64
Chương 5. Đại cương về kim loại
I. Kiến thức trọng tâm
a) Tính chất chung của kim loại
– Ôn lại phần liên kết kim loại và 3 kiểu mạng tinh thể kim loại (lớp 10).
– Kim loại chỉ thể hiện tính khử trong các phản ứng hóa học :
M Mn+ + ne
b) Pin điện hóa
Hiểu rõ quá trình oxi hóa - khử xảy ra tại các điện cực trong pin điện hóa.
c) Thế điện cực chuẩn và dãy điện hóa
- Từ thế điện cực hiđro chuẩn : = 0,00 V Giá trị thế điện cực chuẩn các kim loại .
Dãy điện hóa chuẩn theo chiều Eo tăng dần :
Tính oxi hóa tăng dần
Mg2+ Al3+ Mn2+ Zn2+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Fe3+ Ag+ Au3+
-----------------------------------------------(axit)-----------------------
Mg Al Mn Zn Fe Ni Sn Pb (H) Cu Fe2+ Ag Au
Tính khử giảm dần
- ý nghĩa dãy điện hóa : cation trong cặp oxi hóa - khử có thế điện cực chuẩn lớn hơn có thể oxi hóa kim loại trong cặp có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn.
Trong các chất đangxét: Chất oxi hoá mạnh nhất oxi hoá chất khử mạnh nhất, sinh ra chất oxi hoá yếu hơn và chất khử yếu hơn (quy tắc ).
– Tính suất điện động chuẩn của pin điện hóa :
( Cách nhớ : lấy Eo có giá trị lớn trừ cho Eo có giá trị nhỏ Eo pin > 0)
c) Ăn mòn kim loại
Phân biệt :
– Ăn mòn hóa học : không phát sinh dòng điện.
– Ăn mòn điện hóa học : phát sinh dòng điện.
+ Điều kiện để có ăn mòn điện hóa.
+ Cơ chế ăn mòn điện hóa.
Cách chống ăn mòn kim loại : bảo vệ bề mặt và bảo vệ điện hóa.
e) Điện phân
Nắm vững thứ tự oxi hóa - khử tại các điện cực :
– Khả năng nhận electron tăng dần tại catot :
K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Cr3+ Fe2+ Ni2+ Pb2+ H+ Cu2+ Fe3+ Ag+ Au3+
– Khả năng nhường electron tăng dần tại anot :
anot tan
Chú ý :
+ Trong dung dịch nước, các ion gốc axit có oxi không bị điện phân.
+ Nếu anot làm bằng các kim loại (trừ Pt) thì kim loại làm anot nhường electron (điện phân anot tan).
+ Phân biệt dấu các điện cực :
Bình điện phân : catot là cực – ; anot là cực +
Trong pin điện hóa : catot là cực + ; anot là cực –
Vận dụng công thức : để tính khối lượng chất sinh ra tại các điệncực.
f) Điều chế kim loại
Chọn phương pháp điều chế kim loại thích hợp
K Ca Na Mg Al Zn Cr Fe Ni Sn Pb Cu Hg Ag Hg Pt Au
Điện phân nóng chảy Nhiệt luyện, thủy luyện, điện phân dung dịch
Kĩ năng
– Nắm vững các phương pháp giải bài tập kim loại như : phân tử khối trung bình, định luật bảo toàn electron ...
– Tính suất điện động của pin điện hóa.
– áp dụng quy tắc để xét chiều và thứ tự của phản ứng oxi hóa - khử.
– Giải các bài tập điện phân.
II. Bài tập áp dụng
A. Trắc nghiệm khách quan
1. Các kim loại trong dãy nào sau đây có khả năng tác dụng với nước ở nhiệt độ thường ?
A. Na, Ca, Li, Ba B. Na, Ca, Be, Li
C. Na, Ca, Mg, Be D. Na, Be, Li, Ba
2. Nhận định nào sau đây đúng ?
A. Các kim loại đều có số electron lớp ngoài cùng 4.
B. Các nguyên tố nhóm B đều là kim loại.
C. Các nguyên tố có 1, 2 3 electron đều là các kim loại.
D. Các nguyên tố ở các nhóm IA, IIA, IIIA (không kể hiđro) đều là kim loại.
3. Kim loại dẫn được điện là nhờ có
A. các ion dương kim loại và electron.
B. cấu tạo mạng tinh thể kim loại.
C. các electron tự do.
D. các ion dương và ion âm.
4. Từ các cặp oxi hoá - khử sau : Zn2+/Zn, Mg2+/Mg, Cu2+/Cu và Ag+/Ag, số pin điện hoá có thể lập được tối đa là
A. 3. B. 4. C. 5. D. 6.
5. Điện phân là quá trình
A. oxi hóa và khử xảy ra trên bề mặt các điện cực dưới tác dụng dòng điện một chiều của các ion.
B. phân hủy các chất trên bề mặt các điện cực dưới tác dụng của dòng điện một chiều.
C. oxi hóa và khử của các ion hay phân tử xảy ra trên bề mặt các điện cực nhờ dòng điện một chiều.
D. phân li các chất thành các ion dưới tác dụng của dòng điện một chiều.
6. Trong quá trình điện phân dung dịch Pb(NO3)2 với các điện cực trơ, ion Pb2+ di chuyển về
A. cực dương và bị oxi hoá. B. cực dương và bị khử.
C. cực âm và bị oxi hoá. D. cực âm và bị khử.
7. Tác dụng của cầu muối trong pin điện hóa là
A. cho các muối ở hai cốc pha trộn với nhau.
B. cho các anion và cation di chuyển qua lại.
C. cho dòng electron di chuyển từ cực âm đến cực dương.
D. cân bằng nồng độ các muối ở hai cốc.
8. So sánh pin điện hóa và ăn mòn kim loại, điều nào sau đây không đúng ?
A. Tên các điện cực giống nhau : catot là cực âm và anot là cực dương.
B. Pin điện hóa phát sinh dòng điện, ăn mòn kim loại không phát sinh
dòng điện.
C. Kim loại có tính khử mạnh hơn luôn là cực âm.
D. Chất có tính khử mạnh hơn bị ăn mòn.
9. Cho các chất Cu, Fe, Ag và các dung dịch HCl, CuSO4, FeCl2, FeCl3. Số cặp chất có phản ứng với nhau là
A. 2. B. 3. C. 4. D. 5.
10. Cho CO dư đi qua hỗn hợp gồm CuO, Al2O3, MgO. Sau khi phản ứng kết thúc chất rắn thu được là
A. Al, Cu, MgO. B. Cu, Al2O3, MgO.
C. Cu, Al, Mg. D. Mg, Cu, Al2O3.
11. Nhúng một thanh đồng kim loại vào 200 ml dung dịch AgNO3 0,1M. Sau một thời gian lấy thanh đồng ra khỏi dung dịch thì thấy khối lượng thanh đồng tăng lên 0,76 gam. Nồng độ dung dịch AgNO3 sau phản ứng là
A. 0,05M. B. 0,075M. C. 0,025M. D. 0,0375M.
12. Dãy gồm các kim loại có thể điều chế bằng phương pháp điện phân dung dịch muối là
A. Al, Fe, Cr. B. Fe, Cu, Ag.
C. Mg, Zn, Cu. D. Sr, Ag, Au.
13. Dãy gồm các kim loại có thể điều chế bằng phương pháp thủy luyện là
A. Al, Fe, Cr. B. Hg, Cu, Ag.
C. Mg, Zn, Cu. D. Sr, Ag, Au.
14. Dãy gồm các kim loại có thể điều chế bằng phương pháp nhiệt luyện là
A. Al, Fe, Cr. B. Zn, Cu, Sn.
C. Mg, Zn, Cu. D. Sr, Ag, Au.
15. Dãy gồm các kim loại chỉ có thể điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy là
A. Al, Fe, Cr. B. K, Ba, Al.
C. Mg, Zn, Cu. D. Sr, Ag, Au.
B. Trắc nghiệm tự luận
1. a) Viết cấu hình electron chung của nguyên tử và ion các nguyên tố nhóm IA, IIA.
b) Viết cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố kim loại Fe, Cu và các ion của chúng.
c) So sánh số electron lớp ngoài cùng của các ion kim loại nhóm A và nhóm B.
2. Sắp xếp theo chiều tăng dần :
a) Bán kính nguyên tử của : Na ; Mg ; K ; Ba.
b) Tính dẫn điện và nhiệt của : Ag ; Cu ; Al ; Fe.
c) Khối lượng riêng của : Li, Al, Fe, Os.
d) Nhiệt độ nóng chảy của : Hg ; Cr ; W.
e) Tính cứng của Na ; Mg ; Cr ; Cu.
3. Cho các thế điện cực chuẩn sau :
= – 0,13 V ; = (– 0,44 V) ; = 0,80 V.
a) Tính suất điện động của các cặp pin được hình thành từ các cặp oxi hóa - khử trên.
b) Cho bột Fe vào dung dịch chứa hỗn hợp Pb(NO3)2 và AgNO3. Phản ứng oxi hóa - khử đầu tiên xảy ra là phản ứng nào ?
4. Cho trật tự dãy điện hóa :
Khi cho hỗn hợp Zn và Fe vào dung dịch chứa hỗn hợp AgNO3 và Cu(NO3)2. Sau phản ứng người ta thu được 3 kim loại. Hãy viết các phản ứng oxi hóa - khử lần lượt xảy ra.
5. Hãy nêu và giải thích hiện tượng trong các thí nghiệm :
a) Cho đinh sắt vào dung dịch HCl.
b) Cho lá Cu vào dung dịch HCl.
c) Kẹp chặt lá đồng vào đinh sắt và cho vào dung dịch HCl.
6. Hãy giải thích vai trò của thiếc và kẽm, khi chúng được tráng lên các đồ vật bằng sắt để chống ăn mòn kim loại.
7. Chọn phương pháp thích hợp để điều chế các kim loại từ các chất : CaCl2, Al2O3, NaOH, Fe3O4, CuO, Ag2S.
8. Nêu một số ví dụ về ứng dụng của sự điện phân trong việc điều chế một số kim loại, phi kim, hợp chất, tinh chế kim loại, mạ điện. Mỗi ứng dụng viết một phương trình hóa học xảy ra (nếu có).
9. Điện phân dung dịch chứa hỗn hợp CuSO4 và H2SO4 với điện cực trơ, cường độ dòng là 5A, trong thời gian 9650 giây. Sau khi ngừng điện phân, dung dịch vẫn còn màu xanh, tính khối lượng các chất sinh ra ở các điện cực.
10. Cho 1,93 gam hỗn hợp gồm Fe và Al vào dung dịch chứa hỗn hợp Cu(NO3)2 và 0,03 mol AgNO3. Sau khi phản ứng hoàn toàn thu được 6,44 gam 2 kim loại. Tính khối lượng Fe và Al có trong hỗn hợp đầu.
11. Điện phân dung dịch muối sunfat kim loại bằng điện cực trơ với cường độ dòng 3A. Sau 1930 giây thấy khối lượng catot tăng 1,92 gam. Khối lượng dung dịch sau phản ứng tăng hay giảm bao nhiêu gam ?
12. Cho hỗn hợp gồm 9,75 gam Zn và 5,6 gam Fe vào dung dịch HNO3 loãng rồi khuấy kĩ. Sau khi phản ứng hoàn toàn thu được 1,12 lít khí N2 (sản phẩm khử duy nhất đo ở đktc). Tính tổng khối lượng muối trong dung dịch sau phản ứng.
III. Hướng dẫn giải – Đáp án
A. Trắc nghiệm khách quan
Câu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
ĐA A B C D A D B B C B A B B B B
B. Trắc nghiệm tự luận
1. a) Cấu hình electron của :
Nhóm IA : [khí hiếm] ns1 R+ : [khí hiếm]
Nhóm IIA : [khí hiếm] ns2 R2+ : [khí hiếm]
b) Cấu hình electron của :
Fe : [khí hiếm] 3d6 4s2 Fe2+ : [khí hiếm] 3d6
Fe3+ : [khí hiếm] 3d5
Cu : [khí hiếm] d10 4s1 Cu+ : [khí hiếm] 3d10
Cu2+ : [khí hiếm] 3d9
c) Các ion kim loại nhóm A có 8 electron lớp ngoài cùng, còn các ion kim loại nhóm B không có 8 electron lớp ngoài cùng.
2. Sắp xếp theo chiều tăng dần :
a) Bán kính nguyên tử : Mg < Na < K< Ba.
b) Tính dẫn điện và nhiệt : Fe < Al < Cu < Ag.
c) Khối lượng riêng : Li < Al < Fe < Os.
d) Nhiệt độ nóng chảy : Hg < Cr < W.
e) Tính cứng : Na < Mg < Fe < Cr.
3. a) Suất điện động của các pin :
Pin Fe-Pb : = – = – 0,13V – (– 0,44 V) = 0,31V
Pin Fe-Ag : = – = 0,80 V – (– 0,44 V) = 1,24V
Pin Pb-Ag : = – = 0,80 V – (– 0,13 V) = 0,93V
b) Suất điện động của pin Fe-Ag lớn nhất nên phản ứng oxi hóa - khử xảy ra đầu tiên là : Fe + 2Ag+ Fe2+ + 2Ag
4. Trước tiên : Zn + 2Ag+ Zn2+ + 2Ag
Nếu còn Zn : Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu
và Fe + Cu2+ Fe2+ + Cu
Nếu hết Zn và còn Ag+ :
Fe + 2Ag+ Fe2+ + 2Ag
(Ag+ không dư nên không có phản ứng : Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag)
và Fe + Cu2+ Fe2+ + Cu
Nếu hết Zn và hết Ag+ chỉ có phản ứng :
Fe + Cu2+ Fe2+ + Cu
5. a) Cho đinh sắt vào dung dịch HCl :
Hiện tượng : Đinh sắt mòn dần và có bọt khí bay ra.
Giải thích : Thế điện cực chuẩn của cặp Fe2+/Fe < 2H+/ H2 nên có phản ứng
Fe + 2H+ Fe2+ + H2
b) Cho lá Cu vào dung dịch HCl.
Hiện tượng : không có phản ứng xảy ra.
Giải thích : Thế điện cực chuẩn của cặp Cu2+/Cu > 2H+/ H2 nên không có phản ứng.
c) Kẹp chặt lá đồng vào đinh sắt và cho vào dung dịch HCl
Hiện tượng : Đinh sắt mòn dần và có bọt khí bay ra ở cả đinh sắt lẫn lá đồng.
Giải thích : Lá đồng tiếp xúc với đinh sắt tạo ra cặp pin điện hoá Zn-Cu được nhúng vào dung dịch HCl nên xảy ra ăn mòn điện hoá :
Cực âm là Zn : Zn Zn2+ + 2e
Cực dương là Cu : 2H+ + 2e H2 có bọt khí bay ra ở lá Cu.
Đồng thời còn xảy ra ăn mòn hoá học :
Fe + 2H+ Fe2++ H2 có bọt khí bay ra ở đinh sắt.
6. Vai trò của chống ăn mòn kim loại của thiếc và kẽm :
Thiếc và kẽm trong tự nhiên được bao phủ bởi lớp oxit mỏng bền, kín nên khi tráng lên các vật bằng sắt thì chúng có tác dụng bảo vệ bề mặt không cho không khí, nước thấm qua.
Khi bị xây sát sâu đến lớp sắt phía trong thì :
+ Đối với Zn : hình thành pin điện hoá Zn – Fe.
Kẽm có tính khử mạnh hơn Fe nên : Zn Zn2+ + 2e
Zn bị ăn mòn cho đến khi Zn hết thì đồ vật bằng sắt mới bị ăn mòn. Nên Zn vừa bảo vệ bề mặt vừa bảo vệ điện hoá.
+ Đối với Sn : hình thành pin điện hoá Fe - Sn.
Sn có tính khử yếu hơn Fe. Nên : Fe Fe2+ + 2e.
Vì vậy Fe bị ăn mòn nhanh hơn khi không có Sn. Nên Sn chỉ có vai trò bảo vệ bề mặt.
7. Phương pháp thích hợp để điều chế các kim loại từ các chất : CaCl2, Al2O3, NaOH, Fe3O4, CuO, Ag2S.
– Điều chế Ca bằng cách điện phân nóng chảy CaCl2
CaCl2 Ca + Cl2
– Điều chế Al bằng cách điện phân nóng chảy Al2O3.
Al2O3 2Al + O2
Điều chế Na bằng cách điện phân nóng chảy NaOH
4NaOH 4Na + O2 + 2H2O
Điều chế Fe và Cu bằng cách khử Fe3O4, CuO với CO :
Fe3O4 + 4CO 3Fe + 4CO2
CuO + CO Cu + CO2
Điều chế Ag từ Ag2S bằng phương pháp thủy luyện :
Ag2S + 4NaCN 2Na[Ag(CN)2] + Na2S
2Na[Ag(CN)2] + Zn Na2[Zn(CN)4] + 2Ag
8.
– Điều chế một số kim loại như : kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, nhôm...
VD : 2NaCl 2Na + Cl2
2Al2O3 4Al + 3O2
– Điều chế một số phi kim như : H2,O2, F2, Cl2
VD : 2NaCl + H2O 2NaOH + H2 + Cl2
2H2O 2H2 + O2
– Điều chế một số hợp chất : NaOH, H2O2, NaClO, KClO3 ...
VD : NaCl + H2O NaClO + H2
KCl + 3H2O KClO3 + 3H2
– Tinh chế một số kim loại : Cu, Pb, Zn, Fe, Ag, Au ...
Sử dụng phưong pháp điện phân anot tan. Người ta dùng các kim loại cần tinh chế để làm anot. Khi quá trình điện phân xảy ra, các kim loại cần tinh chế sẽ chuyển từ anot sang catot.
VD : Để có vàng tinh khiết, ta dùng anot tan là vàng thô, vàng ở anot sẽ chuyển sang catot nên vàng thu được có độ tinh khiết rất cao.
– Mạ kim loại : Sử dụng phương pháp điện phân anot tan.
+ Catot là vật cần mạ.
+ Để mạ kim loại nào thì anot làm bằng kim loại đó.
VD : Để mạ bạc một chiếc thìa bằng sắt thì catot là chiếc thìa và anot làm bằng bạc. Sau khi điện phân chiếc thìa sẽ được phủ một lớp bạc.
9. Tại catot : Cu2+ và H+
Sau khi ngừng điện phân, dung dịch vẫn còn màu xanh tại catot chỉ có phản ứng : Cu2+ + 2e Cu
Khối lượng Cu = .
Tại anot : và H2O
Chỉ có H2O tham gia điện phân : 2H2O 4H+ + O2 + 4e
Khối lượng O2 = .
10. Sau phản ứng còn 2 kim loại phải là Cu và Ag.
Vì Cu2+ có tính oxi hóa yếu hơn Ag+ nên Ag+ phản ứng hết mới đến Cu2+
mCu tạo thành = 6,44 – 5,24 = 3,2 (gam) nCu = 0,05 mol
Sau phản ứng có Cu nên dung dịch chỉ tạo ra Fe2+ :
Fe Fe2+ + 2e
a 2a
Al Al3+ + 3e
b 3b
Ag+ + 1e Ag
0,03 0,03 0,03
Cu2+ + 2e Cu
0,1 0,05
Theo định luật bảo toàn electron :
2a + 3b = 0,1 + 0,03 = 0,13 (1)
và 65a + 27b = 2,11 (2)
Giải hệ phương trình a = 0,02
Khối lượng của Fe = 0,02.56= 1,12 (gam)
Khối lượng của Al = 1,93 – 1,12 = 0,81 (gam)
11. 2R2(SO4)n + 2nH2O 4R + nO2 + 2nH2SO4
Nghiệm thích hợp là n = 2 và A = 64 A là Cu
nCu =
Theo phương trình điện phân :
Khối lượng dung dịch giảm (vì Cu và O2 tách ra) = 1,92 + 0,48 = 2,4 (gam)
12.
Zn Zn2+ + 2e
0,15 0,15 0,3
Fe Fe3+ + 3e
0,1 0,1 0,1
0,1 0,5 0,05
Tổng số mol e cho (0,3 + 0,3 = 0,6 mol) > tổng số mol e nhận (0,5 mol) : vô lí Phải có thêm một chất nhận electron và chỉ có thể là Fe3+ :
Fe3+ + 1e Fe2+
x x x
Theo định luật bảo toàn electron : 0,6 = 0,5 + x x = 0,1
Dung dịch tạo thành có 0,1 mol Fe(NO3)2 và 0,15 mol Zn(NO3)2
Tổng khối lượng các muối = 0,1.180 + 0,15.18,9 = 46,35 (gam).
Chương 6. KIM LOạI KIềM - KIềM THổ - NHÔM
I. Kiến thức trọng tâm
A. Kim loại kiềm
– Lớp e ngoài cùng : ns1
– R nguyên tử lớn so vói các nguyên tố trong cùng chu kì.
– I1 nhỏ và I1<< I2
tính khử mạnh :
– Eo (kim loại kiềm) < Eo (H2O/H2 và H+/H2 ) phản ứng với H2O và H+ của dung dịch axit ở điều kiện thường.
– Điều chế :
+ Kim loại kiềm : điện phân muối halogenua hay hiđroxit nóng chảy.
+ Nước Gia-ven : điện phân dung dịch NaCl không có vách ngăn.
+ NaOH : điện phân dung dịch NaCl có vách ngăn.
+ KClO3 : điện phân dung dịch KCl không có vách ngăn ở 70 – 80oC.
Chú ý : Trừ Li, các kim loại kiềm tác dụng với O2 khi đun nóng khô tạo ra M2O2.
B. Kim loại kiềm thổ
– Lớp ngoài cùng : ns2
– R nguyên tử lớn (nhỏ thua R nguyên tử kim loại kiềm) so vói các nguyên tố trong cùng chu kì.
– I1, I2 nhỏ và I1, I2 << I3
tính khử mạnh :
– Phản ứng với H2O :
+ Be không phản ứng ở mọi điều kiện
+ Mg phản ứng khi đun nóng
+ Ba, Sr, Ca phản ứng ở điều kiện thường
– BeO và Be(OH)2 là các hợp chất lưỡng tính
– Điều chế kim loại kiềm thổ : điện phân muối halogenua nóng chảy.
– Biết tác hại của nước cứng và cách làm mềm nước cứng.
– Biết được ứng dụng của kim loại kiềm thổ và các hợp chất của chúng như : đá vôi, thạch cao, vôi sống...
C. Nhôm
– Lớp ngoài cùng : 3s23p1
– R nguyên tử lớn (nhỏ thua R nguyên tử kim loại kiềm và kiềm thổ) so vói các nguyên tố trong cùng chu kì.
– I1, I2, I3 nhỏ và I3 << I4
tính khử mạnh :
– Phản ứng với dung dịch kiềm, thụ động hóa với HNO3 và H2SO4 đặc nguội.
– Al2O3 và Al(OH)3 là các hợp chất lưỡng tính.
– Điều chế nhôm : điện phân Al2O3 nóng chảy, hiểu được các công đoạn và công dụng của criolit.
– Biết được ứng dụng của nhôm và các hợp chất của nhôm.
Kĩ năng
– Viết các phương trình hóa học dạng ion thu gọn để minh hoạ cho tính chất của kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, nhôm và hợp chất của chúng, sử dụng phương trình để giải nhanh các bài tập định lượng.
– Phân biệt các kim loại và các hợp chất dựa vào các phản ứng đặc trưng.
– Giải thích một số hiện tượng trong tự nhiên, trong các thí nghiệm và các ứng dụng dựa vào các tính chất đặc trưng của các chất.
II. Bài tập áp dụng
A. Trắc nghiệm khách quan
1. Chất X tác dụng với dung dịch K[Al(OH)4] theo phương trình hoá học
X + 3K[Al(OH)4] 4Al(OH)3 + 3KCl
Chất X là
A. AlCl3. B. Al2O3.
C. K2CO3. D. Al(OH)3.
2. Nguyên tử của nguyên tố X có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 3s1. Nhận xét nào sau đây không đúng ?
A. X chỉ phản ứng với nước khi đun nóng.
B. X có tính khử mạnh nhất so với các nguyên tố trong cùng chu kì.
C. Trong hợp chất, X chỉ có số oxi hóa là +1.
D. X tạo hợp chất X2O2 khi cháy trong oxi khô.
3. Nguyên tử của nguyên tố Y có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 3s2. Nhận xét nào sau đây không đúng về Y ?
A. Y là một trong các kim loại kiềm thổ.
B. Các nguyên tố cùng nhóm với Y đều tác dụng với nước ở điều kiện thường.
C. Công thức oxit bậc cao nhất của Y là YO.
D. Y dẫn nhiệt và dẫn điện được.
4. Kim loại R có cấu hình electron nguyên tử là 1s22s22p63s23p1. Nhận xét về R nào sau đây đúng ?
A. Thuộc chu kì 3, nhóm IA.
B. Công thức oxit bậc cao nhất là R2O.
C. Trong hợp chất, R có số oxi hóa bền là +3.
D. Thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với phi kim.
5. Nước tự nhiên có tính cứng là do trong nước có các ion
A. Ca2+ và Mg2+. B. Cl–, HCO3– và SO42–.
C. Fe2+ và Cr3+. D. Fe2+ và Zn2+.
6. Dẫn khí CO2 vào 100 ml dung dịch Ba(OH)2 2M thấy xuất hiện 19,7 gam kết tủa. Thể tích khí CO2 (ở đktc) tham gia phản ứng
A. chỉ có thể là 2,24 lít. B. 2,24 lít hay 3,36 lít.
C. 2,24 lít hay 6,72 lít. D. chỉ có thể là 6,72 lít.
7. Cho dung dịch chứa a mol NaOH vào dung dịch chứa b mol AlCl3. Điều kiện để thu được lượng kết tủa lớn nhất sau phản ứng là
A. a > 4b. B. 3 < a < 4b.
C. a = 3b. D. a = 4b.
8. Dẫn 4,48 lít khí CO2 (ở đktc) vào 300 ml dung dịch NaOH 1M, sau khi phản ứng xong thu được
A. 0,1 mol Na2CO3 và 0,1 mol NaHCO3.
B. 0,3 mol NaHCO3.
C. 0,1 mol NaHCO3 và 0,2 mol Na2CO3.
D. 0,2 mol NaHCO3.
9. Dãy nào sau đây gồm các chất đều không tan trong nước nhưng tan được trong nước có hòa tan CO2 ?
A. MgCO3,BaCO3, CaCO3
B. MgCO3, CaCO3, Al(OH)3
C. MgCO3, CaCO3, Al2O3
D. Mg(NO3)2, Ca(HCO3)2, MgCO3
10. Cho dung dịch NaOH dư vào các dung dịch AlCl3, BeCl2, FeCl3, CuCl2, MgCl2. Số kết tủa thu được là
A. 2. B. 3. C. 4. D. 5.
11. Cho một ít Al (1) ; Al(OH)3 (2) ; Al2O3 (3) vào dung dịch NaOH dư thì có hiện tượng sau :
A. (1) ; (2) ; (3) tạo dung dịch trong suốt, (1) có khí bay ra.
B. (1) ; (2) ; (3) tạo dung dịch trong suốt, (3) có khí bay ra.
C. (2) ; (3) tạo dung dịch trong suốt, (1) không có hiện tượng.
D. (1) ; (2) ; (3) tạo dung dịch trong suốt, không có khí thoát ra.
12. Chất nào sau đây không có tính lưỡng tính ?
A. Al(OH)3 B. Al2O3
C. Al2(SO4)3 D. NaHCO3
13. Nhóm các chất nào sau đây đều có thể phản ứng với nước khi đun nóng?
A. Na, CaO, Al2O3. . B. Na2O, Al(OH)3, Al2O3.
C. Mg, Ca, CaO, . D. Be, BeO, Be(OH)2.
14. Dung dịch Na2CO3 và dung dịch Al2(SO4)3 lần lượt có
A. pH >7 và pH <7 . B. pH <7 và pH >7 .
C. pH >7 và pH =7 . D. pH =7 và pH =7
15. ứng dụng nào sau đây không đúng?
A. Natri kim loại dùng chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp.
B. Natri cacbonat là nguyên liệu trong công nghiệp sản xuất xà phòng.
C. Natri được dùng để sản xuất muối ăn.
D. Natri hiđrocacbonat được dùng làm nguyên liệu sản xuất nước giải khát .
B. Trắc nghiệm tự luận
1. Viết các phương trình hóa học của dãy chuyển hóa sau :
2. Cho các dung dịch sau : NaOH, Na2CO3, Ca(OH)2, HCl. Dung dịch nào có thể làm giảm tính cứng tạm thời của nước ? Giải thích và viết các phương trình hóa học để minh họa.
3. Từ CaCO3, NaCl, H2O viết các phương trình hóa học điều chế các chất : NaOH, NaClO3, NaClO, CaOCl2, Na2CO3. Nêu một số ứng dụng chính của các sản phẩm.
4. Nêu hiện tượng và viết phương trình hóa học trong mỗi trường hợp sau :
a) Cho dung dịch NH3 dư vào dung dịch AlCl3.
b) Cho dung dịch Na2CO3 vào dung dịch AlCl3.
c) Cho dung dịch Na[Al(OH)4] vào dung dịch AlCl3.
d) Cho dung dịch NH4Cl vào dung dịch Na[Al(OH)4].
5. Tại sao có thể dùng các đồ vật bằng nhôm để nấu thức ăn ? Giải thích hiện tượng các đồ vật bằng nhôm bị hỏng khi dùng để chứa nước vôi.
6. a) Bằng phương pháp hoá học, hãy phân biệt các dung dịch : NaCl, MgCl2, BaCl2, AlCl3, ZnCl2.
b) Phân biệt 5 chất rắn chứa trong 5 lọ : Na2SO4, Na2CO3, NaHCO3, BaSO4, BaCO3.
c) Chọn một thuốc thử để phân biệt các lọ mất nhãn chứa : AlCl3, K2CO3, NH4NO3, NaNO3 chỉ với một lượt thử.
7. Thêm từ từ dung dịch HCl 1M vào dung dịch chứa 5,25 gam hỗn hợp muối cacbonat của 2 kim loại kiềm kế tiếp đến khi có 0,336 lít (đktc) khí thoát ra thì dừng lại. Cho dung dịch thu được tác dụng với dung dịch Ca(OH)2 dư sinh ra 3 gam kết tủa.
a) Tính thể tích dung dịch HCl đã dùng.
b) Xác định khối lượng mỗi muối trong hỗn hợp đầu.
8. Chia hỗn hợp kim loại Ba và Al làm 2 phần bằng nhau.
Phần (1) : Cho vào lượng dư nước thấy thoát ra 8,96 lít khí H2 (đktc).
Phần (2) : Cho vào dung dịch NaOH dư thu được 12,32 L khí H2 (đktc).
Tính % khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu.
9. Trộn bột nhôm dư với 16 gam bột Fe2O3 rồi thực hiện phản ứng nhiệt nhôm (không có không khí). Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp rắn X. Cho X tác dụng với dung dịch KOH dư thu được 6,72 lít khí H2 và còn lại chất rắn Y.
a) Tính khối lượng bột nhôm ban đầu và khối lượng chất rắn Y.
b) Cho chất rắn Y phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng, dư thu được V(lít) khí NO (sản phẩm khử duy nhất). Viết phương trình hóa học và tính V.
III. Hướng dẫn giải – Đáp án
A. Trắc nghiệm khách quan
Câu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Đáp án A A B C A C C A B B A C
B. Trắc nghiệm tự luận
1.
KCl + 3H2O KClO3 + 3H2
2KClO3 2KCl +3O2
2KCl + 2H2O 2KOH + H2 + Cl2
KOH + CO2 KHCO3
2KHCO3 + 2NaOH K2CO3 + Na2CO3 + 2H2O
Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + CO2 + H2O
2NaCl 2Na + Cl2
2Na + O2 Na2O2
Na2O2 + 2H2O H2O2 + 2NaOH
NaOH + Al(OH)3 Na[Al(OH)4]
Na[Al(OH)4] + CO2 Al(OH)3 + NaHCO3
2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O
Al2O3 + 2KOH + 3H2O 2K[Al(OH)4]
K[Al(OH)4] + 4HCl KCl + AlCl3 + 4H2O
2. – Các chất NaOH, Na2CO3 và Ca(OH)2 có khả năng phản ứng với M(HCO3)2 (M là Mg, Ca) để tạo các kết tủa MCO3 nên làm giảm nồng độ Mg2+ và Ca2+.
Ví dụ : 2NaOH + Mg(HCO3)2 Na2CO3 + MgCO3 + 2H2O
Na2CO3 + Ca(HCO3)2 CaCO3 + 2NaHCO3
Ca(OH)2 + Mg(HCO3)2 CaCO3 + MgCO3 + 2H2O
– Dung dịch HCl có phản ứng với Mg(HCO3)2 và Ca(HCO3)2 nhưng không làm giảm nồng độ Mg2+ và Ca2+ nên không làm giảm tính cứng tạm thời của nước.
Ví dụ : 2HCl + Mg(HCO3)2 MgCl2 + 2CO2 + 2H2O
(Thực chất là : H+ + CO2 + H2O nồng độ Mg2+ không đổi).
3. Điều chế NaOH :
2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2 (1)
Điều chế NaClO3 :
NaCl + 3H2O NaClO3 + 3H2
Điều chế NaClO :
NaCl + 3H2O NaClO + 3H2
Điều chế CaOCl2 : dùng Cl2 ở phản ứng (1)
CaCO3 CaO + CO2 (2)
CaO + H2O Ca(OH)2 : dạng bột ẩm
Ca(OH)2 + Cl2 CaOCl2 + H2O
Điều chế Na2CO3 : Dùng NaOH ở phản ứng (1) và CO2 ở phản ứng (2)
2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O
ứng dụng :
– NaOH : để chế biến dầu mỏ, luyện nhôm, sản xuất xà phòng, giấy, dệt...
– Na2CO3 : sản xuất xà phòng, chất tẩy rửa, giấy, thủy tinh...
– NaClO3 : chế biến thực phẩm, thuốc nổ...
– NaClO, CaOCl2 : làm chất tẩy rửa, sát trùng...
4. a) Cho dung dịch NH3 dư vào dung dịch AlCl3 :
Hiện tượng : có kết tủa keo trắng xuất hiện và kết tủa không tan trong NH3 dư vì NH3 là bazơ yếu.
AlCl3 + 3NH3 + 3H2O Al(OH)3+ 3NH4Cl
b) Cho dung dịch Na2CO3 vào dung dịch AlCl3 :
Hiện tượng : có kết tủa keo trắng xuất hiện và có khí bay ra
3Na2CO3 + 2AlCl3 + 3H2O 2Al(OH)3 + 6NaCl + 3CO2
c) Cho dung dịch Na[Al(OH)4] vào dung dịch AlCl3 :
Hiện tượng : có kết tủa keo trắng xuất hiện
3Na[Al(OH)4] + AlCl3 4Al(OH)3 + 3NaCl
d) Cho dung dịch NH4Cl vào dung dịch Na[Al(OH)4].
Hiện tượng : có kết tủa keo trắng xuất hiện và khí mùi khai bay ra
NH4Cl + Na[Al(OH)4] Al(OH)3 + NH3 + NaCl
5. Các đồ vật bằng nhôm luôn được bao phủ một lớp oxit nhôm mỏng, nhưng rất kín và bền. Lớp oxit này bảo vệ cho nhôm không bị phá hủy bởi các tác nhân như nước hay oxi không khí ngay cả khi đun nóng nên có thể dùng các đồ vật bằng nhôm để đun nấu.
Khi dùng các vật dụng bằng nhôm để chứa nước vôi thì :
– Trước tiên, màng bảo vệ Al2O3 bị phá huỷ trong dung dịch kiềm
Al2O3 + 2OH– + 3H2O 2Al(OH)4– (1)
– Tiếp đến Al phản ứng với nước tạo ra màng hiđroxit
2Al + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2 (2)
– Và màng Al(OH)3 bị phá huỷ tiếp trong dung dịch kiềm
Al(OH)3 + OH– Al(OH)4– (3)
– Phản ứng (2) và (3) xảy ra luân phiên cho đến khi nhôm tan hết.
6. a) Cho NH3 từ từ đến dư vào các mẫu thử :
– Có kết tủa xuất hiện sau đó tan là ZnCl2 :
ZnCl2 + 2NH3 + 2H2O Zn(OH)2 + 2NH4Cl
Zn(OH)2 + 4NH3 [Zn(NH3)4](OH)2
– Có kết tủa xuất hiện, không tan trong NH3 dư là MgCl2 và AlCl3 :
MgCl2 + 2NH3 + 2H2O Mg(OH)2 + 2NH4Cl
AlCl3 + 3NH3 + 3H2O Al(OH)3 + 3NH4Cl
– Cho tiếp dung dịch NaOH vào 2 kết tủa này, kết tủa tan là Al(OH)3, ta phân biệt được 2 lọ này.
NaOH + Al(OH)3 Na[Al(OH)4]
– Hai mẫu thử không có kết tuả là NaCl và BaCl2. Cho vào vài giọt dung dịch H2SO4 loãng, mẫu thử tạo kết tủa là BaCl2
BaCl2 + H2SO4 BaSO4 + 2HCl
– Mẫu thử còn lại là NaCl.
b) Phân biệt 5 chất rắn chứa trong 5 lọ : Mg2SO4, Na2CO3, NaHCO3, BaSO4, BaCO3.
Cho 5 mẫu thử vào nước :
– 2 mẫu thử không tan là BaSO4, BaCO3
Cho dung dịch HCl vào 2 mẫu thử : có khí bay ra là BaCO3, còn lại là BaSO4
BaCO3 + 2HCl CO2 + BaCl2 + H2O
– 3 mẫu thử tan tạo ra 3 dung dịch, cho vào 3 dung dịch vài giọt dung dịch NaOH, mẫu thử tạo kết tủa là MgSO4 :
MgSO4 + 2NaOH Mg(OH)2 + Na2SO4
Cho vào 2 mẫu thử còn lại và giọt dung dịch BaCl2, mẫu thử tạo kết tủa là Na2CO3, mẫu thử còn lại là NaHCO3
Na2CO3 + BaCl2 BaCO3 + 2NaCl
c) Phân biệt các lọ mất nhãn chứa : AlCl3, K2CO3, NH4NO3, NaNO3
Đề bài chỉ cho thử một lượt nên ta chọn thuốc thử tạo 4 hiện tượng khác biệt nhau đối với 4 mẫu thử.
Ta chọn thuốc thử là dd Ba(OH)2 , rồi cho từ từ đến dư vào 4 mẫu thử :
– Mẫu thử có kết tủa, sau đó tan là AlCl3
3Ba(OH)2 + 2AlCl3 2Al(OH)3 + 3BaCl2
2Al(OH)3 + Ba(OH)2 Ba[Al(OH)4]2
– Mẫu thử có kết tủa không tan trong Ba(OH)2 dư là K2CO3
K2CO3 + Ba(OH)2 BaCO3 + 2NaOH
– Mẫu thử có khí mùi khai bay ra là NH4NO3
2NH
