Luyện tập Sơ lược về kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất CD

So với potassium và calcium:

- Các kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất có khối lượng riêng, độ cứng và nhiệt độ nóng chảy cao hơn.

- Các kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất (trừ đồng) có khả năng dẫn điện thấp hơn.

Đồng được sử dụng làm dây dẫn điện do dẫn điện tốt.

Bởi vì tác dụng của cầu chì là nếu dòng điện vượt quá mức an toàn thì dây chì sẽ bị đứt, dòng điện sẽ bị ngắt. Nếu thay bằng dây đồng thì cường độ chịu dòng điện của dây đồng mạnh hơn, dòng diện sẽ không bị ngắt và có khả năng gây ra cháy nổ.

Chromium bền với nước và không khí do có màng oxide rất mỏng, bền bảo vệ vì vậy người ta mạ chromium lên sắt để bảo vệ sắt và dùng chromium để chế thép chống gỉ.

n_H2 = 0,04 (mol)

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

⇒ 52x + 56y = 2,16                     (1)

Bảo toàn electron:

n_Cr + n_Fe = n_H2 ⇒ x + y = 0,04        (2)

⇒ m_Cr = 0,02.52 = 1,04 (g) 

Kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất gồm các nguyên tố có số hiệu nguyên tử từ 21 (Sc) đến 29 (Cu), thuộc chu kì 4.

Al thuộc chu kì 3 → không phải kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất. 

FeCl₂ + 2NaOH → Fe(OH)₂↓ + 2NaCl

CrCl₃ + 4NaOH → NaCrO₂ + NaCl + 2H₂O

4Fe(OH)₂ + O_2­ → 2Fe₂O₃ + 4H₂O

Bảo toàn nguyên tố Fe: n_FeCl2 = 2n_Fe2O3 = 0,144 mol

⇒ m_CrCl3 = m_X − m_FeCl2 = 34,138 – 0,144.127 = 15,85 gam

Đồng là kim loại có màu đỏ.

Dung dịch CuSO₄ có màu xanh lam.

n_{Fe²⁺ bđ} = 0,05.0,08 = 0,004 (mol)

n_KMnO4 = 0,01485.0,004 = 5,94.10⁻⁵ (mol)

3Fe²⁺ + CrO₄^2– + 8H⁺ ⟶ 3Fe³⁺ + Cr³⁺ + 4H₂O             (1)

5Fe²⁺ + MnO₄^– + 8H⁺ ⟶ 5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O            (2)

Theo (2) ⇒ n_Fe²⁺(dư) = 5.n_MnO4^– = 5.5,94.10^–5 = 2,97.10^–4 (mol)

⇒ n_Fe²⁺(pư) = 0,004 – 2,97.10^–4 = 3,703.10^–3 (mol)

Theo (1) ⇒ n_CrO4^2– = .n_Fe²⁺(pư) =  .3,703.10^–3 = 1,23433.10^–3 (mol)

⇒ m_Cr = 1,23433.10^–3.52 = 0,064 gam

⇒ %m_Cr = .100% = 6,845%

Phương trình phản ứng hóa học:

           Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

mol: 0,225 → 0,225

       10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄→ 5Fe₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

mol: 0,225   →   0,045

⇒ V_{dd KMnO4} =  = 0,09 lít = 90 ml

Hợp kim Fe-Cr không bị gỉ và rất cứng.

Cấu hình nguyên tử của chromium là: [Ar]3d⁴4s².

Cấu hình electron của Cu (Z = 29): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹

→ Cấu hình electron của Cu⁺: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰

Cấu hình electron của Cu²⁺: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹

– Tác dụng với oxygen dư:

2Cu + O₂ → 2CuO

4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

Y gồm: CuO, Fe₂O₃, Al₂O₃.

– Y tác dụng với HCl dư:

CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O

Fe₂O₃ + 6HCl → 2FeCl₃ + 3H₂O

Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O

Dung dịch thu được gồm: CuCl₂, FeCl₃, AlCl₃.

– Tác dụng với NaOH dư:

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

CuCl₂ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + 2NaCl

FeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH)₃↓ + 3NaCl

AlCl₃ + 3NaOH → 2H₂O + 3NaCl + NaAlO₂

Kết tủa gồm: Cu(OH)₂, Fe(OH)₃.

– Nung trong không khí:

2Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + 3H₂O

Cu(OH)₂ → CuO + H₂O

⇒ Z gồm CuO và Fe₂O₃.

- Dùng dung dịch KOH ta có kết quả:

CuCl₂: xuất hiện kết tủa xanh; FeCl₃: xuất hiện kết tủa nâu đỏ; FeCl₂: xuất hiện kết tủa trắng xanh.

NH₄Cl: sủi khí mùi khai; AICl₃ xuất hiện kết tủa keo trắng, sau đó tan trong NaOH dư.

MgCl₂: xuất hiện kết tủa trắng; NaOH, NaCl: không hiện tượng.

- Dùng AlCl₃ nhận biết ở trên, nhận NaOH và NaCl.

Nguyên tử của kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất có electron hóa trị ở phân lớp 3s và phân lớp 3d.

Số oxi hóa của sắt trong hợp chất FeO và FeNO₃ lần lượt là: +2 và +3.

n_Cu = 0,12 mol; n_HNO3 = 0,12 mol; n_H2SO4 = 0,1 mol ⇒ n_H+ = 0,32 (mol)

           3Cu + 8H⁺ + 2NO3^– → 3Cu²⁺ + 2NO + 4H₂O

mol: 0,12 → 0,32 → 0,08  →   0,12

⇒ Sau phản ứng dung dịch thu được gồm Cu²⁺ (0,12 mol); NO₃^– (0,04 mol); SO₄^2– (0,1 mol)

⇒ m_muối = 0,12.64 + 0,04.62 + 0,1.96 = 19,76 gam