BÀI 14: TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA KIM LOẠI

MỞ ĐẦU

Ở nhiệt độ thường, những kim loại nào có thể phản ứng được với dung dịch HCl 1 M, những kim loại nào có thể phản ứng được với H₂O để tạo ra H₂? Giải thích.

Giải nhanh:

- Những kim loại có giá trị thế điện cực chuẩn nhỏ hơn 0 vì những kim loại này đều có tính khử mạnh hơn H⁺ nên có thể khử H⁺ thành H₂

- Những kim loại có giá trị thế điện cực chuẩn nhỏ hơn -0,413 V vì chúng có tính khử mạnh và có khả năng phản ứng với H₂O để tạo ra khí H₂.

Câu hỏi 1: Dựa vào Bảng 10.1, hãy sắp xếp các kim loại sau đây theo chiều giảm dần tính khử: Al, Na, K, Fe, Cu.

Giải nhanh:

Chiều giảm dần tính khử: K, Na, Al, Fe, Cu.

I. TÁC DỤNG VỚI PHI KIM

Luyện tập 1: Viết phương trình hóa học của phản ứng giữa kim loại kẽm với mỗi chất sau: oxygen, sulfur và chlorine.

Giải nhanh:

Thí nghiệm 1: Kim loại tác dụng với oxygen trong không khí

Chuẩn bị: 

- Hóa chất: Băng magnesium dài khoảng 3 cm – 5 cm.

- Dụng cụ: Đèn cồn, bật lửa, kẹp đốt hóa chất.

Tiến hành: Dùng kẹp đốt hóa chất đưa đoạn băng magnesium vào ngọn lửa đèn cồn.

Yêu cầu: Quan sát và giải thích hiện tượng, viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra.

Giải nhanh:

Ngọn lửa cháy có màu cam. PTHH:

II. TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH MUỐI

Thí nghiệm 2: Phản ứng của kim loại với dung dịch muối. 

Chuẩn bị: 

- Hóa chất: Đinh sắt đã được đánh sạch bề mặt, dung dịch copper(II) sulfate 1 M.

- Dụng cụ: Cốc thủy tinh.

Tiến hành: Cho đinh sắt vào cốc thủy tinh chứa dung dịch copper(II) sulfate 1 M.

Yêu cầu: Sau khoảng 10 phút, quan sát, mô tả hiện tượng và giải thích.

Giải nhanh:

Hiện tượng: dung dịch ban đầu có màu xanh và mất màu dần. Phần bị ngâm trong dung dịch của đinh sắt bị kim loại màu đỏ nâu bám lên. Do Fe có tính khử mạnh hơn Cu nên Fe đẩy Cu ra khỏi dung dịch CuSO₄ ban đầu để tạo thành muối mới và kim loại Cu. PTHH:

Luyện tập 2: Cho , .

a) Cho biết vì sao potassium phản ứng được với nước. Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra.

b) Giải thích vì sao thủy ngân không phản ứng được với nước để tạo hydroxide và khí hydrogen.

Giải nhanh:

a) Vì V. PTHH:

b) Vì .

IV. TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH ACID

Thí nghiệm 3: Phản ứng của kim loại với dung dịch hydrochloric acid.

Chuẩn bị: 

- Hóa chất: Lá đồng, băng magnesium, dung dịch hydrochloric acid 1 M.

- Dụng cụ: Ống nghiệm.

Tiến hành: Cho vào hai ống nghiệm mỗi ống khoảng 2 mL dung dịch HCl 1 M. Cho tiếp lá đồng vào ống nghiệm (1), băng magnesium vào ống nghiệm (2).

Yêu cầu: Quan sát, mô tả hiện tượng xảy ra và viết phương trình hóa học của phản ứng.

Giải nhanh:

Ống (1) không có phản ứng xảy ra.

Ống (2): băng magnesium tan dần và có khí thoát ra. 

PTHH:

Thí nghiệm 4: Phản ứng của kim loại với dung dịch sulfuric acid loãng, dung dịch sulfuric acid đặc, nóng.

Chuẩn bị: 

- Hóa chất: Lá đồng, dung dịch sulfuric acid 1 M, dung dịch sulfuric acid khoảng 70%, giấy quỳ.

- Dụng cụ: Ống nghiệm, kẹp ống nghiệm, bông tẩm nước, đèn cồn, bật lửa.

Tiến hành:

- Cho vào mỗi ống nghiệm chứa dung dịch sulfuric acid loãng và ống nghiệm chứa dung dịch sulfuric acid đặc một lá đồng. 

- Đậy mỗi ống nghiệm bằng bông tẩm nước.

- Đun hai ống nghiệm trên ngọn lửa đèn cồn. Sau một thời gian, dùng mẩu giấy quỳ kiểm tra pH của bông tẩm nước đã dùng để nút hai ống nghiệm trên.

Yêu cầu: Quan sát, mô tả hiện tượng và giải thích. Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra (nếu có).

Chú ý: Cẩn thận khi sử dụng dung dịch sulfuric acid đặc.

Giải nhanh:

- Ống chứa dung dịch sulfuric acid loãng: không có phản ứng.

- Ống chứa dung dịch sulfuric acid đặc: lá đồng tan dần và có bọt khí thoát ra. Dùng giấy quỳ kiểm tra bông tẩm nước, thấy giấy quỳ đổi màu hồng. 

PTHH:

Câu hỏi 2: Dựa vào thế điện cực chuẩn của kim loại trong Bảng 10.1, giải thích vì sao Cu và Ag không phản ứng với dung dịch hydrochloric acid 1 M.

Giải nhanh:

Thế điện cực chuẩn của hai kim loại Cu và Ag đều lớn hơn giá trị thế điện cực chuẩn của 2H⁺/H₂ nên Cu và Ag có tính khử yếu hơn H⁺.

Luyện tập 3: Có thể dùng dung dịch sulfuric acid đặc để phân biệt đoạn dây bạc và đoạn dây platinum được không? Vì sao?

Giải nhanh:

Có, vì khi đó bạc sẽ phản ứng, còn platinum thì không.

BÀI TẬP

Bài 1: Cho đinh sắt đã được đánh sạch bề mặt vào dung dịch của một trong các muối sau (có nồng độ 1 M): aluminium chloride, zinc nitrate, copper(II) sulfate, lead(II) nitrate. 

a) Trường hợp nào có phản ứng tạo thành kim loại? Nêu vai trò của mỗi chất tham gia phản ứng.

b) Viết các phương trình hóa học của phản ứng ở dạng ion thu gọn.

Giải nhanh:

a) Sắt phản ứng với những dung dịch: copper(II) sulfate, lead(II) nitrate.

Chất khử là Fe; copper(II) sulfate hoặc lead(II) nitrate  là chất oxi hóa.

b)

Bài 2: Từ giá trị thế điện cực chuẩn của các cặp oxi hóa – khử ở Bảng 10.1 và giá trị ở môi trường trung tính, cho biết phản ứng nào sau đây có thể xảy ra. Viết phương trình hóa học của phản ứng (nếu có).

Giải nhanh:

Phản ứng b xảy ra do

PTHH:  

Bài 3: Dựa vào tính chất vật lí và tính chất hóa học, giải thích vì sao bạc, vàng thường được dùng làm đồ trang sức.

Giải nhanh:

- Vàng, bạc có tính dẻo và tính ánh kim.

- Chúng đều không dễ bị oxi hóa trong không khí, khó han gỉ và không phản ứng với các acid thông thường.