Tailieumoi.vn biên soạn và giới thiệu các kiến thức trọng tâm về Kẽm (Zn) bao gồm định nghĩa, tính chất vật lí, tính chất hóa học, ứng dụng và cách điều chế của kẽm, giúp học sinh ôn tập và bổ sung kiến thức cũng như hoàn thành tốt các bài kiểm tra môn Hóa học. Mời các bạn đón xem:

Kẽm (Zn): Tính chất vật lý, tính chất hóa học, ứng dụng và cách điều chế

I. Định nghĩa Kẽm (Zn) là gì? 

- Kẽm là một kim loại đã được phát hiện từ thời kỳ cổ đại. Các loại quặng kẽm đã được sử dụng để làm hợp kim đồng-kẽm là đồng thau vài thế kỷ trước khi phát hiện ra kẽm ở dạng nguyên tố riêng biệt. Đồng thau Palestin có từ thế kỷ 14 TCN đến thế kỷ 10 TCN chứa 23% kẽm.

- Kí hiệu: Zn

- Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p63d194s2 hay [Ar]3d104s2

- Số hiệu nguyên tử: 30

- Khối lượng nguyên tử: 65g/ mol

- Vị trí trong bảng tuần hoàn

   + Ô: 30

   + Nhóm: IIB

   + Chu kì: 4

- Đồng vị: 64Zn, 65Zn, 67Zn, 68Zn và 70Zn

- Độ âm điện: 1,65

II. Tính chất vật lí & nhận biết của Kẽm (Zn)

1. Tính chất vật lí:

- Kẽm là kim loại có màu lam nhạt, giòn ở nhiệt độ phòng, dẻo ở nhiệt độ 100 – 1500C, giòn trở lại ở nhiệt dộ trên 2000C. Kẽm có khối lượng riêng bằng 7,13 g/cm3, nóng chảy ở 419,50C và sôi ở 9060C.

2. Nhận biết

- Kim loại kẽm tan trong dung dịch NaOH, sinh ra khí không màu.

Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2

III. Tính chất hóa học của Kẽm (Zn)

- Kẽm là kim loại hoạt động có tính khử mạnh Zn → Zn2+ + 2e

a. Tác dụng với phi kim

- Zn tác dụng trực tiếp với nhiều phi kim.

2Zn + O2 → 2ZnO

Zn + Cl2 → ZnCl2

b. Tác dụng với axit

- Với các dung dịch axit HCl, H2SO4 loãng:

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2

- Với dung dịch HNO3, H2SO4 đặc:

Zn + 4HNO3 đ → Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

c. Tác dụng với H2O

- Phản ứng này hầu như không xảy ra vì trên bề mặt của kẽm có màng oxit bảo vệ.

d. Tác dụng với bazơ

- Kẽm tác dụng với dung dịch bazơ mạnh: NaOH, KOH, Ca(OH)2....

Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2

IV. Trạng thái tự nhiên của Kẽm (Zn)

- Nguyên tố này thường tồn tại ở dạng hợp chất đi cùng với các nguyên tố kim loại thông thường khác như đồng và chì trong quặng. Sphalerit là một dạng kẽm sulfua, và là loại quặng chứa nhiều kẽm nhất với hàm lượng kẽm lên đến 60–62%.

- Các loại khác khác có thể thu hồi được kẽm như smithsonit (kẽm cacbonat), hemimorphit (kẽm silicat), wurtzit (loại kẽm sulfua khác), và đôi khi là hydrozincit (kẽm cacbonat)

V. Điều chế Kẽm (Zn)

- Kẽm kim loại được sản xuất bằng luyện kim khai khoáng. Sau khi nghiền quặng, phương pháp tuyển nổi bọt được sử dụng để tách các khoáng dựa vào tính dính ướt khác nhau của chúng. Ở bước cuối cùng này thì kẽm chiếm 50%, phần còn lại là lưu huỳnh (32%), sắt (13%), và SiO2 (5%).

- Công đoạn thiêu kết sẽ chuyển kẽm sulfua thành kẽm ôxít

2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2

- Sau đó, người ta có thể dùng 2 phương pháp cơ bản trong luyện kim là nhiệt luyện (pyrometallurgy) hoặc điện phân (electrowinning). Quá trình nhiệt luyện khử kẽm ôxít với cacbon hoặc cacbon mônôxít ở 950 °C (1.740 °F) thành kim loại kẽm ở dạng hơi. Hơi kẽm được thu hồi trong bình ngưng. Quá trình được biểu diễn theo các phương trình dưới đây:

2 ZnO + C → 2 Zn + CO2

2 ZnO + 2 CO → 2 Zn + 2 CO2

- Quá trình điện phân, tách kẽm từ quặng tinh bằng axít sulfuric.

ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O

Sau đó, người ta dùng phương pháp điện phân để sản xuất kẽm kim loại

2 ZnSO4 + 2 H2O → 2 Zn + 2 H2SO4 + O2

VI. Ứng dụng của Kẽm (Zn)

Kẽm là kim loại được sử dụng phổ biến hàng thứ tư sau sắt, nhôm, đồng tính theo lượng sản xuất hàng năm:

   - Kẽm được sử dụng để mạ kim loại, chẳng hạn như thép để chống ăn rỉ.

   - Kẽm được sử dụng trong các hợp kim như đồng thau, niken trắng, các loại que hàn, bạc Đức v.v. Đồng thau có ứng dụng rộng rãi nhờ độ cứng và sức kháng rỉ cao.

   - Kẽm được sử dụng trong đúc khuôn, đặc biệt là trong công nghiệp ô tô.

   - Kẽm dạng cuộn được sử dụng để làm vỏ pin

VII. Các hợp chất quan trọng của Kẽm

 Kẽm clorua: ZnCl2

 Kẽm oxit: ZnO

 Kẽm hi đroxit: Zn(OH)2

Kẽm Nitrat Zn(NO3)2

 Kẽm Sunfat ZnSO4

VIII. Bài tập liên quan về Kẽm (Zn)

Ví dụ 1: Cho Zn tác dụng với dung dịch axit photphoric thu được muối phôtphat và 3,36 lít khí H₂ (đktc). Khối lượng muối thu được sau phản ứng:

A. 19,25 g    B. 38,5g    C. 57,75 g    D. 1,925 g

Đáp án A

Hướng dẫn giải:

Phương trình phản ứng: 3Zn + 2H₃PO₄ → Zn₃(PO₄)₂ + 3H₂

n_muối = n_H2/3= 0,15/3 = 0,05 mol ⇒ m_muối = 0,05. 385 = 19,25 g

Ví dụ 2: Cho 6,5 g Zn tác dụng với H₃PO₄ dư thu được V lít khí H₂. Giá trị của V là:

A. 11,2 lít    B. 2,24 lít    C. 5,6 lít    D. 3,36 lít

Đáp án B

Hướng dẫn giải:

Phương trình phản ứng: 3Zn + 2H₃PO₄ → Zn₃(PO₄)₂ + 3H₂

n_H2 = n_Zn = 0,1 mol ⇒ V = 0,1.22,4 = 2,24 lít

Ví dụ 3: Cho Zn tác dụng với các chất sau: K, HCl, H₃PO₄, AgNO₃, Cu. Số phản ứng không xảy ra là:

A. 1    B. 2    C. 3    D. 4

Đáp án B

Hướng dẫn giải:

K và Cu không tham gia phản ứng với Zn

Ví dụ 4: Khi cho Zn tác dụng với clorua. Kẽm đóng vai trò là chất gì trong phản ứng?

A. chất khử.    B. chất oxi hóa.    C.xúc tác    D. môi trường

Đáp án A

Ví dụ 5: Dãy các kim loại nào sau đây được sắp xếp đúng theo chiều hoạt động hóa học tăng dần ?

A. K, Mg, Cu, Al, Zn, Fe    B. Fe, Cu, K, Al, Zn

C. Cu, Fe, Zn, Al, Mg, K    D. Zn, K, Mg, Cu, Al, Fe

Đáp án C

Hướng dẫn giải:

Sắp xếp theo chiều tính khử tăng dần

Ví dụ : Cho Zn tác dụng với khí clo dư thu được muối X. Hòa tan muối X vào nước được dung dịch Y. Cho AgNO₃ dư vào dung dịch X thu được kết tủa Z. Kết tủa Z thu được là:

A. Zn    B. ZnCl₂    C. AgCl    D. Ag2O

Đáp án C

Hướng dẫn giải:

Phương trình phản ứng: Zn + Cl₂ → MgCl₂

ZnCl₂ + 2AgNO₃ → 2AgCl + Zn(NO₃)₂