Đang tải... (xem toàn văn)
*****************Chuyên Đề 1 : Đại cương kim loại****************** A – KIM LOẠI I – VỊ TRÍ CỦA KIM LOẠI TRONG BẢNG TUẦN HOÀN - Nhóm IA (trừ H), nhóm IIA: các kim loại này là những nguyên tố s - Nhóm IIIA (trừ B), một phần của các nhóm IVA, VA, VIA: các kim loại này là những nguyên tố p - Các nhóm B (từ IB đến VIIIB): các kim loại chuyển tiếp, chúng là những nguyên tố d - Họ lantan và actini (xếp riêng thành hai hàng ở cuối bảng): các kim loại thuộc hai họ này là những nguyên tố f * Nhận xét: đa số các nguyên tố hóa học đã biết là nguyên tố kim loại (trên 80 %)
*****************Chuyên Đề 1 : Đại cương kim loại****************** A – KIM LOẠI I – VỊ TRÍ CỦA KIM LOẠI TRONG BẢNG TUẦN HOÀN - Nhóm IA (trừ H), nhóm IIA: các kim loại này là những nguyên tố s - Nhóm IIIA (trừ B), một phần của các nhóm IVA, VA, VIA: các kim loại này là những nguyên tố p - Các nhóm B (từ IB đến VIIIB): các kim loại chuyển tiếp, chúng là những nguyên tố d - Họ lantan và actini (xếp riêng thành hai hàng ở cuối bảng): các kim loại thuộc hai họ này là những nguyên tố f * Nhận xét: đa số các nguyên tố hóa học đã biết là nguyên tố kim loại (trên 80 %) II – CẤU TẠO VÀ LIÊN KẾT TRONG TINH THỂ KIM LOẠI 1. Cấu tạo nguyên tử kim loại - Hầu hết các nguyên tử kim loại có 1, 2 hoặc 3 electron ở lớp ngoài cùng - Bán kính nguyên tử của các nguyên tố kim loại (ở phía dưới, bên trái bảng tuần hoàn) nhìn chung lớn hơn bán kính nguyên tử các nguyên tố phi kim (ở phía trên, bên phải bảng tuần hoàn) 2. Cấu tạo mạng tinh thể kim loại Có ba kiểu mạng tinh thể kim loại đặc trưng là lập phương tâm khối, lập phương tâm diện và lục phương + Lập phương tâm khối ( độ đặc khít 68% ) : Li ; Na ; K ; V ; Mo ; Ba ; Cr + Lập phương tâm diện ( độ đặc khít 74% ) : Ca ; Cu ; Ag ; Au ; Al ; + Lập phương lục phương ( độ đặc khít 74% ) : Be ; Mg ; Zn 3. Liên kết kim loại Là liên kết hóa học hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa ion dương kim loại nằm ở các nút mạng tinh thể và các electron tự do di chuyển trong toàn bộ mạng lưới tinh thể kim loại III – TÍNH CHẤT VẬT LÍ CỦA KIM LOẠI 1. Tính chất chung Kim loại có những tính chất vật lí chung là: tính dẻo, tính dẫn điện, tính dẫn nhiệt và ánh kim a) Tính dẻo: các lớp mạng tinh thể kim loại khi trượt lên nhau vẫn liên kết được với nhau nhờ lực hút tĩnh điện của các electron tự do với các cation kim loại. Những kim loại có tính dẻo cao là Au, Ag, Al, Cu, Zn… b) Tính dẫn điện: nhờ các electron tự do có thể chuyển dời thành dòng có hướng dưới tác dụng của điện trường. Nói chung nhiệt độ của kim loại càng cao thì tính dẫn điện của kim loại càng giảm. Kim loại dẫn điện tốt nhất là Ag, tiếp sau là Cu, Au, Al, Fe… c) Tính dẫn nhiệt: nhờ sự chuyển động của các electron tự do mang năng lượng (động năng) từ vùng có nhiệt độ cao đến vùng có nhiệt độ thấp của kim loại. Nói chung kim loại nào dẫn điện tốt thì dẫn nhiệt tốt d) Ánh kim: nhờ các electron tự do có khả năng phản xạ tốt ánh sáng khả kiến (ánh sáng nhìn thấy) Tóm lại: những tính chất vật lí chung của kim loại như trên chủ yếu do các electron tự do trong kim loại gây ra 2. Tính chất riêng a) Khối lượng riêng: phụ thuộc vào khối lượng nguyên tử, bán kính nguyên tử và kiểu cấu trúc mạng tinh thể. Li là kim loại có khối lượng riêng nhỏ nhất (d = 0,5 g/cm3) và osimi (Os) có khối lượng riêng lớn nhất (d = 22,6 g/cm3). Các kim loại có khối lượng riêng nhỏ hơn 5 g/cm3 được gọi là kim loại nhẹ (như Na, K, Mg, Al…) và lớn hơn 5 g/cm3 được gọi là kim loại nặng (như Fe, Zn, Pb, Cu, Ag, Au…) b) Nhiệt độ nóng chảy: phụ thuộc chủ yếu vào độ bền liên kết kim loại. Kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất là Hg (–39oC, điều kiện thường tồn tại ở trạng thái lỏng) và kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao nhất là W (vonfam, 3410oC) c) Tính cứng: phụ thuộc chủ yếu vào độ bền liên kết kim loại. Kim loại mềm nhất là nhóm kim loại kiềm (như Na, K…do bán kính lớn, cấu trúc rỗng nên liên kết kim loại kém bền) và có những kim loại rất cứng không thể dũa được (như W, Cr…) IV – TÍNH CHẤT HÓA HỌC CHUNG CỦA KIM LOẠI Tính chất đặc trưng của kim loại là tính khử (nguyên tử kim loại dễ bị oxi hóa thành ion dương): M → Mn+ + ne 1. Tác dụng với phi kim Hầu hết các kim loại khử được phi kim điển hình thành ion âm Ví dụ: 4Al + 3O2 2Al2O3 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 Hg + S → HgS 2. Tác dụng với axit a) Đối với dung dịch HCl, H2SO4 loãng: M + nH+ → Mn+ + n/2H2 (M đứng trước hiđro trong dãy thế điện cực chuẩn) b) Đối với H2SO4 đặc, HNO3 (axit có tính oxi hóa mạnh): - Kim loại thể hiện nhiều số oxi hóa khác nhau khi phản ứng với H2SO4 đặc, HNO3 sẽ đạt số oxi hóa cao nhất - Hầu hết các kim loại phản ứng được với H2SO4 đặc nóng (trừ Pt, Au) và H2SO4 đặc nguội (trừ Pt, Au, Fe, Al, Cr…), khi đó S+6 trong H2SO4 bị khử thành S+4 (SO2) ; So hoặc S-2 (H2S) - Hầu hết các kim loại phản ứng được với HNO3 đặc nóng (trừ Pt, Au) và HNO3 đặc nguội (trừ Pt, Au, Fe, Al, Cr…), khi đó N+5 trong HNO3 bị khử thành N+4 (NO2) - Hầu hết các kim loại phản ứng được với HNO3 loãng (trừ Pt, Au), khi đó N+5 trong HNO3 bị khử thành N+2(NO) ; N+1 (N2O) ; No (N2) hoặc N-3 (NH4+) - Các kim loại có tính khử càng mạnh thường cho sản phẩm khử có số oxi hóa càng thấp. Các kim loại như Na, K…sẽ gây nổ khi tiếp xúc với các dung dịch axit Ví dụ: 2Fe + 6H2SO4 (đặc) Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O 4Mg + 5H2SO4 (đặc) 4MgSO4 + H2S + 4H2O Cu + 4HNO3 (đặc) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 3Cu + 8HNO3 (loãng) → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O 3. Tác dụng với dung dịch muối - Điều kiện để kim loại M đẩy được kim loại X ra khỏi dung dịch muối của nó: + M đứng trước X trong dãy thế điện cực chuẩn + Cả M và X đều không tác dụng được với nước ở điều kiện thường + Muối tham gia phản ứng và muối tạo thành phải là muối tan: xM (r) + nXx+ (dd) → xMn+ (dd) + nX (r) - Khối lượng chất rắn tăng: ∆m↑ = mX tạo ra – mM tan - Khối lượng chất rắn giảm: ∆m↓ = mM tan – mX tạo ra - Hỗn hợp các kim loại phản ứng với hỗn hợp dung dịch muối theo thứ tự ưu tiên: kim loại khử mạnh nhất tác dụng với cation oxi hóa mạnh nhất để tạo ra kim loại khử yếu nhất và cation oxi hóa yếu nhất - Với nhiều anion có tính oxi hóa mạnh như NO3-, MnO4-,…thì kim loại M sẽ khử các anion trong môi trường axit (hoặc bazơ) Ví dụ: - Khi cho Zn vào dung dịch CuSO4 ta thấy lớp bề mặt thanh kẽm dần chuyển qua màu đỏ và màu xanh của dung dịch bị nhạt dần do phản ứng: Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu↓ - Khi cho kim loại kiềm Na vào dung dịch CuSO4 ta thấy có sủi bọt khí không màu và xuất hiện kết tủa keo xanh do các phản ứng: Na + H2O → NaOH + 1/2H2 và CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + Na2SO4 - Khi cho bột Cu vào dung dịch Cu(NO3)2 có vài giọt HCl ta thấy có khí không màu thoát ra và hóa nâu trong không khí do phản ứng: 3Cu + Cu(NO3)2 + 8HCl → 4CuCl2 + 2NO + 4H2O 4. Tác dụng với nước - Các kim loại mạnh như Li, Na, K, Ca, Sr, Ba…khử nước dễ dàng ở nhiệt độ thường theo phản ứng: M + nH2O → M(OH)n + n/2H2. Kim loại Mg tan rất chậm và Al chỉ tan khi ở dạng hỗn hống (hợp kim của Al và Hg) - Các kim loại trung bình như Mg, Al, Zn, Fe…phản ứng được với hơi nước ở nhiệt độ cao tạo oxit kim loại và hiđro Ví dụ: Mg + H2O(h) MgO + H2 3Fe + 4H2O(h) Fe3O4 + 4H2 Fe + H2O(h) FeO + H2 - Các kim loại có tính khử yếu như Cu, Ag, Hg…không khử được nước dù ở nhiệt độ cao 5. Tác dụng với dung dịch kiềm Các kim loại mà hiđroxit của chúng có tính lưỡng tính như Al, Zn, Be, Sn, Pb…tác dụng được với dung dịch kiềm (đặc). Trong các phản ứng này, kim loại đóng vai trò là chất khử, H2O là chất oxi hóa và bazơ làm môi trường cho phản ứng Ví dụ: phản ứng của Al với dung dịch NaOH được hiểu là phản ứng của Al với nước trong môi trường kiềm và gồm hai quá trình: 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2 Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4] Cộng hai phương trình trên ta được một phương trình: 2Al + 6H2O + 2NaOH → 2Na[Al(OH)4] + 3H2 6. Tác dụng với oxit kim loại Các kim loại mạnh khử được các oxit kim loại yếu hơn ở nhiệt độ cao thành kim loại Ví dụ: 2Al + Fe2O3 2Fe + Al2O3 **************************B.Bài tập*************************** Câu 1: Dãy gồm các kim loại có cùng kiểu mạng tinh thể lập phương tâm khối là: A. Na, K, Ba B. Mg, Ca, Ba C. Na, K , Ca D. Li , Na, Mg Câu 2: Cho dãy các chất: SiO2, Cr(OH)3, CrO3, Zn(OH)2, NaHCO3, Al2O3. Số chất trong dãy tác dụng được với dung dịch NaOH( đặc, nóng) là A. 6 B. 3 C. 5 D. 4 Câu 3: Phát biểu nào sau đây là sai? A. Nhôm là kim loại dẫn điện tốt hơn vàng. B. Chì (Pb) có ứng dụng để chế tạo thiết bị ngăn cản tia phóng xạ. C. Trong y học, ZnO được dùng làm thuốc giảm đau dây thần kinh, chữa bệnh eczema, bệnh ngứa D. Thiếc có thể dùng để phủ lên bề mặt của sắt để chống gỉ. Câu 4: Cho dãy các chất sau: Al, NaHCO3, (NH4)2CO3, NH4Cl, Al2O3, Zn, K2CO3, K2SO4. Có bao nhiêu chất trong dãy vừa tác dụng được với dung dịch HCl, vừa tác dụng được với dung dịch NaOH? A. 2 B. 3 C. 4 D. 5 Câu 5: Thực hiện các thí nghiệm sau: (a) Nhiệt phân AgNO3 (b) Nung FeS2 trong không khí (c) Nhiệt phân KNO3 (d) Cho dung dịch CuSO4 vào dung dịch NH3 (dư) (e) Cho Fe vào dung dịch CuSO4 (g) Cho Zn vào dung dịch FeCl3 (dư) (h) Nung Ag2S trong không khí (i) Cho Ba vào dung dịch CuSO4 (dư) Số thí nghiệm thu được kim loại sau khi các phản ứng kết thúc là A. 3 B. 5 C. 2 D. 4 Câu 6: Cation X2+ có tổng số hạt cơ bản (p, n, e) bằng 80, trong đó tỉ số hạt electron so với hạt nơtron là 4/5. Vị trí của X trong bảng tuần hoàn là: A.Chu kì 4, nhóm IIA B.Chu kì 4, nhóm VIA C. Chu kì 4, nhóm VIB D.Chu kì 4, nhóm IIB Câu 7: Cho các dung dịch HCl, HNO3, NaOH, AgNO3, NaNO3. Nếu chỉ dùng thêm thuốc thử duy nhất là đồng kim loại thì có thể nhận biết được bao nhiêu dung dịch trong số các dung dịch đã cho ở trên? A.2 B.3 C.4 D.5 Câu 8: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 9,75 gam Zn và 2,7 gam Al vào 200 ml dung dịch chứa đồng thời HNO3 2M và H2SO4 1,5M thu được khí NO ( sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch X chỉ gồm các muối. Cô cạn dung dịch X thu được khối lượng muối khan là: A.41,25 B.53,65 gam C.44,05 gam D.49,65 gam Câu 9: Hòa tan 4 gam hỗn hợp gồm Fe và kim loại M (hóa trị II, đứng trước hiđro trong dãy điện hóa) bằng dung dịch HCl dư thu được 2,24 lít khí H2 ở đktc. Mặt khác để hòa tan 2,4 gam kim loại M cần phải dùng chưa đến 250 ml dung dịch HCl 1M. Kim lọa M đã cho là: A.Ca B.Mg C.Ba D.Zn Câu 10 : Hòa tan hết 17,84 gam hỗn hợp Fe, Cu, Ag bằng 203,4 ml dung dịch HNO3 20% (d=1,115 g/ml) tối thiểu vừa đủ. Sau phản ứng thu được 4,032 lít khí NO duy nhất (đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được số gam muối khan là A. 60,27 gam B. 51,32 gam C. 45,64 gam D. 54,28 gam Câu 11. Cho các dung dịch sau NaOH, NaHCO3, BaCl2, Na2CO3, NaHSO4. Nếu trộn các dung dịch với nhau theo từng đôi một thì tổng số cặp có thể xảy ra là. A.4 B.5 C.6 D.7 Câu 12.Cho a gam Fe ( dư) vào V1lit Cu(NO3)2 1M thu được m gam rắn. Cho a gam Fe (dư) vào V2 lit AgNO3 1M, sau phản ứng thu được m gam rắn. Mối liên hệ V1 và V2 là A. V1 =2 V2 B. V1 =10 V2 C. V1 =V2 D. 10V1 = V2 Câu 13. Cho m gam X gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 vào 400 ml dung dịch HCl 2M , sau phản ứng thu được 2,24l H2 (đktc), dung dịc Y, và 2,8 gam Fe không tan. Giá trị m là. A.30,0 B.31,6 C.27,2 D.24,4 Câu 14. Ion M2+ có tổng số hạt proton, electron, nơtron, là 80. Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 20. Trong bảng tuần hoàn M thuộc . A. Chu kì 4, nhóm VIIIB B. Chu kì 4, nhóm VIIIA C. Chu kì 3 nhóm VIIIB D. Chu kì 4, nhóm IIA Câu 15. Hoà tan hoàn toàn 34,8 gam hỗn hợp X ( Gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3) cần tối thiểu Vml dung dịch H2SO424,25% (D=1,2 g/ml), sau phản ứng thu được hỗn hợp hai muối có số mol bằng nhau. Giá trị của V là. A.300 B.400 C.250 D.200 Câu 16. Đốt cháy hết 9,984 gam kim loại M (có hoá trị II không đổi ) trong hỗn hợp khí Cl2 và O2. Sau phản ứng thu được 20,73 gam chất rắn và thể tích hỗn hợp khí đã phản ứng là 3,4272lit (Đktc) .Kim loại M là. A.Ca B.Mg C.Zn D.Cu Câu 17. Cho từng chất Fe, Fe(OH)2, Fe(OH)3, Fe3O4, Fe2O3, Fe(NO3)2,Fe(NO3)3, FeSO4, Fe2(SO4)3 , FeCO3 lần lượt tác dụng với H2SO4 đặc nóng . Số phản ứng thuộc loại OXH –K là. A.8 B.5 C.6 D.7 Câu 18. Đốt cháy hoàn toàn 17,6 gam FeS và 12gam FeS2 cho toàn bộ khí thu được vào Vml dung dịch NaOH 25% (D=1,28 g/ml) Giá trị tối thiểu của V cần dùng là. A.100 B.150 C.200 D.50 Câu 19. Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp X ( gồm x mol Fe, Y mol Cu, Z mol Fe2O3 và t mol Fe3O4 ) trong dung dịch HCl không thấy khí có khí bay ra khỏi khỏi bình, dung dịch thu được chỉ chứa 2 muối . Mối quan hệ giữa số mol các chất có trong hỗn hợp Xlà. A.x+y =2z +2t B.x+y =2z +3t C.x+ y = 2z +2t D.x +y = Z +t Câu 20. Nung nóng 66,2 gam Pb(NO3)2 thu được 53,24 gam chất rắn và V lit khí (đktc). Gí trị của V và hiệu suất phản ứng lần lượt là. A.9,01 và 80,42% B.6,72 và 60% C.6,72 và50 % D.4,48 và 60%