Đang tải... (xem toàn văn)
Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12: Tính chất của kim loại Dãy điện hóa của kim loại. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12: Tính chất của kim loại Dãy điện hóa của kim loại. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12: Tính chất của kim loại Dãy điện hóa của kim loại. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12: Tính chất của kim loại Dãy điện hóa của kim loại.
Bài 18 : TÍNH CHẤT CỦA KIM LOẠI DÃY ĐIỆN HĨA CỦA KIM LOẠI A TÍNH CHẤT VẬT LÍ I Tínhchất vật lí chung : * đk thường kimloại trạng thái rắn ( trừ Hg ) * Có tính dẻo , dẫn điện , dẫn nhiệt có ánh kim II Giải thích : Tính dẻo , dẫn điện , dẫn nhiệt ánh kim kim loại có e tự mạng tinh thể kim loại B TÍNH CHẤT HĨA HỌC I.Tính chất hoá học chung kim loại Tác dụng với phi kim a) với halogen X2 (Br2, I2, Cl2…) Với hầu hết kim loại (trừ vàng bạch kim) tác dụng trực tiếp với halogen tạo muối halogen có hố trị cao t0 TQ: 2M + nX2 → 2MXn t 2Na + Cl2 → 2NaCl t 2Na + 3Cl2 → 2AlCl3 b)với H2 : KLK KL( Ca , Ba ,Sr ) có pư với H2 tạo hợp chất hiđrua K + H2 → 2KH ( kali hiđrua ) Chú ý : Các muối hđrua dễ tan nước tạo kiền H2 : KH + H2O → KOH + H2 c) Với oxi - lưu huỳnh * Tác dụng với oxi: Hầu hết kim loại (trừ Au, Pt) tác dụng trực tiếp với oxi tạo oxit kim loại TQ: 4M + nO2 → 2M2On t0 VD: 4Na + O2 → 2Mg2O 4Al + 3O2 → 2Al2O3 t0 2Cu + O2 → 2CuO Chú ý: Riêng với sắt tác dụng với oxi tuỳ theo điều kiện phản ứng mà có sản phẩm khác Ví dụ phản ứng đốt Fe tạo oxit sắt từ t0 3Fe + 2O2 → Fe3O4 (FeO, Fe2O3) Do cho oxit sắt từ tác dụng với dung dịch oxit sắt thường (HCl, H2SO4 loãng) tạo hỗn hợp hai muối Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O Fe3O4 + 4H2SO4 loãng → FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O VD2: Phản ứng đốt hoàn toàn hay nung t0 4Fe + 3O2 → 2Fe2O3 (sắt III oxit) Nếu oxi hố khơng hồn tồn sắt oxi tạo hỗn hợp sản phẩm gồm Fe2O3 Fe3O4, FeO, Fe dư * Tác dụng với lưu huỳnh: hầu hết kim loại tác dụng trực tiếp với lưu huỳnh tạo muối sunfua, kim loại có hố trị trung gian VD: Al + S →Al2S3 Fe + S → FeS Chú ý : Các kimloại tác dụng với S t0 cao , riêng Hg tác dụng đk thường VD: Trang Tác dụng với dung dịch axit a) Tác dụng với dung dịch axit thường HCl , H2SO4 loãng Các kim loại đứng trước hiđro dãy hoạt động hóa học tác dụng trực tiếp với dung dịch axit tạo muối kim loại giải phóng khí hiđro (kim loại sau hiđro khơng phản ứng) VD: Mg + 2HCl → MgCl2 + H2↑ 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 ↑ Cu + HCl → không phản ứng Ag + HCl không phản ứng TQ: 2M + 2nHCl → 2MCln + nH2↑ VD: Fe + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2 ↑ Chú ý: - Kim loại đứng sau H (Cu) tác dụng với axit thường sục liên tục oxi vào VD 2Cu + 4HCl + O2 → 2CuCl2 + 2H2O 2Cu + H2SO4 l + O2 → 2CuSO4 + 2H2O - Kim loại Fe tác dụng với axit thường có mặt oxi tạo muối sắt III O2 → 2FeCl3 + 3H2O 2Fe + 3H2SO4 l + O2 → Fe2(SO4)3 + 3H2O 2Fe + 6HCl + b) Tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh HNO3, H2SO4 đặc * Cần nhớ: Hầu hết kim loại trừ Au, Pt tác dụng trực tiếp với dung dịch axit tạo muối kim loại hóa trị cao * Với axit HNO3 - Với dung dịch HNO3 loãng tác dụng với kim loại M (có hố trị n) tạo muối kim loại hố trị cao giải phóng H2 - Sơ đồ tng quỏt: M kimloại M(NO3)n + NH4NO3 , N2↑, N2O ↑ , NO↑ + H2O Tõ K →Fe M + HNO3 loóng M kimloại M(NO3)n + Sau Fe NO↑ + H2O (không màu) 3Cu + 8HNO3 loãng → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O 8Fe + 30HNO3 loãng → 8Fe(NO3)3 + 3N2O↑ + 15H2O Chú ý : Cần nắm chắn thông tin đặc điểm sản phẩm phụ sau phản ứng gồm: 1- muối NH4NO3 muối tan dung dịch có đặc điểm nhỏ dung dịch NaOH (bazơ mạnh) vào phản ứng tạo khí NH3 (mùi khai sốc) NH4NO3 + NaOH → NaNO3 + NH3 ↑ + H2O (BaOH)2 - Khí N2O, N2 khí khơng màu khơng, mùi - Riêng N2 khí khơng trì cháy - Khí NO khí khơng màu bị hóa nâu ngồi khơng khí phản ứng: 2NO + O2 → 2NO2 (không màu) (màu nâu) VD: Trang - Với dung dịch axit HNO3 đặc nguội tác dụng với kim loại M hóa trị n có phản ứng: M + 2nHNO3 đặc → M(NO3)n + nNO2↑ + n H2O Màu nâu VD: Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 5- Khí NO2 màu nâu axit oxit tác dụng với dung dịch bazơ tạo đồng thời muối 2NO2 + 2NaOH → NaNO3 + NaNO2 + H2O axit nitrat axit nitric * Với dung dịch axit H2SO4 đặc : tác dụng với kim loại M (hoá trị n) tạo muối sunfat sản phẩm phụ - Sơ đồ tổng quát: M + H2SO4 đặc → M2(SO4)n + ( H2S , S , SO2 ) + H2O Với H2SO4 đặc nóng thường tạo khí SO2 t Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2↑ + 2H2O t0 2Fe + 6H2SO4đ → Fe2(SO4)3 + 2SO2↑ + 6H2O Chú ý: 1- khí H2S (hiđro sunfua) chất khí khơng màu có mùi trứng thối 2- Khí với S chất bột màu vàng 3- Với SO2 chất khí khơng màu, mùi xốc làm màu dung dịch nước brom, dung dịch KMnO4, làm màu cánh hoa hồng tươi Phương trình: SO2 + Br2 → 2HBr + H2SO4 -Với H2SO4 đặc nguội, HNO3 đặc nguội không phản ứng với Al, Fe, Cr kim loại thu động hố với axit có đặc điểm (có lớp màng xiêu axit bảo vệ) VD: Tác dụng với dung dịch muối VD: Mg + Fe(NO3)2 → Mg(NO3)2 + Fe Fe + Cu(NO3)2 → Fe(NO3)2 + Cu Mg + Cu(NO3)2 → Mg(NO3)2 + Cu Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag Cu + Al(NO3)3 không tác dụng * Chú ý: 1) Cần nhớ: Từ Mg trở đI , kim loại đứng trước đẩy kim loại đứng sau khỏi dung dịch muối 2) Thông thường phản ứng Fe với dung dịch muối tạo muối sắt II , trừ trường sắt tác dụng với AgNO3 dư tạo muối sắt III trình phản ứng sau: Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag↓ Fe(NO3)2 + AgNO3 d → Fe(NO3)3 + Ag↓ 3) Các kim loại từ sắt đến đồng tác dụng với muối sắt III tạo thành muối sắt II VD: Fe + 2FeCl3 → 3FeCl2 Pb + 2Fe(NO3)3 → Pb(NO3)2 + Fe(NO3)2 Cu + 2Fe(NO3)3 → Cu(NO3)2 + Fe(NO3)2 3- Các kim loại đứng trước Mg gồm K, Ba, Ca, Na tác dụng với dung dịch muối phản ứng với nước muối trước VD:Nêu tượng, viết phương trình phản ứng giải thích cho thí nghiệm sau: TN1: Cho Na vào dung dịch CuSO4 Trang TN2: Cho Na vào dung dịch AlCl3 TN3: ChoBa vào dung dịch Al2(SO4)3 Hướng dẫn TN1: Hiện tượng sủi bọt khí, sau xuất kết tủa màu xanh lam Phương trình phản ứng: Na + H2O → NaOH + H2 (1) H2↑ (1) NaOH + CuSO4 → Na2SO4 + Cu(OH)2↓ (2) Xanh lam TN2: Hiện tượng sủi bọt khí sau dung dịch xuất kết tủa keo trắng Nếu Na dư kết tủa tan thành dung dịch đồng suốt Phương trình phản ứng: Na + H2O → NaOH + NaOH + AlCl3 →Al(OH)3↓ + 2NaCl (2) (keo trắng) Nếu NaOH dư có phản ứng: NaOH + Al(OH)3 → NaAlO2 + 2H2O (3) Natri aluminat TN3: Hiện tượng sủi bọt khí sau xuất kết tủa trắng bền kết tủa keo trắng lơ lửng Nếu dư Ba kết tủa keo trắng tan Phương trình phản ứng: Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2↑ (1) 3Ba(OH)2 + Al2(SO4)3 → 2BaSO4↓ + 2Al(OH)3 (2) Màu trắng bền keo trắng Nếu Ba dư có phản ứng: Ba(OH)2 + 2Al(OH)3 → Ba(AlO2)2 + 4H2O Bari aluminat → tan Hiện tượng: Khi cho Ba vào nước có tượng sủi bọt khí sau xuất kết tủa trắng bền kết tủa keo trắng lơ lửng Nếu dư Ba kết tủa keo trắng tan ra, phần dung dịch phía sau thu đồng suốt II Một số phản ứng riêng khác kim loại Tác dụng với nước a) Ở nhiệt độ thường : Các kim loại kiềm, kiềm thổ (VD: Na, K, Ba Ca) tan nước nhiệt độ thường thành dung dịch kiềm VD: 2K + 2H2O → 2KOH + H2↑ Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2↑ - Riêng Al tác dụng phần nhỏ với nước song phản ứng dừng lại tạo lớp màng Al(OH)3 bảo vệ theo quan hệ phương trình Al + 3H2O →Al(OH)3↓ + H2↑ Khi giải tốn coi Al khơng tác dụng với nước b) Ở nhiệt độ cao : 800 −1000 VD1: Mg + H2O → MgO + H2↑ t >570 C VD2: Fe + H2O → Fe3O4 + 4H2↑ (ở nhiệt độ thấp tạo oxit có hố trị cao) Tác dụng với dung dịch kiềm 0 Trang Cần nhớ: Ngay nhiệt độ thường, số kim loại tan dung dịch kiềm Al, Zn, Ba, Pb, Cr, …) VD1: Phản ứng Al với dung dịch kiềm: NaOH, KOH, Ba(OH) 2Al + 2NaOH → 2NaAlO2 + 3H2↑ Al + Ba(OH)2 + 2H2O → Ba(AlO2)2 + 3H2↑ Bari aluminat VD: Phản ứng kẽm với dung dịch kiềm Zn + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2↑ Zn + Ba(OH)2 → BaZnO2 + H2↑ (Bari zincat) tan TQ: Phản ứng kim loại M hoá trị n với dung dịch kiềm (NaOH) có phản ứng tổng quát: M + (4 - n) NaOH + (n - 2)H2O → Na(4 - n)MO2 + n H2 ↑ Tác dụng với oxit kim loại * Một số kim loại có khả khử ion kim loại oxit kim loại hoạt động kim loại tự t0 VD: 2Al + 3CuO → Al2O3 + 3Cu Tổng quát: t 2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe t0 2yAl + 3FexOy → yAl2O3 + 3xFe Phản ứng phản ứng nhiệt nhôm * Vận dụng: Bài 1: Hoàn tan hỗn hợp X gồm Al, Na vào nước Để hỗn hợp X tan hoàn toàn thì: A Nước dư B Nước dư số mol Al lớn Na C Nước dư nAl < nNa D nNa = nAl Bài 2: Nêu tượng, viết phương trình giải thích cho thí nghiệm sau: TN1: Cho Ba vào dung dịch Na2CO3 TN2: Cho Ba vào dung dịch NaHCO3 C DÃY ĐIỆN HOÁ CỦA KIM LOẠI I Khái niệm cặp oxi hoá khử - Xét trình trao đổi electron: → Fe Fe2+ + 2e ¬ → Cu Cu2++ 2e ¬ → Ag Ag+ + 1e ¬ Chất oxi hoá Chất khử * KN: Chất oxi hoá chất khử nguyên tố hoá học tạo nên cặp oxi hoá khử * Kí hiệu : Mn+/M VD: Fe2+/Fe; Cu2+/Cu II So sánh cặp oxi hoá khử 1) Xét cặp Cu2+/Cu Ag+/Ag - Từ phương trình ion gọn: Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu↓ Fe - 2e → Fe2+ : Kim loại Fe chất khử: ion Cu2+ kim loại Cu Cu2+ + 2e → Cu ion kim loại Cu2+ chất oxi hoá: oxi hoá kim loại Fe Fe2+ 2) Xét cặp Cu2+/Cu Ag+/Ag Trang Từ phương trình ion gọn Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag↓ Cu → Cu2+ + 2e: Kim loại Cu chất khử: khử ion Ag + →Ag 2Ag+ + 1e →Ag+ Ag chất oxi hố: oxi hóa kim loại Cu → Cu2+ KL: Vậy tính khử Fe > Cu > Ag Tính oxi hố Fe2+ < Cu2+ < Ag+ III Dãy điện hoá kim loại 1) Dãy điện hố : * Dãy điện hóa kim loại : Li + K + Ba 2+ Ca 2+ Na + Mg 2+ Al3+ Mn 2+ Zn 2+ Cr 3+ Fe 2+ Ni 2+Sn 2+ Pb 2+ Fe3+ 2H +Cu 2+ Fe 3+ Hg + Ag + Hg 2+ Pt 2+ A Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb Fe H Cu Fe 2+ Hg Ag Hg Pt A * Nhận xét: Nhìn vào dãy điện hố - Kim loại có tính khử mạnh K yếu Au - Ion kim loại có tính oxi hoá yếu K+ * Cần nhớ: 1- Kim loại có tính khử mạnh ion kim loại có tính oxi hóa yếu 2- Kim loại có tính khử yếu ion kim loại có tính oxi hóa mạnh 2) ý nghĩa dãy điện hoá : Dãy điện hoá giúp ta dự đốn chiều phản ứng hóa học xảy cặp oxi hóa khử theo quy luật "chất oxi hoá mạnh + chất khử mạnh → chất oxi hóa yếu + chất khử yếu Quy luật biểu diễn theo quy luật α VD: Xét phản ứng cặp Zn2+ / Zn với Cu2+ / Cu Zn2+ Cu2+ Cu2+ + Zn → Zn2+ + Cu↓ Zn Cu * Vận dụng: Cho dung dịch, dung dịch có chứa ion Zn2+, Cu2+, Ag+ Fe2+, kim lóại Zn, Cu, Ag, Fe Hãy cho biết kim loại phản ứng với dung dịch muối nào? Viết phương trình phản ứng xảy ra? Do kim loại có tính khử mạnh khử ion kim loại có tính khử yếu Ta có thứ tự cặp oxi hóa Zn2+ Zn2+ Fe2+ Cu2+ Ag+ Zn Fe Cu Ag Các phương trình phản ứng: 2Ag+ + Zn →Ag↓ + Zn2+ Ag+ + Fe → Fe2+ + Ag↓ ( Nếu Ag+ dư Fe2+ + Ag → Fe3+ + Ag↓ ) 2Ag+ + Cu → 2Ag↓ + Cu2+ Cu2+ + Zn → Zn2+ + Cu↓ Cu2+ + Fe → Fe2+ + Cu↓ Fe2+ + Zn → Zn2+ + Fe↓ Trang Trang ... Nhìn vào dãy điện hố - Kim loại có tính khử mạnh K yếu Au - Ion kim loại có tính oxi hoá yếu K+ * Cần nhớ: 1- Kim loại có tính khử mạnh ion kim loại có tính oxi hóa yếu 2- Kim loại có tính khử... ion kim loại có tính oxi hóa mạnh 2) ý nghĩa dãy điện hoá : Dãy điện hoá giúp ta dự đốn chiều phản ứng hóa học xảy cặp oxi hóa khử theo quy luật "chất oxi hoá mạnh + chất khử mạnh → chất oxi hóa. .. 2e: Kim loại Cu chất khử: khử ion Ag + →Ag 2Ag+ + 1e →Ag+ Ag chất oxi hố: oxi hóa kim loại Cu → Cu2+ KL: Vậy tính khử Fe > Cu > Ag Tính oxi hố Fe2+ < Cu2+ < Ag+ III Dãy điện hoá kim loại 1) Dãy