Đáp án Hoá học 12 kết nối Bài 27: Đại cương về kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất

BÀI 27. ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP DÃY THỨ NHẤT

MỞ ĐẦU

Các kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất và hợp kim của chúng được sử dụng phổ biến làm vật liệu chế tạo dụng cụ, thiết bị, máy móc, phương tiện giao thông,…

Các ứng dụng này dựa trên tính chất nào của kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất?

Hướng dẫn chi tiết:

Các ứng dụng như làm vật liệu chế tạo dụng cụ, thiết bị, máy móc, phương tiện giao thông,… dựa trên tính chất:

- Chúng là những kim loại khó nóng chảy.

- Độ cứng khá cao.

- Khối lượng riêng: hầu hết chúng đều là kim loại nặng, riêng scandium và titanium tương đối nhẹ.

- Độ dẫn điện và độ dẫn nhiệt tương đối tốt.

I. ĐƠN CHẤT KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP DÃY THỨ NHẤT

Hoạt động nghiên cứu: Cấu hình electron của nguyên tử các nguyên tố kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất được cho trong bảng sau:

Thực hiện các yêu cầu sau:

1. Trong bảng tuần hoàn, các nguyên tố kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất thuộc khối s, p, d hay f?

2. Nhận xét chung về cấu hình electron của nguyên tử kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất về:

a) Đặc điểm giống nhau và khác nhau trong cấu hình electron nguyên tử.

b) Sự biến đổi số electron trên phân lớp 3d và 4s.

Hướng dẫn chi tiết:

1. Trong bảng tuần hoàn, các nguyên tố kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất thuộc khối d.

2. Nhận xét:

a) Giống nhau: đều có lớp vỏ bên trong của khí hiếm Ar và đều là những nguyên tố chu kì 4.

Khác nhau: chúng có số electron trên lớp ngoài cùng và phân lớp sát lớp ngoài cùng khác nhau.

b) Số electron trên phân lớp 3d của các kim loại này tăng dần từ 1 (ở Sc) đến 10 (ở Cu). Trong khi đó trên phân lớp 4s, số electron của chúng thường bằng 2 (trừ Cr và Cu).

Câu hỏi 1: Đặc điểm cấu hình electron nguyên tử kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất có gì khác biệt so với nhóm IA và IIA trong cùng chu kì?

Hướng dẫn chi tiết:

- Nguyên tử nguyên tố chuyển tiếp dãy thứ nhất có phân lớp 3d chưa đầy đủ, các electron hoá trị nhiều, electron phân bố trên cả phân lớp 4s và 3d.

- Nguyên tử nhóm IA và IIA có các electron hoá trị ít và đều nằm trên phân lớp s, bên trong là cấu trúc vỏ khí hiếm bền vững.

Hoạt động nghiên cứu: Một số thông số vật lí của kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất được trình bày ở Bảng 27.2.

Thực hiện các yêu cầu sau:

1. Trong số các kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất, hãy chỉ ra:

a) Các kim loại khó nóng chảy hơn Be. Biết nhiệt độ nóng chảy của Be là 1 287 ^oC.

b) Các kim loại nặng (D 5 g/cm³)

2. 

a) Tra cứu Bảng 24.2, Bảng 25.2 và Bảng 27.2 để hoàn thành các thông số vật lí của K, Ca, Fe, Cu vào vở theo bảng mẫu sau:

b) So sánh sự khác biệt về các thông số vật lí trên giữa Fe, Cu (kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất) với K, Ca (kim loại họ s).

Hướng dẫn chi tiết:

1. a) Các kim loại khó nóng chảy hơn Be là những kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao hơn 1287^oC, đó là: Sc, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni.

b) Các kim loại nặng (D 5 g/cm³) là: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni.

2. 

a) Các thông số vật lí của K, Ca, Fe, Cu là:

b) Sự khác biệt về giá trị các thông số vật lí: các giá trị thông số vật lí của Fe và Cu đều cao hơn rất nhiều so với hai kim loại trong cùng chu kì 4 là K và Ca.

Nguyên nhân dẫn đến sự khác biệt này là do bán kính nguyên tử kim loại của Cu và Fe nhỏ hơn, số electron tham gia của Cu, Fe vào liên kết kim loại nhiều hơn.

II. HỢP CHẤT CỦA KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP DÃY THỨ NHẤT

Hoạt động nghiên cứu: Xác định số oxi hoá của nguyên tử các nguyên tố chromium và manganese trong các dãy chất sau:

- Cr₂O₃, CrO₃, K₂CrO₄, K₂Cr₂O₇.                 

- MnO, MnO₂, K₂MnO₄, KMnO₄.

Hướng dẫn chi tiết:

- Số oxi hoá của Cr trong các hợp chất Cr₂O₃, CrO₃, K₂CrO₄, K₂Cr₂O₇ lần lượt là +3, +6, +6 và +6.

- Số oxi hoá của Mn trong các hợp chất MnO, MnO₂, K₂MnO₄, KMnO₄ lần lượt là +2, +4, +6 và +7. 

Câu hỏi 2: Từ cấu hình electron ở Bảng 27.1, xác định cấu hình electron của các ion kim loại sau: Cr³⁺, Mn²⁺, Cu²⁺.

Hướng dẫn chi tiết: