Đề kiểm tra 45 phút Chương 5 Đại cương về kim loại

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

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

Quá trình nhường e:

x                       3x

y                       2y

Quá trình nhận e:

           0,33     0,33

Bảo tòan e: 3x + 2y = 0,33                (1)

Xét phản ứng của Fe và Cu với CuSO₄ dư:

Fe + Cu²⁺ Fe²⁺ + Cu 

x                                     x

Khối lượng hỗn hợp tăng:

64x - 56x = 0,72                                 (2)

Từ (1) và (2) ta có: x = 0,09 và y = 0,03

m = m_Fe + m_Cu = 56.0,09 + 64.0,03 = 6,96 gam

Thứ tự các ion và chất bị điện phân ở catot là Fe³⁺, Cu²⁺, Zn^2+, H₂O (sinh khí H₂). Điện phân dung dịch NaCl không sinh ra kim loại.

Vậy kim loại cuối cùng thoát ra ở catot trước khi có khí thoát ra là Zn. 

 Khi cho Fe dư và dug dịch AgNO₃:

Fe + AgNO₃ Fe(NO₃)₂ + Ag 

Vì Fe dư nên chỉ tạo được 1 muối Fe(NO3)2

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

Thí nghiệm cho lá sắt nguyên chất vào dung dịch gồm CuSO₄ và H₂SO₄ loãng xảy ra ăn mòn điện hoá, do thỏa mãn cả 3 điều kiện về ăn mòn điện hóa học: Xuất hiện cặp Fe – Cu, tiếp xúc trực tiếp với nhau và các điện cực cùng tiếp xúc với dung dịch chất điện li.

 Các thí nghiệm thu được kim loại: (a), (b), (d).

MgCl₂ Mg + Cl₂

Fe(NO₃)₂ + AgNO₃ → Ag↓ + Fe(NO₃)₃

CuO + H₂ Cu + H₂O

 Ag là kim loại hoạt động yếu, nguyên tắc là có thể dùng phương pháp thủy luyện như sau:

Ag₂S  4NaCN 2 Na[Ag(CN)₂] (phức tan) + Na₂S

Zn + 2Na[Ag(CN)₂] Na₂[Zn(CN)₄] + 2Ag

Kim loại Cu có thể điều chế được bằng phương pháp thủy luyện.

Các kim loại Na, Mg, Al chỉ có thể điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy hợp chất của chúng.

Trên cửa của các đập nước bằng thép (là hợp kim của Fe và C) thường gắn thêm Zn mỏng làm kim loại hi sinh để bảo vệ sắt.

Vì Zn có tính khử mạnh hơn Fe và có tốc độ ăn mòn chậm

Tấm thép được bảo vệ bằng phương pháp điện hóa

Khối lượng chất rắn giảm chính là khối lượng của oxi:

Phần trăm CuO đã bị khử là:

Phương trình phản ứng:

MgCl₂ + 2H₂O Mg(OH)₂ + H₂ + Cl₂

- Ta có: n_{e trao đổi} = It/F = 0,2 mol

n_MgCl2 = n_Cl2 = n_H2 = ne/2 = 0,1 mol

m_{dd giảm} = 58.n_Mg(OH)2 + 2n_H2 + 71n_Cl2 = 13,1 gam

Do Fe có tính khử lớn hơn Sn, đủ điểu kiện để xảy ra ăn mòn điện hóa nên Fe sẽ bị ăn mòn điện hóa.

Gọi công thức của oxit là A₂O₃

Ta có A₂O₃ + 6HCl → 2ACl₃ + 3H₂O

Từ PTHH ta có:

n_A2O3 = 1/6 .n_HCl = 1/6 . 0,3 = 0,05 mol

⇒ M_A2O3 = m_A2O3/n_A2O3 = 5,1/0,05 = 102

M_A2O3 = 2.M_A + 3.16 = 2M_A + 48 = 102

⇒ M_A = 27 ⇒ A là nhôm

Vậy oxit kim loại là Al₂O₃

          M₂O₃ + 3H₂SO₄ M₂(SO₄)₃ + 3H₂O

mol:   1                                     1

m_tăng = (2M + 96.3) - (2M + 48) = 240 gam

          M₂O₃ + 3H₂SO₄ M₂(SO₄)₃ + 3H₂O

mol:      a                                   a

m_tăng = 57 - 17 = 40 gam

M_M = 27 (nhôm)

1,25x                 1,25nx

  x                         2x

  0,2       0,4

               0,5     0,25

Bảo toàn e ⇒ 1,25nx + 2x = 0,4 + 0,5 = 0,9                     (1)

Mặt khác: 1,25M + 65M = 19                                            (2)

Từ (1) và (2) ta có:

⇒ n = 2; M = 24 (Mg)

Liên kết kim loại: là liên kết được hình thành giữa các nguyên tử và ion kim loại trong mạng tinh thể do sự tham gia của electron tự do.

 Các kim loại kiềm được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy các hợp chất của kim chúng, nghĩa là khử ion kim loại bằng dòng điện.

 Các kim loại có tính khử mạnh như K, Na, Ca, Ba, Mg, Al được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy.

 n_Fe³⁺ = 0,1 mol, n_Fe²⁺ = 0,2 mol, n_Cu²⁺ = 0,1 mol, n_H⁺ = 0,2 mol

Thứ tự điện phân:

Fe³⁺ Cu²⁺   H⁺ Fe²⁺
.
Bảo toàn e tại điện cực ta có:

n_{e trao đổi}  = n_Fe³⁺ + 2n_Cu²⁺ + n_H⁺ + 2n_Fe²⁺
Thay số mol các ion theo thứ tự ưu tiên vào để so sánh, ta có:
0,5 mol < (0,1 + 2.0,1 + 0,2) + 2.02 = 0,9 mol
Fe²⁺ còn dư, phản ứng điện phân dừng lại ở H⁺ và lượng H⁺ cũng đã hết.
Tại catot chỉ có Cu sinh ra:

mCu = 0,1.64 = 6,4 gam

n_Fe = 0,05

Phương trình hóa học

      4AgNO₃ + 2H₂O → 4Ag ↓ + O₂ ↑ + 4HNO₃

mol:   x          →               x    → 0,25x  →   x

Gọi n_AgNO3 bị điện phân là x (mol)

Ta có: m_{dd giảm} = m_Ag + m_O2

⇒ 108x + 0,25x. 32 = 9,28

⇒ x = 0,08 (mol)

Theo đề bài dung dịch X là AgNO₃ và HNO₃ có nồng độ mol/l bằng nhau:

⇒ n_AgNO3 dư = n_HNO3 = 0,08 (mol)

          Fe  +  4H⁺  +  NO₃^-  →  Fe³⁺  +  NO  +  2H₂O    (1)

P/ư: 0,02 ← 0,08 → 0,02  →   0,02

Dư: 0,03                   0,14

          Fe + 2Ag⁺ → Fe²⁺ + 2Ag↓                                   (2)

P/ư: 0,03 → 0,06 → 0,03

Dư:  0,02

          Ag⁺ + Fe²⁺ → Fe³⁺ + Ag↓                                    (3)

P/ư: 0,02 → 0,02→ 0,02

Sau phản ứng (1), (2), (3) ta có:

n_Fe²⁺ = n_{Fe²⁺ (2)} – n_{Fe²⁺ (3)} = 0,03 – 0,02 = 0,01 (mol)

n_Fe³⁺ = n_{Fe³⁺ (1)} + n_{Fe³⁺ (3)} = 0,02 + 0,02 = 0,04 (mol)

Vậy dung dịch Y gồm: Fe(NO₃)₂: 0,01 mol; Fe(NO₃)₃: 0,04 (mol)

⇒ m = 0,01.180 + 0,04.242 = 11,48 (g)

 Hg là kim loại duy nhất ở điều kiện thường ở thể lỏng có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất.

 Dựa vào dãy điện hóa của kim loại ta có tính khử:

Mg > Zn > Cu > Ag.

(1) tạo pin điện Cu - Ag nhúng trong dung dịch điện li (AgNO₃) ăn mòn điện hóa.

(2) chỉ có ăn mòn hóa học.

(3) chỉ có ăn mòn hóa học.

(4) cặp pin điện Fe - Cu nhúng trong dung dịch điện li (HCl) ăn mòn điện hóa.

(5) tạo pin điện Fe-C cùng nhúng trong dung dịch điện li (không khí ẩm) ăn mòn điện hóa.

(6) chỉ có ăn mòn hóa học.

Vậy có 3 thí nghiệm xảy ra ăn mòn điện hóa.

 n_Fe = 0,1 mol; n_HCl = 0,25 mol

PTHH:

         Fe  +  2HCl FeCl₂ + H₂

Bđ:   0,1     0,25

Pư:   0,1  0,2      0,1

Spư:  0        0,05

Dung dịch X thu được gồm: FeCl₂: 0,1 mol; HCl dư: 0,05 mol

Vì T phản ứng được với Na₂CO₃ sinh ra khí T là HCl

Những tính chất vật lí chung của kim loại (tính dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt, ánh kim) gây ra do các electron tự do trong kim loại.

 Hỗn hợp chất không cùng tồn tại trong một dung dịch là Fe(NO₃)₂ và AgNO₃ do xảy ra phản ứng: 

Fe(NO₃)₂ + AgNO₃ Fe(NO₃)₃ + Ag

Phản ứng giữa 2 cặp oxi hóa - khử sẽ xảy ra theo chiều chất oxi hóa mạnh hơn sẽ oxi hóa chất khử mạnh hơn, sinh ra chất oxi hóa yếu hơn và chất khử yếu hơn.

Ta có dãy sắp xếp theo thứ tự tăng dần tính oxi hoá của các ion kim loại là: Fe²⁺, Fe³⁺, Ag⁺.

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

FeO + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂O

Fe₂O₃ + 6H⁺ → Fe³⁺ + 3H₂O

Gọi số mol mỗi chất trong hỗn hợp là x (mol)

Hoà tan Cu vào dung dịch trên:

Cu + 2Fe³⁺ → Cu²⁺ + 2Fe²⁺

Khi Cu tan hoàn toàn tức là

Dựa vào quy tắc α ta xác định được các cặp chất có phản ứng Zn, Ag với Fe²⁺ là . Phản ứng:

Zn + Fe²⁺ → Zn²⁺ + Fe

Fe²⁺ + Ag⁺ → Fe³⁺ + Ag

Ta có: M²⁺ + 2e → M

Cấu hình e của M là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²

- Biện luận:

+ Z = 26 Ô 26

+ Có 4 lớp e Chu kỳ 4

+ e cuối cùng điền vào phân lớp d nên thuộc nhóm B. Tổng số e hóa trị là 8 Nhóm VIIIB

Vậy vị trí của M trong bảng tuần hoàn là ô 26, chu kỳ 4, nhóm VIIIB

Do Ca là kim loại có độ hoạt động mạnh nên phương pháp thích hợp để điều chế Ca từ CaCl₂ là điện phân CaCl₂ nóng chảy. 

Một chiếc chìa khoá làm bằng hợp kim Cu - Fe bị rơi xuống đáy giếng thỏa mãn các điều điện để xảy ra ăn mòn điện hóa:

• Có 2 điện cực khác nhau bản chất hóa học (Cu-Fe).
• Tiếp xúc trực tiếp với nhau.
• Nhúng cùng trong dung dịch chất điện ly (trong nước giếng có hòa tan chất điện ly.)

Vậy sau một thời gian chiếc chìa khóa sẽ bị ăn mòn điện hóa.