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: 
(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 :
Ở anot:
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:
Ở anot:
Tính lượng chất thu được ở các điện cực
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
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
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
Natri hidrocacbonat (NaHCO3)
Natri cacbonat (NaCO3)
Natri hidroxit (NaOH)
Kali Nitrat (KNO3)
Tính chất
Ứng dụng
Tính chất vật lý
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
Dùng để nấu xà phòng
Chế phẩm nhuộm, tơ nhân tạo
Công nghiệp luyện nhôm
Công nghiệp chế biến dầu mỏ
Tính chất
Ứng dụng
Tính chất vật lý
Tính chất hóa học
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
Dùng trong công nghiệp thực phẩm
Dùng trong công nghiệp dược phẩm
Tính chất
Ứng dụng
Tính chất
Tính chất vật lý
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
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)
Chế tạo thuốc súng
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
cấu hình e ngoài cùng là ns2
Có màu trắng bạc, dễ dát mỏng
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.
Nước cứng
Canxi hidroxit Ca(OH)2
Canxi cacbonat CaCO3
Canxi sunfat CaSO4
Tính chất
TCVL: Chất rắn màu trắng, ít tan trong nước
TCHH : Có các tính chất của bazo mạnh, dễ dàng hấp thụ CO2: Ca(OH)2 + CO2 => CaCO3 + H2O
Ứng dụng
Sản xuất amoniac
Sản xuất Clorua vôi
Làm vật liệu xây dựng
Tính chất
Ứng dụng
TCVL : Chất rắn màu trắng, không tan trong nước, bị phân hủy ở 1000oC
TCHH: Phản ứng giải thích sự hình thành thạch nhũ trong các hang đá : CaCO3 + CO2 + H2O <=> Ca(HCO3)2
Thành phần chính của vỏ mai các loài ốc, hến, sò, vỏ trứng
Đá vôi: Vật liệu xây dựng
Đá hoa: Dùng trong các công trình mĩ thuật, trang trí
Bột đá phấn : Phụ gia thuốc đánh răng
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
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
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,...
Vật liệu chế tạo máy bay, tên lửa
Xây dựng, trang trí nội thất
Dây dẫn điện, dụng cụ nhà bếp
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
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,....
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
- 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)
Phạm Diệu Linh 12A10