Với tóm tắt lý thuyết Hóa học lớp 12 Tính chất của kim loại. Dãy điện hóa của kim loại hay, chi tiết cùng với 15câu hỏi trắc nghiệm chọn lọc có đáp án giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Hóa học lớp 12.

Hóa học 12 Bài 18: Tính chất của kim loại. Dãy điện hóa của kim loại

A. Lý thuyết Tính chất của kim loại. Dãy điện hóa của kim loại

1. Vị trí, cấu tạo của kim loại

    a. Vị trí

    - Nhóm IA (trừ H), nhóm IIA: các kim loại này là những nguyên tố s

    - Nhóm IIIA (trừ B), một phần của các nhóm IVA, VA, VIA: các kim loại này là những nguyên tố p

    - Các nhóm B (từ IB đến VIIIB): các kim loại chuyển tiếp, chúng là những nguyên tố d

    - Họ lantan và actini (xếp riêng thành hai hàng ở cuối bảng): các kim loại thuộc hai họ này là những nguyên tố f

    b. Cấu tạo

    - Cấu tạo nguyên tử kim loại

        + Hầu hết các nguyên tử kim loại có 1, 2 hoặc 3 electron ở lớp ngoài cùng

        + Bán kính nguyên tử của các nguyên tố kim loại nhìn chung lớn hơn bán kính nguyên tử các nguyên tố phi kim

    - Cấu tạo mạng tinh thể kim loại

    Có ba kiểu mạng tinh thể kim loại đặc trưng là lập phương tâm khối, lập phương tâm diện và lục phương

    - Liên kết kim loại

    Là liên kết hóa học hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa ion dương kim loại nằm ở các nút mạng tinh thể và các electron tự do di chuyển trong toàn bộ mạng lưới tinh thể kim loại.

2. Tính chất vật lý

    - Kim loại có tính chất vật lí chung là dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt và có ánh kim.

    - Một số tính chất vật lí riêng:

    * Tỉ khối: của các kim loại rất khác nhau nhưng thường dao động từ 0,5 (Li) đến 22,6 (Os). Thường thì:

        + d < 5: kim loại nhẹ (K, Na, Mg, Al).

        + d > 5: kim loại nặng (Zn, Fe...).

    * Nhiệt độ nóng chảy: biến đổi từ -39^oC (Hg) đến 3410^oC (W). Thường thì:

        + t < 10000C: kim loại dễ nóng chảy.

        + t > 15000C: kim loại khó nóng chảy (kim loại chịu nhiệt).

    * Tính cứng: Biến đổi từ mềm đến rất cứng.

    Tỷ khối, nhiệt độ nóng chảy và tính cứng của kim loại phụ thuộc vào nhiều yếu tố như kiểu mạng tinh thể; mật độ e; khối lượng mol của kim loại...

3. Tính chất hóa học

    Tính chất đặc trưng của kim loại là tính khử (nguyên tử kim loại dễ bị oxi hóa thành ion dương): M → Mn⁺ + ne

    a. Tác dụng với phi kim

    Hầu hết các kim loại khử được phi kim điển hình thành ion âm

    Ví dụ:

    b. Tác dụng với axit

    - Đối với dung dịch HCl, H₂SO₄ loãng:

    M + nH⁺ → Mn⁺ + n/2H₂

    (M đứng trước hiđro trong dãy thế điện cực chuẩn)

    - Đối với H₂SO₄ đặc, HNO₃ (axit có tính oxi hóa mạnh):

        + Kim loại thể hiện nhiều số oxi hóa khác nhau khi phản ứng với H₂SO₄ đặc, HNO₃ sẽ đạt số oxi hóa cao nhất.

        + Hầu hết các kim loại phản ứng được với HNO₃ và H₂SO₄ đặc (trừ Pt, Au)

    Lưu ý: Fe, Al, Cr bị thụ động hóa trong H₂SO₄ và HNO₃ đặc nguội.

    Khi đó S

+6 H₂SO₄ bị khử thành S⁺⁴ (SO₂); S^o hoặc S^-2 (H₂S)

    Trong HNO₃ đặc N⁺⁵ bị khử thành N⁺⁴ (NO₂)

    Với HNO₃ loãng N⁺⁵ bị khử thành N⁺²(NO); N⁺¹ (N₂O); N^o (N₂); N^-3 (NH⁴⁺)

        + Các kim loại có tính khử càng mạnh thường cho sản phẩm khử có số oxi hóa càng thấp. Các kim loại như Na, K... sẽ gây nổ khi tiếp xúc với các dung dịch axit

    Ví dụ:

    c. Tác dụng với dung dịch muối

    - Với Na, K, Ca và Ba phản ứng với nước trước sau đó dung dịch kiềm tạo thành sẽ phản ứng với muối.

    - Với các kim loại không tan trong nước, kim loại hoạt động đẩy được kim loại kém hoạt động ra khỏi dung dịch muối của chúng theo quy tắc α.

    Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

    Chú ý:

    d. Tác dụng với dung dịch kiềm

    Các kim loại mà hiđroxit của chúng có tính lưỡng tính như Al, Zn, Be, Sn, Pb... tác dụng được với dung dịch kiềm (đặc).

    2Al + 6H₂O + 2NaOH → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂

    e. Tác dụng với oxit kim loại

    Các kim loại mạnh khử được các oxit kim loại yếu hơn ở nhiệt độ cao thành kim loại

    Ví dụ:

4. Điều chế

    Nguyên tắc điều chế: Khử ion kim loại thành kim loại

    Mⁿ⁺ + ne → M

    * Một số phương pháp điều chế

    a. Phương pháp nhiệt luyện

    - Nguyên tắc: dùng chất khử CO, C, Al, H₂ khử oxit kim loại ở nhiệt độ cao.

    - Phạm vi sử dụng: thường dùng trong công nghiệp với kim loại sau Al.

    Ví dụ:

    PbO + C → Pb + CO

    Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂

    b. Phương pháp thủy luyện

    - Nguyên tắc: Dùng dung dịch thích hợp (HCl, HNO₃, nước cường toan, CN^-...) hòa tan nguyên liệu sau đó lấy kim loại mạnh (không tan trong nước) đẩy kim loại yếu khỏi dung dịch của nó.

    - Phạm vi sử dụng: thường dùng trong phòng thí nghiệm để điều chế các kim loại sau Mg (thường là kim loại yếu).

    Ví dụ:

    Vàng lẫn trong đất đá có thể hòa tan dần trong dung dịch NaCN cùng với oxi của không khí, được dung dịch muối phức của vàng:

    4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O → 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH

    Sau đó, ion Au³⁺ trong phức được khử bằng kim loại Zn:

    Zn + 2Na[Au(CN)₂] → Na₂[Zn(CN)₄] + 2Au

    c. Phương pháp điện phân

    - Điện phân nóng chảy

        + Nguyên tắc: Dùng dòng điện một chiều khử ion kim loại trong chất điện li nóng chảy (muối halogenua, oxit, hidroxit).

        + Phạm vi sử dụng: có thể dùng để điều chế tất cả các kim loại nhưng thường dùng với kim loại mạnh: K, Na, Mg, Ca, Ba và Al.

    - Điện phân dung dịch

        + Nguyên tắc: Dùng dòng điện một chiều khử ion kim loại yếu trong dung dịch muối của nó.

        + Phạm vi sử dụng: Dùng điều chế các kim loại yếu.

B. Trắc nghiệm Tính chất của kim loại. Dãy điện hóa của kim loại

Bài 1: Cho sơ đồ phản ứng của kim loại M với HNO₃ như sau :

M + HNO₃ → M(NO₃)_n + NxOy + H₂O

Sau khí cân bằng PTHH, hệ số tối giản của HNO₃ là

A. (3x - 2y)n.    B. (3x - y)n.    C. (2x - 5y)n.    D.(6x - 2y)n.

Đáp án: D

Bài 2: Các hỗn hợp chất nào sau đây không cùng tồn tại trong cùng một dung dịch ?

A. Ni(NO₃)₂ và AgNO₃    B. Fe(NO₃)₂ và AgNO₃

C. Fe(NO₃)₂ và Cu(NO₃)₂    D. Hg(NO₃)₂ và Cu(NO₃)₂

Đáp án: B

Bài 3: Cho các phản ứng sau :

a) Cu2⁺ + Fe → Cu + Fe²⁺

b) Cu + 2Fe³⁺ → Cu²⁺ + 2Fe²⁺

c) Fe²⁺ + Mg → Fe + Mg²⁺

Nhận xét nào dưới đây là đúng ?

A. Tính khử : Mg > Fe > Fe²⁺ > Cu.

B. Tính khử: Mg > Fe²⁺ > Cu > Fe.

C. Tính oxi hoá: Cu²⁺ >Fe³⁺ > Fe²⁺ > Mg²⁺

D. Tính oxi hoá : Fe³⁺ > Cu²⁺ > Fe²⁺> Mg²⁺

Đáp án: D

Bài 4: Cho 7,22 gam hỗn hợp X gồm sắt và một kim loại M có hoá trị không đổi.

Chia X thành 2 phần bằng nhau:

Phần (1) : tác dụng với dung dịch HCl dư tạo ra 2,128 lít khí (đktc)

Phần (2) : tác dụng với dung dịch HNO₃ dư tạo ra 1,792 lít (đktc) NO (sản phẩm khử duy nhất của N⁺⁵).

Phần trăm khối lượng của M trong X là

A 22,44%.    B. 55,33%.    C. 24,47%.    D.11,17%.

Đáp án: A

Gọi số mol của Fe và M trong mỗi phần là a và b

Phản ứng với HCl:

Phản ứng với HNO₃:

Suy ra: a = 0,05 mol, bn= 0,09

Mặt khác:

Chọn được giá trị của n = 3 và M = 27 (Al)

%m_Al = 22,44%

Bài 5: Cho 10 gam hỗn hợp X gồm Zn, Fe và Mg vào duns dịch HCl dư thu đưov dung dịch Y. Thêm tiếp KNO₃ dư vào dung dịch Y thì thu được 0,672 lit khi NO duy nhất (đktc). Phần trăm khối lượng sắt có trong hỗn hợp X là

A. 5,6%.    B. 16,8%.    C. 50,4%.    D. 33,6%.

Đáp án: A

Phản ứng với HCl:

Mg + 2H⁺ → Mg²⁺ + H₂

Zn + 2H⁺ → Zn²⁺ + H₂

Fe + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂

Khi cho KNO₃, Fe²⁺ chưa đạt mức OXH cao nhất nên có phản ứng:

3Fe²⁺ + 4H⁺ + NO3^- → 3Fe³⁺ + NO + H₂O

n_Fe = n_Fe²⁺ = 3n_NO = 3. 0,672/22,4 = 0,09 mol

%m_Fe = 0,09 x 56:10 x 100% = 50,4%

Bài 6: Thêm từ từ dung dịch H2SO4 đến dư vào cốc đựng hỗn hợp bột Zn và Fe, phản ứng là hoàn toàn. Mối quan hệ giữa số mol CuSO₄ thêm vào và khối lượng chất rắn sau phản ứng có thể biểu diễn bằng đồ thị nào dưới đây ?

Đáp án: C

Ban đầu có phản ứng: Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu

Sau khi hết Zn, sẽ có phản ứng: Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu

Các chất tham gia và tạo thành trong phản ứng đều có tỉ lệ mol là 1:1

Vậy: ban đầu Cu(M = 64) thay thế Zn ( M=65) trong chất rắn, nên khối lượng chất rắn giảm

Sau khi Zn phản ứng hết, Fe bắt đầu phản ứng. Lúc này Cu (M = 64) thay hế Fe ( M = 56) trong chất rắn, nên khối lượng chất rắn tăng lên

Khi toàn bộ Fe đã phản ứng hết thì khối lượng chất rắn không thay đổi nữa

Bài 7: Cho m gam hỗn hợp bột Fe và Cu vào dung dịch AgNO₃ dư. Khuấy kĩ cho đến khi phản ứng hoàn toàn thu được 35,64 gam kim loại. Mặt khác cũng cho m gam hỗn hợp trộn vào dung dịch CuSO₄ dư, khuấy kĩ cho đến khi phản ứng kết thúc, thu được m + 0,72 gam kim loại. Giá trị của m là

A. 9,84.    B. 8,34.    C. 5,79.    D. 6,96

Đáp án: D

Gọi số mol của Fe và Cu lần lượt là x và y

Xét phản ứng của Fe và Cu với AgNO₃ dư, thu được 35,64 gam kim loại là Ag.

Bảo toàn e: 3x + 2y = 0,33 (1)

Xét phản ứng của Fe và Cu với CuSO₄ dư:

Khối lượng hỗn hợp tăng: 64x – 56x = 0,72 (2)

Kết hợp (1) và (2) giải ra x = 0,09 và y = 0,03

Khối lượng lim loại là 6,96 gam

Bài 8: Cho 2,8 gam bột sắt và 0,81 gam bột nhôm vào 100 ml dung dịch A chứa Cu(NO₃)₂ và AgNO₃. Khuấy kĩ đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được chất rắn B gồm 3 kim loại có khối lượng 8,12 gam. Cho B tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 0,672 lít H₂ (đktc). Nồng độ mol của Cu(NO3)2 là

A.0.3M.    B.0,5M.    C. 0,6M.    D, 1M.

Đáp án: B

Chất rắn B gồm Ag, Cu, Fe với số mol lần lượt là x, y, z

Ta có: 108x + 64y + 56z = 8,12 (1)

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

n_Fe = n_H2 = 0,03 mol => z= 0,03 mol (2)

từ (1) và (2) suy ra : 108x + 64 y = 6,44 (3)

n_Fe ban đầu = 0,05 mol

n_Fe phản ứng = 0,05 – 0,03 = 0,02 mol

n_Al phản ứng = 0,03 mol

theo bảo toàn e: x+ 2y = 0,03.3 + 0,02.2 = 0,13 (4)

từ (3) và (4) suy ra: x= 0,03, y= 0,05

Bài 9: Có các phản ứng như sau :

1. Fe + 2H+ → Fe₂+ + H₂

2. Fe + Cl₂ → FeCl₂

3. AgNO₃ + Fe(NO₃)₂ → Fe(NO₃)₃ + Ag

4. Ca + FeCl₂ dung dịch → CaCl₂ + Fe

5. Zn + 2FeCl₃ → ZnCl₂ + 2FeCl₂

6. 3Fe dư + 8HNO₃ loãng →3Fe(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Trong các phản ứng trên, số phản ứng viết không đúng là

A. 1    B. 2.    C. 3.    D. 4.

Đáp án: B

phản ứng 2,4 không đúng

Bài 10: Cho các phát biểu sau :

1. Có thể dùng lưu huỳnh để khử độc thủy ngân.

2. Có thể dùng thùng bằng kẽm để vận chuyển HNO₃ dặc, nguội.

3. Ngay cả ở nhiệt độ cao, magie không tác dụng với nước.

4. Bạc để lâu trong không khí có thể bị hoá đen do chuyển thành Ag₂S.

Trong các phát biểu trên, số phát biếu đứng là

A. 1.    B. 2.    C. 3.    D. 4.

Đáp án: B

phát biểu 1,4 đúng

Bài 11: Kết luận nào sau đây là sai ?

A Kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất là Hg.

B Kim loại dẻo nhất là natri.

C. Kim loại dẫn điện tốt nhất là bạc

D Kim loại nhẹ nhất là liti.

Đáp án: B

Kim loại dẻo nhất là vàng

Bài 12: Phát biểu nào sau đây không đúng ?

A. Kim loại cesi được dùng để làm tế bào quang điện

B. Kim loại crom được dùng để làm dao cát kính.

C. Kim loai bạc dược dùng để làm dây dẫn điện trong gia đình

D. Kim loại chì được dùng để chế tạo điện cực trong acquy.

Đáp án: C

Mặc dù bạc dẫn điện tốt nhưng do đắt nên không dùng làm dây dẫn điện

Bài 13: Cho các kim loại sau : Li, Mg, Al, Zn, Fe, Ni. Có bao nhiêu kim loại tác dụng với HCl và Cl₂ thu được cùng một muối ?

A. 6    B. 3    C. 4    D. 5

Đáp án: D

Bài 14: Một học sinh tiến hành thí nghiệm : Nhúng một thanh đồng vào dung dịch AgNO3, sau một lúc nhúng tiếp một thanh sắt vào dung dịch này đến phản ứng hoàn toàn. Sau khi thí nghiệm kết thúc, học sinh đó rút ra các kết luận sau :

(I) Dung dịch thu được sau phản ứng có màu xanh nhạt.

(II) Khối lượng thanh đồng bị giảm sau phản ứng.

(III) Khối lượng thanh sắt tăng lên sau phản ứng.

Kết luận không đúng là

A. (I).    B. (II).    C. (III).    D. (I) (II) và (III)

Đáp án: A

Sau phản ứng, dung dịch có màu xanh nhạt của ion Fe²⁺; khối lượng thanh đồng và sắt tăng lên

Bài 15: Hoà tan hoàn toàn a gam hỗn hờp gồm FeO và Fe₂O₃ (tỉ lệ mol 1:1) vào dung dịch HCl. Thêm tiếp b gam Cu vào dung dịch thu được ở trên thấy Cu tan hoàn toàn. Mối quan hệ giữa a và b là

A. 64a >232b. B. 64a < 232b. C. 64a > 116b. D. 64a < 116b.

Đáp án: A

phản ứng hoà tan hoàn toàn FeO và Fe₂O₃ ( tỉ lệ mol 1:1) vào dung dịch HCl

Hoà tan Cu vào dung dịch trên:

Cu + 2Fe³⁺ → Cu²⁺ + 2Fe²⁺

Khi Cu tan hoàn toàn tức là