Chủ đề 1. Điện phân - Ăn mòn kim loại - Điều chế kim loại

I.VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO CỦA KIM LOẠI TRONG BẢNG TUẦN HOÀN 

1. Vị trí của kim loại trong bản tuần hoàn 

- Gồm các nguyên tố nhóm IA , IIA, IIIA ( Trừ B) 

- Các nguyên tố thuộc nhóm IVA , VA , VIA ở các chu kì lớn . 

- Các nguyên tố kimm loại chuyển tiếp ( thuộc phân nhóm phụ B - nguyên tố d ).

- Các nguyên tố thuộc 2 họ Lantan và actini ( nguyên tố f) .

\(\rightarrow\) Hơn 80% các nguyên tố đã biết là kim loại .

- Trong một chu kì : Tính kim loại giảm 

- Trong một nhóm : Tính kim loại tăng . 

2. Cấu tạo của nguyên tử kim loại .

- Thường có 1,2,3 electron lớp ngoài cùng . 

- Bán kính nguyên tử lớn hơn so với các phi kim cùng chu kì . 

- I ( năng lượng ion hóa ) nhỏ so với các phi kim cùng chu kì . 

- Độ âm điện nhỏ . 

3. Cấu tạo của đơn chất kim loại . 

- Đều có cấu trúc "tinh thể kim loại " - liên kết kim loại .

+ Tất cả các electron tự do đều tham gia liên kết .

+ Lực hút tĩnh điện giữa cation(+) và electron (-).

- Có 3 loại tinh thể kim loại dựa vào hình dạng của nó gồm : lập phương tâm khối , lập phương tâm diện và lục phương được đặc trưng bởi độ đặc khiết khác nhau . 

+ Lập phương tâm diện và lục phương độ đặc khiếp xấp xỉ 74% 

+ Lục phương tâm khối độ đặc khiết xấp xỉ 68% .

Chú ý :Nhóm IA : đều tâm khối 

              Nhóm IIA : Be,Mg : Lục phương .

                                 Ca, Sr : Tâm diện 

                                  Ba : Tâm khối .   

II.TÍNH CHẤT VẬT LÍ 

1. Tính chất vật lí chung . 

Các kim loại có các tính chất vật lí như : Tính dẻo , tính dẫn điện ( Ag > Cu > Au > Al > Fe ) , tính dẫn nhiệt (Ag là kim loại có tính dẫn điện và dẫn nhiệt tốt nhất ) , tính ánh kim. 

=> Các tính chất chung của các kim loại đều do các electron tự do gây ra .

2. Tính chất vật lí riêng của kim loại . 

* Khối lượng riêng ( D, g/cm3

MinD = 0,5 g/cm3 ( Li) 

MaxD = 22,6 g/cm3 ( Os) 

=> + Kim loại nặng : Au , Pb , As , Fe , Cu , Zn ...( D > 5g/cm3 ) 

       + Kim loại nhẹ : Na , K , Li ,...( D < 5g/cm3 ) 

* Nhiệt độ nóng chảy .

Min tnc = - 39oC   ( Hg :lỏng ở nhiệt độ thường ) 

Max tnc = 3410 (W, Cr , Mo ) 

* Độ cứng . 

Lấy kim cương có độ cứng = 10 làm gốc thì : Cứng nhất là Cr( 9) , W, Mo,.. mềm nhất là Cs( 0,5 ) Na, K , Li,...

=> Các tính chất riêng phụ thuộc và o : Bán kính ion , mật độ electron, điện tích ion ...

III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC CHUNG CỦA KIM LOẠI .

1. Khái quát. 

Kim loại có năng lượng ion hóa và độ âm điện nhỏ ; bán kính nguyên tử lớn ; có 1,2,3 electron lớp ngoài cùng nên dễ cho electron và đóng vài trò là chất khử.

2.Các tính chất hóa học đặc trưng .

a) Phản ứng với oxi . 

Kim loại hầu hết tác dụng được với oxi: 

- Trong không khí ở nhiệt độ thường thì phần lớn là bị oxi hóa chậm .

- Ở nhiệt độ các oxi đốt cháy nhiều kim loại trừ Pt , Au .

Chú ý : + Kim loại mạnh + O2 \(\rightarrow\) peoxit 

 Ví dụ : Na + O2   \(\underrightarrow{t^O}\)  Na2

              + Kim loại mạnh + không khí ( O2, N2 ) : oxit hoặc nitrua kim loại .

Ví dụ : Mg + O2 \(\rightarrow\) MgO 

            Mg + N2 \(\rightarrow\) Mg3N

b) Phản ứng với halogen 

- Nhiều kim loại tác dụng ngay ở nhiệt độ thường ( Kim loại kiềm ) 

Mg + Cl2 \(\rightarrow\) MgCl

- Các kim loại khác cần phải đun nóng : 

2Fe + 3Cl2  \(\underrightarrow{t^o}\) 2FeCl

2Fe + 3Br2 \(\underrightarrow{t^o}\)  2FeBr

Fe + I\(\underrightarrow{t^o}\)   FeI2 

c)Tác dụng với phi kim cần nhiệt độ .

Fe + S \(\underrightarrow{t^o}\) FeS 

 d) Tác dụng với axit thông thường ( H+ ) 

Kim loại đứng trước H + H+ \(\rightarrow\) H

( Cu + O2 + HCl \(\rightarrow\) CuCl2 + H2O ) 

=> Kim loại là chất khử , H+ là chất oxi hóa tạo ra H2 :nH2 = \(\frac{1}{2}\)ne = \(\frac{1}{2}\)nkim loại . hóa trị của kim loại 

e) Phản ứng với axit có tính oxi hóa mạnh ( H2SO4đ,n ; HNO3 ) 

Hầu hết các kim loại đều bị oxi hóa lên số oxi hóa cao nhất ( Trừ Au, Pt ) .

Sản phẩm khử phụ thuộc :

+ Tính khử của kim loại càng mạnh, nồng độ của HNO3 càng loãng thì số oxihoa sản phẩm khử càng thấp ) 

Ví dụ : Cu + H2SO \(\underrightarrow{t^o}\) CuSO4 + SO2 + H2

           Fe + HNO3đ \(\rightarrow\) Fe(NO3)3  + NO2 + H2

           Fe + HNO3 loãng \(\rightarrow\) Fe(NO3)3 + NO + H2

Zn + H2SO4 loãng \(\underrightarrow{t^o}\) ZnSO4 + S + H2

Mg + H2SO4 \(\underrightarrow{t^o}\) MgSO4 + H2S + H2

Tương tự : HNO3 loãng   \(\underrightarrow{kimloaimanh}\)   \(\begin{cases}NO2\\NO\\N2O\\N2\end{cases}\) có thể tạo ra NH4NO3( muối tan ) 

* Chú ý : Một số kim loại thụ động trong HNO3 đặc/ H2SO4 đặc nguội như : Al , Fe ,...

               Hỗn hợp (HNO3 + 3HCl ) hòa tan Au , Pt .

f) Phản ứng với H2

Các kim loại kiềm ( IA) và kim loại kiềm thổ (IIA , trừ Be ) tác dụng được với H2\(\rightarrow\) Hidroxit + H

( H2O + e \(\rightarrow\) OH- + 1/2 H2 ) 

=> nH2 = 1/2nOH- = 1/2ne

Ví dụ : K + H2\(\rightarrow\) KOH + 1/2 H2 

- Mg tác dụng chậm với H2O ở nhiệt độ thường.

Ở nhiệt độ cao : Mg +H2\(\rightarrow\) MgO + H2 

g) Tác dụng với dung dịch kiềm . 

- Một số kim loại có các oxit / hidroxit lưỡng tính phản ứng với kiềm ( Be , Zn , Al, Pb, Sn ) 

Zn + NaOH \(\rightarrow\) Na2ZnO2 + H

h) Phản ứng với oxit kim loại 

Ví dụ : Al + Fe2O3 \(\rightarrow\)\(\begin{cases}Fe3O4\\FeO\\Fe\end{cases}\) + Al2O3 + Q 

Al + Cr2O3 = Cr +  Al2O3 

i) Phản ứng với H

Các kim loại mạnh có thể tác dụng với H2 tạo thành hidrua 

Na + H2 \(\rightarrow\) NaH 

NaH + H2\(\rightarrow\) NaOH + H2 

j) Phản ứng với dung dịch muối 

- Các kim loại từ Mg trở đi có thể đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi muối . 

Ví dụ : Fe + CuSO4 \(\rightarrow\) FeSO4 + Cu 

*Nếu các kim loại tác dụng được với H2O ( kiềm, kiềm thổ ) thì sẽ phản ứng với H2O trước , tạo thành dung dịch kiềm , sau đó kiềm tác dụng với dung dịch muối . 

ví dụ : Na + dd CuSO4 : Na + H2\(\rightarrow\) NaOH + H2 

                                       NaOH + CuSO\(\rightarrow\) Cu(OH)2 + Na2SO4 

* Nếu kim loại kiềm/ kiềm thổ tác dụng với dung dịch axit \(\rightarrow\begin{cases}KL+axit\:\left(trước\right)\rightarrow H2\\KL+axit\:\left(sau\right)\rightarrow H2\end{cases}\)

IV.ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI 

1) Nguyên tác chung 

Khử Cation kim loại trong hợp chất \(\rightarrow\) đơn chất 

M+n + ne \(\rightarrow\) Mo

2) Các phương pháp điều chế kim loại 

a) Phương pháp thủy luyện 

Dùng các dung dịch thích hợp để hòa tan quặng chứa kim loại 

Dùng kim loại khác có tính khử mạnh khử cation kim loại có trong dung dịch . 

ví dụ : Điều chế Ag từ quặng chứa Ag2

Ag2S +NaCN\(\rightarrow\) Na[Ag(CN)2] + Na2

Zn + Na[Ag(CN)2] \(\rightarrow\) Ag + Na2[Zn(CN)4]

b) Phương pháp nhiệt luyện 

Dùng chất khử (CO,H2, C, Al,..) để khử các oxit kim loại ở nhiệt độ cao ( Áp dụng cho các kim loại hoạt động trung bình - sau Al) 

c) Phương pháp điện phân 

- Khử ion kim loại bằng tác dụng của dòng điệ một chiều 

( Kim loại được tạo thành ở catot ) 

Điều chế : M+n + ne = M 

- Áp dụng để điều chế kim loại có độ tính khiết cao 

-Điều chế các kim loại mạnh ( từ Al trở về trước ) 

Gửi câu hỏi cho chủ đề này Hỏi đáp, trao đổi bài
Loading...

Tài trợ


Tính năng này đang được xây dựng...