Home Hóa học 9 Dãy hoạt động hóa học của kim loại và bài tập có...

Dãy hoạt động hóa học của kim loại và bài tập có giải

50
0
Dãy hoạt động hóa học của kim loại gồm dãy các kim loại được sắp xếp theo thứ tự, thứ tự này phụ thuộc vào mức độ hoạt động của kim loại (tức là khả năng tham gia phản ứng hóa học với chất khác). Dãy hoạt động hóa học của kim loại được xây dựng từ phương pháp thực nghiệm.

I . Dãy hoạt động hóa học của kim loại dạng rút gọn

(Được sắp xếp theo chiều giảm dần mức độ hoạt động hóa học của kim loại)

KL

Li K Na Ba Ca Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt

Au

Phân loại

Kim loại mạnh nhất Kim loại mạnh Kim loại trung bình

Kim loại yếu

Bảng hoạt động hóa học của kim loại:

Kim loại

Ion Khả năng phản ứng

Điều chế

Xêsi Cs Cs+ phản ứng với nước lạnh Điện phân
Franxi Fr Fr+
Rubidi Rb Rb+
Kali K K+
Natri Na Na+
Liti Li Li+
Bari Ba Ba2+
Radi Ra Ra2+
Stronti Sr Sr2+
Canxi Ca Ca2+
Magie Mg Mg2+ Phản ứng rất chậm với nước lạnh, nhưng nhanh chóng
trong nước sôi và rất mạnh với axit
Beri (Berili) Be Be2+ phản ứng với axit và hơi nước sôi
Nhôm Al Al3+
Titan Ti Ti4+ phản ứng với axit vô cơ đặc hỏa luyện kim (pyrometallurgical) trích xuất bằng magie,
hoặc ít phổ biến khác kim loại kiềm, hydro hoặc canxi trong quy trình Kroll
Mangan Mn Mn2+ phản ứng với axit; phản ứng rất kém với hơi nước sôi. Nấu chảy quặng với than cốc
Kẽm Zn Zn2+
Crom Cr Cr3+ Phản ứng nhiệt nhôm
Sắt Fe Fe3+ Nấu chảy quặng với than cốc
Cadimi Cd Cd2+
Coban Co Co2+
Niken Ni Ni2+
Thiếc Sn Sn2+
Chì Pb Pb2+
Antimon Sb Sb3+ có thể phản ứng với một số axit oxy hóa mạnh chiết nhiệt hoặc vật lý
Bismut Bi Bi3+
Đồng Cu Cu2+
Wolfram W W3+
Thủy ngân Hg Hg2+
Bạc Ag Ag+
Vàng Au Au3+[1] [2]
Platin Pt Pt4+

Đi từ dưới lên trên cùng của bảng kim loại:

  • Khả năng phản ứng tăng;
  • Khả năng cho electron (bị oxy hóa) dễ dàng hơn để tạo thành các ion dương;
  • Ăn mòn hoặc xỉn màu dễ hơn;
  • Cần nhiều năng lượng hơn (và các phương pháp khác nhau) để được tách chúng từ các hợp chất của chúng;
  • Trở thành chất khử mạnh hơn.

II . Ý nghĩa của dãy hoạt động hóa học của kim loại

1 . Khả năng phản ứng với nước

Kim loại Kiềm và một số kim loại Kiềm thổ (như Ca, Ba) tác dụng với nước tạo ra bazơ (hoặc hidroxit lưỡng tính) và giải phóng khí H2 ở điều kiện bình thường.

Ví dụ:

2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2

Chú ý:

Nhôm không tác dụng được với nước do lớp oxit Al2O3 bên ngoài ngăn cản nhôm tác dụng với nước.

Magie phản ứng chậm với nước.

Ở nhiệt độ thường, sắt không tác dụng với nước, nhưng ở nhiệt độ cao thì phản ứng thế với nước tạo ra oxit sắt và giải phóng khí hidro. Nếu nhiệt độ dưới 570oC thì oxit sắt đó là oxit sắt từ (Fe3O4 hay FeO.Fe2O3) còn trên 570oC thì oxit đó là FeO.

2 . Tác dụng với oxi

Kim loại mạnh tác dụng với oxi ở nhiệt độ thường. Do đó các kim loại này thường ở dạng hợp chất ngoài không khí.

Kim loại trung bình và đồng phản ứng với oxi ở nhiệt độ cao. Một số kim loại để lâu ngoài không khí tạo thành hợp chất oxit làm mất dần đi tính chất ban đầu, ví dụ như để sắt ngoài không khí ẩm lâu ngày tạo thành Fe2O3 (Sắt (III) oxit) rất giòn và dễ gãy, người ta gọi hiện tượng này là gỉ sét.

Kim loại yếu còn lại khó tham gia phản ứng với oxi (như vàng, bạc, platin). Người ta thường dùng lửa để thử xem vàng có phải là vàng thật không, nếu sau khi đốt mà vàng vẫn giữ được màu sắc như ban đầu, còn nếu bị thay đổi về màu sắc thì đó là vàng giả (có thể là đồng thau).

Chú ý:

Đồng tham gia phản ứng với oxi ở nhiệt độ cao từ màu đỏ gạch chuyển sang màu đen của đồng (II) oxit. Ở nhiệt độ cao hơn (800 – 1000oC) thì một phần CuO ở lớp bên trong bị oxi hóa Cu thành Cu2O màu đỏ.

3 . Phản ứng với dung dịch axit

Kim loại mạnh và trung bình tác dụng với dung dịch axit (trừ Pb) tạo ra muối và giải phóng khí hidro. Do đó trong phòng thí nghiệm, người ta thường dùng một số kim loại như Zn, Al, Fe tác dụng với HCl hoặc H2SO4 loãng để điều chế khí H2. Nhưng trong axit HNO3 đặc, nguội hay H2SO4 đặc, nguội thì Fe, Al và Cr bị thụ động hóa.

Kim loại yếu không thể phản ứng với axit loãng nhưng một số kim loại (như Cu, Ag) có thể phản ứng với axit đặc (H2SO4 đặc, nóng hoặc HNO3 đặc hay loãng) tạo ra dung dịch muối mới nhưng không giải phóng khí hidro mà thay vào đó là khí sunfurơ (hoặc khí NO2 hay khí NO).

Chú ý:

Kim loại tác dụng với axit sunfuric loãng thì tạo ra muối có số oxi hóa thấp nhưng còn tác dụng với axit sunfuric, axit nitric đặc, nóng hay axit nitrơ đặc thì sẽ tạo ra muối có số oxi hóa cao.

Sắt tác dụng với axit nitric loãng thu được khí NO hay N2O hay khí nitơ hay NH4NO3 còn tác dụng với axit nitric rất loãng, lạnh sẽ giải phóng khí hidro.

Nhôm tác dụng với axit nitric rất loãng sẽ tạo ra dung dịch nhôm nitrat và amoni nitrat. Nhôm tác dụng với axit sunfuric đặc nóng thì thu được khí sunfurơ hay một số trường hợp khác thì sinh ra lưu huỳnh hoặc khí hidro sunfua.

4 . Khả năng đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi muối

Khí CO hoặc khí hidro có thể khử các oxit kim loại trung bình (trừ Al, Mg…) và kim loại yếu tạo ra kim loại và khí CO2 hoặc nước.

Ví dụ:

CuO + H2  –to–> Cu + H2O

PbO + CO  –to–> Pb + CO2

Chú ý:

Tính chất quan trọng của nhôm là tính khử mạnh. Nhôm có khả năng phản ứng dễ dàng với các phi kim như khí clo, lưu huỳnh, oxi… Nhôm khử được oxit kim loại tạo ra kim loại và nhôm oxit (phản ứng nhiệt nhôm).

Đối với Fe2O3 thì khí CO/ hidro khử thành Fe3O4 rồi khử thành FeO cuối cùng mới tạo ra Fe.

Ở nhiệt độ cao, cacbon còn khử được một số oxit kim loại như PbO, ZnO, CuO… thành các kim loại như Pb, Zn, Cu…. Vì vậy trong luyện kim người ta sử dụng tính chất này của cacbon để điều chế kim loại.

5 . Khả năng bị nhiệt phân hủy

Khi nung nóng các bazơ hidroxit không tan trong nước ta được oxit của kim loại đó và có hơi nước thoát ra.

Chú ý:

Đồng II hidroxit tan dễ dàng trong dung dịch amoniac tạo ra dung dịch xanh lam thẫm gọi là nước Svayde [Cu(NH3)4](OH)2

III . Bài tập về dãy hoạt động hóa học của kim loại

Bài 1 trang 54 SGK Hóa học 9:

Dãy các kim loại nào sau đây được sắp xếp đúng theo chiều hoạt động hoá học tăng dần ?
a ) K, Mg, Cu, Al, Zn, Fe ;          d ) Zn, K, Mg, Cu, Al, Fe ;

b ) Fe, Cu, K, Mg, Al, Zn ;          e ) Mg, K, Cu, Al, Fe.

c ) Cu, Fe, Zn, Al, Mg, K ;

Giải:

Dãy các kim loại được sắp xếp theo đúng chiều hoạt động hóa học tăng dần là:

                  c )   Cu, Fe, Zn, Al, Mg, K 

Bài 2 trang 54 SGK Hóa học 9:

Dung dịch ZnSO4 có lẫn tạp chất là CuSO4. Dùng kim loại nào sau đây để làm sạch dung dịch ZnSO4 ? Hãy giải thích và viết phương trình hoá học.

a) Fe ;         b) Zn ;            c) Cu ;             d) Mg.

Giải:

Dùng kẽm vì có phản ứng

Zn + CuSO→ ZnSO + Cu↓

Lọc bỏ kết tủa, dung dịch thu được ZnSO4  chứa tinh khiết.

Bài 3 trang 54 SGK Hóa học 9:

Viết các phương trình hoá học :

a) Điều chế CuSO4từ Cu.

b) Điều chế MgCl2từ mỗi chất sau : Mg, MgSO4, MgO, MgCO3.

(Các hoá chất cần thiết coi như có đủ).

Giải:

Phương trình hóa học:

a ) Điều chế CuSO4 từ Cu: Cu + 2H2SO4 đặc, nóng → CuSO4 + SO2 + 2H2O

b ) Điều chế MgCl2 :

– từ Mg: Mg + 2НСl → MgCl2 + H2

– từ MgSO4 : MgSO4 + BaCl2 → MgCl2 + BaSO4

– từ MgO: MgO + 2HCl → MgCl2 + H2O

– từ Mg: MgS + 2HCl → MgCl2 + H2S

Bài 4 trang 54 SGK Hóa học 9:

Hãy cho biết hiện tượng xảy ra khi cho

a ) kẽm vào dung dịch đồng clorua.

b ) đồng vào dung dịch bạc nitrat.

c ) kẽm vào dung dịch magie clorua.

d ) nhôm vào dung dịch đồng clorua.

Viết các phương trình hoá học, nếu có.

Giải:

Hiện tượng xảy ra khi cho:

a) Kẽm vào dung dịch đồng sunfat: CuCl2(dd) + Zn(r) → ZnCl2(dd) + Cu(r)

Hiện tượng: Có chất rắn màu đỏ bám vào bề mặt kẽm, màu xanh của dung dịch nhạt dần

b) Đồng vào dung dịch bạc nitrat: Cu +2 Ag NO3 → Cu( NO3)+ 2Ag ↓

Hiện tượng: Chất rắn màu trắng bám vào bề mặt đồng. Đồng đẩy được Ag ra khỏi dung dịch muối, màu xanh lam xuất hiện trong dung dịch 

c) Kẽm vào dung dịch magie clorua: Không có hiện tượng xảy ra và không có phản ứng.

d) Nhôm vào dung dịch đồng clorua: 2Al(r) + 3CuCl2(dd)  → 2AlCl+ Cu(r)

Hiện tượng: Có chất rắn màu đỏ bám vào bề mặt nhôm, màu xanh của dung dịch nhạt dần.

Bài 5 trang 54 SGK Hóa học 9:

Cho 10,5 gam hỗn hợp 2 kim loại Cu, Zn vào dung dịch H2SO4 loãng dư, người ta thu được 2,24 lít khí (đktc).

a ) Viết phương trình hoá học.

b ) Tính khối lượng chất rắn còn lại sau phản ứng.

Giải:

Số mol khí H2 thoát ra = 2,24 : 22,4 = 0,1 mol.

a ) Phương trình hóa học: Zn + H2SO4 → ZnSO4 + Н2

b ) Theo phương trình: số mol Zn phản ứng = 0,1 mol , hay 6,5 gam

Khối lượng chất rắn (Cu) còn lại sau phản ứng =  mhh – mZn = 10,5 – 0,1 x 65 = 4 gam.


Qua kiến thức về: “Dãy hoạt động hóa học của kim loại và bài tập có giải” ở trên, mong rằng hữu ích với các em. Chúc các em thi tốt.

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here