Bài 14. Tính chất hoá học của kim loại

Các nguyên tử kim loại dễ nhường electron hóa trị:

I. Tác dụng với phi kim

- Nhiều kim loại tác dụng được với các phi kim như oxygen, lưu huỳnh, halogen,...

- Hầu hết kim loại (trừ vàng, bạc, platinum,…) tác dụng với oxygen tạo thành oxide.

Ví dụ:         4Al(s) + 3O₂(g) → 2Al₂O₃(s)

- Hầu hết kim loại tác dụng với khí chlorine tạo muối chloride tương ứng.

Ví dụ:        2Fe(s) + 3Cl₂(g) → 2FeCl₃(s)

- Nhiều kim loại có thể khử lưu huỳnh khi đun nóng (trừ thủy ngân phản ứng ngay ở nhiệt độ thường).

Ví dụ:         Fe(s) + S(s)  ^{\(\underrightarrow{t^o}\)}  FeS(s)

II. Tác dụng với nước

- Trong môi trường trung tính, có:  2H₂O + 2e \(⇌\) H₂ + 2OH^-  với \(E^{ }_{2H_2O/2OH^-+H_2}\)= - 0,413 V.

- Những kim loại có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn -0,413 V có thể phản ứng với nước ở nhiệt độ thường tạo hydroxide và khí hydrogen.

Ví dụ:         2Na(s) + 2H₂O(l) → 2NaOH(aq) + H₂(g)

- Hầu hết kim loại nhóm IA, IIA có tính khử mạnh, tác dụng với nước ở nhiệt độ thường giải phóng H₂.

- Kim loại nhôm tác dụng được với nước. Tuy nhiên, phản ứng nhanh chóng dừng lại vì sản phẩm hydroxide không tan ngăn cản nhôm phản ứng với nước.

III. Tác dụng với dung dịch muối

- Kim loại không tan trong nước, có giá trị thế điện cực chuẩn nhỏ hơn thường tác dụng được với dung dịch muối của kim loại có giá trị thế điện cực chuẩn lớn hơn ở điều kiện chuẩn.

Ví dụ: Do \(E^o_{Cu^{2+}/Cu}\) = 0,340 V < \(E^o_{Ag^+/Ag}\) = 0,799 V nên Cu đẩy Ag ra khỏi dung dịch muối AgNO₃ 

Cu(s) + 2AgNO₃(aq) → Cu(NO₃)₂(aq) + 2Ag(s).

IV. Tác dụng với dung dịch acid

1. Tác dụng với dung dịch HCl, H₂SO₄ loãng

- Do ${\mathrm{<span\; class="math-q">\backslash (E^o\_\{2H^+/H\_2\}\backslash )</span> }}_{}^{}$ =  0 V nên kim loại M có giá trị thế điện cực chuẩn \(E^o_{M^{n+}/M}\) < 0 có thể khử được ion H⁺ trong dung dịch HCl hoặc dung dịch H₂SO₄ loãng, tạo thành khí H₂.

Ví dụ: Do \(E^o_{Fe^{2+}/Fe}\) = - 0,440 V < 0 nên khi cho Fe vào dung dịch H₂SO₄ 1 M có phản ứng:

Fe(s) + H₂SO₄(aq) → FeSO₄(aq) + H₂(g).

- Do có giá trị thế điện cực chuẩn dương nên Ag, Cu,... không tác dụng với dung dịch HCl hoặc H₂SO₄ loãng.

2. Tác dụng với dung dịch H₂SO₄ đặc

- Hầu hết kim loại (trừ Pt, Au) phản ứng được với dung dịch sulfuric acid đặc tạo muối sulfate, nước và sulfur dioxide. Phản ứng diễn ra mạnh hơn khi hỗn hợp phản ứng được đun nóng.

Ví dụ:     Cu(s) + 2H₂SO₄(aq)  ^{\(\underrightarrow{đặc,t^o}\)}  CuSO₄(aq) + SO₂(g) + 2H₂O(l).

- Một số kim loại như nhôm, sắt, chromium phản ứng được với dung dịch sulfuric acid đặc ở nhiệt độ cao, không phản ứng với dung dịch sulfuric acid đặc, nguội. Đó là do sulfuric acid đặc, nguội đã oxi hoá bể mặt kim loại tạo thành màng oxide có tính trơ, làm cho các kim loại này bị thụ động.