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

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. 

 Ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường

Kim loại bị oxi hóa thành các ion dương.

Thí nghiệm chỉ xảy ra ăn mòn hóa học là nhúng thanh Cu vào dung dịch Fe₂(SO₄)₃.

Phương trình hóa học:

Cu + Fe₂(SO₄)₃ → CuSO₄ + 2FeSO₄

⇒ Phản ứng không sinh ra kim loại bám vào Cu nên chỉ xảy ra ăn mòn hóa học.

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

Muốn thu được clorua vôi, ta có thể điện phân dung dịch CaCl₂ bão hòa không có màng ngăn, điện cực trơ. Ca(OH)₂ và khí Cl₂ phản ứng với nhau sinh ra dung dịch clorua vôi.

 Nhìn chung, hợp kim có nhiều tính chất hóa học tương tự tính chất của các đơn chất tham gia tạo thành hợp kim, nhưng tính chất vật lí và tính chất cơ học của hợp kim lại khác nhiều tính chất các đơn chất.

Để bảo vệ vỏ tàu biển bằng thép, người ta gắn vào mặt ngoài của vỏ tàu (phần chìm dưới nước) những khối kẽm. Kết quả là kẽm bị nước biển ăn mòn thay cho thép.

 4HNO₃ + 3e → NO + 3NO₃^- + 2H₂O

Theo phương trình phản ứng ta có:

 n_HNO3 = 4n_NO = 1,2 mol

Gọi số mol Fe và C trong hợp kim lần lượt là x và y.

m_{hợp kim} = 56x + 12y                                 (1)

Nung hợp kim này trong không khí:

3Fe + 2O₂ Fe₃O₄

x   2/3 x

C + O₂ CO₂

y y   

Sau phản ứng khối lượng tăng:

x : y = 3:1 (Fe₃C)

Cu + 2Fe(NO₃)₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Fe(NO₃)₂
Không tạo thành 2 điện cực mới nên không xảy ra ăn mòn điện hóa
Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag
Ag sinh ra bám vào thanh Cu, hình thành 2 điện cực cùng tiếp xúc với dung dịch chất điện li nên xảy ra quá trình ăn mòn điện hóa. 

Kim loại đồng không phản ứng với dung dịch CuSO₄, ZnCl₂, Na₂SO₄, MgSO₄

 Zn + Cu(NO₃)₂ → Zn(NO₃)₂+ Cu

Thí nghiệm cho thanh Zn nguyên chất vào dung dịch Cu(NO₃)₂ xảy ra ăn mòn điện hoá, do thỏa mãn cả 3 điều kiện về ăn mòn điện hóa học: Xuất hiện cặp Zn – Cu, tiếp xúc trực tiếp với nhau và các điện cực cùng tiếp xúc với dung dịch chất điện li.

- Catot: Các ion của kim loại mạnh như kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, Mg... không bị điện phân.

- Anot: Các anion chứa oxi như NO₃^-; SO₄^2-, CO₃^2-, ... không bị điện phân.

Như vậy các ion không bị điện phân là: Ca²⁺; K⁺; NO₃^-

Nhờ tính dẻo nên kim loại có thể rèn, kéo sợi, dát mỏng.

X + HCl XCl + 1/2 H₂

n_X = n_XCl 

X = 39 (K) 

vậy X là Kali

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

Hòa tan các mẫu hợp kim trong dung dịch NaOH dư:

- Mẫu hợp kim bị tan 1 phần là Fe-Al:

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂

- Mẫu hợp kim tan hoàn toàn là K-Na:

2K + 2H₂O → 2KOH + H₂

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

- Mẫu hợp kim không tan là Cu-Mg.

1s²2s²2p⁶ 

Cấu hình e của: 

Na:1s²2s²2p⁶3s¹ Na⁺: 1s²2s²2p⁶

F: 1s²2s²2p⁵ F^-: 1s²2s²2p⁶

Ne: 1s²2s²2p⁶

m_{rắn Y} = m_Cu = 2,54 gam

m_Mg + m_Al = 9,14 – 2,54 = 6,6 gam                 (1)

Lại có m_Al = 4,5.m_Mg                                             (2)

Từ (1) và (2)

m_Al = 5,4 gam; m_Mg = 1,2 gam

n_Al = 0,2 mol; n_Mg = 0,05 mol

Bảo toàn eletron:

3.n_Al + 2.n_Mg = 2.n_H2

3.0,2 + 2.0,05 = 2.n_H2

n_H2 = 0,35 mol

V_X = 0,35.22,4 = 7,84 lít

 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

• Phương án 1 không thể áp dụng để điều chế Mg do H₂ không khử được MgO.
• Phương án 2 không thể áp dụng để điều chế Mg do các kim loại hoạt động hóa học mạnh hơn Mg là các kim loại kiềm và kiềm thổ không thể đẩy Mg ra khỏi dung dịch muối vì chúng phản ứng ngay với nước khi cho vào dung dịch.
• Phương án 3 không thể áp dụng để điều chế Mg do phương pháp điện phân dung dịch dùng để điều chế các kim loại hoạt động trung bình hoặc yếu, còn Mg là kim loại hoạt động mạnh.
• Phương án 4 có thể áp dụng để điều chế Mg do phương pháp điện phân nóng chảy có thể điều chế được các kim loại hoạt động hóa học mạnh như Mg.

 Các phát biểu đúng là: (1), (4)

(2) Kẽm không bị thụ động trong HNO₃ đặc, nguội nên khi đựng sẽ phản ứng với HNO₃.

(3) Ở nhiệt độ cao Mg có tác dụng với nước.

Mg + 2H₂O Mg(OH)₂ + H₂

Thép là hợp kim của sắt và cacbon và một số nguyên tố khác Để bảo vệ chân cột thu lôi làm bằng thép cần dùng kim loại hoạt động hóa học mạnh hơn đóng vai trò cực âm và bị ăn mòn.

Gọi số mol CO₂ và CO trong X là lượt là x, y:

Phản ứng của than nóng đỏ với hơi nước:

C + H₂O CO₂ + 2H₂

                      x    2x

C + H₂O CO + H₂

                     y  y

3x + 2y = 2,24/22,4 = 0,1 mol                        (1)

Khi dẫn hỗn hợp khí X qua hỗn hợp CuO và Al₂O₃ dư, chỉ có CuO phản ứng:

CuO + CO Cu + CO₂

              y     y    y

CuO  +  H₂      Cu   +  H₂O

           2x+y  2x+y 2x+y

Hỗn hợp Y gồm: (x + y) mol CO₂ và (2x + y) mol H₂O

Dẫn Y qua dung dịch Ca(OH)₂ dư:

Ca(OH)₂ + CO₂ CaCO₃ + H₂O

                 (x + y) (x + y)  (x + y)

Khối lượng dung dịch giảm 1,16 gam:

100.(x + y) - 44.(x + y) - 18.(2x + y) = 1,16

20x + 38y = 1,16                                                   (2)

Từ (1) và (2) ta có x = 0,02; y = 0,02

 Kim loại có trong m gam chất rắn là Cu:

m_Cu = 64.(2x + 2y) = 64.0,08 = 5,12 gam

 Điều chế kim loại kiềm bằng phương pháp điện phân nóng chảy muối halogen của chúng.

Kim loại nhẹ nhất (khối lượng riêng nhỏ nhất) trong tất cả các kim loại là Li (D = 0,5g/cm³).

Cấu hình e của M là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

Vậy nguyên tử M là K

Gọi số mol CO phản ứng là x (mol) ⇒ số mol CO₂ sinh cũng là x (mol)

Bảo toàn khối lượng ta có:

m_CO + m_{hỗn hợp oxit} = m_CO2 + m_{rắn C}

⇒ 28x + 15,2 = 44x + 13,6 ⇒ x = 0,1 mol

Kết tủa thu được khi cho B tác dụng với dung dịch Ca(OH)₂ dư là CaCO₃.

⇒ n_CaCO3 = n_CO2 = 0,1 ⇒ m = 10 gam

 Ở điều kiện như nhau, Fe bị ăn mòn nhanh nhất trong pin điện hóa do 2 kim loại Cu và Fe tạo thành:

Vì trong hai kim loại thì kim loại mạnh hơn sẽ bị ăn mòn trước mà Fe có độ hoạt động mạnh hơn Cu.

 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

Hợp kim có tính chất vật lí và tính chất cơ học khác nhiều so với các kim loại thành phần

- Có tính dẫn điện, dẫn nhiệt, tính dẻo và ánh kim do trong hợp kim vẫn có các electron tự do.

- Tuy nhiên tính dẫn điện, dẫn nhiệt của hợp kim giảm so với kim loại thành phần do mật độ eletron tự do trong hợp kim giảm đi rõ rệt.

- Có độ cứng cao hơn so với các kim loại thành phần do có sự thay đổi về cấu tạo mạng tinh thể, thay đổi về thành phần của ion trong mạnh tinh thể.

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)

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.

 Những kim loại hoạt động hóa học mạnh như K, Na, Ca, Mg, Al được điện phân bằng phương pháp điện phân nóng chảy

Khi cho hỗn hợp kim loại phản ứng với Fe(NO₃)₃:

Fe + 2Fe(NO₃)₃ → 3Fe(NO₃)₂

Cu + 2Fe(NO₃)₃ → 2Fe(NO₃)₂ + Cu(NO₃)₂

  Loại bỏ được tạp chất mà không làm ảnh hưởng đến khối lượng Ag.

Khí CO không khử được Al₂O₃, MgO.

Al₂O₃ tan được trong dung dịch NaOH.

Khử X bằng H₂:

Bảo toàn nguyên tố O: n_O(X) = n_H2O = 0,3 mol

X tác dụng với HCl:

Bảo toàn nguyên tố O: n_O(X) = n_H2O = 0,3 mol

Bảo toàn nguyên tố H: n_HCl = 2n_H2O = 0,6 mol

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

m_X + m_HCl = m_muối + m_H2O

⇒ m_muối = 38,5+36,5.0,6 – 5,4 = 55 gam.

- Phương pháp nhiệt luyện chỉ dùng để điều chế các kim loại có độ hoạt động trung bình như Zn, Fe, Pb, ...

- Mg là kim loại hoạt động mạnh được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy.