Giải bài tập Hóa 12 Bài 18: Tính chất của kim loại: Dãy điện hóa của kim loại

§18. TÍNH CHẤT CỦA KIM LOẠI.
DÃY ĐIỆN HOÁ CỦA KIM LOẠI
A. TÓM TẮT Lí THUYẾT
TÍNH CHẤT VẬT LÍ CHUNG CỦA KIM LOẠI
Những tính chát vật lí chung của kim loại
Ở điều kiện thường, các kim loại đều có trạng thái rắn (trừ Hg), có tính dẻo, dần điện, dẫn nhiệt và có ánh kim.
Tính dẻo: Các lớp mạng linh thể kim loại có thể trượt lên nhau, nhưng không lách rời nhau là nhờ các electron tự do đã liên kết các lóp mạng với nhau.
Tính dẫn điện: Nô"i hai đầu dây của kim loại với nguồn điện, các electron tự do trong kim loại chuyển động từ cực âm đến cực dương.
Tính dẫn nlliệt: Đốt nóng một đầu dây kim loại ơ đây những electron tự do có năng lượng lớn chuyển động đến vùng có nhiệt độ thâp hơn, truyền năng lượng cho những ion dương ở vùng có nhiệt độ thấp.
Ánh kim: Các electron tự do trong kim loại phản xạ những tia sáng có bước sóng mà mắt có thể nhìn thấy được.
Tóm lại, những tính chất vật lí chung nói trên của kim loại là do các electron lự do trong kim loại gây ra.
Những tính chát vật lí khác nhau của kim loại
Những kim loại khác nhau có những tính chíít như tỉ khối, nhiệt độ nóng chảy, tính cứng rất khác nhau.
Ví dụ:
Kim loại có ti' khối thấp nhâì là liti bằng 0,5 g/cm\ Kim loại có tỉ khối lớn nhất là osimi, bằng 22,6 g/cnr’.
Kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp nhát là thủy ngân, (,-39’C). Kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao nhất là voníram (W), (3410"C).
Kim loại có tính cứng kém nhất (mền nhất) là natri, kali. Có thể cắt được chúng bằng dao. Kim loại có tính cứng nhất là voníram, crom, không thể dũa chúng bằng dũa được.
Những tính chát vật lí khác nhau của kim loại không chỉ phụ thuộc vào mật độ electron tự do trong kim loại, mà còn phụ thuộc vào độ bền của liên kết kim loại, kiểu mạng tinh thể của kim loại, nguyên tử khối của kim loại,...
TÍNH CHẤT HÓA HỌC CHUNG CỦA KIM LOẠI
Câu tạo của nguyên tử kim loại
Các nguyên tử kim loại có những đặc điểm sau:
Bán kính nguyên tử tương đối lơn so với nguyên tử phi kim.
Số electron hóa trị .thương ít (từ 1 đến 3 e) so vơi nguyên tử phi kim. Do vậy, kim loại có năng lượng ion hóa tháp (dễ cho electron hóa trị để biên thành ion dương).
Tính chát hóa học chung của kim loại
.Do đặc điểm về cấu tạo nguyên tử, nên tính chất hóa học chung của kim loại là tính khử:	M->M"++ne.
Tính khử của kim loại được chứng minh qua những phản ứng hóa học sau: a) Tác dụng với phi kim: Hầu hêl các kim loại khử đưực oxi của không khí,
tạo thành oxit. Khử được khí clo tạo thành muối clorua:
4Al + 3O2-> 2ALO,.
Cu + Cỉ2 —> CuCl2.
Tác dụng với axit
Nhiều kim loại (trừ kim loại đứng sau H trong dãy điện hóa) có thể khử được ion H* trong dung dịch HC1, H2SO4 loãng thành hiđrọ tự do:
Zn + 2H* -> Zir* + H2T
Hầu hết kim loại (trừ Pt, Au) khử được N của HNO3, khử được s của H2SO4 đặc đến sô' oxi hóa thấp hơn.
+5	+4
Ví dụ: Cu + 4H N o, -> Cu(NO3 )2 + 2 NO2 T + 2H2O Zn + 2H2SO4 đậc-> ZnSO4 + S O2 T. + 2H2O
2Fc + 6 H2SO4 đặc nóng ->Fc2(SO4)3 + 3SO2T + 6H2O
Tác dụng với dang dịch muối: Trừ kim loại kiềm, kiềm thổ, các kim loại khác có thể khử được ion của kim loại khác trong dung dịch muối thành
kim loại tự do.
0+2	+2	0
Ví dụ:	Fe + Cu SO4 ->Fe SO4 + Cu ị
0	+2	0
Cu + 2AgNO3 -» Cu (NO3)2 + 2 Ag ị III, DÃY ĐIỆN HÓA
Cặp oxi hóa-khử
lon kim loại có thể nhận electron để trở thành nguyên tử kim loại, ngược lại nguyên tử kim loại có thể nhường electron để trở thành ion dương kim loại.
Fc2*	+	2e	Fc
Cu2*	+	2c	Cu
Ag*	+	le	Ag
Chất oxi hóa Chất khử
Mỗi chất oxi-hóa và chát khử của cùng một nguyên tô' kim loại tạo nên cặp oxi hóa - khử : Fe27Fc; Cu27Cu; Ag*/Ag
Dãy điện hóa
Dãy điện hóa của kim loại là tập hợp những cặp oxi hóa-khử của kim loại được sắp xốp theo chiều tăng dần tính chât oxi hóa của các ion kim loại và chiều giảm dần tính khử của các kim loại.
	Tính oxi hóa tang	
K* Ba2* Ca2* Na* Mg2* AF* Zn2* Fe2* Ni2* Sn2* Pb2* H* Cu2* Fc’* Ag* K Ba Ca Na Mg AI Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Fe2* Ag
Tính khử giảm
Ý nghĩa
Dãy điện hóa của kim loại cho phcp ta dự đoán được chiều của phản ứng giữa 2 cặp oxi hóa-khử. Phản ứng giữa 2 cặp oxi hóa châì-khử chi' xảy ra
78 - GBT HÓA HỌC 12
theo chiêu Ag oxi hóa Cu, tạo thành ion Cu và Ag:
2Ag+ + Cu -> 2Ag + Chíít oxi-	Chất	Chất
hóa mạnh	khử mạnh	khử yếu
BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Giài thích vì sao kim loai đều có tính chất vãt li chung tà dần diên, dần Iiliiêl
B
7.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
theo chiều: Chất oxi hóa mạnh nhâì sẽ oxi hóa chấì khử mạnh nhâì sinh ra châĩ oxi hóa yêu hơn và chất khử yếu hơn.
Ví dụ: Phản ứng giữa 2 cặp oxi hóa-khử là Cu2+/Cu và Ag+/Ag sẽ xảy ra
Cu2+
Chất oxi- hóa yếu
dèo và có ánli kim.
1.
2.
3.
4.
. Tính chũi Itóa học cơ hun ciía kim loại là nì và vì sao kim loại lại có linh chái dó
Thúy nnân dề hay hơi vù rất dộc. Nếu cliằnn may nhiệt kế thúy Iinân l>i vỡ thì dùiiịỉ chất nào tronn các cluỉl sau dê kliừ dộc thủy Iiịỉân 'ỉ
A. Ilột sắt.	lì. licit lưu huỳnh.	c. Hột than.	I). Nước.
Dung dịch TeSOj có lẫn tạp chũi là CuSOj. Hãy Ịỉiâi thiệu một phương pháp hoá học dơn nian dế có the loại dược tạp cluĩl. Giải Illicit việc làm VÍI viết phương H ình hóa học dạng phân tứ VÌI ion rút gọn.
Nhúng một hi sắt nho vào dung dịch chứa một trong Iilìững cliât sau : TeCI.. AlClt, CuSOj. Tb(NOi);, NaCI, HCI. HNO,, H;SOj (dục. nóng), NHjNO'. Sô trương hợp phán ứng tạo muối Te (II) là A 3	II. 4	C.5	I). ó.'
Cho 5,5 liant hồn hợp hột AI vù Te (trong dó sô Iitol AI gấp dôi số null Te) vào 3l)l)ml dung dịch AgNO.dM. Khuấy kĩ cho phan ứng xảy ra hoàn toàn thu dược 111 gam elicit nin. Giá trị của 111 lù A. 33,95 guilt	lì. 35,20 gam	c. 39,35 gain	I). 35,39nam
Hãy sắp xếp theo chiều giám lính khứ và cltiều tăng lính oxi liiiíì cùa các nguyên lừ và ion trong hai dãy sau dây:
Te, Te2*. Te‘*. 7.11. 7n2*. Ni, Ni2*, H. H*. Hg. Hg2*, Ag, An*
Cl. Cl , «r. Ilf , T. T . I. ì
Những lính chất vật lí chung cùa kim loại (dẫn diện, dần nhiệt, dẻo, ánh kim) nãy nên chù yếu hời
/t. cđii tạo mạng tinh lliê ciía kim loại.	II. khôi lượng riêng càu kim loại.
c. tinh chất cửa kim loại.	II. các electron lự do trong linh the kim loại.
Hưóng dẫn giải
Kim loại đều có tính chất vật lí chung. Các lính chất vật lí chung của kim loại gây nên bời sự có mặt các electron tự do trong mạng tinh thê kim loại gây ra.
Tính chát hoá học cơ bản của kim loại là tính khử M -> Mn+ + ne Nguyên nhân : Trong một chu kì, nguyên tử của các nguyên tố kim loại có bán kính tương đối lởn hơn và điện tích hạt nhân nhỏ hơn so với phi kim, số electron hoá trị ít, lực liên kết vơi hạt nhân của những electron này tương đối yếu nên chúng dễ tách ra khơi nguyên tử. Vì vậy lính chât hóa học chung của kim loại là tính khử.
Chọn đáp án B. bột lưu huỳnh. Vì Hg + s —> HgS (ở điều kiện thương).
Cho bột Fe dư vào hỗn hợp, khuây đều rồi lọc bỏ kết tủa không tan thu được dung dịch FeSO4. Fe khử được ion Cu2+trong dung dịch muối thành Cu tự do. (Fe + Cu2+ —» Fe2+ + Cu). Hoặc điện phân dung dịch hai muối (điện cực trơ)
cho tới khi không còn kim loại Cu (màu đỏ) bám trên catot, thu được dung dịch chứa hai chát là FeSO4 và H2SO4. Ngâm một lượng bột Fe dư vào dung dịch các chát cho tới khi bọt khí ngừng thoát ra. Lọc bỏ Fe dư thu được dung dịch FeSO_i
Chọn B. Bốn trường hợp lạo muối sắt (II)
Fe + 2FeClj -4- 3FeCl2 Fe + CuSO4 —» FeSO4 + Cuị Fe + Pb(NO3)2 -> Fe(NO3)2 + Pbi Fe + 2HC1-» FeCl2 + H2T
	fFe xmol
Chọn B. Đặt S , '	=> 56x + 54x = 5,5 => X = 0,05
[ai 2xmol
Hỗn hợp 0,1 mol AI và 0,05 mol Fe lác dụng với 0,3 mol AgNO3 Tính oxi hoá Al'+ < Fe2+ < Ag+
Tính khử AI > Fe > Ag
AI cổ tính khử mạnh hơn Fe nên AI ưu tiên phản ứng với Ag+ trước AI + 3AgNO,-> A1(NO3)3 + 3Agị (1)
0,1-4- 0,3	-4-	0,1	-4-0,3
Fe + 2AgNO3-» Fe(NO3)2 + 2Agị (2)
Vì AI và AgNO3 phản ứng vừa đủ nên không xảy ra phản ứng (2) Chấì rắn thu được gồm Ag 0,3 mol; Fe 0,05 mol.
Khối lượng chất rắn: m = 0,3.108 + 0,05.56 = 35,2 (g)
a) Tính oxi hóa: Zn2+ < Fc2+ < Ni2+ < H+ < Fe,+ < Ag+ < Hg2+
Tính khử :	Zn > Fe > Ni > H > Fe2+ > Ag > Hg
b) Tính oxi hoá : I < Br < Cl < F
Tính khử :	I' > Br" > cr > F
Chọn D.