Biên soạn: Trƣơng Hồi Thƣơng 22/11/2011 1 CHƢƠNG V: ĐẠI CƢƠNG VỀ KIM LOẠI A. TĨM TẮT LÝ THUYẾT VẤN ĐỀ 1: KIM LOẠI VÀ HỢP KIM I. Vị trí của kim loại trong BTH 1. Qui tắc viết cấu hình electron: 7s 6p 5p 4p 3p 7p 2p 6d 5d 4d 3d 7d 6f 5f 4f 7f 6s 5s 4s 3s 2s 1s Phân mức năng lượng 7 6 5 4 3 2 1 TT lớp e(n) - Số electron tối đa trong một lớp: 2n 2 (n là số lớp e). - Khi viết cấu hình ngun tử các ngun tố có Z=1 đến Z=20, tn theo qui tắc trên, Z=21 trở lên phải có sự chèn mức năng lượng 3d trước 4s. Ví dụ: Ca (Z=20): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 ; Fe (Z=26): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 * Lưu ý: ở phân lớp nd a có khuynh hướng đạt trạng thái bán bão hòa (nd 5 ) hoặc bão hòa (nd 10 ). Ví dụ: Cr (Z=24): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 4 4s 2 chuyển sang cấu hình bền 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 Cu (Z=29): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 9 4s 2 chuyển sang cấu hình bền 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 2. Dựa vào cấu hình e, xác định vị trí ngun tố trong BTH: a) Ngun tố nhóm A (có cấu hình e lớp ngồi cùng dạng: ns a np b ) - STT: là số hiệu ngun tử Z - Chu kì: bằng với số lớp electron n - Nhóm: (a + b)A Ví dụ: Al (Z=13): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 - STT: 13 - Chu kì: 3 - Nhóm: IIIA b) Ngun tố nhóm B (có cấu hình e lớp ngồi cùng dạng: (n–1)d a ns b ) - STT: là số hiệu ngun tử Z - Chu kì: bằng với số lớp electron n - Nhóm: + Nếu (a + b) < 8  nhóm (a + b)B + Nếu (a + b) = [8, 9, 10]  nhóm VIIIB + Nếu (a + b) > 10  nhóm [(a + b) – 10]B Ví dụ: Zn (Z=30): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 - STT: 30 - Chu kì: 4 - Nhóm: IIB * Lưu ý: - Các ngun tố có cấu hình e lớp ngồi cùng 1, 2, 3e là ngun tố kim loại. Biên soạn: Trƣơng Hồi Thƣơng 22/11/2011 2 - Các ngun tố có cấu hình e lớp ngồi cùng 5, 6, 7e là ngun tố phi kim. - Các ngun tố có cấu hình e lớp ngồi cùng 4e trừ C (Z=6); Si (Z=14) là phi kim, còn lại là kim loại. - Trong một chu kì khi đi từ trái sang phải tính kim loại giảm, tính phi kim tăng. Trong một nhóm, khi đi từ trên xuống tính kim loại tăng, tính phi kim giảm  Xuống kim tăng, Ngang kim giảm. Tính Zkim loại tỉ lệ thuận với bán kính (bán kính càng lớn tính kim loại càng mạnh, tính phi kim ngược lại). Độ âm điện đặc trưng cho tính phi kim, độ âm điện càng lớn tính phi kim càng mạnh, tính kim loại ngược lại. Tóm lại: * Năng lượng ion hóa: I kim loại < I phi kim * Độ âm điện:  kim loại <  phi kim * Trong cùng chu kì: R kim loại > R phi kim (Z kim loại < Z phi kim ) 3. Cách tính bán kính ngun tử kim loại: x100% kl TT Thể tích các nguyên tử kim loại (V ) Đo äđặc khích mạng tinh thể = The å tích của toàn bo ämạng tinh the å (V ) Thể tích hình cầu: 3 4 Vr 3  Số Avơgađro N A =6,022.10 23 o 10 8 1A 10 m 10 cm   ; 97 1nm 10 m 10 cm   ; o 1nm 10A Ví dụ: Tìm bán kính gần kính của ngun tử Zn biết M Zn =65 g/mol và khối lượng riêng của tinh thể kẽm là D = 7,13 g/cm 3 . Zn có cấu tạo mạng tinh thể Zn có độ đặc là 74%. Giải Thể tích mol tinh thể Zn 3 mol 65 V 9,1164cm 7,13  Thể tích 1 mol ngun tử Zn 3 mol 74 V x9,1164 6,746cm 100  nguyên tử Thể tích 1 ngun tử Zn 23 3 mol 23 6,746 V 1,12.10 cm 6,022.10   nguyên tử Bán kính của ngun tử Zn 3 3 23 o 8 3 4 3V V r r 34 3.1,12.10 r 1,388.10 cm 1,388A 4.3,14            II. Tính chất vật lý: Kim loại có tính chất vật lí chung là: Tính dẽo, tính dẫn điện, tính dẫn nhiệt và có ánh kim. - Dẫn điện tốt nhất là Ag và Cu, kém nhất là Pb và Hg. Vì nhẹ và rẻ hơn Cu nên Al đang được thay thế dần Cu để làm dây dẫn điện. Kim loại Ag Cu Au Al Zn Fe Pb Hg Biên soạn: Trƣơng Hoài Thƣơng 22/11/2011 3 Độ dẫn điện 59,0 56,9 39,6 36,1 16,0 9,80 4,60 1,00 - Thứ tự tính dẻo kim loại: Au > Ag > Al > Cu > Sn… - Kim loại nhẹ nhất là Li (D=0,5g/cm 3 ), nặng nhất là Os (osimi D=22,6g/cm 3 ). - Kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất là Hg (- 39 o C), cao nhất là W (vonfam 3410 o C). - Kim loại cứng nhất là Cr (độ cứng = 9, sau kim cương = 10, W = 7, Fe = 4,5, Cu và Al là 3). Kim loại mềm nhất là Cs (độ cứng = 0,2). III. Tính chất hóa học: Tính chất hóa học chung kim loại là tính khử: M  M n+ + ne 1. Tác dụng với phi kim a) Với oxi: tạo thành oxit kim loại (trừ Au, Ag, Pt không tác dụng) 2Mg + O 2  2MgO 4Al + 3O 2  2Al 2 O 3 b) Với phi kim khác: tạo thành muối 2Fe + 3Cl 2  2FeCl 3 2Al + 3S  Al 2 S 3 2. Tác dụng với axit a) Axit thường (HCl, H 2 SO 4 loãng , RCOOH,…): (trừ Cu, Ag, Au, Pt, Hg không phản ứng) Kim loại + Axit  Muối + H 2 Fe + 2HCl  FeCl 2 + H 2 ; 2Al + 3H 2 SO 4loãng  Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 b) Axit oxi hóa mạnh (HNO 3 , H 2 SO 4đặc ) tạo sp oxh như: N 2 , N 2 O, NO 2 , NO, NH 4 NO 3 , S, SO 2 , H 2 S (trừ Au, Pt không phản ứng). Kim loại + Axit  Muối + sp oxh + H 2 O 10Al + 36HNO 3  10Al(NO 3 ) 3 + 3N 2 + 18H 2 O Mg + 2H 2 SO 4đặc  MgSO 4 + SO 2 + 2H 2 O * Lưu ý: Al, Fe, Cr, Ni, Be không tác dụng với HNO 3 , H 2 SO 4 đặc nguội. Au, Pt tan trong nước cường toan (3HCl + HNO 3 ): Au + 3HCl + HNO 3  AuCl 3 + NO + 2H 2 O 3Pt + 4HNO 3 + 12HCl  3PtCl 4 + 4NO + 8H 2 O 3. Tác dụng với dung dịch muối KL mạnh + Muối KL yếu  Muối KL mạnh + KL yếu Fe + CuSO 4  FeSO 4 + Cu FeSO 4 + Cu  không xảy ra Bài toán tăng, giảm khối lượng: m tăng = m KL yếu – m KL mạnh m giảm = m KL mạnh – m KL yếu * Lưu ý: Các kim loại: Li, Na, K, Ca, Ba khi phản ứng với dung dịch muối không xảy ra như trên mà: Ví dụ: cho Na vào dung dịch CuSO 4 : 2Na + 2H 2 O  2NaOH + H 2 2NaOH + CuSO 4  Cu(OH) 2  + Na 2 SO 4 4. Tác dụng với nước - Li, Na, K, Ca, Ba + H 2 O  dd bazơ + H 2 Ca + 2H 2 O  Ca(OH) 2 + H 2 - Pb, Cu, Ag, Hg, Pt, Au không phản ứng ở bất kì nhiệt độ nào. - Các kim loại như Zn, Fe, Mg, Mn, Cr phản ứng ở nhiệt độ cao tạo oxit và khí H 2 . Zn + H 2 O  ZnO + H 2 3Fe + 4H 2 O  Fe 3 O 4 + 4H 2 5. Tác dụng với dung dịch bazơ - Al, Zn, Be, Sn, Pb tan trong dung dịch bazơ mạnh. Biên soạn: Trƣơng Hoài Thƣơng 22/11/2011 4 2Al + 2NaOH + 2H 2 O  2NaAlO 2 + 3H 2 Hay: 2Al + 2NaOH + 6H 2 O  2NaAl(OH) 4 + 3H 2 Zn + 2NaOH  Na 2 ZnO 2 + H 2 Hay: Zn + 2NaOH + 6H 2 O  Na 2 Zn(OH) 4 + H 2 - Be, Sn, Pb phản ứng tương tự Zn. VẤN ĐỀ 2: DÃY ĐIỆN HÓA CỦA KIM LOẠI I. Khái niệm cặp oxi hóa – khử của kim loại M n+ + ne M Dạng oxh Dạng khử Dạng oxh và dạng khử của cùng một nguyên tố kim loại tạo nên cặp oxi hóa – khử. II. Pin điện hóa 1. Định nghĩa: Pin điện hóa là thiết bị trong đó năng lượng của phản ứng oxi hóa – khử chuyển thành điện năng. 2. Cấu tạo - Pin điện hóa A – B tạo bởi 2 cặp oxi hóa – khử A n+ /A và B m+ /B. - A khử mạnh hơn B thì A là Anot (–), B là catot (+). Anot (–) A  A n+ + ne Quá trình oxi hóa A Catot (+) B m+ + me  B Quá trình khử B m+ Suất điện động của pin A – B: o o 0 0 o pin catot anot ( ) ( ) E E E E E      Ví dụ: Pin Zn – Cu - Có dòng electron từ Zn sang Cu. - Có dòng điện từ Cu sang Zn. Anot (–): Zn  Zn 2+ + 2e quá trình oxi hóa Zn Catot (+): Cu 2+ + 2e  Cu quá trình khử Cu 2+ Phản ứng xảy ra trong pin: Zn + Cu 2+  Zn 2+ + Cu Trong cầu muối có sự di chuyển ion để trung hòa điện tích trong dung dịch. Anion 3 NO  đi về anot (–) Cation K + đi về Catot (+) 22 o o 0 0 o pin catot anot Cu /Cu Zn /Zn E E E E E      Biên soạn: Trƣơng Hoài Thƣơng 22/11/2011 5 III. Dãy thế điện cực chuẩn của kim loại 1. Dãy sắp xếp các cặp oxh – khử theo thứ tự tăng dần thế điện cực chuẩn 2. Ý nghĩa của dãy thế điện cực chuẩn của kim loại a) So sánh tính oxi hóa – khử Theo chiều tăng dần của E o , tính oxi hóa M n+ tăng dần, tính khử của M giảm dần. b) Xác định chiều của phản ứng giữa 2 cặp oxi hóa – khử Khử mạnh + Oxi hóa mạnh  Oxi hóa yếu + Khử yếu Phản ứng tuân theo qui tắc  Xét 3 cặp oxi hóa khử * Tính oxi hóa: Fe 2+ < Cu 2+ < Fe 3+ * Tính khử: Fe > Cu > Fe 2+ Các phản ứng xảy ra: Fe + Cu 2+  Fe 2+ Fe + 2Fe 3+  2Fe 2+ Cu + 2Fe 3+  Cu 2+ + Fe 2+ c) Hỗn hợp kim loại tác dụng với dung dịch muối: Kim loại có tính khử mạnh mạnh nhất phản ứng trước cho đến hết mới đến kim loại tiếp theo. d) Kim loại tác dụng với dung dịch hỗn hợp nhiều muối: Cation có tính oxi hóa mạnh nhất phản ứng trước cho đến hết rồi mới đến cation tiếp theo. VẤN ĐỀ 3: SỰ ĐIỆN PHÂN I. Khái niệm Sự điện phân là quá trình oxi hóa – khử xảy ra ở bề mặt các điện cực khi có dòng điện một chiều đi qua chất điện li nóng chảy hoặc dung dịch chất điện li. II. Sự điện phân các chất điện li 1. Điện phân nóng chảy Sơ đồ điện phân: M m X n  mM n+ + nX m- Catot (–) Anot (+) M n+ + ne  M quá trình khử Quá trình oxi 2Cl -  Cl 2 + 2e 2Br -  Br 2 + 2e 2I -  I 2 + 2e 2O 2-  O 2 + 4e 4OH -  O 2 + H 2 O + 4e a). Điện phân nóng chảy muối halogenua Ví dụ: điện phân nóng chảy muối NaCl NaCl  noùng chaûy Na + + Cl - Catot (–): Na + + 1e  Na x 2 Anot (+): 2Cl -  Cl 2 + 2e x 1 PTĐP: 2NaCl  ñpnc 2Na + Cl 2 b) Điện phân nóng chảy oxit kim loại Ví dụ: điện phân nóng chảy Al 2 O 3 Al 2 O 3  noùng chaûy 2Al 3+ + 3O 2- Biên soạn: Trƣơng Hoài Thƣơng 22/11/2011 6 Catot (–): Al 3+ + 3e  Al x 4 Anot (+): 2O 2-  O 2 + 4e x 3 PTĐP: 2Al 2 O 3 36 Na AlF  ñpnc 4Al + 3O 2 c) Điện phân nóng chảy hiđroxit kim loại Ví dụ: điện phân nóng chảy NaOH NaOH  noùng chaûy Na + + OH - Catot (–): Na + + 1e  Na x 4 Anot (+): 4OH -  O 2 + H 2 O + 4e x 1 PTĐP: 4NaOH  ñpnc 4Na + O 2 + 2H 2 O 2. Điện phân dung dịch 2.1. Qui tắc ở Catot (–): a) Dung dịch muối của các cation: Li + , K + , Na + , Ca 2+ , Ba 2+ , Mg 2+ , Al 3+ không tham gia điện phân mà H 2 O sẽ tham gia điện phân: 2H 2 O + 4e  2OH - + H 2 b) Dung dịch muối của các Anion: Mn 2+ , Cr 2+ , Zn 2+ , Fe 2+ , Mg 2+ , Cr 3+ , Ni 2+ , Sn 2+ , Pb 2+ , H + , Cu 2+ , Fe 3+ , Ag + , Hg 2+ . Cation kim loại tham gia điện phân theo dãy hoạt động hóa học. M n+ + ne  M 2H + + 2e  H 2 2.2. Qui tắc ở Anot (+): a) Dung dịch muối chứa anion: 2 43 SO ,NO ,F    không tham gia điện phân. Nước tham gia điện phân: 2H 2 O  4H + + O 2 + 4e b) Dung dịch muối chứa anion: 2 2 S I Br Cl OH H O           tham gia điện phân: 2 X   X 2 + 2e 4OH   O 2 + 2H 2 O + 4e 2RCOO -  R – R + 2CO 2 + 2e c) Trường hợp anot hoạt động (Zn, Cu,…): Bản thân các kim loại này có tính khử vượt trội hơn hẳn so với các anion có mặt trong dung dịch, vì vậy chúng sẽ tham gia vào quá trình oxi hóa: Cu  Cu 2+ + 2e ; Zn  Zn 2+ + 2e 2.3. Một số ví dụ Ví dụ 1: điện phân dung dịch CuSO 4 với điện cực trơ (graphit) Catot (–)  CuSO 4  Anot (+) Cu 2+ , H 2 O (H 2 O) H 2 O, 2 4 SO  Cu 2+ + 2e  Cu 2H 2 O  4H + + O 2 + 4e PTĐP: 2CuSO 4 + 2H 2 O  2Cu + O 2 + 2H 2 SO 4 Ví dụ 2: điện phân dung dịch CuSO 4 với điện cực anot bằng đồng (anot hoạt động) Catot (–)  CuSO 4  Anot (+) Cu 2+ , H 2 O (H 2 O) Cu, H 2 O, 2 4 SO  Cu 2+ + 2e  Cu Cu (r)  Cu 2+ + 2e (Cu bám lên bề mặt catot) (Cu tan dần) Biờn son: Trng Hoi Thng 22/11/2011 7 Vớ d 3: in phõn dung dch NaCl vi in cc tr. Catot () NaCl Anot (+) Na + , H 2 O (H 2 O) H 2 O, Cl - 2H 2 O + 2e 2OH - + H 2 2Cl - Cl 2 + 2e PTP: 2NaCl + 2H 2 O ủieọn phaõn co ựvaựch ngaờn 2NaOH + Cl 2 + H 2 Khụng vỏch ngn: 2NaOH + Cl 2 NaCl + NaClO + H 2 O Vớ d 4: in phõn dung dch KNO 3 vi in cc tr. Catot () KNO 3 Anot (+) K + , H 2 O (H 2 O) H 2 O, 3 NO 2H 2 O + 2e 2OH - + H 2 2H 2 O 4H + + O 2 + 4e PTP: 2H 2 O 3 ủieọn phaõn KNO O 2 + 2H 2 Vớ d 5: in phõn dung dch H 2 SO 4 vi in cc tr. Catot () H 2 SO 4 Anot (+) H + , H 2 O (H 2 O) H 2 O, 2 4 SO 2H + + 2e H 2 2H 2 O 4H + + O 2 + 4e PTP: 2H 2 O 24 H SO ủieọn phaõn O 2 + 2H 2 Vớ d 6: in phõn dung dch NaOH vi in cc tr. Catot () NaOH Anot (+) Na + , H 2 O (H 2 O) OH - , H 2 O 2H 2 O + 2e 2OH - + H 2 4OH O 2 + 2H 2 O + 4e PTP: 2H 2 O NaOH ủieọn phaõn O 2 + 2H 2 Nhn xột: Cỏc dung dch axit mnh HNO 3 , H 2 SO 4 , dung dch baz mnh LiOH, NaOH, KOH, Ba(OH) 2 , Ca(OH) 2 , cỏc dung dch mui to bi Li + , K + , Na + , Ca 2+ , Ba 2+ , Mg 2+ , Al 3+ v 3 NO , 2 4 SO , F - u cú PTP l: 2H 2 O O 2 + 2H 2 Trong dung dch axit, do nng H + ca axit nhiu hn H + ca H 2 O nờn H + axit in phõn trc. Vớ d 7: in phõn dung dch cha ng thi KBr v KCl vi in cc tr. Xy ra theo th t sau: Catot () KBr, KCl Anot (+) K + , H 2 O (H 2 O) Br - , Cl - , H 2 O 2H 2 O + 2e 2OH - + H 2 2Br - Br 2 + 2e 2Cl - Cl 2 + 2e (khi Br - ht) PTP: 2KBr + 2H 2 O ủieọn phaõn co ựvaựch ngaờn 2KOH + Br 2 + H 2 2KCl + 2H 2 O ủieọn phaõn co ựvaựch ngaờn 2KOH + Cl 2 + H 2 (khi KBr ht) Vớ d 8: in phõn dung dch cha ng thi CuSO 4 v ZnSO 4 vi in cc tr. Xy ra theo th t sau: Catot () KBr, KCl Anot (+) Cu 2+ , Zn 2+ , H 2 O (H 2 O) 2 4 SO , H 2 O Cu 2+ + 2e Cu 2H 2 O 4H + + O 2 + 4e Zn 2+ + 2e Zn (Khi Cu 2+ ht) PTP: 2CuSO 4 + 2H 2 O 2Cu + O 2 + 2H 2 SO 4 2ZnSO 4 + 2H 2 O 2Zn + O 2 + 2H 2 SO 4 (Khi Cu 2+ ht) Biờn son: Trng Hoi Thng 22/11/2011 8 Vớ d 9: in phõn dung dch cha ng thi CuSO 4 (a mol) v NaCl (b mol) vi in cc tr. n khi H 2 O b in phõn c hai in cc thỡ dng. Catot () CuSO 4 , NaCl Anot (+) Cu 2+ , Na + , H 2 O (H 2 O) Cl - , 2 4 SO , H 2 O Xy ra theo th t sau Cu 2+ + 2e Cu 2Cl - Cl 2 + 2e 2H 2 O + 2e 2OH - + H 2 2H 2 O 4H + + O 2 + 4e PTP: Giai on 1: 2CuSO 4 + 2NaCl Cu + Cl 2 + Na 2 SO 4 Giai on 2: + Nu CuSO 4 ht trc, NaCl cũn li b in phõn n ht (b > 2a) 2NaCl + 2H 2 O ủieọn phaõn co ựvaựch ngaờn 2NaOH + Cl 2 + H 2 + Nu NaCl ht trc, CuSO 4 cũn li b in phõn n ht (b < 2a) 2CuSO 4 + 2H 2 O 2Cu + O 2 + 2H 2 SO 4 III. nh lut Faraday Lng n cht to ra in cc c xỏc nh bng biu thc: X AIt m nF X It n nF e It n F Trong ú: m: Khi lng n cht X thu c in cc (g) n x : S mol n cht X thu c in cc n e : S mol electron nhng hoc nhn in cc A: Khi lng mol nguyờn t ca cht X thu c in cc n: S electron m nguyờn t, phõn t hoc ion ó nhng hoc nhn I: Cng dũng in (ampe A) t: Thi gian in phõn (giõy s) F: Hng s Faraday (F=96500) Vớ d 1: in phõn dung dch CuSO 4 trong 10 phỳt vi cng dũng in I=96,5A. Tỡm khi lng Cu. Cu AIt 64.9,65.10.60 m 1,92g nF 2.96500 Vớ d 2: in phõn dd NaNO 3 trong 20 phỳt vi cng dũng in I=9,65A. Tỡm s mol O 2 . 2 O It 96,5.20.60 n 0,3mol nF 4.96500 Vớ d 3: Mc ni tip hai bỡnh in phõn. Bỡnh 1 cha dung dch NiSO 4 , bỡnh 2 cha dung dch NaOH. Khi bỡnh 1 thu c 0,5 mol Ni thỡ bỡnh 2 thu c bao nhiờu mol O 2 ? Do mc ni tip nờn I v t hai bỡnh nh nhau Ni It It n nF 2.F 2 O It It n nF 4.F 2 2 Ni Ni O O nn 4 0,5 n 0,25mol n 2 2 2 Vớ d 4: in phõn dung dch cha 0,1 mol Cu(NO 3 ) 2 v 0,2 mol AgNO 3 trong 40 phỳt vi cng dũng in I=9,65A. Tỡm khi lng kim loi thu c. 2 Cu n 0,1mol Ag n 0,2mol e It 9,65.40.60 n 0,24mol F 96500 catot (), phn ng xy ra theo th t: Ag + + 1e Ag Biên soạn: Trƣơng Hoài Thƣơng 22/11/2011 9 0,2  0,2  0,2 Cu 2+ + 2e  Cu 0,02  0,04  0,02  Cu 2+ còn dư  m = 108.0,2 + 64.0,02 = 22,88g VẤN ĐỀ 4: SỰ ĂN MÒN KIM LOẠI I. Sự 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. Ví dụ: 3Fe + 2O 2 o t  Fe 3 O 4 2Al + 3Cl 2 o t  2AlCl 3 II. Sự ăn mòn điện hóa 1. Định nghĩa: Là quá trình oxi hóa – khử, trong đó kim loại bị ăn mòn do tác dụng của dung dịch chất điện li và tạo nên dòng electron chuyển dời từ cực âm đến cực dương. 2. Điều kiện xảy ra ăn mòn điện hóa: - Các điện cực phải khác nhau về bản chất. (có thể là cặp 2 kim loại khác nhau hoặc cặp kim loại – phi kim, hoặc cặp kim loại – hợp chất (như xementit Fe 3 C), trong đó kim loại có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn làm cực âm). - Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với nhau qua dây dẫn. - Các điện cực cùng tiếp xúc với dung dịch chất điện li. Thiếu 1 trong 3 điều kiện trên sẽ không xảy ra ăn mòn điện hóa. 3. Cơ chế ăn mòn điện hóa: Vật gồm 2 thành phần A – B - A là kim loại. - B là kim loại có tính khử yếu hơn A hoặc phi kim hay hợp chất hóa học. A, B hình thành pin điện hóa. A: anot (–) A  A n+ + ne * Nếu dung dịch điện li là axit B: catot (+) 2H + + 2e  H 2 * Nếu dung dịch điện li là bazơ, muối hay nước tự nhiên B: catot (+) 2H 2 O + O 2 + 4e  4OH - VẤN ĐỀ 5: ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI I. Nguyên tắc chung: khử ion kim loại trong hợp chất thành kim loại tự do: M n+ + ne  M II. Các phƣơng pháp điều chế 1. Phương pháp thủy luyện: Dùng kim loại có tính khử mạnh như Fe, Zn…để khử ion kim loại yếu hơn trong dung dịch. 2. Phương pháp nhiệt luyện: Dùng chất khử mạnh như C, CO, H 2 , Al, kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ để khử ion kim loại trong hợp chất ở nhiệt độ cao. 3. Phương pháp điện phân: Dùng dòng điện một chiều để khử ion kim loại. III. Phƣơng pháp thích hợp để điều chế kim loại thƣờng gặp 1. Kim loại kiềm: điện phân nóng chảy muối clorua hoặc hiđroxit 4NaOH  ñpnc 4Na + O 2 + 2H 2 O ; 2KCl  ñpnc 2Na + Cl 2 2. Kim loại kiềm thổ: Điện phân nóng chảy muối clorua MgCl 2  ñpnc Mg + Cl 2 3. Nhôm: điện phân nóng chảy Al 2 O 3 2Al 2 O 3  ñpnc 4Al + 3O 2 4. Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb Biên soạn: Trƣơng Hoài Thƣơng 22/11/2011 10 a) Nhiệt luyện Cr 2 O 3 + 2Al  o t 2Cr + Al 2 O 3 Fe 2 O 3 + 3CO  o t 2Fe + 3CO 2 b) Điện phân dung dịch muối 2ZnSO 4 + 2H 2 O  ñp 2Zn + 2H 2 SO 4 + O 2 2Pb(NO 3 ) 2 + 2H 2 O  ñp 2Pb + 4HNO 3 + O 2 5. Cu, Ag, Hg, Pt, Au a) Thủy luyện Zn + 2AgNO 3  Zn(NO 3 ) 2 + 2Ag Fe + CuSO 4  FeSO 4 + Cu b) Nhiệt luyện CuO + H 2 o t  Cu + H 2 O HgO + H 2 o t  Hg + H 2 O c) Điện phân dung dịch 2CuSO 4 + 2H 2 O  ñp 2Cu + 2H 2 SO 4 + O 2 4AgNO 3 + 2H 2 O  ñp 4Ag + 4HNO 3 + O 2 * Lưu ý: 2AgNO 3 o t  2Ag + 2NO 2 + O 2 Hg(NO 3 ) 2 o t  Hg + 2NO 2 + O 2 Hg 2 S + O 2 o t  2Hg + SO 2 B. BÀI TẬP LÝ THUYẾT  XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ CỦA KIM LOẠI TRONG BTH Câu 001: Số electron lớp ngoài cùng của các nguyên tử kim loại thuộc nhóm II A là: A. 3. B. 2. C. 4. D. 1. Câu 002: Số electron lớp ngoài cùng của các nguyên tử kim loại thuộc nhóm I A là: A. 3 B. 2 C. 4 D. 1 Câu 003: Công thức chung của oxit kim loại thuộc nhóm IA là: A. R 2 O 3 . B. RO 2 . C. R 2 O. D. RO. Câu 004: Công thức chung của oxit kim loại thuộc nhóm IIA là: A. R 2 O 3 . B. RO 2 . C. R 2 O. D. RO. Câu 005: Cấu hình electron của nguyên tử Na (Z =11) là: A. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 . B. 1s 2 2s 2 2p 6 . C. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 . D. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 . Câu 006: Hai kim loại đều thuộc nhóm II A trong bảng tuần hoàn là A. Sr, K. B. Na, Ba. C. Be, Al. D. Ca, Ba. Câu 007: Hai kim loại đều thuộc nhóm I A trong bảng tuần hoàn là A. Sr, K. B. Na, K. C. Be, Al. D. Ca, Ba. Câu 008: Nguyên tử Fe có Z = 26, cấu hình e của Fe là: A. [Ar ] 3d 6 4s 2 . B. [Ar ] 4s 1 3d 7 . C. [Ar ] 3d 7 4s 1 . D. [Ar ] 4s 2 3d 6 . Câu 009: Nguyên tử Cu có Z = 29, cấu hình e của Cu là: A. [Ar ] 3d 9 4s 2 . B. [Ar ] 4s 2 3d 9 . C. [Ar ] 3d 10 4s 1 . D. [Ar ] 4s 1 3d 10 . Câu 010: Nguyên tử Cr có Z = 24, cấu hình e của Cr là: A. [Ar ] 3d 4 4s 2 . B. [Ar ] 4s 2 3d 4 . C. [Ar ] 3d 5 4s 1 . D. [Ar ] 4s 1 3d 5 . Câu 011: Nguyên tử Al có Z = 13, cấu hình e của Al là: A. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 . B. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 3 . C. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 . D. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 . Câu 012: Cation M + có cấu hình electron lớp ngoài cùng 2s 2 2p 6 là: A. Rb + . B. Na + . C. Li + . D. K + . Câu 013: Fe có Z =26. Cấu hình electron của ion Fe 2+ là: A. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 4 4s 2 B. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 C. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 D. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 [...]... HNO3đ nóng v axit H2SO4đ nóng là: A Ag, Pt B Pt, Au C Cu, Pb D Ag, Pt, Au Câu 017: Kim loại nào sau đây có tính dẫn điện tốt nhất trong tất cả các kim loại ? A V ng B Bạc C Đồng D Nhôm Câu 018: Kim loại nào sau đây dẻo nhất trong tất cả các kim loại ? A V ng B Bạc C Đồng D Nhôm Câu 019: Kim loại nào sau đây có độ cứng lớn nhất trong tất cả các kim loại? A Vonfam B Crom C Sắt D Đồng Câu 020: Kim loại nào... kim loại Pb v Sn được nối v i nhau bằng dây dẫn điện v o một dung dịch chất điện li thì A cả Pb v Sn đều bị ăn mòn điện hoá B cả Pb v Sn đều không bị ăn mòn điện hoá C chỉ có Pb bị ăn mòn điện hoá D chỉ có Sn bị ăn mòn điện hoá Câu 110: Cho các cặp kim loại nguyên chất tiếp xúc trực tiếp v i nhau: Fe v Pb; Fe v Zn; Fe v Sn; Fe v Ni Khi nhúng các cặp kim loại trên v o dung dịch axit, số cặp kim. .. kim loại M tác dụng v i Cl2 được muối X; cho kim loại M tác dụng v i dung dịch HCl được muối Y Nếu cho kim loại M tác dụng v i dung dịch muối X ta cũng được muối Y Kim loại M có thể là: A Mg B Al C Zn D Fe 2+ Câu 065: Để khử ion Cu trong dung dịch CuSO4 có thể dùng kim loại: A K B Na C Ba D Fe 3+ 2+ Câu 066: Để khử ion Fe trong dung dịch thành ion Fe có thể dùng một lượng dư : A Kim loại Mg B Kim loại. .. khử bởi kim loại A Fe B Ag C Mg D Zn Câu 072: Kim loại phản ứng được v i dung dịch H2SO4 loãng là : A Ag B Au C Cu D Al Câu 073: Cho dãy các kim loại: Fe, Na, K, Ca Số kim loại trong dãy tác dụng được v i nước ở nhiệt độ thường là A 4 B 1 C 3 D 2 Câu 074: Cho dãy các kim loại: Na, Cu, Fe, Ag, Zn Số kim loại trong dãy phản ứng được v i dung dịch HCl là: A 5 B 2 C 3 D 4 Câu 075: Đồng tác dụng được v i dung... khử Câu 024: Hai kim loại đều phản ứng v i dung dịch Cu(NO3)2 giải phóng kim loại Cu là: A Al v Fe B Fe v Au C Al v Ag D Fe v Ag Câu 025: Cặp chất không xảy ra phản ứng là: A Fe + Cu(NO3)2 B Cu + AgNO3 C Zn + Fe(NO3)2 D Ag + Cu(NO3)2 Câu 026: Hai kim loại Al v Cu đều phản ứng được v i dung dịch: A NaCl loãng B H2SO4 loãng C HNO3 loãng D NaOH loãng Câu 027: Kim loại Cu phản ứng được v i dung dịch:... Dung dịch FeSO4 v dung dịch CuSO4 đều tác dụng được v i: A Ag B Fe C Cu D Zn Câu 029: Để hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 2 kim loại Cu v Zn, ta có dùng một lượng dư dung dịch: A HCl B AlCl3 C AgNO3 D CuSO4 Câu 030: Hai dung dịch đều tác dụng được v i Fe là: A CuSO4 v HCl B CuSO4 v ZnCl2 C HCl v CaCl2 D MgCl2 v FeCl3 Câu 031: Cho các kim loại: Ni, Fe, Cu, Zn; số kim loại tác dụng v i dung dịch Pb(NO3)2... loại nào sau đây là kim loại mềm nhất trong tất cả các kim loại ? A Liti B Xesi C Natri D Kali Câu 021: Kim loại nào sau đây có nhiệt độ nóng chảy cao nhất trong tất cả các kim loại? A Vonfam B Sắt C Đồng D Kẽm Câu 022: Kim loại nào sau đây nhẹ nhất (có khối lượng riêng nhỏ nhất) trong tất cả các kim loại ? A Natri B Liti C Kali D Rubidi Câu 023: Tính chất hóa học đặc trưng của kim loại là: A tính bazơ... CuCl2 Nhúng v o mỗi dung dịch một thanh Fe nguyên chất Số trường hợp xuất hiện ăn mòn điện hoá là: A 0 B 1 C 2 D 3 Câu 114: Cho các hợp kim sau: Cu-Fe (I); Zn-Fe (II); Fe-C (III); Sn-Fe (IV) Khi tiếp xúc v i dung dịch chất điện li thì các hợp kim mà trong đó Fe đều bị ăn mòn trước là: A I, II v III B I, II v IV C I, III v IV D II, III v IV Câu 115: Fe bị ăn mòn điện hoá khi tiếp xúc v i kim loại M để... nhóm IIA tác dụng hết v i dung dịch HCl (dư), thoát ra 0,672 lít khí H2 (ở đktc) Hai kim loại đó là: A Be v Mg B Mg v Ca C Sr v Ba D Ca v Sr Câu 193: Cho 19,2 gam kim loại (M) tan hoàn toàn trong dung dịch HNO3 loãng thì thu được 4,48 lít khí NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất) Kim loại (M) là A Cu B Zn C Fe D Mg Câu 194: Cho 10 gam hỗn hợp các kim loại Mg v Cu tác dụng hết v i dung dịch HCl loãng... điện hoá của kim loại, v trí 1 số cặp oxi hoá – khử được sắp xếp như sau: Al3+/Al; Fe2+/Fe; Ni2+/Ni; Cu2+/Cu; Fe3+/Fe2+; Ag+/Ag Trong số các kim loại Al, Fe, Ni, Ag, Cu thì dãy các kim loại tác dụng được v i dung dịch muối sắt III là: A Al, Fe, Ni, Cu B Al, Ag, Ni, Cu C Al, Fe, Ni, Ag D Ag, Fe, Ni, Cu Câu 055: Cho 3 kim loại Cu, Fe, Al v 4 dung dịch CuSO4, AgNO3, CuCl2 v FeSO4 Kim loại nào sau đây . Hồi Thƣơng 22/11/2011 1 CHƢƠNG V: ĐẠI CƢƠNG V KIM LOẠI A. TĨM TẮT LÝ THUYẾT V N ĐỀ 1: KIM LOẠI V HỢP KIM I. V trí của kim loại trong BTH 1. Qui tắc viết cấu hình electron: 7s 6p 5p 4p 3p 7p 2p 6d 5d 4d 3d 7d 6f 5f 4f 7f 6s 5s 4s 3s 2s 1s Phân. Câu 110: Cho các cặp kim loại nguyên chất tiếp xúc trực tiếp v i nhau: Fe v Pb; Fe v Zn; Fe v Sn; Fe v Ni. Khi nhúng các cặp kim loại trên v o dung dịch axit, số cặp kim loại trong đó Fe bị. cả các kim loại? A. Vonfam. B. Crom C. Sắt D. Đồng Câu 020: Kim loại nào sau đây là kim loại mềm nhất trong tất cả các kim loại ? A. Liti. B. Xesi. C. Natri. D. Kali. Câu 021: Kim loại nào