Giáo án Hóa học lớp 11 - Bài 1: Cấu tạo, tính chất vật lí của kim loại

PHẦN 2: HOÁ HỌC VÔ CƠ
Bài 1: CẤU TẠO, TÍNH CHẤT VẬT LÍ CỦA KIM LOẠI
 I/ Cấu tạo:
Kim loại thuộc các nhóm IA, IIA, IIIA, một phần các nhóm IVA, VA,VIA và tất cả các nhóm B.
Kim loại có ít electron lớp ngoài cùng ( 1,2,3) hơn so với phi kim(5,6,7)
Kim loại có bán kính lớn hơn phi kim, kim loại có điện tích hạt nhân nhỏ hơn phi kim
Kim loại có cấu tạo mạng tinh thể gồm các ion dương dao động ở các nút mạng và các electron tự do chuyển động xung quanh các ion dương
Liên kết kim loại: là liên kết sinh ra do các electron tự do gắn kết các ion dương kim loại, nguyên tử kim loại lại với nhau.
So sánh liên kết kim loại, liên kết cộng hóa trị, liên kết ion:
*Giống nhau: Đều do electron gây nên
*Khác nhau:
Liên kết cộng hóa trị: do các cặp electron chung tạo nên
Liên kết kim loại: do tất cả các electron hóa trị (e tự do) tạo nên
Liên kết ion: do lực hút tĩnh điện giữa ion âm và ion dương
Liên kết kim loại: do lực hút tĩnh điện giữa các ion kim loại và electron tự do
II/Tính chất vật lí chung của kim loại:
*Kim loại có các tính chất vật lí chung là: tính dẻo, tính dẫn điện, tính dẫn nhiệt, ánh kim
*Tất cả các tính chất vật lí chung của kim loại đều do electron tự do gây ra
*Kim loại nhẹ / nặng nhất:Li / Os
*Kim loại mềm / cứng nhất :Na / Cr
*Kim loại có nhiệt độ nóng chảycao / thấp nhất :W / Hg
7.So sánh tính dẫn điện:
Ag > Cu > Au > Al > Fe
8.So sánh tính dẫn nhiệt:
Ag > Cu > Al > Zn > Fe
9.Kim loại dẽo nhất: Au và Al
10.Kim loại nhẹ có nhiều ứng dụng trong thực tế: Al
Bài 2: TÍNH CHẤT HOÁ HỌC CHUNG CỦA KIM LOẠI
Tính chất hoá học chung của kim loại là tính khử (bị oxihoá)
 M – ne Mn+
 (kim loại) (ion kim loại)
1/ Tác dụng với phi kim:
a/Kim loại + Cl2 ---> muối hóa trị cao
vd: 2Fe + 2Cl2 2FeCl3
b/Tác dụng oxi ---> oxit kim loại (oxit bazo)
3Fe + 2O2 Fe3O4
2/ Tác dụng với axit:
 a/ Với axit HCl; H2SO4 loãng :
HCl ; H2SO4 chỉ tác dụng với kim loại trước H2 trong dãy hoạt động hoá học
Kim loại + HCl -----> Muối hóa trị thấp + H2
 H2SO4 loãng
vd:Fe + 2HCl FeCl2 + H2 
 Fe +H2SO4 FeSO4 +H2
 b/ Với axit HNO3 ; H2SO4 đđ 
Al ; Fe không tác dụng với HNO3 và H2SO4 đặc nguội
Kim loại + HNO3 ------> Muối hóa trị cao + NO2/NO/N2O/N2/NH4NO3 +H2O
 H2SO4 đặc ----> Muối hóa trị cao + SO2/S/H2S +H2O
 Fe + 6HNO3 đđ T0 Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
2Fe +6 H2SO4 đặc --T0----> Fe2(SO4)3 +3 SO2 +6 H2O
3/Tác dụng dd muối:
Kim loại mạnh đẩy kim loại yếu ra khỏi muối
(K.L đứng trước) (K.L dứng sau)
*Nếu cho hh nhiều kim loại vào dd muối thì kim loại mạnh p.ư trước
Bài 3:DÃY ĐIỆN HOÁ CỦA KIM LOẠI
Tính oxihoá của ion kim loại tăng
Li+ K+ Ba2+ Ca2+ Na+ Mg2+ Be2+ Al3+ Mn2+ Cr2+ Zn2+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Fe3+ Ag+ Hg2+ Pt2+ Au3+
Li K Ba Ca Na Mg Be Al Mn Cr Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Fe2+ Ag Hg Pt Au
Tính khử của kim loại giãm
Qui tắc phản ứng:
Kim loại đứng trước + ion đứng sau ---> Kim loại đứng sau + ion đứng trước
Chất khử(bị oxohóa): số oxihóa tăng sau phản ứng
Chất oxihóa(bị khử): số oxihóa giảm
Kim loại đứng trước đẩy kim loại đứng sau ra khỏi hợp chất
Vd: Zn + FeCl2 ZnCl2 + Fe 
phản ứng chứng tỏ Zn có tính khử mạnh hơn Fe ; ion Fe2+ có tính oxihoá mạnh hơn ion Zn2+
Bài 4: ĂN MÒN KIM LOẠI
Có 2 loại ăn mòn kim loại : ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá
1/ Ăn mòn hoá học:
xảy ra với chất tạo bởi 1 kim loại
chủ yếu là do oxi , hơi nước gây ra
không sinh ra dòng điện
2/ Ăn mòn điện hoá:
xảy ra đối với hợp kim( 2 kim loại khác nhau)
hai kim loại phải tiếp xúc với nhau và tiếp với cùng dung dịch chất điện li
có sự phát sinh dòng điện
Kim loại mạnh bị ăn mòn trước, còn lại kim loại yếu
Cả 2 loại ăn mòn đều xảy ra phản ứng oxihoá - khử
Bài 5: ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI
*Nguyên tắc:thực hiện sự khử ion kim loại 
Mn+ +ne M
*Phương pháp:
1/ Điều chế các kim loại Li, Na, K, Mg, Al, Ca : điện phân nóng chảy
2/ Điều chế kim loại từ Zn đến Cu : phương pháp nhịêt luyện (dùng C,CO, Al, H2 khử oxit kim loại ở nhiệt độ cao)
3/ Điều chế kim loại sau H2:phương pháp điện phaân dung dịch hoặc phương pháp thuỷ luyện( kim loại mạnh đdẩy kim loại yếu ra khỏi hợp chất)
*Sản phẩm của quá trình điện phân dung dịch:
a/Kim loại trước hidro + gốc axit có oxi ( H2O điện phân): H2 + O2 + muối ( pH= 7)
b/Kim loại trước H2 + gốc axit không có oxi : Cl2 + H2 +bazơ ( pH > 7)
c/Kim loại sau H2 + gốc axit có oxi : kim loại + O2 + axit ( pH < 7)
d/Kim loại sau H2 + gốc axit không có oxi : Kim loại + Cl2 (pH = 7)
Bài 6: KIM LOẠI PHÂN NHÓM CHÍNH NHÓM I ( KIM LOẠI KI ỀM)
Gồm các kim loại : Li, Na, K : có 1e lớp ngoài cùng, có hoá trị 1
1/ Tất cả các kim loại nhóm I đều tan trong nước
2/ Dung d ịch Na2CO3 , NaHCO3 có tính baz ơ ( làm xanh quì tím) do thuỷ phân tạo OH-
Muối NaHCO3 có tính lưỡng tính: vừa tác dụng axit vừa tác dụng bazơ
*Một số phản ứng đặc trưng:
2Na +2 H2O ----> 2NaOH + H2
2K + 2H2O ---> 2KOH + H2
NaOH tác dụng CO2 tạo 2 muối 
NaOH + CO2 --> NaHCO3
2NaOH + CO2 --> Na2CO3 + H2O
*Tỉ lệ mol tạo muối:
nNaOH
nCO2
3/ Điều chế kim loại kiềm:
Điên phân nóng chảy muối halogenua hoặc hidroxit
2NaCl dpnc 2Na + Cl2
4NaOH đpnc 4Na + O2 + 2H2O
Trong quá trình điện phân, ion dương kim loại về cực âm nhận electron ( xảy ra quá trình khử); ion âm Cl- ; OH- về cực dương nhường electron ( xảy ra quá trình oxihoá)
Bài 7: KIM LOẠI PHÂN NHÓM CHÍNH NHÓM II (KIM LOẠI KIỀM THỔ)
Gồm các nguyên tố: Be, Mg, Ca, Sr, Ba có hoá trị 2 và có 2 electron ở lớp ngoài cùng.Các nguyên tố Be, Mg không tan trong nước ở điều kiện thường
Phương pháp điều chế: điện phân nóng chảy muối halogen (CaCl2)
Một số phản ứng đặc trưng:
Ca + 2H2O --> Ca(OH)2 + H2
CaO + CO2 --> CaCO3
CaCO3 	t0 CaO + CO2
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O : p.ư làm đục nước vôi trong
CaCO3 +CO2 + H2O Ca(HCO3)2 :p.ư làm nước vôi từ đục hóa trong
giải thích sự xâm thực của nước mưa đối với đá vôi
giải thích sự tạo thành thạch nhủ trong hang động
Bài 8: NƯỚC CỨNG
1/ Định nghĩa:
a/Nước cứng là nước có chứa nhiều ion Ca2+ ; Mg2+
b/Nước cứng tạm thời: là nước cứng có chứa ion HCO3-
c/Nước cứng vĩnh cửu: là nước cứng có chứa ion Cl- hoặc SO42- hoăc cả 2 loai ion trên
d/ Nước cứng toàn phần: là nước cứng có chứa cả 2 loại ion trên( HCO3-; Cl-, SO42-)
2/Làm mềm nước cứng: 
Na2CO3( xôđa): làm mềm tất cả các loại nước cứng
Ca(OH)2:chỉ làm mềm được nước cứng tạm thời / Na3PO4 làm mềm vĩnh cửu
Bài 9: NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM
1/ Tính chất: bền với nước và không khí ở điều kiện thường
2/ Không tác dụng với HNO3 và H2SO4 đặc nguội
3/Al2O3 và Al(OH)3 có tính lưỡng tính: vừa tác dụng axit vừa tác dụng bazơ
*Một số phản ứng đặc trưng:
Al2O3 + 6HCl 2 AlCl3 + 3H2O
Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O
NaAlO2 + HCl + H2O ---> Al(OH)3 + NaCl
Al(OH)3 +3HCl AlCl3 + 3H2O
2Al(OH)3 + 2NaOH 2NaAlO2 + 3H2O
2Al(OH)3 –t0--->Al2O3 + 3H2O
2Al +6HCl ---> 2AlCl3 + 3H2
2Al + 2NaOH + 2H2O -----.> 2NaAlO2 + 3H2
**Các hợp chất có tính lưỡng tính:Al2O3; Al(OH)3; ZnO;Zn(OH)2;CrO; Cr(OH)2; NaHCO3
*Công thức phèn chua: K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O hoặc KAl(SO4)2 .12H2O
2/Điều chế Al: 
Điện phân nóng chảy Al2O3 (quặng boxit) trong chất chảy criolit
Bài 10: SẮT- HỢP CHẤT CỦA SẮT
I/SẮT (Fe)
1/ Cấu hình electron:
Fe(Z=26) : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2
Fe2+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6
Fe3+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 
2/ Tính chất: Fe chỉ có tính khử( soh tăng sau p.ư)
Fe + 2HCl FeCl2 +H2
2Fe0 + 3Cl2 2FeCl3
Fe không tác dụng HNO3, H2SO4 đặc nguội
Tác dụng với nước khi đun nóng:
3Fe + 4H2O < 5700 Fe3O4 + 2H2
Fe + H2O >5700 FeO +H2
II/Hợp chất của sắt: FeO và Fe2O3
FeO( Fe2+) : vừa có tính oxihoá vừa có tính khử
FeO + 2HCl ---->FeCl2 +H2
2FeCl2 + Cl2 ---> 2FeCl3 
Fe2O3(Fe3+) : chỉ có tính oxihoá (soh giảm sau p.ư)
Fe2O3 + 6HCl -----> 2FeCl3 + 3H2
2FeCl3 + Fe ----> 3FeCl2
III/Sản xuất gang , thép:
1/ Sản xuất gang:
a/ Phương pháp: khử sắt trong oxit bằng CO ở nhiệt độ cao
Fe2O3 -----> Fe3O4 -----> FeO --------> Fe
b/ Nguyên liệu: quặng sắt
2/ Sản xuất thép:
a/ Nguyên liệu: gang hoặc sắt thép phế liệu
b/ Nguyên tắc: Oxi hoá các tạp chất trong gang( Si, Mn, S, P, C) thành oxit
Si+ O2---> SiO2
2Mn +O2 ---> 2MnO
C + O2 ----> CO
S + O2 ----> SO2
4P + 5O2 ----> 2 P2O5