + S
o
t
MS 2 Tác dụng với H2O :
–Be không phản ứng dù nhiệt độ cao
–Mg phản ứng chậm nhiệt độ thường, đun nóng Mg phản ứng với nước tạo MgO H2 Mg + H2Ohơi
C ~200o
(9)–Ca, Sr, Ba: tác dụng mãnh liệt nhiệt độ thường. M + 2H2O M(OH)2 + H2
3 Tác dụng với Axit : (xem tính chất hóa học kim loại) M + 2H+ M2+ + H
2
o
M + 10 H
5
NO3 loãng 4M2 (NO3)2 +
3
NH4NO3 + 3H2O 4Mg + 5H2SO4 (đặc) 4MgSO4 + H2S + 4H2O
4 Tác dụng với dd muối :
–Be Mg phản ứng kim loại bình thường khác: Be + Cu(NO3)2 Be(NO3)2 + Cu Mg + Zn(NO3)2 Mg(NO3)2 + Zn
–Ca, Sr, Ba: Do tác dụng dễ dàng với H2O nên cho vào dd muối chúng phản ứng với H2O trước: Vd: Cho Ba vào dd CuSO4 : Ba + 2H2O Ba(OH)2 + H2
Ba(OH)2 + CuSO4 BaSO4 + Cu(OH)2 Hiện tượng: khí ra, xuất kết tủa trắng xanh lam
5 Tác dụng dd kiềm : có Be phản ứng với dd kiềm (NaOH, KOH, Ba(OH)2…) oxit hydroxit Be lưỡng tính
Be + 2NaOH Na2BeO2 + H2 III ĐIỀU CHẾ: Điện phân nóng chảy muối Halogenua :
MX2 ñpnc
M + X2 (M: kim loại nhóm IIA; X: Halogen) Vd: CaCl2
ñpnc
Ca + Cl2
Bài 4: HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI NHÓM IIA I Ca(OH)2 (Canxi hydroxit; vơi tơi)
1 Tính chất vật lý :
–Chất rắn, màu trắng, tan nước Nước vơi dd Ca(OH)2 2 Tính chất hóa học: Baz mạnh:
–Tác dụng Axit, Oxit axit:
Ca(OH)2 + 2HCl CaCl2 + 2H2O Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O Hay Ca(OH)2 + 2CO2 Ca(HCO3)2
Tác dụng dd muối: Ca(OH)2 + CuSO4 Cu(OH)2 + CaSO4 3 Điều chế: CaCl2 + 2H2O
ngăn màngđpdd
H2 + Ca(OH)2 + Cl2 Ca + H2O Ca(OH)2 + H2 ; CaO + H2O Ca(OH)2 3 Ứng dụng Ca(OH)2:
Điều chế NaOH công nghiệp; chế tạo vữa xây nhà; khử chua đất trồng trọt; chế tạo clorua vôi chất tẩy trắng, khử trùng
II CaCO3 (Canxi carbonat; Đá vơi)
1 Tính chất vật li :
Chất rắn màu trắng, không tan nước, bị phân hủy khoảng 10000C 2 Tính chất hóa học :
a Tác dụng axit : CaCO3 muối axit yếu nên tan axit mạnh (HCl, CH3COOH…) axit H2CO3
CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O
CaCO3 + 2CH3COOH (CH3COO)2Ca + CO2 + H2O CaCO3 + CO2 + H2O
) (
) (
2
Ca(HCO3)2
(1) : Giải thích xâm thực nước mưa (có chứa CO2) đá vôi.
(10)b) Nhiệt phân: CaCO3
o
t
CaO + CO2 3 Điều chế: CaO + CO2 CaCO3
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O Ca(OH)2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaOH Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2CaCO3 + 2H2O Ca(HCO3)2
o
t
CaCO3 + CO2 + H2O IV CaSO4 (Canxi sulfat; Thạch cao)
1 Tính chất Tùy theo lượng nước kết tinh có Canxi sulfat, có loại: CaSO4.2H2O: thạch cao sống, có tự nhiên, bền nhiệt độ thường
CaSO4.H2O CaSO4.0,5H2O: thạch cao nung, điều chế cách nung thạch cao sống ~ 160oC CaSO4.2H2O
160oC
CaSO4.H2O + H2O
CaSO4: thạch cao khan, điều chế cách nung thạch cao sống ~ 350oC Thạch cao khan không tan không tác dụng nước
2 Ứng dụng
– Thạch cao nung kết hợp với nước tạo thành thạch cao sống đơng cứng giãn nở thể tích, thạch cao ăn khn Thạch cao nung thường dùng đúc tượng, đúc mẫu chi tiết tinh vi dùng trang trí nội thất,…
– Trộn vào clinke giúp ximăng chậm đông Làm phấn viết bảng Bó bột gãy xương,… Bài 5:NƯỚC CỨNG
I ĐỊNH NGHĨA:
Nước cứng nước chứa nhiều ion Ca2+ Mg2+ Nước mềm nước chứa khơng chứa ion Ca2+ Mg2+. II PHÂN LOẠI NƯỚC CỨNG:Tùy thu c vào thành ph n anion g c axit có n c c ng, ng i ta chiaộ ầ ố ướ ứ ườ
thành lo i đ c ng:ạ ộ ứ
Độ cứng Khi gốc axit … Ví dụ
Tạm thời HCO3– Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2 Vĩnh cửu Cl– SO
42– CaCl2, MgCl2, CaSO4, MgSO4 Tồn phần Có tính tạm thời tính vĩnh cửu
Nước tự nhiên thường nước cứng toàn phần III TÁC HẠI CỦA NƯỚC CỨNG :
– Khi giặt quần áo xà phòng nước cứng làm cho vải mau mục nát, mặt khác gây lãng phí xà phịng – Thực phẩm lâu chín giảm mùi vị dùng nước cứng để nấu thức ăn
– Khi đun nước cứng nồi hơi, nồi bị phủ lớp cặn, làm hao phí chất đốt nồi mau hư hỏng – Nước cứng tạm thời lâu ngày làm tắc ống dẫn nước
IV CÁCH LÀM MỀM NƯỚC CỨNG :
Nguyên tắc: làm giảm nồng độ ion Ca2+ Mg2+ nước cứng, cách chuyển ion tự vào hợp chất không tan lọc bỏ kết tủa (phương pháp kết tủa) thay chúng cation khác (phương pháp trao đổi ion)
1 Phương pháp kết tủa :
a) Đối với nước cứng tạm thời – Đun sôi: M(HCO3)2
o
t
MCO3 + CO2 + H2O
– Dùng dd Na2CO3, Ca(OH)2 hay Na3PO4 để làm mềm nước cứng tạm thời: Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 2CaCO3 + 2H2O
2Ca(OH)2 + Mg(HCO3)2 Mg(OH)2 + 2CaCO3 + 2H2O
b) Đối với nước cứng vĩnh cửu: dùng dd Na2CO3, Ca(OH)2 hay Na3PO4: M2+ + CO
32– MCO3 ; 3M2+ + 2PO43– M3(PO4)2 2 Phương pháp trao đổi ion :
(11)V NHẬN BIẾT ION Ca2+, Mg2+ TRONG DUNG DỊCH
Thuốc thử : dung dịch muối CO32–
Hiện tượng: Tạo kết tủa trắng CaCO3 MgCO3 Ca2+ + CO
32– CaCO3 ; Mg2+ + CO32– MgCO3 Bài :NHÔM I ĐẶC ĐIỂM CHUNG:
–Cấu hình electron: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
– Trạng thái tự nhiên: Al
2O3.nH2O (Boxit); Na3AlF6 (3NaF.AlF3 : Cryolit); Al2O3.2SiO2.2H2O (đất sét); K2O.3Al2O3.6SiO2 (mica)
II TÍNH CHẤT VẬT LÝ:
– Nhơm kim loại có màu trắng bạc, mềm, dễ dát mỏng kéo sợi
–Nhôm có cấu tạo mạng tinh thể lập phương tâm diện, nhẹ (D=2,7g/cm3), dẫn điện dẫn nhiệt tốt (Độ dẫn điện 2/3 đồng, gấp lần sắt)
III TÍNH CHẤT HĨA HỌC:
Tính khử mạnh (chỉ kim loại kiềm kiềm thổ) Al Al3+ + 3e– Trong hợp chất, nhơm có số oxi hóa bền +3.
1 Tác dụng với Phi kim : a Tác dụng với Oxy :
– Nhơm gần “trơ” khơng khí hay với nước điều kiện thường (do có lớp oxit Al
2O3 mỏng bền bảo vệ kim loại )
–Bột Nhơm cháy khơng khí cho lửa sáng chói, tỏa nhiều nhiệt 4Al + 3O2
o
t
2Al2O3 b Tác dụng phi kim khác:
2Al + 3Cl2
o
t
2AlCl3 2Al + 3S
o
t
Al2S3
2. Tác dụng với H2O :
Các đồ dùng nhôm không tác dụng với nước nhiệt độ thường nhiệt độ sôi nước bề mặt nhơm phủ kín màng Al2O3 mỏng, mịn bền không cho nước khí thấm qua Nếu phá bỏ lớp oxit bề mặt Al, Al tác dụng với nước nhiệt độ thường:
Al + 3H2O Al(OH)3 + 3/2 H2
3 Tác dụng với Axit: (xem tính chất hóa học kim loại) 2Al + 6H+ 2Al3+ + 3H
2
o
Al + H
5
NO3 loãng Al3 (NO3)3 +
2 N
O + H2O
o
Al + 30 H
5
NO3 loãng 8Al3 (NO3)3 +
3
NH4NO3 + 9H2O Al bị thụ động hóa HNO3 đặc nguội H2SO4 đặc nguội
4 Tác dụng với dd muối :
2Al + 3CuSO4 Al2(SO4)3 + 3Cu Al + 3FeCl3 AlCl3 + 3FeCl2 2Al + 3FeCl2 2AlCl3 + 3Fe 5 Tác dụng dung dịch kiềm :
– Nhôm phản ứng với dung dịch kiềm (NaOH, KOH, Ba(OH)
2…) tạo muối aluminat oxit hydroxit Al lưỡng tính.
+ NaOH + 2O NaO2 + 2 6 Phản ứng Nhiệt nhôm :
–Ở nhiệt độ cao, Al khử nhiều ion kim loại (kém hoạt động Al) oxit thành kim loại tự 2Al + Fe2O3
o
t
(12)2Al + Cr2O3
o
t
Al2O3 + 2Cr 2Al + 3MnO to Al2O3 + 3Mn
–Phương pháp dùng để hàn đường ray điều chế kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao Cr, Mn… Tóm lại: Al chất khử mạnh (dễ bị oxy hóa), bền khơng khí có lớp Al2O3 bảo vệ.
IV SẢN XUẤT:
1 Phương pháp : điện phân Al2O3 nóng chảy Cryolit Na3AlF6 2 Nguyên liệu : quặng Boxit (Al2O3.2H2O có lẫn SiO2, Fe2O3) 3 Quá trình sản xuất: giai đoạn:
* Tinh chế Al2O3 quặng :
2Al(OH)3 C
o
900
Al2O3 + 3H2O * Chuẩn bị chất điện li nóng chảy :
– Al
2O3 có nhiệt độ nóng chảy cao (2050oC), người ta hịa tan Al2O3 Cryolit nóng chảy (10-15% Al2O3) Ưu điểm biện pháp này:
Tạo hỗn hợp điện phân có tonc thấp (900oC) tiết kiệm lượng
Hỗn hợp điện phân dẫn điện tốt Al2O3 nguyên chất nóng chảy
Hỗn hợp điện phân có tỷ khối nhỏ nhôm, bề mặt ngăn nhôm bị oxy hóa * Điện phân :
2Al2O3 ñpnc
4Al + 3O2
Bài 7: MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA NHÔM I NHÔM OXIT Al2O3
1 Tính chất vật lý :
–Chất rắn màu trắng, cứng, không tan nước không tác dụng với nước, chịu nhiệt tốt 2 Tính chất hóa học :
– Ở dạng tinh thể, Al
2O3 bền mặt hóa học: khơng tác dụng với nước, với dung dịch axit, dd kiềm phá hủy chúng đun nóng lâu
–Ở dạng vơ định hình, Al2O3 hoạt động hơn, tác dụng với kiềm với axit Al2O3 Oxit lưỡng tính. * Al2O3 + 6HCl 2AlCl3 + 3H2O (Al2O3 + 6H+ 2Al3+ + 3H2O)
* Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O (Al2O3 + 2OH– AlO2– + H2O) II NHÔM HYDROXIT Al(OH)3 (axit aluminic)
1 Tính chất vật lý: Al(OH)3 kết tủa màu trắng, dạng keo 2 Tính chất hóa học :
– Kém bền nhiệt: Al(OH)
3
o
t
Al2O3 + 3H2O
–Lưỡng tính: *Al(OH)3 + 3HCl AlCl3 + 3H2O * Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O 3 Điều chế :
– Từ muối Al3+ : AlCl
3 + 3NaOH (đủ) Al(OH)3 + 3NaCl AlCl3 + 3NH3(dư) + 3H2O Al(OH)3 + 3NH4Cl – Từ muối aluminat AlO
2–:
NaAlO2 + HCl (đủ) + H2O Al(OH)3 + NaCl
NaAlO2 + CO2(dư) + 2H2O Al(OH)3 + NaHCO3
III MUỐI NHÔM (Al3+)
– AlCl
3 : AlCl3 rắn
C
o
183
AlCl3 (thăng hoa) – Phèn nhôm : M
2SO4 Al2(SO4)3.24H2O hay M.Al(SO4)2.12H2O
M NH4+, Na+, K+
(13)IV NHẬN BIẾT Al3+ TRONG DUNG DỊCH
Cho từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch mẫu thử, thấy có kết tủa keo kết tủa tan NaOH dư chứng tỏ dung dịch có Al3+.
Al3+ + 3OH– Al(OH) 3 Al(OH)3 + OH–(dư) AlO2– + 2H2O
CHƯƠNG 3: CROM – SẮT – ĐỒNG Bài 1: SẮT
I VỊ TRÍ – CẤU TẠO
1 Vị trí: sắt nguyên tố kim loại chuyển tiếp, ô thứ 26, chu kỳ 4, nhóm VIIIB 2 Cấu tạo nguyên tử
–Cấu hình electron: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 hay [Ar]3d64s2.
–Khi tham gia phản ứng hóa học, nguyên tử Fe không nhường electron phân lớp 4s mà nhường thêm electron phân lớp 3d, tạo Fe2+ Fe3+.
Fe ([Ar]3d64s2) Fe2+ ([Ar]3d6) + 2e
Fe ([Ar]3d64s2) Fe3+ ([Ar]3d5) + 3e
II TÍNH CHẤT VẬT LÝ:
–Sắt kim loại có màu trắng xám, có tính dẻo, dễ dát mỏng, dễ kéo sợi, dễ rèn, dẫn nhiệt dẫn điện tốt (nhưng đồng nhôm)
–Sắt bị nam châm hút dễ bị nam châm hóa nên dùng làm lõi động điện Tuy nhiên nhiệt độ cao (800oC) từ tính bị
III TÍNH CHẤT HĨA HỌC:
Sắt kim loại có tính khử trung bình Sắt bị oxy hóa thành Fe2+ Fe3+ (Fe Fe2+ + 2e ; Fe Fe3+ + 3e) 1 Tác dụng với Phi kim:
a) Tác dụng với Oxy :
– Ở nhiệt độ cao: sắt cháy oxy tạo hạt màu đen sắt từ oxit 3Fe + 2O2 ⃗to Fe3O4 (O.2O3)
b) Tác dụng phi kim khác: 2Fe + 3Cl2
o
t
2 FeCl3 ; Fe + S
o
t
FeS 2 Tác dụng với H2O
Sắt tác dụng với nước nhiệt độ cao, tuỳ theo nhiệt độ mà tạo oxít tương ứng giải phóng hidro 3Fe + 4H2Ohơi
570oC( 500oC)
Fe3O4 + 4H2 Fe + H2Ohơi
570oC
FeO + H2
3 Tác dụng với Axit (xem tính chất hóa học kim loại)
Với dd HCl, H2SO4 loãng: sắt khử dễ dàng ion H+ thành H2 đồng thời Fe bị oxy hóa thành Fe2+ Fe + H2SO4 loãng FeSO4 + H2
Với axit có tính oxy hóa mạnh HNO3, H2SO4 đặc nóng: sắt bị oxy hóa mạnh thành Fe3+: o
Fe+ 4HN5O3 loãng Fe3 (NO3)3 + NO + 2H2O
Fe + 6H2SO4 đặc
o
t
Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Fe bị thụ động hóa HNO3 đậm đặc nguội H2SO4 đậm đặc nguội
4 Tác dụng với dung dịch muối
Sắt khử ion kim loại đứng sau dãy điện hóa Trong phản ứng này, Fe thường bị oxy hóa đến số oxy hóa +2
Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu Fe + 2AgNO3 Fe(NO3)2 + 2Ag
(14)IV TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN
–Một số quặng sắt quan trọng: Hematit đỏ (Fe2O3); Hematit nâu (Fe2O3.nH2O)
Manhetit (Fe3O4) (là quặng giàu sắt có tự nhiên) ; Xyderit (FeCO3) ; Pyrit sắt (FeS2) V ĐIỀU CHẾ :
1 Điện phân dung dịch muối sắt : FeCl2 Fe + Cl2
FeSO4 + H2O Fe + H2SO4 + O2 2 Nhiệt luyện :FeO + H2 Fe + H2O
Fe2O3 + 2Al 2Fe + Al2O3 Fe3O4 + 4CO 3Fe + 4CO2
Bài 2: MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA SẮT I HỢP CHẤT Fe (II) :
Tính chất tính khử (Fe2+ Fe3+ + 1e) có tính oxy hoá tác dụng với chất khử mạnh (Fe2+ + 2e Fe3+ ) 1 FeO : Chất rắn, màu đen, khơng tan nước.
a Tính chất hóa học:
Oxit bazơ : FeO + H2SO4 loãng FeSO4 + H2O
Tính khử : 2FeO + 4H2SO4 đ to Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O 3FeO + 10HNO3 l 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O
Tính oxy hóa: FeO + H2
o
t
Fe + H2O b Điều chế: Fe3O4 + CO
o
t
3FeO + CO2 Fe(OH)2
kk coù khoâng t
o
FeO + H2O
2 Fe(OH)2 : Kết tủa trắng xanh, hóa nâu khơng khí
a Tính chất hóa học:
Tính bazơ : Fe(OH)2 + H2SO4 l FeSO4 + 3H2O
Tính khử : 2Fe(OH)2 + 4H2SO4 đ
o
t
Fe2(SO4)3 + SO2 + 6H2O 3Fe(OH)2 + 10HNO3 l 3Fe(NO3)3 + NO + 8H2O
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3 Trắng xanh nâu đỏ b Điều chế: Fe2+ + 2OH– Fe(OH)
2
3 Muối Fe (II) : Khơng bền, dễ bị oxy hóa thành muối Fe(III) a Tính chất hóa học
Tính khử : 2FeCl2 + Cl2 2FeCl3 Lục nhạt vàng nâu
Tính oxy hóa: FeSO4 + Zn Fe + ZnSO4 b Điều chế: Cho Fe, FeO, Fe(OH)2 tác dụng với HCl, H2SO4 loãng II HỢP CHẤT CỦA Fe (III) :
Hợp chất sắt (III) có tính oxy hóa (Fe3+ + 1e Fe2+, Fe3+ + 3e Fe ) 1 Fe2O3 : Chất rắn, màu đỏ nâu, không tan nước.
a Tính chất hóa học:
Oxit bazơ : Fe2O3 + 3H2SO4 Fe2(SO4)3 + 3H2O Fe2O3 + 3HNO3 Fe (NO3)3 + 3H2O
Tính oxy hóa: Fe2O3 + 3H2
o
t
2Fe + 3H2O b Điều chế: 2Fe(OH)3
o
t
Fe2O3 + 3H2O 4FeS2 + 11O2
o
t
Fe2O3 + 8SO2 2 Fe(OH)3 : Là kết tủa màu nâu đỏ, dạng keo.
a Tính chất hóa học:
Kém bền nhiệt: 2Fe(OH)3
o
t
(15) Tính baz* : Fe(OH)3 + 3HCl FeCl3 + 3H2O b Điều chế: Fe3+ + 3OH– Fe(OH)
3 3 Muối Fe3+ :
Tính oxy hóa: 2FeCl3 + Fe 3FeCl2
2FeCl3 + Cu 2FeCl2 + CuCl2 III SẮT TỪ OXIT Fe3O4 (FeO.Fe2O3) :
–Chất rắn, màu đen, khơng tan nước, có tính nhiễm từ –Tính chất hóa học:.
Oxit baz : Fe3O4 + 4H2SO4 l Fe2(SO4)3 + FeSO4 + 4H2O
Tính khử : 2Fe3O4 + 10H2SO4 đ
o
t
3Fe2(SO4)3 + SO2 + 10H2O 3Fe3O4 + 28HNO3 l 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O Tính oxy hóa: 3Fe3O4 + 8Al
o
t
9Fe + 4Al2O3
–Điều chế: 3Fe + 2O2
o
t
Fe3O4 3Fe + 4H2O
570oC
Fe3O4 + 4H2
Bài 3: HỢP KIM CỦA SẮT GANG
(2-5% khối lượng Cacbon, lượng nhỏ ntố khác Si, Mn, S,…)
THÉP
(0,01-2% khối lượng Cacbon số ntố khác Si, Mn, Cr, Ni, …)
Nguyên tắc sản xuất
Khử quặng oxit sắt than cốc lò cao Giảm hàm lượng tạp chất C, S, Si, Mn… có gang cách oxy hóa tạp chất thành oxit biến thành xỉ tách khỏi thép
Nguyên liệu sản xuất
- Quặng oxit (thường quặng hematit đỏ Fe2O3) - than cốc
- chất chảy (CaCO3 SiO2)
- gang trắng gang xám, sắt thép phế liệu - chất chảy canxi oxit
- nhiên liệu dầu mazut khí đốt, khí oxy
Phương trình sản xuất
Tạo CO :
C + O2 CO2 CO2 + C 2CO Khử oxit sắt :
3Fe2O3 + CO 2Fe3O4 + CO2 Fe3O4 + CO 3FeO + CO2 FeO + CO Fe + CO2 Tạo xỉ :
CaCO3 CaO + CO2 CaO + SiO2 CaSiO3
PHÂN LOẠI I GANG :
1. Gang trắng: gang chứa cacbon silic, cacbon chủ yếu dạng xementit (Fe3C) Gang trắng cứng giòn, dùng để luyện thép
2. Gang xám: gang chứa nhiều cacbon silic (cacbon dạng than chì) Gang xám dùng để đúc phận máy, ống dẫn nước, cánh cửa…
II THÉP
1 Thép thường (thép cacbon)
– Thép mềm: chứa không 0,1%C
(16)Thép chứa thêm số nguyên tố khác làm cho có tính chất đặc biệt hợp chất inox dùng làm dụng cụ y tế, đồ dùng nấu ăn,…
CÁC PHƯƠNG PHÁP LUY N THÉPỆ
Phương pháp Bessemer Phương pháp Martin Phương pháp lò điện
Ưu điểm thời gian luyện thép ngắn (300 thép 45 phút)
có thể kiểm sốt tỷ lệ nguyên tố thép bổ sung nguyên tố cần thiết khác Mn, Ni, Cr, …Do luyện loại thép có chất lượng cao
luyện loại thép đặc biệt mà thành phần có kim loại khó nóng chảy W, Mo,… loại hầu hết nguyên tố có hại cho thép lưu huỳnh, photpho
Nhược điểm không luyện thép từ gang chứa nhiều photpho không luyện thép có thành phần theo ý muốn
Thời gian lâu (300 thời – giờ)
dung tích nhỏ nên khối lượng mẻ thép lị khơng lớn
Bài 4: CROM I VỊ TRÍ – CẤU TẠO
–Cấu hình electron: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1 hay [Ar]3d54s1
–Vị trí: thứ 24, chu kỳ 4, nhóm VIB
– Cấu tạo đơn chất: Crom có cấu tạo mạng tinh thể lập phương tâm khối. II TÍNH CHẤT VẬT LÝ:
Crom kim loại có màu trắng ánh bạc, cứng (cứng kim loại), khó nóng chảy Crom kim loại nặng III TÍNH CHẤT HĨA HỌC:
– Có tính khử mạnh sắt (trong hợp chất, crom có số oxy hóa biến đổi từ +1 đến +6, phổ biến các số oxy hóa +2, +3, +6)
1 Tác dụng với Phi kim:
Giống kim loại nhơm, nhiệt độ thường: khơng khí, kim loại crom tạo màng mỏng Cr2O3 có cấu tạo mịn, đặc bền vững bảo vệ Ở nhiệt độ cao, crom khử nhiều phi kim
4Cr + 3O2 2Cr2O3 ; 2Cr + 3Cl2 2CrCl3 ; 2Cr + 3S Cr2S3 2 Tác dụng với H2O:
Giống nhôm, thực crom không tác dụng với nước có màng oxit bảo vệ (mạ crom lên sắt để bảo vệ sắt dùng crom để chế tạo thép không gỉ)
3 Tác dụng với Axit:
Trong dd HCl, H2SO4 lỗng nóng, màng oxit bị phá hủy, crom khử ion H+ tạo muối Cr(II) khí hydro Cr + 2HCl CrCl2 + H2 ; Cr + H2SO4 CrSO4 + H2
Crom bị thụ động hóa HNO3 đặc nguội H2SO4 đặc nguội
V ĐIỀU CHẾ
bằng phương pháp nhiệt nhôm :
Cr2O3 + 2Al 2Cr + Al2O3
Bài 5: MỘT SỐ HỢP CHẤT CỦA CROM I HỢP CHẤT CROM (III)
1 Crom (III) oxit Cr2O3: chất bột màu lục thẫm, khơng tan nước, khó nóng chảy cứng Al2O3 a Hố tính: Cr2O3 có tính chất lưỡng tính, tan axit kiềm đặc
Cr2O3 + 6HCl 2CrCl3 + 3H2O Cr2O3 + 2NaOH
o
t
2NaCrO2 + H2O natri cromit b Điều chế: (NH4)2Cr2O7
o t
(17)Cr2O3 dùng tạo màu lục cho đồ sứ, đồ thủy tinh 2 Crom (III) hydroxyt (Cr(OH)3
a Lí tính: (Cr(OH)3 chất kết tủa keo, màu lục xám, không tan nước
b Hố tính: Cr(OH) có tính lưỡng tính Al(OH)3, tan dung dịch axít kiềm
Cr(OH)3 + 3HCl CrCl3 + 3H2O Cr(OH)3 + NaOH NaCrO2 + 2H2O c Điều chế: CrCl3 + 3NaOH Cr(OH)3 + 3NaCl 3 Muối crom (III):
Hố tính : Vừa có tính khử vừa có tính oxi hố
– Trong môi trường axit, muối crom III bị kẽm khử thành muối crom II Zn + 2CrCl3 ZnCl2 + 2CrCl2
– Trong môi trường kiềm, muối crom III bị oxi hóa thành muối crom VI 2NaCrO2 + 8NaOH + 3Br2 2Na2CrO4 + 6NaBr + 4H2O III HỢP CHẤT CROM (VI)
1 Crom (VI) oxit CrO3:
a Lí tính: chất rắn màu đỏ thẫm b Hố tính:
–CrO3 có tính oxy hóa mạnh Một số chất S, P, C, NH3, C2H5OH…bốc cháy tiếp xúc với CrO3, đồng thời CrO3 bị khử thành Cr2O3
Vd: 2CrO3 + 2NH3 Cr2O3 + N2 + 3H2O 4CrO3 + 3C 2Cr2O3 + 3CO2
–CrO3là oxit axit, tác dụng với nước tạo thành hỗn hợp axit cromic axit dicromic: CrO3 + H2O H2CrO4axit cromic
2CrO3 + H2O H2Cr2O7 axit dicromic
–Hai axit tồn dung dịch Nếu tách khỏi dung dịch, chúng bị phân hủy lại thành CrO3 2 Muối cromat dicromat
Hố tính:
–Các muối cromat dicromat bền nhiều so với axit cromic dicromic –Muối cromat (NaCrO4, KCrO4) có màu vàng (của ion CrO42–).
–Muối dicromat (Na2Cr2O7, K2Cr2O7, (NH4)2Cr2O7) có màu da cam (của ion dicromat Cr2O72–).
–Trong môi trường thích hợp, muối cromat dicromat chuyển hóa lẫn theo cân bằng: 2CrO42– + 2H+
H OH
Cr2O72– + H2O màu vàng màu da cam
–Các muối cromat dicromat có tính oxy hóa mạnh, đặc biệt mơi trường axit, muối Cr(VI) bị khử thành muối Cr(III)
K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O K2Cr2O7 + 14HCl 2CrCl3 + 2KCl + 3Cl2 + 7H2O
Bài 6: ĐỒNG VÀ MỘT SỐ HỢP CHẤT CỦA ĐỒNG I VỊ TRÍ – CẤU TẠO
1 Vị trí: đồng nguyên tố kim loại chuyển tiếp, ô thứ 29, chu kỳ 4, nhóm IB. 2 Cấu tạo nguyên tử
– Cấu hình electron: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d104s1 hay [Ar]3d104s1.
(18)Đồng kim loại có màu đỏ, dẻo, dễ kéo sợi, dễ dát mỏng , độ dẫn nhiệt dẫn điện cao (chỉ bạc) III TÍNH CHẤT HĨA HỌC: Cu kim loại hoạt động, có tính khử yếu
1 Tác dụng với Phi kim: – Ở nhiệt độ thường: Đồng tác dụng với clo, brom, đồng tác dụng yếu với oxy tạo thành màng oxit Khi đun nóng, đồng tác dụng với oxi, lưu huỳnh
Cu + Cl2 CuCl2 ;
2Cu + O2 2CuO ; Cu + S CuS
2 Tác dụng với Axit (xem tính chất hóa học kim loại)
- Đồng không tác dụng với dd HCl, H2SO4 lỗng, vậy, với có mặt oxy khơng khí, đồng bị oxy hóa thành muối Cu(II)
+ 2 + 2HCl Cl2 + H2
- Đồng bị oxy hóa dễ dàng HNO3, H2SO4 đặc nóng: Cu + 4HNO3 đặc Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 3Cu + 8HNO3 loãng 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O Cu + 2H2SO4 đ CuSO4 + SO2 + H2O
3 Tác dụng với dung dịch muối
Đồng khử ion kim loại đứng sau dãy điện hóa dung dịch muối: Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag
IV ỨNG DỤNG CỦA ĐỒNG
- Đồng thau: hợp kim Cu-Zn (45% Zn) có tính cứng bền đồng, dùng chế tạo chi tiết máy, thiết bị dùng cơng nghiệp đóng tàu biển
- Đồng bạch: hợp kim Cu-Ni (25% Ni) có tính bền, đẹp, khơng bị ăn mịn nước biển Đồng bạch dùng công nghiệp tàu thủy, đúc tiền, …
- Đồng thanh: hợp kim Cu-Sn, dùng chế tạo máy móc, thiết bị,… V MỘT SỐ HỢP CHẤT CỦA ĐỒNG
1 Đồng (II) oxit CuO: - CuO chất rắn màu đen
a Hố tính: - CuO là oxit baz: tác dụng dễ dàng với axit oxit axit CuO + H2SO4 CuSO4 + H2O
- CuO có tính oxy hóa: CuO + CO Cu + CO2 3CuO + 2NH3 3Cu + N2 + 3H2O b Điều chế: 2Cu(NO3)2 2CuO + 4NO2 + O2
Cu(OH)2 2CuO + H2O 2 Đồng (II) hydroxit Cu(OH)2
- Cu(OH)2 chất rắn màu xanh a Hoá tính :
- Cu(OH)2 có tính baz, khơng tan nước tan dễ dàng dd axit - Cu(OH)2 tan dễ dàng dd NH3 tạo dd có màu xanh thẫm gọi nước Svayde
Cu(OH)2 + 4NH3 [Cu(NH3)4](OH)2 - Cu(OH)2 dễ bị nhiệt phân: Cu(OH)2 CuO + H2O b Điều chế : Cu2+ + 2OH- Cu(OH)
2 3 Đồng (II) sunfat CuSO4
CuSO4 dạng khan có màu trắng Khi hấp thụ nước tạo thành muối hydrat CuSO4.5H2O tinh thể màu xanh trong
suốt Do CuSO4 khan dùng để phát dấu vết nước chất lỏng Đồng cacbonat bazơ CuCO3.Cu(OH)2 dùng để pha chế sơn vô màu xanh, màu lục
Bài 7: SƠ LƯỢC VỀ: THIẾC, CHÌ, KẼM, NIKEN
KL Cấu tạo-vị trí Tính chất Ứng dụng
Niken 28Ni
[Ar} 3d8 4s2 Chu kì 4, nhóm VIIIA Số oxi hóa: +2 (cịn có +3)
-Trắng bạc, cứng
- Có tính khử yếu sắt; tác dụng với O2, HCl, H2SO4 loãng, H2SO4, HNO3 đặc
2Ni + O2 500oC
2NiO
(19)Ni+4HNO3đặc o t
Zn(NO3)2+2NO2+ 2H2O
Kẽm 30Zn
[Ar] 3d10 4s2 Chu kì nhóm IIB Số oxi hóa: +2
- Màu lam nhạt
- Có tính khử mạnh sắt; tác dụng O2, dung dịch axít, dung dịch kiềm (NaOH, KOH)
2Zn + O2 2ZnO ; Zn + 2HCl ZnCl2 + H2
5Zn + 12HNO3loãng 5Zn(NO3)2 + N2 + 6H2O Zn+ 2NaOH Na2ZnO2 + H2
- Tráng bề mặt vật thép, vật dụng, chế tạo hợp kim, pin điện hóa,
Chì 82Pb
[Xe]4f145d10 6s26p2 Chu kì
nhóm IVA
Số oxi hóa: +2, +4
- Màu trắng xanh, mềm, độc
- Có tính khử yếu; tác dụng với O2, HNO3, tan kiềm đặc (NaOH, KOH)
2Pb + O2 o t
2PbO
3Pb + 8HNO3loãng 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O Pb+2KOHđặc
o t
K2PbO2 + H2
- Trong công nghiệp điện, chế tạo hợp kim, dùng ngăn cản chất phóng xạ,
Thiếc 50Sn
[Kr]4d10 5s25p2 Chu kì nhóm IVA
Số oxi hóa: +2, +4
- Thiếc trắng: màu trắng bạc, mềm, dẻo,
- Có tính khử yếu Zn, Ni; tác dụng với HCl, H2SO4 loãng, H2SO4, HNO3 đặc, tan kiềm đặc (NaOH, KOH) ;
Sn + 2HCl SnCl2 + H2
3Sn+8HNO3loãng 3Sn(NO3)2 + 2NO + 4H2O Sn + 4H2SO4đặc Sn(SO4)2 + 2SO2 + 4H2O Sn+2KOHđặc
o t
K2SnO2+H2