TỔNG HỢP LÝ THUYẾT CHƯƠNG KIM LOẠI

ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI

KIM LOẠI KIỀM

KIM LOẠI KIỀM THỔ

NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM

Nguyên tắc

Phương pháp

Phương pháp nhiệt luyện

Phương pháp thủy luyện

Phương pháp điện phân

Khử ion KL ở nhiệt độ cao bằng các chất khử như C, CO, H2

Dùng để sản xuất KL trong công nghiệp

Ví dụ: image image

(1) Dùng các dung dịch thích hợp như H2SO4, NAOH, NACN,.. để hòa tan KL

(2) Dùng các KL có tính khử mạnh như Fe, Zn để khử các ion trong dd vừa hòa tan

Ví dụ : Fe + CuSO4 => FeSO4 + Cu

Điện phân hợp chất nóng chảy

Điện phân dung dịch

Các KL mạnh như K, Ca, Na, Mg được điều chế bằng cách khử ion KL bằng dòng điện

VD: Đpnc Al2O3 để điều chế Al Ở catot : image
Ở anot: image
2Al2O3 -đpnc-> 4Al + 3O2

Các KL trung bình được điều chế bằng cách điện phân dd muối của chúng

VD: Đpdd CuCl2 để điều chế Cu Ở catot: image
Ở anot: image

Tính lượng chất thu được ở các điện cực

image

A: Khối lượng maol nguyên tử chất thu được

N Số e nguyên tử đã cho hoặc nhận

I: Cường độ dòng điện

t: Thời gian điện phân

F Hằng số Faraday ( F= 965000)

Khử ion kim loại thành nguyên tử

image

Kiềm

Một số hợp chất quan trọng

Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu hình e nguyên tử

Tính chất vật lý

Tính chất hóa học

Ứng dụng, trạng thái tự nhiên và điều chế

image Nhóm IA của BTH

Cấu hình e nguyên tử: Li [He]2s1, Na [Ne]3s1, K [Ar]4s1, Rb [Kr]5s1, Cs [Xe]6s1

Màu trắng bạc, ánh kim, dẫn điện tốt

Nhiệt độ sôi, độ cứng thấp

Khối lượng riêng nhỏ

Cấu tạo mạng tinh thể lập phương, tương đối rỗng

Tính khử mạnh, giảm từ liti đến xesi , có số oxi hóa +1 trong mọi hợp chất

Tác dụng với phi kim: Khử các nguyên tử phi kim thành ion âm

Tác dụng với axit

Tác dụng với nước

Tác dung với oxi:
4Na + O2 => 2Na2O (Natri oxit)

Tác dụng với clo :
2K + Cl2 => 2KCl

Khử mạnh ion H+ trong dd axit HCl và H2SO4 loãng: 2Na + 2HCl => 2NaCl + H2

Phản ứng xảy ra mãnh liệt, tất cả KL kiềm đều nổ khi tiếp xúc với axit

Td với nước dễ dàng ở nhiệt độ thường : 2K + 2H2O => 2KOH + H2

Để bảo quản KL kiềm khỏi không khí và nước, KL kiềm được ngâm trong dầu hỏa

Ứng dụng

Chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp

Trạng thái tự nhiên

Điều chế

Hợp kim liti - nhôm dùng trong kĩ thuật hàng không

Xesi được dùng làm tế bào quang điện

Chỉ tồn tại dưới dạng hợp chất

Khử các ion của chúng

Phương pháp điện phân (Điện phân muối halogenua của KL kiềm nóng chảy image

image

image

image

Natri hidrocacbonat (NaHCO3)

Natri cacbonat (NaCO3)

Natri hidroxit (NaOH)

Kali Nitrat (KNO3)

Tính chất

Ứng dụng

Tính chất vật lý

image Chất rắn, không màu, dễ nóng chảy, hút ẩm mạnh, tan nhiều trong nước và tỏa nhiệt lớn

Tính chất hóa học

Tác dụng với oxit axit: CO2 + 2NaOH => Na2CO3 + H2O

Td với axit : HCl + NaOH => NaCl + H2O

Td với muối: CuSO4 + 2NaOH => Na2SO4 + Cu(OH)2

image Dùng để nấu xà phòng

image Chế phẩm nhuộm, tơ nhân tạo

image Công nghiệp luyện nhôm

image Công nghiệp chế biến dầu mỏ

Tính chất

Ứng dụng

Tính chất vật lý

Tính chất hóa học

image chất rắn màu trắng, ít tan trong nước, dễ bị nhiệt phân tạo ra Na2CO3 và CO2

Có tính chất lưỡng tính, vừa td được với dd axit, vừa td với bazo

NaHCO3 + HCl => NaCl + CO2 + H2O

NaHCO3 + NaOH => Na2CO3 + H2O

image Dùng trong công nghiệp thực phẩm

image Dùng trong công nghiệp dược phẩm

Tính chất

Ứng dụng

Tính chất

Tính chất vật lý

image Chất rắn màu trắng tan nhiều trong nước

Tính chất hóa học

Tồn tại dưới dạng muối ngậm nước Na2CO3.10H2O

Có đầy đủ tính chất hóa học của muối

Muối cacbonat KL kiềm trong nước cho môi trường kiềm

Hóa chất quan trọng trong công nghiệp thủy tinh, phẩm nhuộm, bột giặt image

Ứng dụng

Tính chất vật lý

Tính chất hóa học

Tinh thể không màu, tan nhiều trong nước, bền trong không khí

Ở nhiệt độ cao bị phân hủy thành KNO2 và O2

Có tính oxi hóa mạnh

Làm phân bón (phân đạm, phân kali) image

Chế tạo thuốc súng image

Kiềm thổ

Một số hợp chất quan trọng

Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu hình e

Tính chất vật lý

TCHH

Ứng dụng, trạng thái tự nhiên

Nhóm IIA, gồm Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra image

cấu hình e ngoài cùng là ns2

Có màu trắng bạc, dễ dát mỏng image

Nhiệt độ sôi cao hơn KL kiềm

Khối lượng riêng nhỏ

Độ cứng cao hơn kim loại kiềm

Tính khử mạnh tăng dần từ Beri đến Bari

Td với phi kim: Khử pk thành ion âm: 2Mg + O2 => 2MgO

Td với axit

Axit loãng : Mg + HCl => MgCl2 + H2

Axit đặc : 4Mg + 5H2SO4 => 4MgSO4 + H2S + 4H2O

Td với nước( trừ Be ở nhiệt độ thường) : Ca + 2H2O => Ca(OH)2 + H2

Trạng thái tự nhiên : Trong tự nhiên, kim loại kiềm thổ chỉ tồn tại dạng ion M2+ trong các hợp chất

Ứng dụng

Be: làm chất phụ gia để chế tạo hợp kim có tính đàn hồi cao, bền, chắc, không bị ăn mòn.

Ca: dùng làm chất khử để tách oxi, lưu huỳnh ra khỏi thép, làm khô 1 số hợp chất hữu cơ

Mg : tạo hợp kim có tính cứng, nhẹ, bền để chế tạo máy bay, tên lửa, ôtô, tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ. Bột Mg trộn với chất oxi hóa dùng để chế tạo chất chiếu sáng ban đêm dùng trong pháo sáng, máy ảnh.

image

Nước cứng

Canxi hidroxit Ca(OH)2

Canxi cacbonat CaCO3

Canxi sunfat CaSO4

Tính chất

TCVL: Chất rắn màu trắng, ít tan trong nước image

TCHH : Có các tính chất của bazo mạnh, dễ dàng hấp thụ CO2: Ca(OH)2 + CO2 => CaCO3 + H2O

Ứng dụng

Sản xuất amoniac image

Sản xuất Clorua vôi image

Làm vật liệu xây dựng

Tính chất

Ứng dụng

TCVL : Chất rắn màu trắng, không tan trong nước, bị phân hủy ở 1000oC image

TCHH: Phản ứng giải thích sự hình thành thạch nhũ trong các hang đá : CaCO3 + CO2 + H2O <=> Ca(HCO3)2 image

Thành phần chính của vỏ mai các loài ốc, hến, sò, vỏ trứng image

Đá vôi: Vật liệu xây dựng

Đá hoa: Dùng trong các công trình mĩ thuật, trang trí image

Bột đá phấn : Phụ gia thuốc đánh răng image

Tính chất

Ứng dụng

Tồn tại dưới dạng muối ngậm nước CaSO4.2H2O (thạch cao sống)

Đun nóng ở 160oC=> thach cao nung

Đun nóng ở 350oC => Thạch cao khan

Dùng làm xi măng

Tạc tượng, đúc khuôn

Bó bột khi gãy xương

image

image

NHÔM

CÁC HỢP CHẤT CỦA NHÔM

Vị trí, cấu hình e

Tính chất vật lý

Ô số 12, nhóm IIA, chu kì 3

Cấu hinh e : [Ne]3s23p1

Số oxi hóa +3 trong các hợp chất

image Màu trắng bạc, nóng chảy ở 660oC

Mềm, dễ kéo sơi, dát mỏng

KL nhẹ, dẫn nhiệt dẫn điện tốt

Ứng dụng và trạng thái tự nhiên

Tính chất hóa học

Có tính khử mạnh, sau kiềm và kiềm thổ, dễ bị oxi hóa thành ion dương

Td với oxit KL: 2Al + Fe2O3 =t=> Al2O3 + 2Fe ( PƯ nhiệt nhôm)

Td với nước : 2Al + 6H2O => 2Al(OH)3 + 3H2

Td với axit

Td với dd kiềm: 2Al + 2NaOH + 2H2O => 2NaAlO2 + 3H2

Td với phi kim: Khử nguyên tử phi kim thành ion âm: 2Al + 3Cl2 => 2AlCl3

Axit loãng: 2Al + 6HCl => 2AlCl3 + 3H2

Axit đặc: Al + 6H2SO4 =t=> Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Thụ động bởi HNO3, H2SO4 đặc, nguội

Trạng thái tự nhiên

Ứng dụng

Chỉ tồn tại ở dạng hợp chất: Al2O3.2H2O, 3NaF. AlF3,...

image Vật liệu chế tạo máy bay, tên lửa

Xây dựng, trang trí nội thất

image Dây dẫn điện, dụng cụ nhà bếp

image Hàn đường ray

Nhôm Oxit ( Al2O3)

Nhôm Hidroxit (Al(OH)3)

Nhôm Sunfat (Al2(SO4)3

Tính chất: Oxit lưỡng tính

TCVL: Chất rắn màu trắng, không tan trong nước, nóng chảy ở 2050oC

TCHH

Td với axit: Al2O3 + 6HCl => 2AlCl3 + 3H2O

Td với bazo: Al2O3 + 2NaOH => 2NaAlO2 + H2O

Ứng dụng

Sản xuất nhôm

Các loại đá quý: hồng ngọc, saphia

Coridon: Chế tạo đá mài, giấy nhám

Xúc tác cho tổng hợp hữu cơ

image

image

Tính chất

TCVL: Chất rắn màu trắng kết tủa dạng keo

TCHH : oxit lưỡng tính, td cả axit và bazo

Ứng dụng

Sử dụng trong công nghiệp nhuộm và dệt

Sản xuất gốm sứ

Trong công nghiệp luyện thủy tinh

Nguyên liệu để sản xuất các hợp chất nhôm khác: nhôm sunfat, nhôm clorua,....

image

Tính chất: Muối khan nhôm sunfat tan trong nước tỏa nhiệt làm dd nóng lên do bị hidrat hóa

Ứng dụng

Phèn chua ( KAl(SO4)2.12H2O): Thuộc gia, công nghiệp giấy, làm trong nước,....

Khái niệm

Nước chứa nhiều ion Ca2+ và Mg2+

Phân loại

Tính cứng toàn phần

Tính cứng vĩnh cửu

Tính cứng tạm thời

Do các muối Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2 , khi đun sôi chúng bị phân hủy làm mất tính cứng: Ca(HCO3)2 => CaCO3 + CO2 + H2O

Do các muối sunfat của Ca và Mg ( Không bị phân hủy)

Tác hại

Bám cặn lên đồ vật => Tốn 5% nguyên liệu

Xà phòng không lên bọt, quần áo dần hỏng do giặt trong nước cứng

Gỉam lưu lượng ống dẫn nước

Cách làm mềm nước cứng

Giảm mùi vị của trà và thức ăn nấu bằng nước cứng

Phương pháp

Nguyên tắc

Phương pháp kết tủa

Dùng Ca(OH)2 làm mất tính cứng tạm thời: Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 => 2CaCO3 + 2H2O

Dùng Na2CO3 làm mất tính cứng tạm thời và vĩnh cửu : 1.Ca(HCO3)2 + Na2CO3 => CaCO3 + 2NaHCO3

  1. CaSO4 + Na2CO3 => CacO3 + Na2SO4

Phương pháp trao đổi ion

Làm mất cả tính cứng tạm thời và vĩnh cửu

Dùng các polime có khả năng trao đổi cation ( Nhựa cationit)

Làm giảm nồng độ các ion Ca2+ và Mg2+

Nhận biết ion Ca2+ và Mg2+

Thêm các anion như( CO3)2- , (SO3)2-, (PO4)3- để làm xuất hiện kết tủa

VD : CaCO3 + CO2 + H2) => Ca(HCO3)2 (tan)
MgCO3 + CO2 + H2O => Mg(HCO3)2 (tan)

image

Phạm Diệu Linh 12A10