Lý thuyết và bài tập chuyên đề Đại cương về kim loại môn Hóa học 12 năm 2020 Trường THPT Long Thạnh

LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP CHUYÊN ĐỀ ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI MÔN HÓA HỌC 12 NĂM 2020 TRƯỜNG THPT LONG THẠNH

 

 

A. KIẾN THỨC CƠ BẢN

I. VỊ TRÍ CỦA KIM LOẠI TRONG HTTH. CẤU TẠO CỦA KIM LOẠI

1. Vị trí của kim loại:

- Nhóm IA (trừ H); nhóm IIA; nhóm IIIA (trừ B); 1 phần của nhóm IVA đến VIA.

- Nhóm IB đến VIIIB.

- Họ Lantan và Actini.

2. Cấu tạo của kim loại:

- Cấu tạo nguyên tử:

+ Nguyên tử của hầu hết các nguyên tố kim loại điều có ít electron ở lớp ngoài cùng (1,2  hoặc 3).

Ví dụ: Na[Ne]3s¹,Mg[Ne]3s², Al[Ne] 3s²3p¹.

+ Trong cùng chu kì, nguyên tử  của nguyên tố kim loại có bán kính nguyên tử lớn hơn và điện tích hạt nhân nhỏ hơn so với nguyên tử của nguyên tố phi kim.

Ví dụ:                   ₁₁Na     ₁₂Mg    ₁₃Al     ₁₄Si      ₁₅P       ₁₆S       ₁₇Cl

            Bán kính: 0,157   0,136  0,125    0,117     0,11    0,104    0,099

Chú ý:

Ôn tập củng cố

- Cách viết cấu hình electron nguyên tử.

- Phương pháp xác định vị trí của nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn từ cấu hình electron nguyên tử và ngược lại.

- Phân biệt nhóm chính , nhóm phụ.

Mở rộng và nâng cao.

 Phương pháp xác định vị trí của nguyên tử kim loại thuộc nhóm phụ

dạng tổng quát (n-1)d^a ns^b (n là số lớp electron, chu kỳ)

a + b	< 8	=  8, 9, 10	> 10
Vị trí nhóm kim loại (stt nhóm B )	= a + b	=  VIIB	= (a+b) - 8

3. Liên kết kim loại: Là liên kết được hình thành do lực hút tĩnh điện giữa các ion dương kim loại và các electron tự do.

II. TÍNH CHẤT CỦA KIM LOẠI. DÃY ĐIỆN HOÁ CỦA KIM LOẠI

1. TÍNH CHẤT VẬT LÍ CHUNG: ở điều kiện thường các kim loại ở trạng thái rắn (trừ Hg) có tính dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt và có ánh kim.

→ Tóm lại tính chất vật lí chung của kim loại gây nên bởi sự có mặt của các e tự do trong mạng tinh thể kim loại.

2. TÍNH CHẤT VẬT LÍ RIÊNG:

Kim loại khác nhau có khối lượng riêng, nhiệt độ nóng chảy và tính cứng khác nhau.

VD: - Kim loại có khối lượng riêng lớn nhất là: Os

        - Kim loại có khối lượng riêng nhỏ nhất là: Li

        - Kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao nhất là: W

        - Kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất là: Hg

        - Kim loại có tính cứng lớn nhất là: Cr

        - Kim loại có tính cứng nhỏ nhất là: Cs

3. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC: Tính chất hoá học chung của kim loại là tính khử.:

                                    M → Mⁿ⁺ + ne

- Tác dụng với phi kim:

VD: 2Fe + 3Cl₂ →  2FeCl₃ ;              

3Fe  +  2O₂ → Fe₃O₄ ;      

4Al  +  3O₂ → 2Al₂O₃.                

Fe  + S → FeS;               

Hg   + S → HgS ;                               

2Mg  +  O₂ → 2MgO.

Kim loại là chất khử (bị oxi hóa)     

Phi kim là chất oxi hóa (bị khử)            

-  Tác dụng với dung dịch axit:

+ Với dd HCl, H₂SO₄ loãng. Trừ các kim loại đứng sau hidro trong dãy điện hóa.

Fe + 2HCl   → FeCl₂ + H₂ ↑

2Al  + 3H₂SO₄ (l) → Al₂(SO₄)₃   +  3H₂↑

+ Với dd HNO₃, H₂SO₄ đặc

VD:     3Cu  + 8HNO₃ loãng  →  3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O

Cu +  2H₂SO₄ đặc → CuSO₄  + SO₂ +  2H₂O

Kim loại là chất khử (bị oxi hóa).      

Axit là chất oxi hóa (bị khử)            

 * Chú ý: - Al, Fe, Cr, bị HNO₃ đặc nguội và H₂SO₄ đặc nguội làm thụ động hóa.

- Kim loại có nhiều số oxi hóa bị dung dịch HNO₃, H₂SO₄ đặc oxi hóa đến số oxi hóa cao nhất.

- Tác dụng với nước:

Chỉ có các kim loại nhóm IAvà IIA, trừ Be,Mg) khử H₂O ở nhiệt độ thường, các kim loại còn lại khử được H₂O ở nhiệt độ cao hoặc không khử được.

VD: 2Na  + 2H₂O →  2NaOH   +  H₂ ↑

Kim loại là chất khử (bị oxi hóa).       Nước là chất oxi hóa (bị khử)            

- Tác dụng với dung dịch muối:

VD:  Fe    +    CuSO₄  →    FeSO₄   +  Cu↓

        Fe chất khử (bị oxi hóa), Cu²⁺ chất oxh (bị khử)

4. DÃY ĐIỆN HOÁ KIM LOẠI

- Cặp oxi hóa khử của kim loại 

VD: Ag⁺  + 1e   →  Ag;        Cu⁺  + 2e  →     Cu;        Fe²⁺  + 2e →   Fe

+ Nguyên tử kim loại đóng vai trò chất khử, các ion kim loại đóng vai trò chất oxi hóa.

+ Dạng oxi hóa và dạng khử của cùng một nguyên tố kim loại tạo nên cặp oxi hóa - khử của kim loại

 VD: Ag⁺ /Ag, Cu²⁺/Cu, Fe²⁺/Fe,...

- Dãy điện hóa của kim loại

Tính oxi hóa của ion kim loại tăng, tính khử của kim loại giảm

-  So sánh tính chất cặp oxi hóa khử

  So sánh tính chất giữa các cặp oxi hóa khử: Ag⁺ /Ag và Cu²⁺/Cu, Zn²⁺/Zn, nhận thấy:

Tính oxh các ion: Ag⁺> Cu²⁺> Zn²⁺

Tính khử: Zn>Cu>Ag

-  Ý nghĩa dãy điện hóa

Cho phép dự đoán chiều phản ứng giữa 2 cặp oxh khử theo qui tắc α

Ví dụ:

Zn  +  Cu²⁺→ Zn²⁺+ Cu  

Hg  +  2Ag⁺→ Hg²⁺+ 2Ag

 chất oxh mạnh + chất khử mạnh  → chất oxh yếu  + chất khử yếu.

VD: phản ứng giữa 2 cặp Cu²⁺/Cu và Fe²⁺/Fe là:  Fe  +  Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu

5. Hợp kim:

- KHÁI NIỆM: Hợp kim là vật liệu gồm một kim loại cơ bản và một số kim loại hoặc phi kim khác.

 VD: Thép, gang, inox, hợp kim đuyra,...

- TÍNH CHẤT: Hợp kim có nhiều tính chất hóa học tương tự tính chất của các đơn chất tham gia tạo thành hợp kim, nhưng tính chất vật lí và tính chất cơ học của hợp kim lại khác nhiều tính chất các đơn chất.

+ Hợp kim có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp hơn.

+ Hợp kim cứng và giòn hơn.

6. SỰ ĂN MÒN KIM LOẠI

a) Sự ăn mòn kim loại

(Khái niệm chung: Ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hay hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường.

(Bản chất của sự ăn mòn kim loại là sự oxi hóa kim loại thành ion kim loại:

 M → Mⁿ⁺ +ne

b) Phân loại: Ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa.

- Ăn mòn hóa học: Ăn mòn hóa học là quá trình oxi hoá – khử, trong đó các electron của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường.

 Đặc điểm:

+ Không phát sinh dòng điện.

+ Nhiệt độ càng cao thì tốc độ ăn mòn càng nhanh.

- Ăn mòn điện hóa: Ăn mòn điện hóa 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 điện.

+ Cơ chế

* Kim loại hoạt động mạnh hơn đóng vai trò là cực âm (anot). Ở đây xảy ra quá trình oxi hóa

                                    M → Mⁿ⁺ + ne

* Kim loại hoạt động yếu hơn hoặc phi kim đóng vai trò là cực dương (catot). Ở đây xảy ra quá trình khử:

2H⁺ + 2e → H₂  hoặc O₂ + 2H₂O + 4e → 4OH^-

* Dòng điện chuyển dời từ cực âm sang dương.

+ Điều kiện có ăn mòn điện hóa:

* Các điện cực phải khác nhau về bản chất.

* Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với nhau.

* Các điện cực phải cùng tiếp xúc với dd chất điện li.

c) Cách chống ăn mòn kim loại:

Nguyên tắc chung: Hạn chế hay triệt tiêu ảnh hưởng của môi trường đối với kim loại.

Phương pháp:

* Phương pháp bảo vệ bề mặt: Dùng các chất bền với môi trường phủ lên bề mặt kim loại

* Dùng phương pháp điện hoá

Nguyên tắc: Gắn kim loại có tính khử mạnh với kim loại cần được bảo vệ (có tính khử yếu hơn).

7. Điều chế kim loại:

- NGUYÊN TẮC: Khử ion kim loại thành nguyên tử:  Mⁿ⁺ + ne → M                

- PHƯƠNG PHÁP:

+ Phương pháp nhiệt luyện: Dùng các chất khử như CO, H₂, C, NH₃, Al,… để khử các ion kim loại trong oxit ở nhiệt độ cao.

VD: Fe₂O₃ + 3CO →   2Fe + 3CO₂

Phương pháp này dùng để điều chế các kim loại có độ hoạt động trung bình (sau Al)

+ Phương pháp thủy luyện: Dùng kim loại tự do có tính khử mạnh hơn để khử ion kim loại trong dung dịch muối.  

VD: Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

 Phương pháp này dùng để điều chế các kim loại hoạt động yếu (sau H)

+ Phương pháp điện phân:

* Điện phân hợp chất nóng chảy: Dùng dòng điện để khử ion kim loại trong hợp chất nóng chảy (oxit, hidroxit, muối halogen)

Vd 1: 2Al₂O₃ → 4Al + 3O₂

Vd 2: 4NaOH → 4Na + O₂ + 2H₂O

 Phương pháp này dùng để điều chế kim loại có độ hoạt động mạnh (từ đầu đến Al)

* Điện phân dung dịch: Dùng dòng điện để khử ion trong dung dịch muối.

Vd1: CuCl₂ → Cu +  Cl₂ ^­

Vd2: CuSO₄ + H₂O → Cu + 1/2O₂+ H₂SO₄

 Phương pháp này dùng điều chế các kim loại trung bình, yếu (sau Al).

* Tính lượng chất thu được ở các điện cực: m = A.I.t/(n.F)

m: Khối lượng chất thoát ra ở điện cực (gam)

A: Khối lượng mol của chất đó

n: Số electron trao đổi.

Ví dụ:   Cu²⁺ + 2e → Cu, thì  n = 2 và A = 64

2OH^- → O₂ (+ 2H⁺ + 4e, thì  n = 4 và  A = 32.

t: Thời gian điện phân (giây, s)

I: Cường độ dòng điện (ampe, A)

F: Số Faraday (F = 96500).

---(Nội dung đầy đủ, chi tiết của đề cương vui lòng xem tại online hoặc đăng nhập để tải về máy)---

C. LUYỆN TẬP (RÈN LUYỆN KĨ NĂNG = PHỤ ĐẠO KIẾN THỨC)

Dạng 1 Cấu hình electron nguyên tử và vị trí trong bảng tuần hoàn

Bài 1: Viết cấu hình electron nguyên tử, xác định vị trí trong bảng tuần hoàn của Na (z=11), Mg(z=12), Al(z=13), Fe(z=26), Fe³⁺, Na⁺, Mg²⁺, Al³⁺...

Bài 2: Liên kết kim loại là gì? So sánh liên kết kim loại với liên kết cộng hóa trị và liên kêt ion?

Dạng 2  Rèn kỹ năng viết PTHH

Bài 1 Ngâm một lá niken trong những dung dịch muối sau: MgSO₄, NaCl, CuSO₄, AlCl₃, ZnCl₂, Pb(NO₃)₂, AgNO₃. Hãy cho biết muối nào có phản ứng với Ni ? Giải thích và viết phương trình hoá học.

Dạng 3 Sự ăn mòn kim loại và phương pháp bảo vệ kim loại

 Bài 1.  Để bảo vệ vỏ tầu biển bằng thép người ta thường gắn vào vỏ tàu (phần ngâm dưới nước) những tấm kim loại nào? Áp dụng phương pháp gì để bảo vệ vỏ tàu?

 Bài 2. Cho lá sắt kim loại vào :

a) Dung dịch H₂SO₄ loãng.

b) Dung dịch H₂SO₄ loãng có cho thêm vài giọt dung dịch CuSO₄.

Nêu hiện tượng xảy ra, giải thích và viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra trong mỗi trường hợp.

Dạng 4. Điều chế kim loại

Bài 1 Bằng những phương pháp nào có thể điều chế được Ag từ dung dịch AgNO₃, điều chế Mg từ dung dịch MgCl₂ ? Viết các phương trình hoá học.

Dạng 5 . Xác định tên kim loại

Bài 1.  Cho 6,2g hỗn hợp 2 kim loại kiềm ở 2 chu kì liên tiếp tác dụng hết với nước  thấy có 2,24 lít khí H₂ (đktc) bay ra.

a, Khối l­ượng hiđroxit kim loại tạo ra trong dung dịch ?

b. Xác định tên hai kim loại kiềm trên?

Bài 2. Cho 1,38g kim loại X hóa trị I tác dụng hết với n­ước cho 2,24 lít H₂ ở đktc.Xác định tên X ?

Dạng 6. Bài tập định lượng

Bài 1. Cho 10 gam hỗn hợp gồm Fe và Cu khi tác dụng với dung dịch H₂SO₄ loãng (dư). Sau phản ứng thu được 2,24 lit khí H₂ (đktc), dung dịch X và m gam chất rắn không tan. Tính giá trị của m ?

Bài 2. Cho 12,2 g hỗn hợp 2 muối cacbonat của kim loại kiềm ở 2 chu kì liên tiếp tác dụng hết với dung dịch HCl, thu đ­ược 2,24lít khí (đktc). Tính khối l­ượng muối tạo ra sau phản ứng ? (p² ĐLBTKL)

Bài 3. Ngâm một vật bằng đồng có khối lượng 10g trong 250g dung dịch AgNO₃ 4%. Khi lấy vật ra khỏi dung dịch thì lượng AgNO₃ trong dd giảm 17%. Tính khối lượng của vật sau phản ứng ?

Bài 4. Ngâm một lá Zn trong 100 ml dd AgNO₃ 0,1M khi phản ứng kết thúc khối lượng lá Zn tăng hay giảm bao nhiêu gam? (p² tăng, giảm khối lượng)

...

Trên đây là phần trích dẫn nội dung Lý thuyết và bài tập chuyên đề Đại cương về kim loại môn Hóa học 12 năm 2020 Trường THPT Long Thạnh, để xem toàn bộ nội dung chi tiết, mời các bạn cùng quý thầy cô vui lòng đăng nhập để tải về máy. 

Ngoài ra các em có thể tham khảo thêm một số tài liệu cùng chuyên mục tại đây:

Bài tập phương pháp thủy luyện (Kim loại mạnh đẩy kim loại yếu ra khỏi muối)

200 Bài tập tổng hợp chuyên đề đại cương kim loại môn Hóa học 12 năm 2019-2020

Chúc các em đạt điểm số thật cao trong kì thi sắp đến!