Đang tải... (xem toàn văn)
Hîp kim lµ chÊt r¾n thu ®îc sau khi lµm nguéi hçn hîp nãng ch¶y cña nhiÒu kim lo¹i kh¸c nhau hoÆc hçn hîp kim lo¹i vµ phi kim. 2.[r]
(1)Chơng 2 Kim loại A - Một sè kiÕn thøc cÇn nhí
I - TÝnh chÊt vËt lÝ cđa kim lo¹i
- Kim lo¹i cã tính dẻo, dễ dát mỏng, kéo sợi Những kim loại khác có tính dẻo khác
- Kim loại có tính dẫn điện, kim loại khác có khả dẫn điện khác nhau, kim loại dẫn điện tốt bạc sau đến đồng, nhơm, sắt …
- Kim lo¹i cã tÝnh dÉn nhiệt, kim loại khác có khả dẫn nhiệt khác nhau, kim loại dẫn điện tốt thờng cịng dÉn ®iƯn tèt
- Các kim loại cú ỏnh kim
- Ngoài kim loại có số tính chất vật lí riêng khác:
+ Các kim loại khác có khối lợng riêng khác nhau, kim loại có khối lợng riêng nhỏ gam/cm3 đợc gọi kim loại nhẹ, cịn kim loại có khối lợng riêng lớn hơn gam/cm3 đợc gọi kim loại nặng.
+ Các kim loại khác có nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sơi khác Kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp Thuỷ ngân (Hg) - 39oC cao vonfram (W) ở 3410oC.
+ Các kim loại khác có độ cứng khác
II - TÝnh chÊt ho¸ häc chung kim loại 1 Phản ứng kim loại víi phi kim
a T¸c dơng víi oxi
Hầu hết kim loại (trừ Au, Pt …) phản ứng với oxi nhiệt độ thờng nhiệt độ cao tạo thành oxit (thờng oxit bazơ)
ThÝ dụ 1:
Natri phản ứng với oxi tạo thµnh natri oxit:
4Na + O2 → 2Na2O
Thí dụ 2:
Sắt cháy oxi không khí tạo thành sắt từ oxit:
3Fe + 2O2 ⃗to Fe3O4 ThÝ dô 3:
Đồng cháy oxi tạo thành đồng (II) oxit:
2Cu + O2 ⃗to 2CuO
b T¸c dơng víi phi kim kh¸c
ở nhiệt độ cao kim loại phản ứng với nhiều phi kim khác tạo thành muối
ThÝ dô 1:
Natri nãng ch¶y ph¶n øng víi khÝ clo tạo thành muối natri clorua tinh thể:
2Na + Cl2 ⃗to 2NaCl ThÝ dô 2:
Sắt phản ứng với lu huỳnh nhiệt độ cao tạo thành sắt (II) sunfua:
Fe + S ⃗to FeS ThÝ dô 3:
Đồng phản ứng clo tạo thành đồng (II) clorua:
Cu + Cl2 to CuCl2
2 Phản ứng kim loại víi dung dÞch axit
(2)ThÝ dơ:
Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
3 Ph¶n øng kim loại với dung dịch muối
Kim loi hoạt động hoá học mạnh (trừ kim loại tác dụng với nớc nhiệt độ thờng nh: K, Ca, Na …) đẩy kim loại hoạt động yếu khỏi dung dịch muối tạo thành muối kim loại
ThÝ dô 1:
Sắt đẩy đồng khỏi dung dịch muối đồng (II) sunfat:
Fe + CuSO4 → Cu + FeSO4
Thí dụ 2:
Nhôm đẩy bạc khỏi dung dịch muối bạc nitrat:
Al + 3AgNO3 → 3Ag + Al(NO3)3
ThÝ dô 3:
Đồng đẩy bạc khỏi dung dịch muèi b¹c nitrat:
Cu + 2AgNO3 → 2Ag + Cu(NO3)2 III - D y hoạt động hoá học ã
Dãy hoạt động hoá học dãy kim loại đợc xếp theo chiều giảm dần mức hoạt động hoá học
Dãy hoạt động hoá học số kim loại thờng gặp: K, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Pb, (H), Cu, Ag, Au
Dùa vµo tính chất hoá học chung kim loại ta có bảng tổng kết sau:
Tính chất Kim loại
1 T¸c dơng víi oxi
K, Ba Na, Ca … Phản ứng nhiệt độ thờng
4K + O2 2K2O
Mg, Al, Zn, Fe, Pb, Cu cần nhiệt độ cao để khơi mào phản ứng
2Cu + O2 ⃗to 2CuO
Au, Pt … Không phản ứng với O2 nhiệt độ cao
2 T¸c dơng víi níc
Kim loại đứng trớc Mg phản ứng với nớc nhiệt độ thờng giải phóng H2
2K+2H2O 2KOH+H2
Một số kim loại hoạt động tơng đối mạnh phản ứng với nớc nhiệt độ cao tạo thành oxit gii phúng H2
Mg+H2O to 2MgO+H2
Không phản ứng
3 Tác dụng với dung dịch axit
Kim loại đứng trớc H phản ứng với số axit (HCl, HBr, H2SO4 loãng …) tạo thành muối giải phóng H2
Fe + H2SO4 FeSO4 + H2
Kim loại đứng sau H không phản ứng với
c¸c HCl,
H2SO4 lo·ng T¸c dơng
với dung dịch muối
Kim loi ng trớc (trừ kim loại tác dụng với nớc nhiệt độ th-ờng) đẩy kim loại đứng sau khỏi dung dịch muối
Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag IV - Nh«m
1 TÝnh chÊt vËt lÝ
(3)2 TÝnh chÊt ho¸ häc
a Phản ứng nhôm với phi kim * Tác dụng với oxi
Nhôm cháy sáng oxi tạo thành nhôm oxit: 4Al + 3O2 2Al2O3
ở điều kiện thờng nhôm phản ứng với oxi tạo thành lớp Al2O3 mỏng bền vững bảo vệ
không cho nhôm phản ứng với oxi không khí nớc.
* Nhôm tác dụng với nhiều phi kim khác tạo thành muối
Thí dụ: Nhôm tác dụng víi S, Cl2, Br2 … 2Al + 3S ⃗to Al2S3
b Phản ứng nhôm loại với dung dịch axit
Nhôm phản ứng với dung dịch axit (HCl, H2SO4 loÃng ) tạo thành muối giải phãng khÝ hidro
ThÝ dô:
2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
Chú ý: Nhôm không phản ứng với axit H2SO4 đặc nguội axit HNO3 đặc nguội.
Có thể phản ứng với dung dịch axit H2SO4 đặc nóng, dung dịch axit HNO3 khơng giải
phãng H2.
ThÝ dô:
2Al + 6H2SO4 đặc ⃗to Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Al + 4HNO3 loãng → Al(NO3)3 + NO + 2H2O c Phản ứng nhôm với dung dịch muối kim loại hot ng hn
Thí dụ 1: Nhôm đẩy sắt khỏi dung dịch muối sắt (II) sunfat:
2Al + 3FeSO4 → 3Fe + Al2(SO4)3
ThÝ dô 2: Nhôm đẩy bạc khỏi dung dịch muối bạc nitrat:
Al + 3AgNO3 → 3Ag + Al(NO3)3 d Phản ứng nhôm với dung dịch kiềm
2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2 NaAlO2 muối natri aluminat
3 Sản xuất nhôm
Trong tự nhiên nhôm tồn chủ yếu dới dạng oxit, muối Ngời ta sản xuất nhôm phơng pháp điện phân nóng chảy hỗn hợp nhôm oxit víi criolit (Na3AlF6):
2Al2O3 4Al + 3O2 V - S¾t
1 TÝnh chÊt vËt lÝ
Sắt kim loại màu trắng xám, có ánh kim, dẫn nhiệt dẫn điện tốt, sắt
kim loại nặng (khối lợng riêng 7,86 gam/cm3), dẻo … nên có nhiều ứng dụng đời sống nh đồ dùng gia đình, chế tạo hợp kim …
2 TÝnh chất hoá học a Phản ứng với phi kim * Tác dụng với oxi
Sắt cháy oxi không khí tạo thành sắt từ oxit: 3Fe + 2O2 to Fe3O4
* Sắt tác dụng với nhiều phi kim khác tạo thành muối
(4)Fe + S ⃗to FeS
2Fe + 3Cl2 ⃗to 2FeCl3
b Phản ứng sắt với dung dịch axit
Sắt phản ứng với dung dịch axit (HCl, H2SO4 loÃng ) tạo thành muối giải phóng khí hidro
ThÝ dô:
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Chú ý: Sắt không phản ứng với axit H2SO4 đặc nguội axit HNO3 đặc nguội.
Có thể phản ứng với dung dịch axit H2SO4 đặc nóng, dung dịch axit HNO3 không giải
phãng H2.
ThÝ dô:
2Fe + 6H2SO4 đặc ⃗to Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Fe + 4HNO3 loãng → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O c Phản ứng sắt với dung dịch muối kim loại hoạt động
Thí dụ 1: Sắt đẩy đồng khỏi dung dịch muối đồng (II) sunfat:
Fe + CuSO4 → Cu + FeSO4
Thí dụ 2: Sắt đẩy chì khỏi dung dịch muối chì nitrat:
Fe + Pb(NO3)2 → Pb + Fe(NO3)2 VI - hỵp kim sắt
1 Hợp kim
Hp kim l chất rắn thu đợc sau làm nguội hỗn hợp nóng chảy nhiều kim loại khác hỗn hợp kim loại phi kim
2 Hỵp kim sắt
Gang Thép
Các hợp kim s¾t
- Gang hợp kim sắt với cacbon, hàm lợng cacbon chiếm từ - 5% Ngồi gang cịn có số ngun tố khác nh Mn, Si, S …
- Cã hai lo¹i gang:
+ Gang trắng thờng dùng để luyện thép
+ Gang xám thờng dùng để chế tạo máy móc, thiết bị …
- Thép hợp kim sắt với cacbon số nguyên tố khác, hàm lợng cacbon chiếm dới 2%
- Thép thờng đợc dùng chế tạo máy móc, cơng cụ lao động, xây dựng …
Sản xuất - Nguyên liệu chính: Các loại quặng sắt: manhetit Fe3O4, hematit Fe2O3 … than cốc, không khí … - Nguyên tắc sản xuất: Dùng CO khử oxit sắt nhiệt độ cao lò luyện kim
- Quá trình sản xuất: + Phản ứng t¹o CO C + O2 ⃗to CO2
C + CO2 ⃗to 2CO
+ Khư s¾t oxit
- Nguyên liệu chính: Gang, sắt phế liệu khÝ oxi
- Nguyên tắc sản xuất: oxi hoá kim loại, phi kim để loại khỏi gang phần lớn nguyên tố C, S, P, Mn, Si …
- Quá trình sản xuất:
+ O2 phản øng víi Fe t¹o FeO 2Fe + O2 ⃗to 2FeO
(5)Fe2O3 + 3CO ⃗to 2Fe + 3CO2
Fe3O4 + 4CO ⃗to 3Fe + 4CO2
+ T¹o xØ
CaO + SiO2 ⃗to CaSiO3 …
thÐp
FeO + Mn ⃗to Fe + MnO
VII - ăn mòn kim loại bảo vệ kim loại không bị ăn mòn 1 Sự ăn mòn kim loại
Sự phá huỷ kim loại, hợp kim môi trờng tự nhiên tác dụng hoá học gọi là ăn mòn kim lo¹i
Thí dụ: Sắt thép để khơng khí bị gỉ xốp, giịn dễ gãy vỡ …
2 Những yếu tố ảnh hởng đến ăn mòn kim loi
- ảnh hởng chất môi trờng: Tuỳ theo môi trờng mà kim loại tiÕp
xúc bị ăn mịn nhanh hay chậm Thí dụ mơi trờng ẩm, có nhiều chất oxi hố kim loại bị phá huỷ nhanh chóng mơi trờng khơ, khơng có mặt chất oxi hố … - Khi nhiệt độ cao kim loại bị ăn mòn nhanh nhiệt độ thấp
3 C¸c phơng pháp chống ăn mòn kim loại