Giải chi tiết Hóa học 12 cánh diều 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.

Bài làm chi tiết:

Ở nhiệt độ thường:

Những kim loại đứng trước Cu có thể phản ứng được với dung dịch HCl 1 M.

Những kim loại đứng trước Mg có thể phản ứng được với H₂O để tạo ra 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.

Bài làm chi tiết:

Chiều giảm dần tính khử của các kim loại trên: 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.

Bài làm chi tiết:

Ta có các phương trình hóa học tương ứng:

2Zn(s)+O2(g)         to      2ZnO(s) 

Zn(s)+S(s)         to      ZnS (s)

Zn(s)+Cl2(g)         to      ZnCl2(s) 

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.

Bài làm chi tiết:

Ta thấy phản ứng xảy ra mãnh liệt, tỏa nhiều nhiệt và ngọn lửa cháy có màu cam.

Mg+O2         to      MgO 

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.

Bài làm chi tiết:

Sau khoảng 10 phút, ta thấy dung dịch màu xanh ban đầu dần nhạt đi, phần bị ngâm trong dung dịch của đinh sắt có lớp kim loại màu nâu đỏ bám lên. Do Fe đã đẩy Cu ra khỏi dung dịch muối CuSO₄ để tạo thành muối mới và Cu bị đẩy ra đã bám lên Fe.

Fe(s)+CuSO4(aq)                 FeSO4(aq)+Cu(s) 

Luyện tập 2: Cho EoK+/K=-2,925 V, EoHg2+/Hg=0,854 V.

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

Bài làm chi tiết:

Dựa vào khả năng phản ứng với nước:

1. Vì EoK+/K<-0,413 nên potassium phản ứng được với nước.

K+H2O                → KOH+12H2

1. Vì EoHg2+/Hg>-0,413 nên thủy ngân không phản ứng được với nước để tạo hydroxide và khí hydrogen.

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.

Bài làm chi tiết:

Ở ống nghiệm (1): Không có hiện tượng gì xảy ra. 

Ở ống nghiệm (2): Băng magnesium tan dần và có khí thoát ra.

Mg+HCl               → MgCl2+H2

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.

Bài làm chi tiết:

Ở ống nghiệm chứa dung dịch sulfuric acid loãng: Không có hiện tượng gì xảy ra.

Ở ống nghiệm chứa dung dịch sulfuric acid đặc: Lá đồng tan dần và có bọt khí thoát ra. Khi cho khí vừa sinh ra thấm vào bông tẩm nước mà dùng giấy quỳ kiểm tra, ta thấy giấy quỳ chuyển sang màu hồng.

Cu+2H2SO4 đặc          to         → CuSO4+2H2O+SO2

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.

Bài làm chi tiết:

Dựa vào thế điện cực chuẩn của kim loại trong Bảng 10.1, ta thấy:

EoCu2+/Cu >Eo2H2+/H2  và EoAg+/Ag >Eo2H2+/H2  nên không khử được ion H⁺, do đó Cu và Ag không phản ứng với dung dịch hydrochloric acid 1 M.

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?

Bài làm chi tiết:

Có thể dùng dung dịch sulfuric acid đặc để phân biệt đoạn dây bạc và đoạn dây platinum vì bạc có thể tan được trong dung dịch sulfuric acid đặc, còn platinum thì không.

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

Bài làm chi tiết:

1. Đinh sắt có phản ứng khi cho vào những dung dịch sau: copper(II) sulfate, lead(II) nitrate.

Ở cả hai phản ứng, Fe đóng vai trò chất khử, ion Cu²⁺ và ion Pb²⁺ đóng vai trò chất oxi hóa.

1. Phương trình hóa học ở dạng ion thu gọn:

Fe+Cu2+                Fe2++Cu 

Fe+Pb2+                Fe2++Pb 

Bài 2: Từ giá trị thế điện cực chuẩn của các cặp oxi hóa – khử ở Bảng 10.1 và giá trị E2H2O/2OH-+H2=-0,413 V 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).

Bài làm chi tiết:

1. Phản ứng không xảy ra do EoAg+/Ag >EoCu2+/Cu , điều này chứng tỏ Ag có tính khử yếu hơn Cu và ion Ag⁺ có tính oxi hóa mạnh hơn ion Cu²⁺.
2. Phản ứng có xảy ra do EoSn2+/Sn <EoCu2+/Cu , điều này chứng tỏ Sn có tính khử mạnh hơn Cu và ion Sn⁺ có tính oxi hóa mạnh hơn ion Cu²⁺.
3. Phản ứng không xảy ra do EoNi2+/Ni >E2H2O/2OH-+H2, điều này chứng tỏ Ni có tính khử yếu hơn H₂O và ion Ni²⁺ có tính oxi hóa mạnh hơn OH^- + H₂.

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.

Bài làm chi tiết:

Lý do vàng và bạc được thường được dùng làm đồ trang sức:

• Dựa theo tính chất vật lí: do vàng và bạc có tính dẻo và ánh kim.
• Dựa theo tính chất hóa học: do vàng và bạc đều không dễ bị oxi hóa trong không khí, không bị han gỉ và không phản ứng với các acid thông thường.