Lý thuyết hóa vô cơ lớp 12: đếm nguyên tử, H2O có H 2 và O 1
Lớp 12Hóa học

Lý thuyết tổng hợp hóa vô cơ lớp 12 chọn lọc kèm bài tập có đáp án

Trả lời nhanh

Hóa vô cơ lớp 12 xoay quanh một ý chính: kim loại có tính khử, và sức mạnh của tính khử được sắp xếp trong dãy điện hóa. Nắm chắc dãy điện hóa, quy tắc phản ứng với axit – nước – muối, ăn mòn, điều chế kim loại, rồi học tiếp từng nhóm (kiềm, kiềm thổ, nhôm, sắt, crom, đồng) và cách nhận biết ion là đủ nền để làm tốt đề thi.

Bản đồ kiến thức hóa vô cơ lớp 12

Trước khi học thuộc phương trình, em hãy nhìn toàn cảnh. Phần vô cơ lớp 12 chia thành các khối sau, khối sau dùng lại công cụ của khối trước.

Khối kiến thức Trọng tâm cần nhớ
Đại cương kim loại Tính chất chung, dãy điện hóa, ăn mòn, điều chế
Kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm Tính khử mạnh; NaOH, Ca(OH)2, muối cacbonat; tính lưỡng tính của Al và hợp chất
Sắt, crom, đồng Nhiều số oxi hóa; Fe2+ ⇄ Fe3+; hợp chất Cr(III), Cr(VI)
Nhận biết chất vô cơ Màu kết tủa, khí thoát ra, thuốc thử đặc trưng

1. Đại cương về kim loại

Tính chất vật lí

Kim loại có bốn tính chất chung: dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt và ánh kim. Cả bốn đều do các electron tự do trong mạng tinh thể kim loại gây ra. Khi nhiệt độ tăng, các ion dương dao động mạnh hơn, cản trở electron nên độ dẫn điện của kim loại giảm.

Tính chất hóa học: tính khử

Kim loại luôn nhường electron: M → Mn+ + ne (n = 1, 2 hoặc 3). Em hãy nhớ kim loại chỉ có tính khử, không có tính oxi hóa.

  • Với phi kim: 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 (t°); Cu + Cl2 → CuCl2 (t°); 4Al + 3O2 → 2Al2O3 (t°); Fe + S → FeS (t°).
  • Với HCl, H2SO4 loãng: kim loại đứng trước H tạo muối và H2. Ví dụ: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑. Fe chỉ lên Fe(II) vì H+ là chất oxi hóa yếu.
  • Với HNO3, H2SO4 đặc: tạo muối, sản phẩm khử và nước (trừ Au, Pt). Ví dụ: 3Cu + 8HNO3 (loãng) → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O (khí NO hóa nâu trong không khí); Cu + 2H2SO4 (đặc) → CuSO4 + SO2↑ + 2H2O (t°). Al, Fe, Cr bị thụ động trong HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội.
  • Với nước: chỉ Li, K, Ba, Ca, Na ở nhiệt độ thường. Ví dụ: 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑.
  • Với dung dịch muối: kim loại mạnh đẩy kim loại yếu ra khỏi muối. Ví dụ: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu.

Dãy điện hóa và quy tắc phản ứng

Dãy điện hóa xếp các cặp oxi hóa – khử theo thứ tự: từ trái sang phải, tính khử của kim loại giảm và tính oxi hóa của ion kim loại tăng.

Dãy điện hóa rút gọn: Mg, Al, Zn, Fe, H, Cu, Ag với chiều biến thiên tính khử và tính oxi hóa
Dãy điện hóa rút gọn: tính khử của kim loại giảm dần, tính oxi hóa của ion kim loại tăng dần từ trái sang phải.

Quy tắc: chất oxi hóa mạnh hơn phản ứng với chất khử mạnh hơn, tạo chất oxi hóa yếu hơn và chất khử yếu hơn. Mẹo nhớ: "cặp đứng trước – cặp đứng sau, chéo lên nhau". Chất khử của cặp trước tác dụng với chất oxi hóa của cặp sau. Ví dụ Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu.

Điều kiện để kim loại A đẩy kim loại B khỏi dung dịch muối: A đứng trước B, A không tan trong nước ở điều kiện thường, và muối tạo thành tan được.

Ăn mòn kim loại

  • Ăn mòn hóa học: electron chuyển trực tiếp từ kim loại sang chất trong môi trường, không phát sinh dòng điện.
  • Ăn mòn điện hóa: cần đủ 3 điều kiện: hai điện cực khác bản chất, nối với nhau, cùng tiếp xúc dung dịch chất điện li. Cực âm (anot) là kim loại mạnh hơn, bị oxi hóa; cực dương (catot) là kim loại yếu hơn hoặc phi kim, tại đó chất oxi hóa trong môi trường bị khử.
  • Chống ăn mòn: phủ bề mặt (sơn, mạ, tráng men) hoặc bảo vệ điện hóa, tức nối kim loại cần bảo vệ với kim loại mạnh hơn. Ví dụ gắn các tấm kẽm vào phần vỏ tàu thép chìm dưới nước: kẽm bị ăn mòn thay cho thép.

Điều chế kim loại

Nguyên tắc chung: khử ion kim loại thành nguyên tử, Mn+ + ne → M.

Phương pháp Dùng cho Ví dụ
Nhiệt luyện Kim loại sau Al (Zn, Fe, Sn, Pb, Cu…); chất khử C, CO, H2, Al Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 (t°)
Thủy luyện Cu, Ag, Hg…; dùng kim loại mạnh hơn khử ion trong dung dịch Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
Điện phân nóng chảy K, Na, Ca, Mg, Al 2NaCl → 2Na + Cl2; 2Al2O3 → 4Al + 3O2 (criolit)
Điện phân dung dịch Kim loại sau Al 2CuSO4 + 2H2O → 2Cu + O2 + 2H2SO4

2. Kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm

  • Kim loại kiềm (nhóm IA) có một electron lớp ngoài cùng, khử rất mạnh, được bảo quản trong dầu hỏa. Nếu cho Na vào dung dịch CuSO4, Na không đẩy được Cu mà phản ứng với nước trước: 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑, sau đó 2NaOH + CuSO4 → Cu(OH)2↓ (xanh) + Na2SO4.
  • Kim loại kiềm thổ (nhóm IIA) có hai electron lớp ngoài cùng, tạo ion M2+. Ba, Ca, Sr tan trong nước ở nhiệt độ thường; Mg tan chậm khi đun nóng.
  • Sục CO2 vào nước vôi trong: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O (đục). Sục tiếp CO2 dư: CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 (trong trở lại). Đun nóng thì kết tủa xuất hiện lại: Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + CO2 + H2O (t°). Đây cũng là nguyên nhân tạo cặn trong ấm đun nước cứng tạm thời.
  • Nhôm là kim loại khử mạnh nhưng bền nhờ lớp Al2O3 mỏng bảo vệ. Al, Al2O3, Al(OH)3 đều tan trong kiềm: 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2↑; Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O. Al(OH)3 là hiđroxit lưỡng tính, tan trong axit mạnh và kiềm mạnh nhưng không tan trong NH3, CO2.

3. Sắt, crom, đồng

Sắt

Sắt có hai số oxi hóa thường gặp là +2 và +3. Quy luật cần nhớ:

  • Oxi hóa yếu (HCl, H2SO4 loãng, S, Cu2+) cho Fe(II). Oxi hóa mạnh (Cl2, HNO3 dư, H2SO4 đặc nóng) cho Fe(III).
  • Fe(II) bị oxi hóa thành Fe(III): 2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3. Fe(III) bị sắt khử về Fe(II): Fe + 2FeCl3 → 3FeCl2.
  • Fe(OH)2 màu trắng xanh, để ngoài không khí hóa nâu đỏ: 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3.
  • Fe3O4 coi như hỗn hợp FeO.Fe2O3: Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O.

Crom

Cr tạo hợp chất Cr(II), Cr(III), Cr(VI). Cr + 2HCl → CrCl2 + H2, còn với Cl2 thì lên Cr(III): 2Cr + 3Cl2 → 2CrCl3 (t°). Cr(OH)3 lưỡng tính, màu lục xám. Ion cromat CrO42- màu vàng, đicromat Cr2O72- màu da cam; chúng chuyển hóa qua lại theo môi trường: thêm axit thì ra da cam, thêm bazơ thì ra vàng. Hợp chất Cr(VI) có tính oxi hóa mạnh.

Đồng

Cu đứng sau H nên không tan trong HCl, H2SO4 loãng, nhưng tan trong HNO3 và H2SO4 đặc nóng. Khi đốt nóng: 2Cu + O2 → 2CuO (t°, chất rắn đen). Muối Cu(II) trong dung dịch có màu xanh; Cu(OH)2 là kết tủa xanh lam.

4. Nhận biết nhanh một số ion

Ion Thuốc thử Hiện tượng
Na+ Thử màu ngọn lửa Lửa màu vàng
Ba2+ Dung dịch H2SO4 loãng Kết tủa trắng BaSO4
Fe2+ NaOH Kết tủa trắng xanh, hóa nâu đỏ trong không khí
Fe3+ NaOH Kết tủa nâu đỏ Fe(OH)3
Cu2+ NaOH Kết tủa xanh lam Cu(OH)2
Al3+ NaOH từ từ đến dư Kết tủa keo trắng rồi tan trong NaOH dư
Cl– AgNO3 Kết tủa trắng AgCl

Em có thể xem thêm bài chi tiết ở đây: Lý thuyết về nhận biết các hợp chất vô cơ.

Lỗi sai thường gặp

  • Cho Na, K, Ca, Ba vào dung dịch muối rồi viết phản ứng đẩy kim loại. Sai, các kim loại này phản ứng với nước trước.
  • Viết Fe + HCl ra FeCl3. Sai, Fe với H+ chỉ lên Fe(II).
  • Quên Fe, Al, Cr thụ động với HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội.
  • Nhầm cực âm, cực dương trong ăn mòn điện hóa. Kim loại mạnh hơn luôn là cực âm và bị ăn mòn.
  • Cho rằng Al(OH)3 tan trong NH3 dư. Sai, NH3 là bazơ yếu nên không hòa tan được.

Bài luyện tập có đáp án

Bài 1. Nhúng 5,6 gam Fe vào dung dịch CuSO4 dư, phản ứng hoàn toàn. Tính khối lượng Cu sinh ra và độ tăng khối lượng thanh sắt (coi toàn bộ Cu bám vào thanh).

Giải: n(Fe) = 5,6 : 56 = 0,1 mol. Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu nên n(Cu) = 0,1 mol, m(Cu) = 6,4 gam. Khối lượng thanh tăng 6,4 − 5,6 = 0,8 gam.

Bài 2. Cho 2,3 gam Na vào nước dư. Tính thể tích H2 (đktc).

Giải: n(Na) = 0,1 mol; 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 nên n(H2) = 0,05 mol, V = 0,05 × 22,4 = 1,12 lít.

Bài 3. Điện phân nóng chảy Al2O3 thu được 5,4 gam Al. Tính khối lượng Al2O3 đã bị điện phân.

Giải: n(Al) = 5,4 : 27 = 0,2 mol; 2Al2O3 → 4Al + 3O2 nên n(Al2O3) = 0,1 mol, m = 0,1 × 102 = 10,2 gam.

Bài 4. Để bảo vệ vỏ tàu biển bằng thép bằng phương pháp điện hóa, nên gắn kim loại nào: Zn, Cu hay Ag?

Giải: chọn Zn vì Zn có tính khử mạnh hơn Fe nên làm cực âm và bị ăn mòn thay cho thép. Cu, Ag yếu hơn Fe nên làm thép bị ăn mòn nhanh hơn.

Tài liệu ôn tập kèm theo

  • Lý thuyết, bài tập hóa học vô cơ có đáp án
  • Lý thuyết, bài tập Hóa học THPT chọn lọc
  • 10 bí quyết phương pháp giải toán Hóa học ôn thi THPT
  • 40 chuyên đề chinh phục kì thi THPT
  • Top 1000 phương trình hóa học thường gặp

Cách học hiệu quả là mỗi ngày ôn một khối kiến thức, tự viết lại phương trình không nhìn sách rồi mới làm bài tập tương ứng.

Câu hỏi thường gặp

Hóa vô cơ lớp 12 gồm những nội dung chính nào?

Gồm đại cương kim loại (tính chất, dãy điện hóa, ăn mòn, điều chế), kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm, sắt, crom, đồng và phần nhận biết các chất vô cơ.

Làm sao nhớ nhanh dãy điện hóa của kim loại?

Em học theo cặp oxi hóa – khử và nhớ chiều: sang phải thì tính khử của kim loại giảm, tính oxi hóa của ion tăng. Sau đó luyện viết phản ứng theo quy tắc chất oxi hóa mạnh gặp chất khử mạnh.

Vì sao Na cho vào dung dịch CuSO4 không tạo ra Cu?

Na phản ứng với nước trước, tạo NaOH và H2. NaOH sau đó mới phản ứng với CuSO4 tạo kết tủa Cu(OH)2 màu xanh.

Khi nào ăn mòn điện hóa xảy ra?

Khi có hai điện cực khác bản chất (hai kim loại hoặc kim loại với phi kim), tiếp xúc với nhau và cùng nhúng trong dung dịch chất điện li. Kim loại mạnh hơn làm cực âm và bị ăn mòn.

Bài học liên quan