TỔNG HỢP KIM LOẠI

NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM

KIM LOẠI KIỀM,KIỀM THỔ

click to edit

TÍNH CHẤT KIM LOẠI

ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI

Vị TRÍ CỦA KIM LOẠI TRONG BẢNG TUẦN HOÀN

-Nhóm IA ( trừ nguyên tố H ) và IIA . Các kim loại này là những nguyên tố s .

-Nhóm IIIA ( trừ nguyên tố Bo) , một phần của các nhóm IVA , VA , VIA . Các kim loại này là những nguyên tố p.

-Các nhóm B ( từ IB đến VIIIB ) . Các kim loại nhóm B được gọi là những kim loại chuyển tiếp , chúng là những nguyên tố d

-Họ lantan và actini . Các kim loại thuộc hai họ này là những nguyên tố f . Chúng được xếp riêng thành hai hàng ở cuối bảng .

Tính chất vật lí chung

Tính chất hoá học

Tác dụng với dd axit

Tác dụng với nước

Tác dụng với phi kim

Tác dụng với dd muối

  • 2Fe + 3Cl2 --> 2FeCl3
  • 2Al + 3O2 --> 2Al2O3
  • Fe + S --> FeS

Ở điều kiện thường , các kim loại đều ở trạng thái rắn ( trừ Hg ) , có tính dẻo , dẫn điện , dẫn nhiệt và có ánh kim .

  • Với dd HCl , H2SO4 loãng : nhiều kim loại có thể khử được ion H+ trong dd axit thành H2
  • VD : Fe + 2HCl --> FeCl2 + H2
  • Với dung dịch HNO3 , H2SO4 đặc :
  • KL + ( H2SO4 đặc , HNO3 ) --> muối + sp khử ( SO2 , NO , NO2 , H2S ,...) + H2O
  • Các kim loại có tính khử mạnh : kim loại nhóm IA và IIA ( trừ Be , Mg ) khử H2O dễ dàng ở nhiệt độ thường .
  • Các kim loại có tính khử trung bình chỉ khử nước ở nhiệt độ cao ( Fe , Zn , ...)
  • Các kim loại còn lại không khử được H2O.
  • Kim loại mạnh hơn có thể khử được ion của kim loại yếu hơn trong dd muối thành kim loại tự do :
  • Fe + CúO4 --> FeSO4 + Cu

Các phương pháp điều chế kim loại

Định luật Faraday

Nguyên tắc điều chế kim loại

Là sự khử ion kim loại thành kim loại : Mn + ne --> M

Phương pháp thủy luyện

Phương pháp điện phân

Phương pháp nhiệt luyện

  • Dùng chất khử C , CO , H2 hoặc kim loại hoạt động để khử ion kim loại ra khỏi hợp chất ở nhiệt độ cao .
  • PbO + H2 --> Pb + H2O
  • Fe2O3 + 3CO --> 2Fe + 3CO2
  • Dùng chất khử mạnh Zn , Fe , ... để khử kim loại có tính khử yếu hơn trong dd ra khỏi hợp chất
  • Fe + CuSO4 --> FeSO4 + Cu
  • Dùng dòng điện 1 chiều để khử các ion kim loại ở catot ra khỏi hợp chất .
  • Điện phân hợp chất nóng chảy : dùng để điều chế các kim loại mạnh như Na , K , Mg , Ca ,...
    VD : điều chế NaCl nóng chảy thu được Na theo PTHH 
          2NaCl (đpnc) --> 2Na + Cl2
  • Điện phân dung dịch : dùng điều chế các kim loại trung bình , yếu bằng cách điện phân dung dịch muối của chúng .
    VD : điện phân dung dịch CuCl2 thu được Cu theo PTHH
         CuCl2 --> Cu + Cl2

-m = ( A . I . t ) / ( n . F )
-Trong đó :
m : khối lượng chất thu được mỗi điện cực ( gam ) .
A : khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực .
n : số e mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận
I : cường độ dòng điện ampe kế (A)
t : thời gian điện phân (giây)
F : hằng số Faraday ( F = 96500 )


Nhôm

Một số hợp chất quan trọng của nhôm

Tính chất vật lý

Tính chất hoá học

Vị trí

Điều chế

Nhôm ( Al ) ở ô số 13 , thuộc nhóm IIIA , chu kì 3 của bảng tuần hoàn .

  • Nhôm là kim loại màu trắng bạc , dễ kéo sợi , dễ dát mỏng
  • Nhôm là kim loại nhẹ , dẫn điện tốt , dẫn nhiệt tốt

Tác dụng với axit

Tác dụng với oxit kim loại

Tác dụng với phi kim

Tác dụng với nước

Tác dụng với dd kiềm

Tác dụng với oxi : 4Al + 3O2 --> 2Al2O3

Tác dụng với halogen : 2Al + 3Cl2 --> 2AlCl3

  • Nhôm khử H+ trong axit HCl và H2SO4 loãng thành khí H2
  • 2Al + 6H+ --> 2Al3+ + 3H2
  • Nhôm tác dụng với HNO3 loãng , HNO3 đặc nóng , H2SO4 đặc nóng tạo các sản phẩm khử tương ứng .
  • 2Al + 6H2SO4 ( đặc) --> Al2(SO4)3 + 3SO2+ 6H2O
  • Nhôm khử oxit của kim loại có tính khử yếu hơn
  • Al + Fe2O3 ---> Al2O3 + Fe

Tổng quát : Al + M2On ---> Al2O3 + M

  • Bề mặt nhôm có lớp oxit bền không cho nước và khí thấm qua .
  • Phá hủy lớp oxit nhôm người ta dùng Hg để tạo hỗn thống ( Al- Hg ) thì tác dụng với nước .
  • 2Al + 6H2O --> 2Al( OH)3 + 3H2O
  • Tác dụng với dd kiềm giải phóng khí H2
  • 2Al + 2NaOH --> 2NaAlO2 + 3H2O
  • Phương pháp : điện phân nóng chảy nhôm oxit với xúc tác criolit để giảm nhiệt độ nóng chảy từ 2050°C xuống 900°C
  • 2Al2O3 --> ( đk to , criolit ) 4Al + 3O2

Nhôm oxit : Al2O3

Nhôm hiđroxit : Al(OH)3

Nhôm sunfat : Al2(SO4)3

Tính chất vật lý : là chất kết tủa keo , màu trắng , không tan trong nước , dễ bị nhiệt phân hủy .

  • Tính chất hoá học :
  • Al2O3 là oxit lưỡng tính , tác dụng được với dung dịch axit và dung dịch kiềm
  • Al2O3 + 6HCl --> 2AlCl3 + 3H2O
  • Al2O3 + 2NaOH --> 2NaAlO2 + H2O

Ứng dụng : sản xuất nhôm , làm đồ trang sức , xúc tác trong tổng hợp hữu cơ ,...

Tính chất vật lí

Tính chất hoá học

Dễ bị nhiệt phân thành nhôm oxit

  • 2Al(OH)3 --> Al2O3 + 3H2O

Là hợp chất lưỡng tính tan trong axit và bazơ

  • Al(OH)3 + 3 HCl --> AlCl3 + 3H2O
  • Al(OH)3 + 3HCl --> AlCl3 + 3H2O

Là chất kết tủa keo , màu trắng , không tan trong nước , dễ bị nhiệt phân hủy .

  • Muối nhôm sunfat khan tan trong nước là toả nhiệt do bị hidrat hoá .
  • Phèn chua : K2SO4 , Al2(SO4)3 . 24H2O hay viết gọn : KAl(SO4)2.12H2O . Dùng trong ngành thuộc da , công nghiệp giấy , chất cầm màu trong ngành dệt vải , làm trong nước

Kim loại kiềm

Kim loại kiềm thổ

Tính chất hoá học

Ứng dụng

Tính chất vật lí

Điều chế

Vị trí và cấu hình e nguyên tử

Thuộc nhóm IA gồm : Li , Na , K , Rb , Cs , Fr .

Cấu hình e nguyên tử : ns1

  • Liên kết kim loại yếu
  • Là những kim loại rất nhẹ và bền , dẫn điện và dẫn nhiệt tốt .
  • Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp , giảm từ Li đến Fr .
  • Độ cứng nhỏ

Tác dụng với axit

Tác dụng với nước

Tác dụng với phi kim

Tác dụng với dd muối

Tác dụng với oxi khô tạo peoxit :

  • 2Na + O2 --> Na2O2 ( r)

Tác dụng với oxi không khí khô ở nhiệt độ phòng tạo Na2O(r)

  • 2M + 2H --> 2M + H2
  • VD : Na + HCl --> NaCl + 1/2 H2 
     Na dư + H2O --> NaOH + 1/2 H2
  • 2M + 2H2O --> 2MOH(dd) + H2
  • VD: Na + H2O --> NaOH + 1/2H2
  • Khi cho Na tác dụng với dd muối CuSO4 sẽ có bọt khí và kết tủa Cu(OH) màu xanh .
  • 2Na+ 2H2O --> 2NaOH + H2
  • 2NaOH + CuSO4 --> Na2SO4 + Cu(OH)2
  • Chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp dùng trong thiết bị báo cháy .
  • K , Na dùng làm chất trao đổi nhiệt trong các lò phản ứng hạt nhân .
  • Cs dùng để chế tạo bào quang điện .
  • Dùng để điều chế 1 số kim loain quý hiếm bằng phương pháp nhiệt luyện .
  • Dùng làm xúc tác trong nhiều phản ứng hữu cơ.
  • Điện phân nóng chảy muối halogenua hoặc hiđroxit của kim loại kiềm trong điều kiện không có không khí .
  • 2NaCl --> (dpnc) 2Na + Cl2

Tính chất hoá học

Ứng dụng

Tính chất vật lí

Điều chế

Vị trí và cấu hình e nguyên tử

Thuộc nhóm IIA gồm Be , Mg , Ca , Sr , Ba , Ra

Cấu hình e chung là ns2 , thuộc nhóm s , hai e lớp ngoài cùng dễ tách ra tạo thành cation M+2

  • Màu sắc : có màu trắng bạc hoặc xám nhạt .
  • Có độ cứng thấp nhưng cao hơn kim loại kiềm .
  • Nhiệt độ nóng chảy và nhiêtn độ sôi tương đối thấp ( trừ Be ).
  • Khối lượng riêng tương đối nhỏ , nhẹ hơn nhôm(Al) nhưng trừ Ba.

Tác dụng với axit

Tác dụng với nước

Tác dụng với phi kim

  • Khi đốt nóng tất cả các kim loại nhóm IIA đều cháy thành oxit
    2Mg + O2 --> 2MgO
  • Với halogen : phản ứng dễ dàng ở nhiệt độ thường
    M + X2 --> MX2
  • Ở t° thường : Be và Mg bị oxh chậm tạo thành lớp màng oxit bảo vệ , các kim loại còn lại tác dụng mạnh hơn .
  • Tác dụng với HCl , H2SO4 loãng
    Ca + 2HCl --> CaCl2 + H2
  • Tác dụng với HNO3 , H2SO4 đặc
    4Ca + 10HNO3 --> 4Ca(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
    Mg + 4HNO3 đặc -->Mg(NO3)+2NO2+2H2O
  • Ca , Sr , Ba tác dụng với nước ở nhiệt độ thường tạo dung dịch bazơ.
  • PT : Ca + 2H2O --> Ca(OH)2 + H2
  • Mg không tan trong nước lạnh , tan chậm trong nước nóng tạo thành MgO.
  • PT : Mg + H2O --> MgO + H2
  • Với ca dùng làm chất khử để tách oxi , lưu huỳnh ra khỏi thép để tránh bị ăn mòn.
  • Với Mg thì ứng dụng nhiều hơn so với kim loain kiềm thổ khác , nó được dùng tạo hợp kim có tính cứng , nhẹ bền để chế tạo máy bay . Nó cũng được dùng để tổng hợp chất hữu cơ . Với bột Mg khi trộn chung với chất oxi hoá thì tạo sáng ban đêm dùng trong pháo sáng và máy ảnh .
  • Với Be người ta dùng làm chất phụ gia để chế tạo hợp kim có tính đàn hồi cao , bền , chắc và không bị ăn mòn .

Điện phân nóng chảy muối kim loại kiềm thổ

  • CaCl2 pnc --> Ca + Cl2

Hoàng Xuân Hoà nữ