Bài giảng Bài giảng Este (tiết 10)

y hóa của môi trường.
VD: Một vật bằng gang ( hợp kim Fe – C) để lâu ngoài không khí ẩm. Ta có:
Hai điện cực khác nhau ( Fe – C).
Hai điện cực tiếp xúc nhau.
Hai điện cực tiếp xúc với dung dịch chất điện li ( H2O có hòa tan O2, H2S, H2CO3, SO2,.)
Þ Vật bị ăn mòn điện hóa.
- Cực âm ( Fe): Fe ® Fe2+ + 2e-
	và tiếp tục: Fe2+ ® Fe3+ + 1e-
- Cực dương (C ): 
Nếu là môi trường axít: 2H+ + 2e- ® H2
Nếu môi trường trung tính hoặc bazơ: 2H2O + O2 + 4e- ® 4OH- 
Phản ứng thứ cấp: Fe3+ + 3OH- ® Fe(OH)3
 4Fe(OH)3 + (n-6) H2O® 2Fe2O3.nH2O ( gỉ sắt).
Þ Sau một thời gian sắt bị phá hủy ( ăn mòn).
Trong thực tế, ăn mòn kim loại diễn ra phức tạp, bao gồm cả 2 loại ăn mòn nhưng ăn mòn chủ yếu vẫn là ăn mòn điện hóa. 
II- Chống ăn mòn kim loại: 
Bảo vệ bề mặt: Phủ trên bề mặt kim loại những chất bền với môi trường như: sơn, vecni, polyme, xi mạ kim loại, phủ hợp kim inox ( hợp kim Fe – Cr – Ni), . . . mục đích không cho H2O và không khí thấm qua.
Phương pháp điện hóa: Để bảo vệ kim loại của vật liệu, ta phủ bên ngoài kim loại đó một lợp kim loại có tính khử mạnh hơn.
VD: Để bảo vệ vỏ tàu ở phần bị chìm trong nước biển, người ta lắp các tấm Zn, Mg, Al,Mn để sự ăn mòn chủ yếu xảy ra ở Mg, Zn, Al,Mn; Fe được bảo vệ.
- Tôn lợp nhà là Fe tráng Zn: Zn bị ăn mòn tạo lớp ZnO đặc sít và bền, có tác dụng bảo vệ Fe bên trong.
Dùng chất ức chế ăn mòn: Chất ức chế làm bềm mặt kim loại bị trơ. Ví dụ cho chất Na2SiO3, NaNO3, Na3PO4 ức chế ăn mòn thép trong môi trường nước biển, hay hexametilentetraamin ức chế ăn mòn thép trong dung dịch axit HCl.
ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI
1- Nguyên tắc điều chế kim loại: Khử iôn kim loại trong hợp chất:
	Mn+ + ne- ® M
2- Phương pháp điều chế kim loại: 
a- Phương pháp thủy luyện: Điều chế kim loại có thế oxi hóa- khử chuẩn cao ( từ Cu ® ):
- Nguyên tắc: Dùng kim loại mạnh (không tác dụng với H2O) đẩy kim loại yếu trong dung dịch muối:
	VD: điều chế Ag từ quặng Ag2S. 
- Xử lí quặng bằng dung dịch xianua: 
	Ag2S + 4NaCN ® 2Na[Ag(CN)2] + Na2S
	Ag2S + 4CN- ® 2[Ag(CN)2]- + S2-
- Dùng Zn khử Ag+; 
	Zn + 2[Ag(CN)2]- ® Zn(CN)4]2- + 2Ag	
b- Phương pháp nhiệt luyện: Điều chế kim loại trung bình và yếu ( từ Zn ® ).
- Nguyên tắc: Dùng chất khử mạnh ( CO, C, H2, Al, kim loại kiềm, kiềm thổ . . .) khử oxit kim loại ở nhiệt độ cao.
VD: 	CuO + H2 Cu + H2O
	Fe3O4 + 4CO 3Fe + 4CO2
	Cr2O3 + 2Al 2Cr + Al2O3
- Lưu ý: Đối với quặng kim loại là sunfua như ZnS, Cu2S, FeS2, . . trước hết phải nung quặng để chuyển quặng về dạng oxit. Sau đó tiến hành nhiệt luyện.
VD: 	2FeS2 + 11/2O2 Fe2O3 + 4SO2
	Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
- Đối với những kim loại có thế khử chuẩn cao, chỉ cần đốt nóng có O2 hoặc không có O2 : 
	VD: 	HgS + O2 Hg + SO2
	AgNO3(r) Ag + NO2 + ½ O2
c- Phương pháp điện phân:
- Nguyên tắc: Dùng dòng điện một chiều khử iôn kim loại trên bề mặt điện cực catôt. 
- Điện phân nóng chảy: Điều chế kim loại mạnh ( từ Li ® Al), người ta điện phân hợp chất nóng chảy của chúng ( kiềm, muối, oxit) với điện cực trơ.
	Cơ chế điện phân ( bài sự điện phân)
- Điện phân dung dịch: Điều chế kim loại trung bình và yếu ( từ Zn ® ), người ta điện phân dung dịch muối của chúng trong nước với điện cực trơ.
	Cơ chế điện phân ( bài sự điện phân)
d- Định luật Faraday: Khối lượng các chất thoát ra trên bề mặt các điện cực được tính theo công thức: m = 
Trong đó: 	m: Lượng chất thu được ở điện cực ( gam)
	A: Nguyên tử khối ( phân tử khối) ( g/mol)
	I: Cường độ dòng điện ( A)
	t: Thời gian điện phân ( s).
	n: Số điện tử trao đổi của nguyên tử ( phân tử) trong phản ứng.
KIM LOẠI PHÂN NHÓM CHÍNH NHÓM I, II, III.
I- Kim loại nhóm IA ( kim loại kiềm): Gồm Li, Na, K, Rb, Cs.
1- Đặc điểm: 
	- Có một electron lớp ngoài cùng thuộc phân lớp ns1.
	- Bán kính nguyên tử lớn nhất 
	- Năng lượng iôn hóa thứ nhất nhỏ nhất.
2- Tính chất: Từ đặc điểm.
Þ Tính chất hóa học: Là chất khử mạnh nhất M ® M+ + 1e- 
Trong hợp chất chỉ có số oxi hóa +1. 
Thế điện cực chuẩn E0 có giá trị rất âm. 
Þ Tính chất vật lý: Nhiệt độ nóng chảy thấp, nhiệt độ sôi thấp, khối lượng riêng nhỏ, độ cứng thấp.
3- Ứng dụng:
	- Dùng chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp
	- Na, K: Dùng làm chất trao đổi nhiệt trong các lò phản ứng hạt nhân.
	- Cs: Dùng làm tế bào quang điện
	- Dùng làm chất xúc tác trong phản ứng hữu cơ; điều chế một số kim loại quý hiếm.
4- Điều chế: Dùng phương pháp điện phân nóng chảy hidroxit hoặc muối halogen. 
	4MOH 4M + O2 + 2H2O
	MCl M + ½ Cl2
II- Kim loại nhóm IIA ( kim loại kiềm thổ): Gồm Be, Mg, Ca, Sr, Ba.
1- Đặc điểm: 
	- Có hai electron lớp ngoài cùng thuộc phân lớp ns2.
	- Bán kính nguyên tử lớn (chỉ nhỏ hơn kim loại kiềm).
	- Năng lựơng iôn hóa thứ nhất và thứ hai nhỏ.
2- Tính chất: Từ đặc điểm Þ tính chất giống kim loại kiềm.
Þ Tính chất hóa học: Là chất khử mạnh M ® M2+ + 2e- ( yếu hơn kim loại kiềm).
Trong hợp chất chỉ có số oxi hóa +2
Thế điện điện cực chuẩn E0 có giá trị rất âm ( nhưng lớn hơn kim loại kiềm). 
Þ Tính chất vật lý: Nhiệt độ nóng chảy thấp, nhiệt độ sôi thấp, khối lựơng riêng nhỏ, độ cứng thấp. ( nhưng cao hơn kim loại kiềm).
3- Ứng dụng:
- Be: Chế tạo những hợp kim cứng, đàn hồi, không bị ăn mòn, dùng chế tạo máy bay, tàu biển.
- Mg: Tạo hợp kim có tính nhẹ và bền, dùng chế tạo máy bay, tên lửa, ô tô,
- Ca: Dùng làm chất khử để tách kim loại khỏi hợp chất; tách oxi, lưu huỳnh ra khỏi thép, . . 
4- Điều chế: Điện phân nóng chảy muối halogen
	MCl2 M + Cl2
III- Kim loại nhóm IIIA ( nhôm).
1- Đặc điểm: 13Al: 1s22s22p63s23p1 hay [Ne]3s23p1
	- Có 3 electron lớp ngoài cùng.
	- Bán kính 0,14 nm ( nhỏ hơn Mg).
	- Năng lượng iôn hóa I1, I2, I3 đều nhỏ ( I3 : I1 = 1,5 :1)
2- Tính chất: Từ đặc điểm 
Þ Tính chất hóa học: Nhôm là chất khử mạnh ( yếu hơn kim loại kiềm và kiềm thổ)
	Al ® Al3+ + 3e 
	 [Ne]3s23p1 [Ne]
Trong hợp chất Al chỉ có số oxi hóa +3
Thế điện cực chuẩn E0 = - 1,61V
Ứng dụng tính khử mạnh của Al, người ta dùng Al để điều chế một số kim loại và điều chế hỗn hợp tecmit ( Al – Fe3O4) để tạo lượng nhiệt lớn ( phản ứng nhiệt nhôm)
Þ Tính chất vật lý và những ứng dụng từ tính chất vật lí:
Nhôm là một kim loại nhẹ, bền với không khí và nước ® Dùng làm vật liệu chế tạo máy bay, ôtô, tàu vũ trụ, . .
Nhôm dẻo, có thể dát mỏng ® Dùng làm gói thực phẩm.
Nhôm dẫn điện, dẫn nhiệt tốt ® Làm dây dẫn điện cao thế ( độ dẫn điện Al bằng 2/3 lần Cu nhưng nhẹ hơn Cu, gấp 3 lần Fe), dụng cụ đun nấu, thiết bị trao đổi nhiệt.
Nhôm và hợp kim nhôm có màu trắng bạc, đẹp ® được dùng xây dựng nhà cửa, trang trí.
3- Điều chế : Điện phân nóng chảy oxit nhôm.
	Al2O3 2Al + 3/2O2
IV- TÍNH CHẤT HÓA HỌC : 
1- Nhóm IA. 
	a- Tác dụng phi kim: 
	2Na + ½ O2 ® Na2O
	Na + O2 (khô) ® Na2O2 ( Natri peoxit)
	Na + ½ Cl2 ® NaCl
	2Na + S Na2S 
	b- Tác dụng với dung dịch axit: (< 0,0 V) ® M khử dễ dàng H+ trong dung dịch HCl, H2SO4 loãng (phản ứng gây nổ).
	2M + 2H+ ® 2M+ + H2
	c- Tác dụng với H2O điều kiện thường. 
	M + H2O ® MOH (dd) + ½ H2
Þ Để bảo quản kim loại kiềm cần ngâm trong dầu lửa. 
Lưu ý:
- Khi M tác dụng dụng dung dịch axit, trước tiên tác dụng với H+, nếu dư tiếp tục tác dụng với H2O. 
M + H+ ® M+ + ½ H2
M + H2O ® MOH(dd) + ½ H2
 - Khi M tác dung dịch muối, trước tiên tác dụng với H2O, sau đó trao đổi ( nếu có). 
 VD: Na tác dụng dung dịch NH4Cl. 
	Na + H2O ® NaOH + ½ H2
	NaOH + NH4Cl ® NH3 + NaCl + H2O
2- Nhóm IIA. 
	a- Tác dụng phi kim: 
	2M + O2 2MO 
	M + Cl2 MCl2
	M + S MS
	b- Tác dụng dung dịch axit: (< 0,0 V) ® M khử dễ dàng H+ trong dung dịch HCl, H2SO4 loãng. 
	M + 2H+ ® M2+ + H2
	c- Tác dụng với nước: 
Ca, Ba, Sr tác dụng với H2O điều kiện thường. 
 	M + 2H2O ® M(OH)2 (dd) + H2
Mg tác dụng rất chậm với H2O điều kiện thường, tác dụng nhanh với H2O khi đun nóng. 
Mg + 2H2O ® Mg(OH)2 + H2
Mg + H2O MgO + H2
Be không tác dụng với H2O dù ở nhiệt độ cao. 
Lưu ý: 
	- Trong dung dịch muối, Mg có thể phản ứng khử iôn kim loại có thế khử chuẩn lớn hơn. 
	VD: Mg tác dụng dung dịch CuSO4. 
	Mg + CuSO4 ® MgSO4 + Cu 
	- Trong dung dịch muối, các kim loại Ca, Ba, Sr tác dụng với H2O trước và trao đổi sau (nếu có) tương tự kim loai kiềm. 
3- Nhôm. 
	a- Tác dụng với phi kim. 
	4Al + 3O2 2Al2O3
	2Al + 3Cl2 2AlCl3
	2Al + 3S Al2S3
	Þ Nhôm bền trong không khí ở nhiệt độ thường do có lớp oxit Al2O3 bền bảo vệ. 
	b- Tác dụng dung dịch axit. ()
- Tác dụng dung dịch axit HCl, H2SO4 loãng. 
	Al + 3H+ ® Al3+ + 3/2 H2
- Tác dụng dung dịch HNO3 và H2SO4 đậm đặc. 
	Al + HNO3 ® Al(NO3)3 + ( NO2; NO; N2; N2O; NH4NO3) + H2O
	Al + H2SO4 đđ ® Al2(SO4)3 + ( SO2; S; H2S) + H2O
Lưu ý: Al thụ động HNO3, H2SO4 đặc nguội. 
	c- Tác dụng với oxit kim loại ( phản ứng nhiệt nhôm). 
Al có thể khử một số oxit kim loại (có thế khử lớn hơn Al) thành kim loại tự do ở nhiệt độ cao, phản ứng tỏa nhiệt cao. 
	VD: 	2Al + Cr2O3 Al2O3 + 2Cr 
	8Al + 3Fe3O4 4Al2O3 + 9Fe 
	d- Tác dụng với nước. Al khử được H2O giải phóng H2. 
	Al + 3H2O ® Al(OH)3 + 3/3 H2
	Phản ứng trên nhanh chóng dừng lại do có lớp Al(OH)3 không