TÍNH CHẤT KIM LOẠI - DÃY ĐIỆN HÓA - HỢP KIM

CHƯƠNG V. ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI

BÀI 11. TÍNH CHẤT KIM LOẠI - DÃY ĐIỆN HÓA - HỢP KIM

CâCâuu 8181.. Nêu những tính chất vật lý chung của kim loại ? Nguyên nhân gây ra tính chất vật lý chung?

 Tính chất vật lý chung: tính dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt và ánh kim

 Nguyên nhân: do sự có mặt của các e tự do trong mạng tinh thể kim loại CâCâuu 8282.. Kim loại nào dẻo nhất, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt nhất? ứng dụng?

 Vàng là kim loại dẻo nhất: Au, Ag, Al, Cu….Ứng dụng : trang sức, miểng vỏ kẹo…

 Bạc ( Ag) là kim loại dẫn điện tốt nhất : Ag, Cu, Au, Al, Fe… Ứng dụng : dây dẫn điện, vi mạch …

Lưu ý: Khi tăng nhiệt độ , độ dẫn điện của kim loại giảm

 Bạc ( Ag) là kim loại dẫn nhiệt tốt nhất : Ag, Cu, Al, Fe…Ứng dụng : nồi, xoong , chảo…

CâCâuu 8383.. Nêu những tính chất vật lý riêng của kim loại? Nguyên nhân?

 Tính chất vật lý riêng: khối lượng riêng, nhiệt độ nóng chảy, độ cứng

 Nguyên nhân: do đặc điểm cấu trúc mạng tinh thể của các kim loại khác nhau, bán kính nguyên tử khác nhau

CâCâuu 8484.. Kim loại nào cứng nhất và mềm nhất, nhiệt độ nóng chảy cao nhất và thấp nhất, nặng nhất và nhẹ nhất, ứng dụng

 Kim loại cứng nhất: Crom ( Cr) . Ứng dụng : dùng làm dao cắt kim loại

 Kim loại mềm nhất : Xesi ( Cs)

 Kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao nhất: Vonfram (W). Ứng dụng : dùng làm dây tóc bóng đèn

 Kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất: Thủy ngân ( Hg) . Ứng dụng : dùng làm nhiệt kế

 Kim loại nặng nhất là : Osimi (Os)

 Kim loại nhẹ nhất là : Liti : ( Li)

CâCâuu 8585.. Nêu tính chất hóa học đặc trƣng của kim loại và nguyên nhân của tính chất hóa học đó?

 Tính chất hóa học đặc trưng của kim loại : Tính khử

 Nguyên nhân: do kim loại có bán kính nguyên tử lớn, điện tích hạt nhân nhỏ, số e lớp ngoài cùng ít hơn so với phi kim  năng lượng ion hóa nhỏ

 dễ mất e  tính khử (bị oxi hóa)

M Mn+ + ne : quá trình oxi hóa kim loại ( sự oxi hóa kim loại)

CâCâuu 8686.. Kim loại tác dụng với những chất nào? Kể tên và nêu điều kiện phản ứng

Kim loại tác dụng với

 Phi kim (Cl2, S, O2, ...): hầu hết các kim loại trừ Au, Pt

 Nước: Kim loại nhóm IA, IIA (trừ Be, Mg)  sinh ra sản phẩm là dung dịch bazơ + H2

 Axit gồm:

+ Axit loại 1: HCl, H2SO4 loãng  Kim loại trước hidro

+ Axit loại 2: H2SO4 đặc nóng, HNO3 loãng, HNO3 đặc nóng: Tất cả kim loại trừ Au, Pt

+ Axit loại 2: H2SO4, HNO3 đặc nguội: tất cả kim loại trừ Au, Pt, Al, Cr, Fe

 Dung dịch muối:

+ Kim loại không tan, muối tan

+ Kim loại tự do đứng trước kim loại trong muối (trong dãy điện hóa)

CâCâuu 8787.. Viết phương trình phản ứng sắt tác dụng với Oxi, lưu huỳnh, clo. Xác định hóa trị của Fe trong mỗi phản ứng

 3Fe + 2O2 t0 Fe3O4 (hóa trị II và III)

 2Fe + 3Cl2 t0 2FeCl3 (hóa trị III)

 Fe + S t0 FeS (hóa trị II)

CâCâuu 8888.. Axit loại 1 là axit nào? Kim loại nhƣ thế nào tác dụng đƣợc với axit loại 1, sinh ra sản phẩm gì?

 Axit loại 1 : HCl , H2SO4 loãng

 Các kim loại tác dụng được với axit loại 1: kim loại đứng trước Hidro trong dãy hoạt động

 Sản phẩm : muối ( hóa trị thấp) và khí H2

 Phương trình minh họa : Kim Loại + axit ( loại 1) muối + H2

Fe +2HCl FeCl2 + H2

Fe + H2SO4 loãng FeSO4 + H2

CâCâuu 8989.. Axit loại 2 là axit nào? Kim loại nhƣ thế nào tác dụng đƣợc với axit loại 2, sinh ra sản phẩm gì?xác định số oxi hóa của sản phẩm khử

 Axit loại 2: H2SO4 đặc, HNO3

 Các kim loại tác dụng được với axit loại 2: hầu hết các kim loại trừ Au, Pt

 Sản phẩm : muối ( hóa trị cao) , sản phẩm khử , nước

 Phương trình minh họa :

Kim Loại + axit ( loại 2) muối + sản phẩm khử +H2O

 Sản phẩm khử của H2SO4 đặc nóng : 42



SO ( ngoài ra còn có 2 2 0

,



S H S )

 Sản phẩm khử của HNO3 : 42



NO ( khí màu nâu đỏ ) , NO2 ( khí không màu hóa nâu), N0 2, 21



O

N ( không màu), 4 3 3

NO H N

 ( dung dịch muối ) 2Fe + 6H2SO4 đặc t0 Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Fe + 6HNO3 đặc t0 Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O Fe + 4HNO3 loãng Fe(NO3)3 + NO + 2H2O

Lưu ý: Al. Fe, Cr thụ động trong H2SO4 đặc nguội và HNO3 đặc nguội CâCâuu 9090.. Nêu hiện tƣợng khi nhúng 1 thanh đồng (Cu) vào dung dịch bạc

nitrat ( AgNO3)

 Cu + 2AgNO3  Cu(NO3)2 + 2Ag

 Dung dịch chuyển sang màu xanh, đồng thới có 1 lớp kim loại màu xám bạc bám lên thanh đồng

CâCâuu 9191.. Nêu hiện tƣợng khi cho 1 mẫu Natri vào dung dịch CuSO4

 Na + H2O  NaOH + ẵ H2

 CuSO4 + 2NaOH  Cu(OH)2 + Na2SO4

 Natri tan, xuất hiện sủi bọt khí và kết tủa màu xanh

CâCâuu 9292.. Nêu hiện tƣợng khi nhúng một đinh Fe vào dung dịch CuSO4

 Fe + CuSO4  FeSO4 + Cu

 Màu xanh của dung dịch nhạt dần , đồng thới có lớp kim loại màu đỏ bám lên trên thanh sắt

CâCâuu 9393.. Nêu dãy điện hóa của kim loại và sự biến đổi trong dãy điện hóa Tính oxy hóa của các ion kim loại tăng

K+ Ba2+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Mn2+ Zn2+ Cr3+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ 2H+ Cu2+ Fe3+ Hg2+ Ag+ Pt2+ Au3+

K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H2 Cu Fe2+ Hg Ag Pt Au

Tính khử của các kim loại giảm

 KL mạnh: Từ K → Al

 KL trung bình: Từ Mn → Pb

 KL yếu: Đứng Sau H

CâCâuu 9494.. Quy tắc sử dụng dãy điện hóa

 Quy tắc sử dụng dãy điện hóa : quy tắc anpha (α) ( sắc huyền)

Oxy hóa mạnh + Khử mạnh Oxy hóa yếu hơn + Khử yếu hơn.

Fe2

Fe



3 2

Fe Fe



 => 2Fe3+ + Fe → 3Fe2+ . C

Cââuu 9595.. Nêu khái niệm hợp kim. Cho ví dụ

 Khái niệm: Hợp kim là vật liệu kim loại có chứa một kim loại cơ bản và một số kim loại hoặc phi kim khác

 Ví dụ:

+ Hợp kim không bị ăn mòn : Fe-Cr-Mn ( thép inoc).

+ Hợp kim siêu cứng : W-Co, Co-C-W-Fe

+ Hợp kim nhẹ , cứng, bền: Al-Si, Al-Cu-Mn-Mg

CâCâuu 9696.. So sánh tính chất vật lý, cơ học và hóa học của hợp kim với kim loại tạo ra hợp kim

 Tính chất vật lý và tính chất cơ học của hợp kim : khác nhiều so với tính chất của các đơn chất kim loại tạo ra hợp kim

 Tính chất hóa học của hợp kim : tương tự như tính chất của các đơn chất kim loại

BÀI 12. ĂN MÕN KIM LOẠI

CâCâuu 9797.. Nêu khái niệm ăn mòn kim loại, bản chất của ăn mòn kim loại? Có mấy loại ăn mòn, kể tên?

 Khái niệm: Sự ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim (quá trình oxi hóa kim loại) do tác dụng của các chất trong môi trường xung quanh.

M → Mn+ + ne

 Bản chất: là một quá trình oxi hóa khử, trong đó:

+ Chất khử : kim loại hoặc hợp kim ( bị oxi hóa bởi môi trường) + Chất oxi hóa : môi trường ( oxi, hơi nước…)

 Có 2 loại ăn mòn kim loại : ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa học

CâCâuu 9898.. Nêu khái niệm ăn mòn hóa học? Nêu đặc điểm của ăn mòn hóa học?

 Khái niệm : ăn mòn hóa học là quá trình oxi hóa – khử, trong đó các

electron của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường.

(xảy ra ở các thiết bị lò đốt, thường xuyên tiếp xúc với hơi nước, không khí,

…)

Vd: 2Fe + 3Cl2 to 2FeCl3;

3Fe + 4H2Oto Fe3O4 + 4H2 ; Zn + 2HClto ZnCl2 + H2

 Đặc điểm: không phát sinh dòng điện; nhiệt độ càng cao  tốc độ ăn mòn càng nhanh.

CâCâuu 9999.. Nêu khái niệm ăn mòn điện hóa học? Nêu đặc điểm và điều kiện của ăn mòn điện hóa học?

 Khái niệm : là quá trình oxi hóa khử trong đó kim loại bị ăn mòn do tác dụng của dd chất điện li và tạo nên dòng electron chuyển dời từ cực âm đến cực dương.

 Đặc điểm : phát sinh dòng điện một chiều

 Có 3 điều kiện để xảy ra ăn mòn hóa học :

+ Các điện cực phải khác nhau về bản chất, có thể là cặp 2 kim loại khác nhau hoặc cặp kim loại với phi kim

+ Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với nhau qua dậy dẫn + Các điện cực cùng tiếp xúc với một dung dịch chất điện li

 Nếu thiếu 1 trong ba điều kiện trên thì sẽ không xảy ra sự ăn mòn điện hóa CâCâuu 101000.. Nêu cơ chế khi xảy ra ăn mòn điện hóa học

 Anot (cực -) Kim loại có tính khử mạnh hơn bị ăn mòn M  Mn+ + ne– (xảy ra quá trình oxh Kim loại có tính khử mạnh)

 Catot (cực +) Kim loại yếu hoặc phi kim: xảy ra quá trình khử chất có trong môi trường (Môi trường là chất oxh – quá trình khử môi trường)

+ Nếu môi trường là không khí ẩm: O2+ H2O + 4e 4OH- + Nếu môi trường là axit : 2H+ +2e H2

CâCâuu 101011.. So sánh ăn mòn điện hóa và ăn mòn hóa học

Ăn mòn hóa học Ăn mòn điện hóa Giống

nhau

- Đều là quá trình oxi hóa khử Khác

nhau

-Thường là kim loại nguyên chất - Các e của kim loại cuyển trực tiếp đến chất trong môi trường - Không phát sinh dòng điện - Tốc độ ăn mòn chậm

- Thường có 2 kim loại hoặc hợp kim

- Các e chuyển từ cực âm đến cực dương

- Phát sinh dòng điện một chiều

- Tốc độ ăn mòn nhanh

CâCâuu 101022.. Nêu các phương pháp thường dùng bảo vệ kim loại ?

 Có 2 phương pháp thường dùng để bảo vệ kim loại : phương pháp bảo vệ bề mặt và phương pháp điện hóa

 Bảo vệ kim loại theo phương pháp bảo vệ bề mặt?

 Dùng những chất bền vững với môi trường để phủ ngoài mặt những đồ vật bằng kim loại như sơn, bôi dầu mỡ, mạ, tráng men…

 Ví dụ : mạ vật dùng kim loại bằng crom, niken, thiếc , kẽm…

 Bảo vệ kim loại theo phương pháp điện hóa ?

 Nối kim loại cần được bảo bệ với một kim loại hoạt động mạnh hơn để tạo thành pin điện hóa và kim loại hoạt động hơn bị ăn mòn, kim loại kia được bảo vệ

 Ví dụ: Để bảo vệ vỏ tàu biển làm bằng thép , người ta gắn vào mặt ngoài của vỏ tàu ( phần chìm dưới nước ) những khối kẽm.

BÀI 13. ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI

CâCâuu 101033.. Nêu nguyên tắc điều chế kim loại . Có những phương pháp điều chế kim loại nào? Đề xuất phương pháp để điều chế kim loại mạnh, trung bình, yếu

 Nguyên tắc: khử ion kim loại thành nguyên tử kim loại : Mn+ + ne M

 Có 3 phương pháp điều chế kim loại : + Nhiệt luyện

+ Thủy luyện

+ Điện phân ( nóng chảy, dung dịch )

 Nêu các phương pháp có thể dùng để điều chế kim loại mạnh, trung bình, yếu?

+ Kim loại mạnh : điện phân nóng chảy

+ Kim loại trung bình : điện phân nóng chảy, điện phân dung dịch, thủy luyện , nhiệt luyện

+ Kim loại yếu: điện phân nóng chảy, điện phân dung dịch, thủy luyện, nhiệt luyện

CâCâuu 101044.. Phương pháp nhiệt luyện dùng để điều chế kim loại nào? Nguyên tắc và điều kiện

 Phương pháp nhiệt luyện dùng để điều chế kim loại có tính khử trung bình và yếu ( sau Al): Zn, Fe … ( thường dùng cho kim loại trung bình )

 Nguyên tắc: Dùng chất khử mạnh (CO, H2, C, Al) để khử ion kim loại trong oxit kim loại ở nhiệt độ cao.

C, CO, H2, Al + oxit KL (sau Al)  CO, CO2, H2O, Al2O3 + KL

 Lưu ý :

oxit kim loại (sau Al) + Al  kim loại + Al2O3 (gọi là phản ứng nhiệt nhôm)

CâCâuu 101055.. Phương pháp thủy luyện dùng để điều chế kim loại nào? Nguyên tắc và điều kiện

 Phương pháp thủy luyện dùng để điều chế kim loại có tính khử trung bình và yếu ( sau Al): Zn, Fe,Cu, … ( thường dùng cho kim loại yếu )

 Nguyên tắc: dùng kim loại mạnh đẩy kim loại yếu ra khỏi dung dịch muối KL + Muối  KL mới + Muối mới

 Điều kiện : kim loại có tính khử mạnh phải là kim loại không tan trong nước , dd muối phải tan

CâCâuu 101066.. Phương pháp điện phân nóng chảy và điện phân dung dịch dùng để điều chế kim loại nào?

 Điện phân nóng chảy : dùng điều chế tất cả các kim loại ( thường dùng cho kim loại mạnh ) bằng cách đpnc muối, hidroxit, oxit của chúng

 Điện phân dung dịch : dùng điều chế kim loại trung bình, yếu ( sau Al) bằng cách đpdd muối

CâCâuu 101077.. Nêu cơ chế xảy ra ở mỗi điện cực khi điện phân Bên trái : Cực âm (Catot):

QT khử ion dương (cation) hoặc nước (Cation về catot, ion dương về cực âm) Xảy ra quá trình khử theo thứ tự sau

Bên phải: Cực dương (anot):

QT oxh ion âm (anion) hoặc nước (Anion về anot, ion âm về cực dương) Xảy ra quá trình oxi hóa theo thứ tự sau 1/ Ion KL yếu: Mn+ + ne → M

2/ H+ của axit: 2H+ + 2e → H2

3/ Ion KL trung bình: Mn+ + ne → M 4/ H2O: H2O + e → OH- +1/2 H2 5/ Ion KL mạnh: Mn+ + ne → M

1/ Ion Cl-, Br-, I-: 2X- X2 – 2.1e

2/ OH- của bazo: 4OH- O2 + 2H2O + 4e

3/ H2O: H2O → 2H+ + 1/2O2 + 2e 4/ O2- của oxit (đpnc) 2O2- O2 + 4e 5/SO4

2-, NO3

-, SO3

2-, CO3

2- không bị đp

C

Cââuu 101088.. Nêu định luật Faraday

F . n

t.

I.

m A

Với: m: Khối lượng chất thu được ở điện cực (gam)

A: Khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực (g/mol) n: Số mol electron cho hoặc nhận (là hoá trị của KL).

I: Cường độ dòng điện (Ampe) t: Thời gian điện phân (giây) F: Hằng số Faraday = 96.500

CâCâuu 101099.. Viết phương trình điện phân nóng chảy NaOH. Cho biết quá trình xảy ra ở mỗi điện cực

 Phương trình điện phân nóng chảy NaOH : 4NaOHdpnc4Na + O2 + 2H2O

 Cực (-)catot: Na+ +1e Na

 Cực (+)anot: 4OH- - 4eO2 + 2H2O

CâCâuu 111100.. Viết phương trình điện phân nóng chảy CaCl2. Cho biết quá trình xảy ra ở mỗi điện cực

 Phương trình điện phân nóng chảy CaCl2: CaCl2 dpncCa + Cl2

 Cực (-) catot: Ca 2+ + 2e Ca

 Cực (+)anot: 2Cl- -2e Cl2

CâCâuu 111111.. Viết phương trình điện phân nóng chảy Al2O3. Cho biết quá trình xảy ra ở mỗi điện cực

 Phương trình điện phân nóng chảy Al2O3: 2Al2O3

dpnc4Al + 3O2

 Cực (-) catot: Al3+ + 3e Al

 Cực (+) anot: 2O2- - 4e O2

CâCâuu 111122.. Viết phương trình điện phân dung dịch NaCl. Cho biết quá trình xảy ra ở mỗi điện cực

 Phương trình điện phân dung dịch NaCl : 2NaCl + 2H2Odpdd 2NaOH + H2 + Cl2

 Cực (-)catot: Na+ không bị điện phân : H2O + e → OH- + 1/2H2.

 Cực (+)catot: 2Cl- + 2*1e →Cl2

CâCâuu 111133.. Viết phương trình điện phân dung dịch AgNO3. Cho biết quá trình xảy ra ở mỗi điện cực

 Phương trình điện phân dung dịch AgNO3 : 2AgNO3 + H2O dpdd 2Ag +2HNO3 + 1/2O2

 Cực (-)catot: Ag+ + 1e → Ag

 Cực (+)anot: NO3

- không bị điện phân : H2O → 2H+ + 1/2O2 + 2e

CâCâuu 111144.. Viết phương trình điện phân dung dịch CuSO4. Cho biết quá trình xảy ra ở mỗi điện cực

 Phương trình điện phân dung dịch CuSO4: CuSO4 + H2O dpdd Cu + H2SO4 + 1/2O2

 Cực (-) catot: Cu2+ +2e → Cu

 Cực (+)anot: SO4

2- không bị điện phân : H2O → 2H+ + 1/2O2 + 2e

CâCâuu 111155.. Viết phương trình điện phân dung dịch CuCl2. Cho biết quá trình xảy ra ở mỗi điện cực

 Phương trình điện phân dung dịch CuCl2: CuCl2dpdd Cu + Cl2

 Cực (-)catot: Cu2+ +2e → Cu

 Cực (+)anot: 2Cl- +2*1e →Cl2