Đáp án Hóa học 12 cánh diều Bài 14: Tính chất hóa học của kim loại

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.

Hướng dẫn chi tiết:

- Ở nhiệt độ thường, những kim loại nào có thể phản ứng được với dung dịch HCl 1 M 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 chúng có thể khử H⁺ thành H₂

- Ở nhiệt độ thường, những kim loại nào có thể phản ứng được với H₂O để tạo ra H₂ là những kim loại có giá trị thế điện cực chuẩn nhỏ hơn giá trị thế điện cực chuẩn của Mg vì chúng là những kim loại kiềm, kiềm thổ, chỉ có những kim loại kiềm và kiềm thổ mới 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.

Hướng dẫn chi tiết:

Theo Bảng 10.1, giá trị thế điện cực chuẩn càng tăng thì tính khử càng giảm. Vậy chiều giảm dần tính khử của các kim loại là: 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.

Hướng dẫn chi tiết:

Phương trình hóa học của phản ứng giữa kim loại kẽm với mỗi chất sau: oxygen, sulfur và chlorine là:

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.

Hướng dẫn chi tiết:

Hiện tượng quan sát được là ngọn lửa cháy có màu cam. Phương trình hoá học của phản ứng xảy ra là:

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.

Hướng dẫn chi tiết:

Hiện tượng quan sát được là dung dịch ban đầu có màu xanh, sau phản ứng màu xanh của dung dịch bị mất dần đi. Ngoài ra, phần bị ngâm trong dung dịch của đinh sắt bị kim loại màu đỏ nâu bám lên. Nguyên nhân là do Fe có tính khử mạnh hơn Cu nên nó đã đẩy Cu ra khỏi dung dịch CuSO₄ ban đầu để tạo thành muối mới và kim loại Cu. Phương trình hoá học của phản ứng là:

Luyện tập 2: Cho , .

1. a) Cho biết vì sao potassium phản ứng được với nước. Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra.
2. b) Giải thích vì sao thủy ngân không phản ứng được với nước để tạo hydroxide và khí hydrogen.

Hướng dẫn chi tiết:

Để biết kim loại đó có phản ứng với nước hay không, ta so sánh giá trị thế điện cực chuẩn của cặp oxi hoá – khử của kim loại tương ứng với -0,413 V:

1. a) Vì giá trị thế điện cực chuẩn V nên potassium có thể phản ứng được với nước. Phương trình hoá học là:
2. b) Vì giá trị thế điện cực chuẩn nên phản ứng giữa thuỷ ngân và nước không xảy ra.

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.

Hướng dẫn chi tiết:

Trong ống nghiệm (1) không có phản ứng hoá học xảy ra.

Trong ống nghiệm (2) có phản ứng hoá học xảy ra. Bằng chứng là băng magnesium tan dần và ta thấy có khí thoát ra. Phương trình hoá học của phản ứng là:

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.

Hướng dẫn chi tiết:

- Trong ống nghiệm chứa dung dịch sulfuric acid loãng: không có phản ứng hoá học nào xảy ra.

- Trong ống nghiệm chứa dung dịch sulfuric acid đặc, ta quan sát thấy có hiện tượng lá đồng tan dần và có bọt khí thoát ra. Khí sinh ra được thấm vào bông tẩm nước, khi ta dùng giấy quỳ kiểm tra, ta thấy giấy quỳ đổi sang màu hồng. Phương trình hoá học của phản ứng là:

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.

Hướng dẫn chi tiết:

Nhìn vào Bảng 10.1, ta thấy: giá trị thế điện cực chuẩn hai cặp oxi hoá – khử 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⁺, có nghĩa là Cu và Ag không thể khử được ion H⁺ nên giữa chúng không có phản ứng xảy ra.

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?

Hướng dẫn chi tiết:

Dùng dung dịch sulfuric acid đặc có thể phân biệt được đoạn dây bạc và đoạn dây platinum vì khi cho dung dịch sulfuric đặc vào thì bạc sẽ phản ứng, còn platinum thì không phản ứng.

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.

1. a) Trường hợp nào có phản ứng tạo thành kim loại? Nêu vai trò của mỗi chất tham gia phản ứng.
2. b) Viết các phương trình hóa học của phản ứng ở dạng ion thu gọn.

Hướng dẫn chi tiết:

1. a) Các trường hợp có phản ứng tạo kim loại là cho đinh sắt phản ứng với những dung dịch: copper(II) sulfate, lead(II) nitrate.

Ở mỗi phản ứng, chất khử là Fe, copper(II) sulfate hoặc lead(II) nitrate  là chất oxi hóa.

1. b) Phương trình hóa học:

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).

Hướng dẫn chi tiết:

1. a) Phản ứng giữa Ag và Cu²⁺ không xảy ra do , nghĩa Ag có tính khử yếu hơn Cu nên Ag không thể khử Cu²⁺ thành Cu. Do đó không có phản ứng xảy ra.
2. b) Phản ứng giữa Sn và Cu²⁺ có xảy ra do , nghĩa là Sn có tính khử mạnh hơn Cu và Sn có thể khử Cu²⁺ thành Cu. Phương trình hoá học của phản ứng là:
3. c) Phản ứng giữa Ni và H₂O không xảy ra do , nghĩa là Ni có tính khử yếu hơn H₂O nên Ni không thể khử được H₂ Do đó phản ứng giữa Ni và H₂O không xảy ra.

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.

Hướng dẫn chi tiết:

Bạc, vàng thường được dùng làm đồ trang sức vì:

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

- Ngoài ra, vàng và bạc đều không dễ bị oxi hóa trong không khí, khó han gỉ và chúng không phản ứng với các acid thông thường.