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

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

Hiđro có thể khử các oxit của kim loại đứng sau Al: CuO, Fe₂O₃, Fe₃O₄, ZnO.

 Zn + 2HCl ZnCl₂ + H₂

n_Zn = n_H2 = 0,05 mol

m_Cu = 10 - 65.0,05 = 6,75 gam

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

Ag₂S + 4NaCN 2Na[Ag(CN)₂] + Na₂S

Zn + 2Na[Ag(CN)₂]   Na₂[Zn(CN)₄] + 2Ag

Để khử ion Cu²⁺ cần dùng các kim loại có tính khử mạnh hơn Cu, nhưng không tan trong nước:

Fe + Cu²⁺ Fe²⁺ + Cu

Khí H₂ chỉ khử được các kim loại có độ hoạt động trung bình như Zn, Fe, Sn, Pb, Cu,...

⇒ Hỗn hợp chất rắn sau phản ứng gồm: Cu, Fe, Al₂O₃, MgO.

Theo bài ra CO dư; Fe₃O₄ hết

Gọi x, y lần lượt là số mol của CO và CO₂ sau phản ứng:

Ta có:

n_CObđ = n_{CO dư} + n_CO2 

0,5 = x + y                                (1)

m_{hh khí} = 0,5.1,457.28 = 20,4 gam

28x + 44y = 20,4                     (2)

Từ (1) và (2) có x = 0,1 và y = 0,4

Phương trình hóa học

4CO + Fe₃O₄ 4CO₂ + 3Fe

               0,1  ←    0,4                   mol

m = 0,1.232 = 23,2 gam.

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

 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.

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑

FeCl₂ + 2NaOH → Fe(OH)_{2 (↓ trắng xanh)} + 2NaCl

4Fe(OH)₂ (↓) + O₂ + 2H₂O → 4Fe(OH)_{3 (↓ nâu đỏ)}

 Vì sau một thời gian khối lượng thanh thứ nhất giảm và thanh thứ 2 tăng nên:

M_Cu < M_R< M_Pb

64 < M< 207

Chỉ có Zn (65) thỏa mãn.

 Theo thời gian nồng độ HCl giảm dần  tốc độ ăn mòn chậm dần

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

• CuSO₄: Ăn mòn điện hóa vì hình thành hai điện cực Ni và Cu. Hai điện cực tiếp xúc với nhau và tiếp xúc với dung dịch điện ly là muối Ni²⁺ và Cu²⁺:

       Ni + Cu²⁺→ Ni²⁺ + Cu↓

• ZnCl₂: Không xảy ra ăn mòn do không có phản ứng.
• FeCl₃: Không xảy ra ăn mòn điện hóa vì không hình thành điện cực mới (không tạo ra Ni).

       Ni + 2Fe³⁺ → Ni²⁺ + 2Fe²⁺

• AgNO₃: Ăn mòn điện hóa vì hình thành điện cực Ni và Ag. Hai điện cực tiếp xúc với nhau và tiếp xúc với dung dịch điện ly là muối Ni²⁺ và Ag⁺

       Ni + 2Ag⁺ → Ni²⁺ + 2Ag↓

 Sự ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường xung quanh.

 Ăn mòn kim loại có hai dạng là ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa học

 Các ion kim loại có tính oxi mạnh hơn sẽ bị điện phân trước, sinh ra kim loại:

Thứ tự kim loại sinh ra ở catot là: Ag, Fe, Pb, Zn, Mg.

 Gọi số mol Zn và Al lần lượt là x, y:

Zn + 2 HCl → ZnCl₂ + H₂

x → x →  x

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

y →  y →  3/2y

Từ đề bài ra ta có hệ phương trình

 m_muối = m_ZnCl2 + m_AlCl3 = 0,2.136 + 0,2.133,5 = 53,9 gam.

Điện phân K₂SO₄:

Ở catot (-): H₂O, K⁺ 

2H₂O + 2e H₂ + 2OH^- 

Ở anot (+): H₂O, SO₄^2- 

2H₂O O₂ + 4H⁺ + 4e

• 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.

 Kim loại có tính nhiễm từ là Fe

Ăn mòn hóa học không làm phát sinh dòng điện.

Kim loại tinh khiết vẫn có thể bị ăn mòn hóa học.

Ăn mòn hóa học không phải là ăn mòn điện hóa.

Cấu hình e của M là: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

Vậy nguyên tử M là K

 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.

Anot (-): xảy ra quá trình oxi hóa magie.

Mg → Zn²⁺ +2e

Catot (+): xảy ra quá trình khử oxi.

O₂ + H₂O +4e → 4OH^-

 B1: Sử dụng dung dịch H₂SO₄ loãng: Cho từng mẫu hợp kim vào dung dịch H₂SO₄

- Mẫu nào không bị hòa tan là Cu-Ag.

- 2 mẫu còn lại bị tan một phần và có khí thoát ra là: Cu-Al; Cu-Zn.

2Al + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂

B2: Nhỏ tiếp từng giọt NH₃ đến dư vào các sản phẩm tạo thành của hai mẫu Cu-Al; Cu-Zn.

-  Mẫu xuất hiện kết tủa và không tan là Cu-Al.

 Al₂(SO₄)₃ + 6NH₃ + 6H₂O → 2Al(OH)₃ + 3(NH₄)₂SO₄

- Mẫu xuất hiện kết tủa, kết tủa tan là Cu-Zn.

 ZnSO₄ + 2NH₃ + 2H₂O → Zn(OH)₂ + (NH₄)₂SO₄

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.

Dựa vào dãy điện hóa của kim loại ta có:

- Thí nghiệm (a) và (c) có xảy ra phản ứng:

(a) Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu↓

(c) Sn + CuSO₄ → SnSO₄ +Cu↓

- Thí nghiệm (b) và (d) không xảy ra phản ứng vì Cu²⁺/Cu đứng sau Al³⁺/Al và Sn²⁺/Sn đứng sau Fe²⁺/Fe.

Điện phân nóng chảy NaCl.

Các phản ứng xảy ra ở điện cực:

Ở cực catot (cực âm) xảy ra sự khử ion Na⁺ thành Na: Na⁺ + 1e → Na.

Ở cực anot (cực dương) xảy ra sự oxi hóa Cl^- thành Cl₂: 2Cl^- → Cl₂ + 2e

Dựa vào sơ đồ phản ứng (1) và (2) ta có:

- Tính khử của Y > X > Y²⁺.

- Tính oxi hóa của Y³⁺ > X²⁺ > Y²⁺.

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.

Gọi kim loại là M, tính được n _khí = 6,72/22,4 = 0,3 mol 

M + H₂SO₄ (loãng) MSO₄ + H₂

0,3                                        0,3

 Vậy kim loại cần tìm là Ca. 

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

1. Zn + 2AgNO₃→ Zn(NO₃)₂+ 2Ag.

2. 4AgNO₃+ 2H₂O → 4Ag + 4HNO₃+ O₂.

3. 2AgNO₃→ 2Ag + 2NO₂+ O₂.

4. 2AgNO₃+ 2NaOH → Ag₂O + H₂O + 2NaNO₃.

2Ag₂O O₂ + 4Ag.

Vậy cả 4 cách đều điều chế được Ag

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)