Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12: Tính chất của kim loại Dãy điện hóa của kim loại

Bài 18 : TÍNH CHẤT CỦA KIM LOẠI
DÃY ĐIỆN HÓA CỦA KIM LOẠI
A. TÍNH CHẤT VẬT LÍ
I . Tínhchất vật lí chung :
* ở đk thường kimloại ở trạng thái rắn ( trừ Hg )
* Có tính dẻo , dẫn điện , dẫn nhiệt và có ánh kim
II . Giải thích : Tính dẻo , dẫn điện , dẫn nhiệt và ánh kim là do trong kim loại có e tự do trong
mạng tinh thể kim loại

B. TÍNH CHẤT HÓA HỌC
I.Tính chất hoá học chung của kim loại
1. Tác dụng với phi kim
a) với halogen X2 (Br2, I2, Cl2…) Với hầu hết kim loại (trừ vàng và bạch kim) đều tác dụng trực tiếp
với halogen tạo muối halogen có hoá trị cao nhất.
t0
TQ: 2M + nX2 
→ 2MXn
0

t
2Na + Cl2 
→ 2NaCl
0
t
2Na + 3Cl2 
→ 2AlCl3
b)với H2 : KLK và KL( Ca , Ba ,Sr ) có pư với H2 tạo hợp chất hiđrua
K + H2 → 2KH ( kali hiđrua )
Chú ý : Các muối hđrua dễ tan trong nước tạo kiền và H2 : KH + H2O → KOH + H2
c) Với oxi - lưu huỳnh
* Tác dụng với oxi:

Hầu hết kim loại (trừ Au, Pt) đều tác dụng trực tiếp với oxi tạo oxit kim loại.
TQ: 4M + nO2 → 2M2On
t0
VD: 4Na + O2 
→ 2Mg2O
4Al + 3O2 → 2Al2O3
t0
2Cu + O2 
→ 2CuO
Chú ý: Riêng với sắt khi tác dụng với oxi tuỳ theo điều kiện phản ứng mà có sản phẩm khác nhau.
Ví dụ phản ứng đốt Fe tạo oxit sắt từ.
t0
3Fe + 2O2 
→ Fe3O4 (FeO, Fe2O3).
Do vậy khi cho oxit sắt từ tác dụng với dung dịch oxit sắt thường (HCl, H2SO4 loãng) tạo hỗn hợp
hai muối.
Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O
Fe3O4 + 4H2SO4 loãng → FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O
VD2: Phản ứng đốt hoàn toàn hay nung.
t0
4Fe + 3O2 
→ 2Fe2O3 (sắt III oxit)
Nếu oxi hoá không hoàn toàn sắt bằng oxi thì nó tạo hỗn hợp sản phẩm gồm Fe2O3 Fe3O4, FeO, Fe
dư.
* Tác dụng với lưu huỳnh: hầu hết các kim loại đều tác dụng trực tiếp với lưu huỳnh tạo ra muối
sunfua, kim loại có hoá trị trung gian.
VD: Al + S →Al2S3
Fe + S → FeS
Chú ý : Các kimloại tác dụng với S ở t0 cao , riêng Hg tác dụng ở đk thường

VD:

Trang 1


2. Tác dụng với dung dịch axit
a) Tác dụng với dung dịch axit thường như HCl , H2SO4 loãng
Các kim loại đứng trước hiđro trong dãy hoạt động hóa học đều tác dụng trực tiếp với dung dịch
axit này tạo ra muối của kim loại và giải phóng khí hiđro (kim loại sau hiđro thì không phản ứng).
VD:
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2↑
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 ↑
Cu + HCl → không phản ứng.
Ag + HCl không phản ứng.
TQ:
2M + 2nHCl → 2MCln + nH2↑
VD:
Fe + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2 ↑
Chú ý:
1 - Kim loại đứng sau H (Cu) tác dụng được với axit thường khi sục liên tục oxi vào.
VD
2Cu + 4HCl + O2 → 2CuCl2 + 2H2O
2Cu + H2SO4 l + O2 → 2CuSO4 + 2H2O
2 - Kim loại Fe tác dụng với axit thường khi có mặt oxi tạo muối sắt III.

3
O2 → 2FeCl3 + 3H2O
2
3
2Fe + 3H2SO4 l + O2 → Fe2(SO4)3 + 3H2O

2
2Fe + 6HCl +

b) Tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh như HNO3, H2SO4 đặc.
* Cần nhớ: Hầu hết kim loại trừ Au, Pt đều tác dụng trực tiếp với dung dịch axit này tạo muối kim
loại hóa trị cao nhất
* Với axit HNO3
- Với dung dịch HNO3 loãng khi tác dụng với kim loại M (có hoá trị n) tạo muối của kim loại hoá trị
cao nhất và giải phóng H2.
- Sơ đồ tổng quát:
M lµ kimlo¹i
→
M(NO3)n + NH4NO3 , N2↑, N2O ↑ , NO↑ + H2O
Tõ K →Fe

M + HNO3 loãng
M lµ kimlo¹i
→
M(NO3)n +
Sau Fe

NO↑ + H2O
(không màu)

3Cu + 8HNO3 loãng → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
8Fe + 30HNO3 loãng → 8Fe(NO3)3 + 3N2O↑ + 15H2O
Chú ý : Cần nắm chắn thông tin đặc điểm sản phẩm phụ sau phản ứng gồm:
1- muối NH4NO3 là muối tan trong dung dịch có đặc điểm khi nhỏ dung dịch NaOH (bazơ mạnh)
vào thì phản ứng tạo khí NH3 (mùi khai sốc).
NH4NO3 + NaOH → NaNO3 + NH3 ↑ + H2O

(BaOH)2
2 - Khí N2O, N2 đều các khí không màu không, mùi.
3 - Riêng N2 là khí không duy trì sự cháy.
- Khí NO là khí không màu bị hóa nâu ngoài không khí do phản ứng:
2NO + O2 → 2NO2
(không màu)
(màu nâu)
VD:

Trang 2


4 - Với dung dịch axit HNO3 đặc nguội khi tác dụng với kim loại M hóa trị n thì có phản ứng:
M + 2nHNO3 đặc → M(NO3)n + nNO2↑ +

n
H2O
2

Màu nâu
VD:
Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
5- Khí NO2 màu nâu là một axit oxit duy nhất khi tác dụng với dung dịch bazơ tạo đồng thời 2
muối.
2NO2 + 2NaOH → NaNO3 + NaNO2 + H2O
axit nitrat axit nitric
* Với dung dịch axit H2SO4 đặc : khi tác dụng với kim loại M (hoá trị n) tạo muối sunfat và sản
phẩm phụ.
- Sơ đồ tổng quát:

M + H2SO4 đặc → M2(SO4)n + ( H2S , S , SO2 ) + H2O

Với H2SO4 đặc nóng thường tạo khí SO2.
t
Cu + 2H2SO4 
→ CuSO4 + SO2↑ + 2H2O
t0
2Fe + 6H2SO4đ 
→ Fe2(SO4)3 + 2SO2↑ + 6H2O
Chú ý:
1- khí H2S (hiđro sunfua) là chất khí không màu có mùi trứng thối.
2- Khí với S là chất bột màu vàng.
3- Với SO2 là chất khí không màu, mùi xốc làm mất màu dung dịch nước brom, dung dịch KMnO4,
làm mất màu cánh hoa hồng tươi.
Phương trình: SO2 + Br2 → 2HBr + H2SO4
4 -Với H2SO4 đặc nguội, HNO3 đặc nguội không phản ứng với Al, Fe, Cr vì kim loại này thu động
hoá với axit có đặc điểm trên (có lớp màng xiêu axit bảo vệ).

VD:

0

3. Tác dụng với dung dịch muối
VD:
Mg + Fe(NO3)2 → Mg(NO3)2 + Fe
Fe + Cu(NO3)2 → Fe(NO3)2 + Cu
Mg + Cu(NO3)2 → Mg(NO3)2 + Cu
Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag
Cu + Al(NO3)3 không tác dụng.
* Chú ý:

1) Cần nhớ: Từ Mg trở đI , kim loại đứng trước đẩy kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch muối.
2) Thông thường phản ứng của Fe với dung dịch muối tạo muối sắt II , trừ trường sắt tác dụng với
AgNO3 dư tạo muối sắt III do quá trình phản ứng sau:
Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag↓
Fe(NO3)2 + AgNO3 d → Fe(NO3)3 + Ag↓
3) Các kim loại từ sắt đến đồng đều tác dụng với muối sắt III tạo thành muối sắt II .
VD:
Fe + 2FeCl3 → 3FeCl2
Pb + 2Fe(NO3)3 → Pb(NO3)2 + Fe(NO3)2
Cu + 2Fe(NO3)3 → Cu(NO3)2 + Fe(NO3)2
3- Các kim loại đứng trước Mg gồm K, Ba, Ca, Na khi tác dụng với dung dịch muối thì nó phản ứng
với nước trong muối trước.
VD:Nêu hiện tượng, viết phương trình phản ứng và giải thích cho mỗi thí nghiệm sau:
TN1: Cho Na vào dung dịch CuSO4
Trang 3


TN2: Cho Na vào dung dịch AlCl3.
TN3: ChoBa vào dung dịch Al2(SO4)3.
Hướng dẫn
TN1: Hiện tượng sủi bọt khí, sau đó xuất hiện kết tủa màu xanh lam.
Phương trình phản ứng:

Na + H2O → NaOH +

1
H2
2

(1)

1
H2↑
2

(1)

NaOH + CuSO4 → Na2SO4 + Cu(OH)2↓ (2)
Xanh lam.
TN2: Hiện tượng sủi bọt khí sau đó trong dung dịch xuất hiện kết tủa keo trắng. Nếu Na dư thì kết
tủa tan thành dung dịch đồng nhất trong suốt.
Phương trình phản ứng:

Na + H2O → NaOH +

NaOH + AlCl3 →Al(OH)3↓ + 2NaCl
(2)
(keo trắng)
Nếu NaOH dư thì có phản ứng: NaOH + Al(OH)3 → NaAlO2 + 2H2O
(3)
Natri aluminat
TN3: Hiện tượng sủi bọt khí sau đó xuất hiện kết tủa trắng bền ở dưới và kết tủa keo trắng lơ lửng ở
trên. Nếu dư Ba thì kết tủa keo trắng tan ra.
Phương trình phản ứng:
Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2↑
(1)
3Ba(OH)2 + Al2(SO4)3 → 2BaSO4↓ + 2Al(OH)3 (2)
Màu trắng bền
keo trắng.
Nếu Ba dư thì có phản ứng:

Ba(OH)2 + 2Al(OH)3 → Ba(AlO2)2 + 4H2O
Bari aluminat → tan
Hiện tượng: Khi cho Ba vào nước sẽ có hiện tượng sủi bọt khí sau đó sẽ xuất hiện kết tủa trắng bền
ở dưới và kết tủa keo trắng lơ lửng ở trên. Nếu dư Ba thì kết tủa keo trắng tan ra, phần dung dịch
phía trên sau cùng thu được đồng nhất trong suốt.

II. Một số phản ứng riêng khác của kim loại
1. Tác dụng với nước
a) Ở nhiệt độ thường : Các kim loại kiềm, kiềm thổ (VD: Na, K, Ba Ca) tan trong nước ở nhiệt độ
thường thành dung dịch kiềm
VD:
2K + 2H2O → 2KOH + H2↑
Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2↑
- Riêng Al sạch tác dụng một phần rất nhỏ với nước song phản ứng dừng lại ngay do tạo lớp màng
Al(OH)3 bảo vệ theo quan hệ phương trình.
Al + 3H2O →Al(OH)3↓ +

3
H2↑
2

Khi giải bài toán coi Al không tác dụng với nước.
b) Ở nhiệt độ cao :
800 −1000
VD1:
Mg + H2O 
→ MgO + H2↑
t >570 C
VD2:
Fe + H2O 

→ Fe3O4 + 4H2↑
(ở nhiệt độ thấp tạo oxit có hoá trị cao)
2. Tác dụng với dung dịch kiềm
0

0

Trang 4


Cần nhớ: Ngay ở nhiệt độ thường, một số kim loại tan trong dung dịch kiềm như Al, Zn, Ba, Pb, Cr,
…)
VD1: Phản ứng của Al với dung dịch kiềm: NaOH, KOH, Ba(OH) 2
2Al + 2NaOH → 2NaAlO2 + 3H2↑
Al + Ba(OH)2 + 2H2O → Ba(AlO2)2 + 3H2↑
Bari aluminat
VD: Phản ứng của kẽm với dung dịch kiềm.
Zn + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2↑
Zn + Ba(OH)2 → BaZnO2 + H2↑
(Bari zincat) tan
TQ: Phản ứng kim loại M hoá trị n với dung dịch kiềm (NaOH) có phản ứng tổng quát:
M + (4 - n) NaOH + (n - 2)H2O → Na(4 - n)MO2 +

n
H2 ↑
2

3. Tác dụng với oxit kim loại
* Một số kim loại có khả năng khử ion kim loại trong oxit kim loại kém hoạt động về kim loại tự
do.

t0
VD:
2Al + 3CuO 
→ Al2O3 + 3Cu
0

Tổng quát:

t
2Al + Fe2O3 
→ Al2O3 + 2Fe
t0
2yAl + 3FexOy 
→ yAl2O3 + 3xFe
Phản ứng trên đây là phản ứng nhiệt nhôm.

* Vận dụng:
Bài 1: Hoàn tan hỗn hợp X gồm Al, Na vào nước. Để hỗn hợp X tan hoàn toàn thì:
A. Nước dư.
B. Nước dư và số mol của Al lớn hơn Na.
C. Nước dư và nAl < nNa
D. nNa = nAl
Bài 2: Nêu hiện tượng, viết phương trình giải thích cho mỗi thí nghiệm sau:
TN1: Cho Ba vào dung dịch Na2CO3
TN2: Cho Ba vào dung dịch NaHCO3

C. DÃY ĐIỆN HOÁ CỦA KIM LOẠI
I. Khái niệm cặp oxi hoá khử
- Xét quá trình trao đổi electron:


→ Fe
Fe2+ + 2e ¬




→ Cu
Cu2++ 2e ¬




→ Ag
Ag+ + 1e ¬


Chất oxi hoá
Chất khử
* KN: Chất oxi hoá và chất khử của cùng một nguyên tố hoá học tạo nên một cặp oxi hoá khử.
* Kí hiệu : Mn+/M
VD: Fe2+/Fe; Cu2+/Cu
II . So sánh cặp oxi hoá khử
1) Xét cặp Cu2+/Cu và Ag+/Ag.
- Từ phương trình ion gọn: Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu↓
Fe - 2e → Fe2+ : Kim loại Fe là chất khử: ion Cu2+ về kim loại Cu.
Cu2+ + 2e → Cu ion kim loại Cu2+ là chất oxi hoá: oxi hoá kim loại Fe về Fe2+.
2) Xét cặp Cu2+/Cu và Ag+/Ag.

Trang 5

Từ phương trình ion gọn Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag↓
Cu → Cu2+ + 2e:
Kim loại Cu là chất khử: khử ion Ag + →Ag.
2Ag+ + 1e →Ag+
Ag là chất oxi hoá: oxi hóa kim loại Cu → Cu2+.
KL: Vậy tính khử Fe > Cu > Ag
Tính oxi hoá Fe2+ < Cu2+ < Ag+
III . Dãy điện hoá của kim loại
1) Dãy điện hoá :
* Dãy điện hóa của kim loại :

Li + K + Ba 2+ Ca 2+ Na + Mg 2+ Al3+ Mn 2+ Zn 2+  Cr 3+  Fe 2+ Ni 2+Sn 2+ Pb 2+ Fe3+ 2H +Cu 2+ Fe 3+   Hg + Ag + Hg 2+ Pt 2+ A
Li  K  Ba  Ca  Na  Mg  Al  Mn  Zn  Cr  Fe   Ni   Sn   Pb   Fe   H 2   Cu  Fe 2+   Hg  Ag  Hg   Pt   A
* Nhận xét: Nhìn vào dãy điện hoá trên thì
- Kim loại có tính khử mạnh nhất là K và yếu nhất là Au.
- Ion kim loại có tính oxi hoá yếu nhất là K+
* Cần nhớ:
1- Kim loại có tính khử càng mạnh thì ion kim loại của nó có tính oxi hóa càng yếu
2- Kim loại có tính khử càng yếu thì ion kim loại của nó có tính oxi hóa càng mạnh
2) ý nghĩa của dãy điện hoá : Dãy điện hoá giúp ta dự đoán được chiều phản ứng hóa học xảy ra
giữa các cặp oxi hóa khử theo quy luật "chất oxi hoá mạnh + chất khử mạnh → chất oxi hóa yếu +
chất khử yếu hơn. Quy luật được biểu diễn theo quy luật α.
VD: Xét phản ứng giữa cặp Zn2+ / Zn với Cu2+ / Cu
Zn2+
Cu2+
Cu2+ + Zn → Zn2+ + Cu↓

Zn
Cu

* Vận dụng: Cho các dung dịch, mỗi dung dịch có chứa các ion Zn2+, Cu2+, Ag+ và Fe2+, các kim
lóại Zn, Cu, Ag, Fe.
Hãy cho biết kim loại phản ứng với dung dịch muối nào? Viết phương trình phản ứng xảy ra?
Do kim loại có tính khử mạnh khử được ion kim loại có tính khử yếu hơn. Ta có thứ tự cặp oxi hóa
Zn2+.
Zn2+
Fe2+
Cu2+
Ag+
Zn
Fe
Cu
Ag
Các phương trình phản ứng:
2Ag+ + Zn →Ag↓ + Zn2+
Ag+ + Fe → Fe2+ + Ag↓
( Nếu Ag+ dư thì Fe2+ + Ag → Fe3+ + Ag↓ )
2Ag+ + Cu → 2Ag↓ + Cu2+
Cu2+ + Zn → Zn2+ + Cu↓
Cu2+ + Fe → Fe2+ + Cu↓
Fe2+ + Zn → Zn2+ + Fe↓

Trang 6


Trang 7