Chuyên đề Đại cương về kim loại lớp 12

Tài liệu chuyên đề Đại cương về kim loại Hóa học lớp 12 gồm các dạng bài tập từ cơ bản đến nâng cao với phương pháp giải chi tiết và bài tập tự luyện đa dạng giúp Giáo viên có thêm tài liệu giảng dạy Hóa học 12.

Xem thử

Chỉ từ 300k mua trọn bộ Chuyên đề dạy thêm Hóa học 12 (sách mới) bản word có lời giải chi tiết:

• B1: gửi phí vào tk: 0711000255837 - NGUYEN THANH TUYEN - Ngân hàng Vietcombank (QR)
• B2: Nhắn tin tới Zalo VietJack Official - nhấn vào đây để thông báo và nhận giáo án

• Chủ đề 1: Cấu tạo và tính chất vật lí của kim loại

• Chủ đề 2: Tính chất hóa học của kim loại

• Chủ đề 3: Phương pháp tách kim loại

• Chủ đề 4: Hợp kim và sự ăn mòn kim loại

• Chủ đề 5: Ôn tập chương 6

Chủ đề 1: Cấu tạo và tính chất vật lí của kim loại

❖ KIẾN THỨC CẦN NHỚ

I. Đặc điểm cấu tạo và liên kết kim loại

1. Đặc điểm cấu tạo của nguyên tử kim loại

- Nguyên tử kim loại thường có ít electron (1, 2, 3 e) ở lớp ngoài cùng.

- Bán kính nguyên tử kim loại thường lớn hơn và độ âm điện nhỏ hơn so với nguyên tố phi kim.

$\Rightarrow$ Các electron hóa trị ở lớp vỏ ngoài cùng của nguyên tử kim loại chịu lực hút yếu của hạt nhân.

2. Cấu tạo tinh thể kim loại

- Ở nhiệt độ thường, trừ thủy ngân ở thể lỏng, các kim loại khác ở thể rắn và có cấu tạo mạng tinh thể kim loại.

- Trong tinh thể kim loại, các ion dương kim loại nằm ở các nút mạng tinh thể và các electron hóa trị chuyển động tự do xung quanh.

3. Liên kết kim loại

- Liên kết kim loại là liên kết được hình thành từ lực hút tĩnh điện giữa các ion dương kim loại và các electron hóa trị tự do trong tinh thể kim loại.

II. Tính chất vật lí và ứng dụng

1. Tính chất vật lí chung của kim loại và ứng dụng

- Tính chất chung: Tính dẻo, tính dẫn điện, dẫn nhiệt, ánh kim do các electron tự do gây ra.

Tính dẻo	- Kim loại có tính dẻo nên dễ rèn, dễ dát mỏng và dễ kéo thành sợi. - Kim loại có tính dẻo là do liên kết các lớp mạng trong tinh thể với nhau và chúng có thể trượt lên nhau khi chịu tác dụng của một lực cơ học nhưng không tách rời nhau. - Những kim loại có tính dẻo cao là Au, Ag, Al, Cu, …
Tính dẫn điện	- Khi đặt một hiệu điện thế vào thanh kim loại thì các electron tự do trong mạng tinh thể sẽ di chuyển từ cực âm về cực dương tạo thành dòng điện. - Kim loại dẫn điện tốt nhất là Ag, sau đó đến Cu, Au, Al, Fe, … - Cu thường được dùng làm dây dẫn điện trong gia đình và sản xuất, Al thường được dùng làm dây dẫn điện cao thế do nhẹ hơn và rẻ hơn Cu.
Tính dẫn nhiệt	- Khi đốt nóng một đầu của thanh kim loại thì động năng của các e vùng đó tăng lên, các e này truyền động năng của chúng cho ion dương ở các nút mạng và các e khác trong toàn thanh kim loại thông qua va chạm làm cho nhiệt được lan truyền trong toàn bộ thanh kim loại. - Các kim loại dẫn điện tốt thường dẫn nhiệt tốt. Các kim loại dẫn nhiệt tốt được dùng làm dụng cụ đun nấu hoặc làm vật liệu tản nhiệt trong các thiết bị.
Ánh kim	- Các electron trong tinh thể kim loại phản xạ hầu hết những tia sáng nhìn thấy được do đó kim loại có vẻ sáng lấp lánh, gọi là ánh kim. - Các kim loại có ánh kim mạnh như vàng, bạc được dùng làm đồ trang sức hay các vật dụng trang trí. - Trong thực tế, khi nhìn vào nhiều kim loại không thấy ánh kim vì chúng thường được bao phủ bởi một lớp oxide.

2. Tính chất vật lí riêng của kim loại và ứng dụng

Khối lượng riêng	- Kim loại có khối lượng riêng D < 5 g/cm3 là kim loại nhẹ, D $\ge$ 5 g/cm3 là kim loại nặng. - Kim loại nhẹ nhất là Li và nặng nhất là Os. - Kim loại nhẹ như Mg, Al được dùng để chế tạo hợp kim nhẹ; kim loại nặng như Fe, W (tungsten) được dùng để chế tạo hợp kim nặng.
Nhiệt độ nóng chảy	- Kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất là Hg (-39 oC, thể lỏng điều kiện thường) và cao nhất là W (3410 oC). - Các kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp như Pb, Cd dùng làm chất chảy trong cầu trì; kim loại W có nhiệt độ nóng chảy cao được dùng làm dây tóc bóng đèn.
Tính cứng	- Kim loại cứng nhất là Cr có thể cắt được kính và thường được mạ bên ngoài các sản phẩm để bảo vệ sản phẩm và hạn chế sự ăn mòn. - Các kim loại mềm nhất là kim loại kiềm như Na, K, Rb, Cs có thể cắt dễ dàng bằng dao.

❖ BÀI TẬP TỰ LUẬN

Câu 1. Hoàn thành bảng sau và nhận xét về số electron lớp ngoài cùng của các nguyên tố kim loại:

Nguyên tố	Cấu hình electron	Số e lớp ngoài cùng	Vị trí trong BTH
Na (Z = 11)
Al (Z = 13)
K (Z = 19)
Ca (Z = 20)
Fe (Z = 26)
Cu (Z = 29)

Chủ đề 2: Tính chất hóa học của kim loại

KIẾN THỨC CẦN NHỚ

- Các nguyên tử dễ nhường e hóa trị $\Rightarrow$ Tính chất hóa học đặc trưng của kim loại là tính khử.

                                                          M → Mⁿ⁺ + ne

I. Tác dụng với phi kim

1. Tác dụng với oxygen

♦ Thí nghiệm magnesium tác dụng với oxygen

- Tiến hành: Dùng kẹp sắt gắp dây Mg, đốt nóng trên ngọn lửa đèn cồn.

- Hiện tượng: Sợi Mg cháy sáng.

- Hầu hết các kim loại (trừ Au, Ag, Pt) đều tác dụng với oxygen →  oxide tương ứng.

VD: 2Mg + O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2MgO                     

4Al + 3O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2Al₂O₃

2. Tác dụng với chlorine

♦ Thí nghiệm sắt tác dụng với chlorine

- Tiến hành: Lấy sợi dây sắt cuốn thành hình lò xo sau đó dùng kẹp sắt kẹp chặt, nung nóng sợi dây sắt trên ngọn lửa đèn cồn rồi đưa nhanh vào bình chứa khí chlorine.

- Hiện tượng: Sợi dây sắt cháy sáng tạo thành khói mầu nâu.

- Hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt) đều tác dụng với chlorine khi đun nóng → muối chlorine.

VD: 2Fe + 3Cl₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2FeCl₃                 

Cu + Cl₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ CuCl₂

3. Tác dụng với lưu huỳnh (sulfur)

♦ Thí nghiệm nhôm tác dụng với lưu huỳnh

- Trộn đều bột nhôm và lưu huỳnh theo tỉ lệ khối lượng 1 : 2, sau đó lấy một thìa thủy tinh hỗn hợp cho vào ống nghiệm khô chịu nhiệt, hơ nóng đều ống nghiệm trên ngọn lửa đèn cồn sau đó đun tập trung vào phần ống nghiệm có chứa hỗn hợp.

- Hiện tượng: Hỗn hợp cháy sáng tạo thành chất bột màu trắng.

- Nhiều kim loại có thể khử được lưu huỳnh khi đun nóng (trừ Hg ở nhiệt độ thường).

VD: Fe + S $\stackrel{t^o}{\to }$ FeS             

2Al  + 3S $\stackrel{t^o}{\to }$ Al₂S₃                 

Hg + S → HgS

II. Tác dụng với nước

- Trong nước nguyên chất (pH = 7):  2H₂O + 2e $\stackrel{}{\rightleftharpoons }$ H₂ + 2OH^-     $E_{2H_{2}O/2O{H}^{-}+H_2}=-0,414V$

- Các kim loại có thế điện cực chuẩn $E_{M^{n+}/M}^o$ <  -0,414 V có khả năng phản ứng với H₂O giải phóng H₂.

♦ Các kim loại Na, K, Ca, Ba, … tác dụng mạnh với nước ở điều kiện thường → hydroxide + H₂↑

2Na + 2H₂ → 2NaOH + H₂↑              

Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂↑

♦ Các kim loại Mg, Zn, Fe, … tác dụng với hơi nước ở nhiệt độ cao → oxide + H₂↑

    Mg + H₂O_(hơi) $\stackrel{t^o}{\to }$ MgO + H₂↑         

Fe + H₂O_(hơi) $\stackrel{>570{}^{o}C}{\to }$ FeO + H₂↑  (< 570 ^oC tạo Fe₃O₄)

♦ Các kim loại Ni, Sn, Pb, Cu, Ag, Au, … không tác dụng với nước do $E_{M^{n+}/M}^o$ > - 414 V.

III. Tác dụng với dung dịch acid

1. Tác dụng với dung dịch HCl, H₂SO₄ loãng

♦ Thí nghiệm kim loại tác dụng với dung dịch acid H₂SO₄ loãng

- Cho vài hạt kẽm (zinc) vào ống nghiệm (1), vài mẩu đồng (copper) vào ống nghiệm thứ hai sau đó thêm tiếp khoảng 2 mL dung dịch H₂SO₄ 10% vào từng ống nghiệm

- Hiện tượng: Ống nghiệm (1) hạt kẽm tan dần có hiện tượng sủi bọt khí, ống nghiệm (2) không có hiện tượng gì.

- Ở điều kiện chuẩn, các kim loại có $E_{M^{n+}/M}^o$ < 0 có thể tác dụng được với dung dịch HCl, H₂SO₄ loãng tạo thành H₂.

TQ: Kim loại + HCl, H₂SO_{4 loãng} → Muối + H₂↑

   ($E_{M^{n+}/M}^o$ < 0, trước H)             (hóa trị thấp)

VD: Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑                     

Zn + H₂SO_{4 loãng} → ZnSO₄ + H₂ ↑

Ag + HCl  → Không phản ứng              

Cu + H₂SO_{4 loãng} → Không phản ứng     

2. Tác dụng với dung dịch H₂SO₄ đặc

♦ Thí nghiệm kim loại tác dụng với dung dịch acid H₂SO₄ đặc

- Cho một mẩu đồng vào ống nghiệm, sau đó thêm tiếp khoảng 2 mL H₂SO₄ 98%, dùng bông tẩm NaOH đậy trên ống nghiệm rồi đun nóng nhẹ ống nghiệm trên ngọn lửa đèn cồn.

- Hiện tượng: Mẩu đồng tan ra và có sủi bọt khí.

- Hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt) phản ứng được với dung dịch H₂SO₄ đặc.

TQ: Kim loại  + H₂SO_{4 đặc} $\stackrel{t^o}{\to }$ Muối + sản phẩm khử (SO₂, S, H₂S) + H₂O

    (trừ Au, Pt)                              (hóa trị cao)

Chú ý: Al, Fe, Cr thụ động, không phản ứng với H₂SO₄ đặc, nguội.

IV. Tác dụng với dung dịch muối

♦ Thí nghiệm kim loại tác dụng với dung dịch muối

- Cho đinh sắt vào cốc, sau đó thêm tiếp 2 – 3 mL dung dịch CuSO₄ 1M, sau 5 phút dùng kẹp lấy định sắt ra khỏi dung dịch.

- Hiện tượng: Có lớp chất rắn màu đỏ bám bên ngoài đinh sắt.

- Các kim loại hoạt động mạnh hơn có thể đẩy kim loại hoạt động yếu hơn ra khỏi dung dịch muối của nó. Phản ứng tuân thep quy tắc alpha.

VD: Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu                      

Fe  +     ZnSO₄ → Không phản ứng

❖ BÀI TẬP TỰ LUẬN

Câu 1. [CD - SBT]. Dựa vào giá trị thế điện cực chuẩn của các cặp oxi hoá khử ${\text{M}}^{\text{n}+}/\text{M}$ với M là Cu, Hg, K và Zn, hãy:

(a) Sắp xếp các kim loại theo chiều tính khử tăng dần.

(b) Sắp xếp các cation ${\text{Cu}}^{2+},{\text{Hg}}^{2+},{\text{K}}^{+},{\text{Zn}}^{2+}$ theo chiều tính oxi hoá tăng dần.

(c) Cho biết kim loại nào có khả năng phản ứng với dung dịch hydrochloric acid ở điều kiện thường.

Câu 2. [CD - SBT] Dựa vào giá trị thế điện cực chuẩn của các cặp oxi hoá - khử liên quan. hãy cho biết trường hợp nào sau đây không có phản ứng hoá học xảy ra ở điều kiện chuẩn. Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra.

(a) Cho kẽm (zinc) vào dung dịch tin(II) sulfate.

(b) Cho sắt (iron) vào dung dịch magnesium nitrate.

(c) Cho chì (lead) vào dung dịch hydrochloric acid.

(d) Cho chì vào dung dịch zinc chloride.

(e) Cho đồng (copper) vào nước.

Câu 3. [CD - SBT] Trường hợp nào sau đây có xảy ra phản ứng hoá học? Giải thích và viết phương trình hoá học (nếu có).

(a) Kim loại đồng nhúng trong dung dịch zinc sulfate.

(b) Kim loại kẽm nhúng trong dung dịch silver nitrate.

(c) Thả một mẩu sodium vào dung dịch copper(II) sulfate.

(d) Rắc bột lưu huỳnh lên phần thuỷ ngân chảy ra từ nhiệt kế bị vỡ.

(e) Thả một mẩu magnesium nóng đỏ vào nước.

Câu 4. [CD - SGK] Cho đinh sắt đã được đánh sạch bề mặt vào dung dịch của một trong các muối sau (có nồng độ 1M): aluminium chloride, zinc nitrate, copper (II) sulfate, lead(II) nitrate.

(a) Trường hợp nào có phản ứng tạo thành kim loại? Nêu vai trò của mỗi chất tham gia phản ứng.

(b) Viết các phương trình hóa học của phản ứng ở dạng ion thu gọn.

Câu 5. [CTST - SBT] Cho một lá sắt nhỏ vào dung dịch chứa một trong những muối sau: CuSO₄, AlCl₃, Pb(NO₃)₂, ZnCl₂, KNO₃, AgNO₃. Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra (nếu có). Cho biết vai trò của các chất tham gia phản ứng.

Câu 6. [CTST - SBT] Cho Cu tác dụng với dung dịch Fe₂(SO₄)₃ thu được dung dịch hỗn hợp gồm hai chất tan là FeSO₄ và CuSO₄. Cho vào dung dịch thu được một ít bột sắt thì thấy bột sắt bị hoà tan. Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra.

Câu 7. [CTST - SGK] Để làm tinh khiết bột đồng có lẫn các kim loại thiếc, kẽm người ta có thể ngâm hỗn hợp trên vào lượng dư dung dịch Cu(NO₃)₂. Giải thích và viết phương trình hoá học xảy ra (nếu có)

Câu 8. [CTST - SBT] Hãy giới thiệu phương pháp để làm sạch kim loại sắt có lẫn tạp chất nhôm. Giải thích phương pháp được lựa chọn, viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra (nếu có).

Câu 9. [CD - SGK] Dựa vào tính chất vật lí và tính chất hóa học, giải thích vì sao bạc, vàng thường được dùng làm đồ trang sức.

Câu 10. [CTST - SBT] Khi thực hiện thí nghiệm về phản ứng giữa sắt và oxygen, người ta thường cho một ít nước vào trong bình tam giác chứa khí oxygen và cột mẩu than lên thanh dây sắt (như hình bên). Hãy cho biết vai trò của lớp nước dưới đáy bình và mẩu than.

- BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM

1. Trắc nghiệm nhiều lựa chọn

♦ Mức độ BIẾT

Câu 1. Tính chất hoá học đặc trưng của kim loại là

A. tính oxi hoá và tính khử.                                        

B. tính bazơ.

C. tính oxi hoá.                                                           

D. tính khử.

Câu 2. Cho phản ứng hóa học: 4Cr + 3O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2Cr₂O₃. Trong phản ứng trên xảy ra

A. sự oxi hóa Cr và sự oxi hóa O₂.                             

B. sự khử Cr và sự oxi hóa O₂.

C. sự khử Cr và sự khử O₂.                                        

D. Sự oxi hóa Cr và sự khử O₂.

Câu 3. Trong số các kim loại Al, Zn, Fe, Ag. Kim loại nào không tác dụng được với O₂ ở nhiệt độ thường

A. Ag.                               

B. Zn.                                

C. Al.                                

D. Fe.

Chủ đề 3: Phương pháp tách kim loại

KIẾN THỨC CẦN NHỚ

I. Trạng thái tự nhiên của kim loại

- Trong tự nhiên, hầu hết các kim loại tồn tại ở dạng hợp chất (oxide, muối, …) trong quặng, chỉ một số kim loại hoạt động hóa học yếu như Au, Ag, Pt, … được tìm thấy ở dạng đơn chất.

- Một số loại quặng thông dụng:

Kim loại	Quặng	Thành phần chính
Al	Bauxite	Al2O3.2H2O
Zn	Zinc blende	ZnS
Fe	Hematite	Fe2O3
	Pyrite	FeS2
Cu	Chalcopyrite	CuFeS2

Vàng	Quặng bauxite	Quặng hematite

II. Phương pháp tách kim loại

1. Nguyên tắc

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

2. Tách kim loại hoạt động hóa học mạnh – Điện phân nóng chảy

- Các kim loại hoạt động hóa học mạnh như K, Na, Ca, Mg, Al, … được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy oxide, muối chloride của chúng.

Điện phân nóng chảy Al2O3	Điện phân nóng chảy MgCl2
Cathode (-): Al3+ + 3e → Al Anode (+): 2O2- → O2 + 4e PTHH: 2Al2O3 $\underset{\text{cryolite}}{\overset{đ\text{pnc}}{\to }}$4Al + 3O2	Cathode (-): Mg2+ + 2e → Mg Anode (+): 2Cl- → Cl2 + 2e PTHH: MgCl2 $\underset{}{\overset{đ\text{pnc}}{\to }}$ Mg + Cl2

3. Tách kim loại hoạt động trung bình, yếu 

Nhiệt luyện	Thủy luyện	Điện phân dung dịch
- Dùng C, CO, H2, … khử oxide kim loại ở nhiệt độ cao. - Thường dùng tách các kim loại trung bình và yếu Zn, Fe, Sn, Pb, Cu, … C + ZnO $\stackrel{t^o}{\to }$ Zn + CO 3CO + Fe2O3 $\stackrel{t^o}{\to }$ 2Fe + 3CO2	- Dùng kim loại mạnh hơn đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi muối. - Thường dùng tách các kim loại yếu như Cu, Ag, Au, … Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu	- Cho dòng điện một chiều qua dung dịch muối. - Thường dùng tách các kim loại trung bình và yếu Zn, Fe, Sn, Pb, Cu, … CuSO4 + H2O $\underset{}{\overset{đ\text{pdd}}{\to }}$Cu +  ½ O2 + H2SO4

III. Nhu cầu và thực tiễn tái chế kim loại

1. Nhu cầu tái chế kim loại

- Hiện nay, trữ lượng kim loại ngày càng cạn kiệt, trong khi nhu cầu sử dụng kim loại ngày càng tăng và lượng phế thải kim loại tạo ra ngày càng nhiều $\Rightarrow$ Việc tái chế kim loại là hết sức cần thiết, vừa đảm bảo nguồn cung, vừa tăng giá trị kim tế, bảo vệ môi trường và thực hiện mục tiêu phát triển bền vững.

2. Thực tiễn tái chế kim loại

- Quy trình tái chế các kim loại phổ biến (sắt, nhôm, đồng) thường trải qua các giai đoạn:

- Nhôm tái chế được sử dụng trong các lĩnh vực xây dựng, sản xuất ô tô, xe máy, xe đạp, thiết bị điện tử, …

- Đồng tái chế được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như vật liệu xây dựng, phương tiện giao thông, dụng cụ nấu ăn, nhạc cụ, dây dẫn điện, …

- Sắt tái chế được sử dụng sản xuất thép dùng trong lĩnh vực xây dựng, sản xuất ô tô, …

Chủ đề 4: Hợp kim và sự ăn mòn kim loại

KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG

I. Hợp kim

1. Khái niệm hợp kim và ứng dụng

(a) Khái niệm

- Hợp kim là vật liệu kim loại chứa một kim loại cơ bản và một số kim loại khác hoặc phi kim.

VD: Thép, gang là hợp kim của Fe với C và một số nguyên tố khác.

        Duralumin là hợp kim của Al với Cu, Mn, Mg, Si.

(b) Ứng dụng

- Do có những tính chất vật lí vượt trội so với kim loại nên hợp kim ngày càng được sử dụng phổ biến trong đời sống và sản xuất.

VD: Hợp kim nhẹ, bền, chịu nhiệt được sử dụng trong chế tạo máy bay, ô tô, …

        Hợp kim có tính bền hóa học và cơ học cao được sử dụng trong công nghiệp hóa chất.

        Hợp kim không gỉ, không độc hại được dùng làm dụng cụ y tế, đồ gia dụng, …

2. Tính chất của hợp kim

- Tính chất hóa học của các hợp kim thường tương tự tính chất hóa học của các đơn chất tạo thành hợp kim.

- Tính chất vật lí và tính chất cơ học của hợp kim thường khác nhiều so với tính chất của các đơn chất tạo thành hợp kim.

VD: Hợp kim Au – Cu cứng hơn Au, hợp kim Fe – C có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của Fe, …

3. Một số hợp kim quan trọng của sắt và nhôm

(a) Hợp kim của sắt

Gang	Thép
- Gang là hợp kim của sắt chứa Fe, C (2 – 5%) và lượng nhỏ Mn, Si, P, S, … - Gang cứng và giòn hơn Fe. - Gang được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất thép, chế tạo dụng cụ đun nấu, các chi tiết máy, …	- Thép là hợp kim của sắt chứa Fe, C (< 2%) và lượng nhỏ Cr, Mn, Si, … + Thép carbon (Fe – C) có độ cứng và độ dẻo phù hợp để làm vật liệu trong ngành xây dựng, giao thông và cơ khí, … + Thép manganese (Fe, C, Mn) có độ cứng cao và khó bị mài mòn dùng làm đường ray xe lửa, máy nghiền đá, … + Thép không gỉ (Fe, C, Cr, Ni) được dùng làm dụng cụ phẫu thuật, chế tạo dao, kéo, …

(b) Hợp kim của nhôm

- Hợp kim quan trọng của nhôm được sử dụng phổ biến là dural (duralumin) gồm Al, Cu và một số nguyên tố khác như Mg, Mn, Fe, Si, …

- Duralumin nhẹ, cứng và bền nên được sử dụng làm vật liệu chế tạo máy bay, ô tô, tên lửa, tàu vũ trụ, …

II. Sự ăn mòn kim loại

1. Ăn mòn kim loại

(a) Khái niệm

- Ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim dưới tác dụng của các chất trong môi trường, trong đó kim loại bị oxi hóa.

(b) Các dạng ăn mòn kim loại trong tự nhiên

	Ăn mòn hóa học	Ăn mòn điện hóa
Đặc điểm	- Các electron của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường. - Ăn mòn xảy ra chậm.	- Các electron chuyển dời từ cực âm sang cực dương trong dung dịch chất điện li. - Ăn mòn xảy ra nhanh.
Điều kiện	Kim loại tiếp xúc trực tiếp với chất oxi hóa.	- Thỏa mãn cả 3 điều kiện: (1) 2 cặp điện cực khác nhau. (2) Các cặp điện cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với nhau qua dây dẫn. (3) Các điện cực cùng tiếp xúc với một dung dịch chất điện li.

♦ Thí nghiệm ăn mòn điện hóa

- Nhúng thanh sắt và thanh đồng vào cốc đựng dung dịch H₂SO₄ loãng, sau đó nối thanh sắt với thanh đồng bằng dây dẫn và cho đi qua một vôn kế.

- Hiện tượng: + Khi chưa nối dây dẫn, phần thanh sắt trong dung dịch bị hòa tan và bọt khí H₂ thoát ra ở bề mặt thanh sắt.

                       + Khi nối dây dẫn, kim vôn kế bị lệch, bọt khí H₂ thoát ra cả ở thanh sắt và thanh đồng, phần thanh sắt trong dung dịch bị ăn mòn nhanh.

- Giải thích: + Khi chưa nối dây dẫn thì H₂ thoát ra ở bề mặt thanh sắt do sắt bị ăn mòn hóa học theo phản ứng: Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑

                    + Khi nối dây dẫn, một pin điện hóa được hình thành với sắt là cực âm bị ăn mòn điện hóa (Fe → Fe²⁺ + 2e), đồng là cực dương xảy ra sự khử H⁺ (2H⁺ + 2e → H₂)

2. Chống ăn mòn kim loại

Phương pháp điện hóa	Phương pháp bảo vệ bề mặt
- Dùng kim loại mạnh hơn ghép với kim loại hoặc hợp kim cần bảo vệ $\Rightarrow$ Kim loại mạnh hơn bị ăn mòn điện hóa. VD: Để bảo vệ vỏ tàu biển bằng thép, người ta gắn các tấm kẽm lên vỏ tàu (phần chìm dưới nước).	- Ngăn không cho kim loại tiếp xúc trực tiếp với môi trường bằng cách: + Phủ lên kim loại cần bảo vệ các kim loại không gỉ như Au, Sn, Zn. VD: Mạ vàng lên đồng hồ, tráng thiếc lên thép (sắt tây), tráng kẽm lên là thép (tôn), … + Phù lên kim loại cần bảo vệ các hợp chất vô cơ hoặc hữu cơ như sơn, dầu, mỡ, …

❖ BÀI TẬP TỰ LUẬN

Câu 1. [CD - SGK] Khi để trong không khí, bề mặt của lá nhôm bị oxi hóa tạo lớp phủ oxide. Trong trường hợp này lá nhôm có trở thành hợp kim không? Giải thích.

Câu 2. [CD - SBT]  Nối các hợp kim ở cột A với kim loại cơ bản - kim loại là thành phần chính tương ứng ở cột B.

Cột A	Cột B
1. Gang	(a) Al
2. Thép	(b) Cu
3. Dural	(c) Fe
4. Bronze	(d) Sn
5. Inox
6. Thiếc hàn

Chủ đề 5: Ôn tập chương 6

HỆ THỐNG KIẾN THỨC CHƯƠNG 6

CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT VẬT LÍ CỦA KIM LOẠI

♦ Nguyên tử kim loại thường có từ 1 đến 3 electron lớp ngoài cùng. ♦ Trong tinh thể kim loại, các ion dương chiếm những nút mạng tinh thể, các electron hóa trị chuyển động tự do trong toàn mạng tinh thể. ♦ Trong tinh thể kim loại, liên kết kim loại được hình thành do lực hút tĩnh điện giữa các electron tự do với các ion dương kim loại ở các nút mạng. ♦ Kim loại là chất rắn (trừ Hg), có tính dẻo (dễ rèn, dễ dát mỏng và dễ kéo sợi), tính dẫn điện, dẫn nhiệt và có ánh kim.

TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA KIM LOẠI

♦ Kim loại có tính khử: Tác dụng với phi kim, nước, dung dịch acid, dung dịch muối.

PHƯƠNG PHÁP TÁCH KIM LOẠI

♦ Trong tự nhiên, hầu hết các kim loại tồn tại ở dạng hợp chất, chỉ một số kim loại kém hoạt động như vàng, bạc, platinum, … được tìm thấy ở dạng đơn chất. ♦ Nguyên tắc điều chế kim loại là khử ion kim loại thành nguyên tử: Mn+ + ne → M

HỢP KIM VÀ SỰ ĂN MÒN KIM LOẠI

♦ Hợp kim là vật liệu kim loại chứa một kim loại cơ bản và một số kim loại khác hoặc phi kim. ♦ Tính chất hóa học của hợp kim tương tự tính chất hóa học của kim loại thành phần. ♦ Tính chất vật lí khác nhiều so với tính chất của các kim loại thành phần như độ cứng của hợp kim thường lớn hơn độ cứng kim loại thành phần và độ dẻo thì kém hơn. Nhiệt độ nóng chảy của hợp kim tùy thuộc vào thành phần và cấu tạo tinh thể của hợp kim. ♦ Ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim dưới tác dụng của các chất trong môi trường. ♦ Hai dạng ăn mòn kim loại là ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa. ♦ Hai phương pháp bảo vệ kim loại là phương pháp điện hóa và phương pháp bao phủ bề mặt.

❖ BÀI TẬP TỰ LUẬN

Câu 1. [CTST - SGK] Hoàn thành phương trình hoá học của các phản ứng sau (nếu có).

(1)Na + O_{2$\stackrel{t^o}{\to }$}?                                                     

(2) Fe + Cl₂ $\stackrel{t^o}{\to }$?

(3) Na + H₂O → ?                                                       

(4) Hg + S → ?

(5) Cu + H₂O → ?                                                       

(6) Fe + HCl → ?

(7) Ag + H₂SO₄ (loãng) → ?                                      

(8) Fe + CuSO₄ → ?

Câu 2. [KNTT - SGK] Nhúng hai thanh kẽm giống nhau vào hai cốc (1) và (2) chứa 5 mL dung dịch HCl 1 M. Nhỏ thêm vào cốc (2) vài giọt dung dịch CuSO₄ 1 M. Hãy cho biết trong mỗi trường hợp trên xảy ra dạng ăn mòn nào? Giải thích.

Câu 3. [CTST - SBT] Sắt tây là sắt (Fe) tráng thiếc (Sn). Trong trường hợp lớp thiếc bị xước sâu đến lớp sắt thì kim loại nào bị ăn mòn trước? Giải thích?

Câu 4. [CTST - SBT] Em hãy cho biết những thí nghiệm sau đây có thể tạo thành kim loại là đúng hay sai bằng cách đánh dấu ٧ vào bảng theo mẫu sau:

Thí nghiệm	Đúng	Sai
(a) Cho kim loại Zn vào dung dịch AgNO3.	?	?
(b) Cho kim loại Fe vào dung dịch Fe2(SO4)3.	?	?
(c) Cho kim loại Na vào dung dịch CuSO4.	?	?
(d) Dẫn khí CO (dư) qua bột CuO, đun nóng.	?	?
(e) Cho kim loại Cu vào dung dịch FeCl3 dư	?	?
(g) Điện phân dung dịch AgNO3 (với điện cực trơ).	?	?
(h) Nung nóng hỗn hợp Al và FeO (không có không khí).	?	?
(i) Cho kim loại Ba vào dung dịch CuSO4 dư.	?	?
(k) Điện phân Al2O3 nóng chảy.	?	?

Xem thử

Xem thêm Chuyên đề dạy thêm Hóa học lớp 12 các chương hay khác:

• Chuyên đề Ester - lipid
• Chuyên đề Carbohydrate
• Chuyên đề Hợp chất chứa Nitrogen
• Chuyên đề Polymer
• Chuyên đề Pin điện và điện phân
• Chuyên đề Nguyên tố nhóm IA và nhóm IIA
• Chuyên đề Sơ lược về dãy kim loại chuyển tiếp thứ nhất và phức chất

---