Tóm Tắt Lý Thuyết Đại Cương Kim Loại Và Các Dạng Bài Tập

1. Lý thuyết đại cương kim loại hóa 12

Để có thể biết cách làm bài tập phần đại cương kim loại, các em cần phải nắm chắc lý thuyết đại cương kim loại Hóa lớp 12 bao gồm các phần: Vị trí của kim loại trong bảng tuần hoàn, cấu tạo của kim loại, tính chất vật lý của kim loại, tính chất hóa học của kim loại, phương pháp điều chế kim loại.

1.1. Vị trí của kim loại trong bảng tuần hoàn

Các nguyên tố kim loại chiếm phần lớn trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học (gần 90 nguyên tố hóa học).

- Các nguyên tố s là kim loại thuộc các nhóm IA và IIA (trừ H, He).

- Các nguyên tố p là kim loại thuộc các nhóm IIIA (trừ Bo), Sn, Pb (nhóm IVA), Bi (nhóm VA) và Po (nhóm VIA).

- Tất cả các nguyên tố d là kim loại thuộc các nhóm B.

- Tất cả các nguyên tố f (thuộc họ Actini và họ Lantan).

→ Kim loại tập trung phần lớn ở phía dưới, bên trái của bảng tuần hoàn.

1.2. Cấu tạo của kim loại

a. Cấu tạo nguyên tử kim loại:

- Cấu tạo nguyên tử kim loại thì có ít e ở lớp ngoài cùng: thường từ 1 đến 3e.

- Bán kính nguyên tử lớn và phần điện tích hạt nhân nhỏ hơn so với các phi kim trong cùng chu kì.

- Độ điện âm nhỏ và năng lượng ion hóa thấp so với các phi kim cùng chu kỳ.

Zkim loại < Zphi kim → Rkim loại > Rphi kim

b. Cấu tạo tinh thể kim loại: 

- Mạng tinh thể kim loại 

+ Phần lớn có cấu tạo đặc khít. Kim loại thường tồn tại dưới 3 kiểu mạng là: lập phương tâm diện (74%), lập phương tâm khối (68%) và mạng lục phương (74%).

+ Nút mạng là một dạng mà các cation hoặc nguyên tử kim loại có thể dao động xung quanh vị trí nhất định.

+ Giữa các nút mạng là vô số các electron có thể chuyển động một cách tương đối tự do.

- Liên kết kim loại: Liên kết kim loại là một loại liên kết được sinh ra do các electron tự do gắn kết các nút mạng lại với nhau.

1.3. Tính chất vật lý của kim loại

a. Các tính chất vật lí chung

- Tính chất vật lý chung của kim loại là tính là dẻo, tính dẫn điện, tính dẫn nhiệt và có tính ánh kim.

- Các tính chất vật lí này của kim loại là do các electron tự do có ở trong mạng tinh thể kim loại gây nên.

b. Một số tính chất vật lí của kim loại khác

- Tỉ khối của mỗi kim loại khác thì sẽ khác nhau nhưng tỉ khối thường dao động khoảng từ 0,5 (Li) đến 22,6 (Os). Thông thường thì:

+ d < 5: là các kim loại nhẹ như K, Na, Mg, Al.

+ d > 5: là các kim loại nặng như Zn, Fe,...

- Nhiệt độ nóng chảy: nhiệt độ để làm nóng chảy kim loại có sự biến đổi từ -39^oC (Hg) đến 3410^oC (W). Thông thường thì:

+ t < 1000^oC: là loại kim loại dễ nóng chảy.

+ t > 1500^oC: là loại kim loại khó nóng chảy (kim loại chịu nhiệt).

- Tính cứng: Những biến đổi từ dạng mềm đến rất cứng của kim loại khác nhau sẽ khác nhau.

Tỷ khối, nhiệt độ nóng chảy và tính cứng của kim loại sẽ phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, một số yếu tố như kiểu mạng tinh thể; mật độ electron; khối lượng mol của kim loại bất kì,...

Tham khảo ngay bộ tài liệu ôn tập kiến thức và tổng hợp các phương pháp giải mọi dạng bài tập trong đề thi Vật Lý THPT Quốc gia 

1.4. Tính chất hóa học của kim loại

    Tính chất hóa học của kim loại có đặc trưng là tính khử:               

M → Mⁿ⁺ + ne

a. Tác dụng với phi kim

• Tác dụng với oxi:

- Hầu hết tất cả các loại kim loại đều tham gia vào phản ứng trừ Au, Pt và Ag → tạo ra oxit bazơ hoặc oxit lưỡng tính.

2xM + yO₂ → 2M_xO_y

- Mức độ phản ứng với oxi của các kim loại khác nhau: kim loại càng mạnh thì khả năng phản ứng càng mạnh.

     + K, Na có khả năng cháy tạo thành oxit khi chỉ cần có lượng oxi hạn chế. Nếu có oxi dư thì sẽ hình thành peoxit.

     + Ca, Mg, Al, Zn, Fe có khả năng cháy và tạo thành oxit, tuy nhiên khả năng phản ứng với oxi giảm dần.

     + Các kim loại từ Pb đến Hg thì không cháy nhưng có thể hình thành màng oxit ở trên bề mặt.

     + Các kim loại từ Ag đến Au thì không cháy và không hình thành lớp màng oxit ở trên bề mặt.

- Phản ứng với oxi của kim loại sẽ phụ thuộc vào bề mặt của lớp oxit hình thành: Nếu bề mặt lớp oxit không khít thì phản ứng xảy ra hoàn toàn; nếu bề mặt khít thì chỉ có phản ứng ở trên bề mặt như Al, Zn,...

• Phản ứng với khí clo 

     Các kim loại đều có thể tác dụng được với clo khi đun nóng → muối clorua (Kim loại có hóa trị cao).          

2M + nCl₂  → 2MCl_n 

• Tác dụng với các phi kim khác 

     Các kim loại còn có thể phản ứng với nhiều phi kim khác ví dụ như: Br2, I2, S,...

             2Al + 3I₂   → 2Al₃   (H₂O)

              Fe + S → FeS (t^o)

b. Tác dụng với nước

•  Ở nhiệt độ thường 

- Chỉ có kim loại kiềm và kiềm thổ như Na, K, Ba và Ca phản ứng → kiềm + H₂.                  

- Phản ứng tổng quát:

2M + 2nH₂O → 2M(OH)_n + nH₂

•  Phản ứng ở nhiệt độ cao

- Mg và Al có phản ứng khá phức tạp:                 

Mg + 2H₂O → Mg(OH)₂ + H₂ (100^oC)

Mg + H₂O → MgO + H₂ (≥ 200^oC)

 - Mn, Zn, Cr, Fe ở nhiệt độ cao có thể phản ứng được với hơi nước → oxit kim loại + H₂.

3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂ (< 570^oC)

Fe +  H₂O → FeO + H₂ (> 570^oC)

c. Tác dụng với dung dịch axit

•  Với các dung dịch axit HCl, H₂SO₄ loãng, H₃PO₄,... (H+)

     Chỉ những kim loại đứng trước H mới có phản ứng tạo thành muối (trong đó kim loại chỉ đạt đến mức hóa trị thấp) + H₂.

Fe + H₂SO₄ loãng → FeSO₄ + H₂

Chú ý: Na, K, Ba, Ca,… khi cho vào dung dịch axit thì phản ứng với H+ trước, nếu dư thì phản ứng với H₂O. Pb đứng trước nhưng không thể phản ứng với HCl và  H₂SO₄ loãng vì phản ứng tạo muối khó tan bám trên mặt.

• Có khả năng tác dụng với các dung dịch axit có tính oxi hóa mạnh HNO₃, H₂SO₄ đặc nóng

- Hầu hết các kim loại đều có phản ứng (trừ Au, Pt) → muối (Kim loại có hóa trị cao nhất) + H₂O + sản phẩm được hình thành từ sự khử S⁺⁶ hoặc N⁺⁵.

- Al, Fe, Cr tác dụng thụ động với H₂SO₄ đặc nguội và HNO₃ đặc nguội.

d. Tác dụng với dung dịch muối

- Với Na, K, Ba và Ca phản ứng với nước trước tiên, tiếp theo dung dịch kiềm tạo thành sẽ phản ứng với muối.

- Đối với các kim loại không tan trong nước, kim loại đứng trước 9KL hoạt động) có thể đẩy kim loại kém hoạt động (đứng sau) ra khỏi dung dịch muối của chúng theo quy tắc α.

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

Chú ý:

2Fe³⁺ + Fe → 3Fe²⁺

Cu + 2Fe³⁺ → Cu²⁺ + 2Fe²⁺

Fe²⁺ + Ag⁺ → Ag + Fe³⁺ 

e. Phản ứng với dung dịch kiềm

- Các kim loại có thể tan được trong nước: Na, K, Ca và Ba tác dụng với nước có trong dung dịch.

- Một số kim loại có hiđroxit tương ứng là chất lưỡng tính + dung dịch bazơ → muối + H₂.

Al + H₂O + NaOH → NaAlO₂ + 3/2H₂

1.5. Phương pháp điều chế kim loại

a. Phương pháp nhiệt luyện

- Nguyên tắc của phương pháp: sử dụng chất khử như CO, C, Al, H2 khử oxit kim loại ở trong nhiệt độ cao.

- Phạm vi sử dụng: thường dùng phương pháp này trong công nghiệp với kim loại đứng sau Al.

b. Phương pháp thủy luyện

- Nguyên tắc của phương pháp: Sử dụng dung dịch thích hợp như HCl, HNO₃, nước cường toan, CN^–… hòa tan cùng nguyên liệu sau đó ta lấy kim loại mạnh (không tan được trong nước) đẩy kim loại yếu ra khỏi dung dịch của nó.

- Phạm vi sử dụng: thường áp dụng ở trong phòng thí nghiệm để điều chế các kim loại đứng sau Mg (thường là những kim loại yếu).

c. Phương pháp điện phân

•  Điện phân nóng chảy

- Nguyên tắc của phương pháp: Sử dụng dòng điện một chiều để khử ion kim loại ở trong chất điện li nóng chảy (như muối halogenua, oxit, hidroxit).

- Phạm vi sử dụng: có thể áp dụng để điều chế tất cả những kim loại nhưng thường áp dụng với các kim loại mạnh: K, Na, Mg, Ca, Ba và Al.

•  Điện phân dung dịch

- Nguyên tắc của phương pháp: Sử dụng dòng điện một chiều để khử ion kim loại yếu ở trong dung dịch muối của nó.

- Phạm vi sử dụng: Áp dụng để điều chế các kim loại yếu.

2. Bài tập đại cương kim loại hóa 12

2.1. Trắc nghiệm lý thuyết về đại cương kim loại

Dưới đây là một số câu hỏi trắc nghiệm về lý thuyết đại cương kim loại Hóa 12:

Câu 1: Các dạng oxit kim loại thuộc nhóm IIA có công thức chung là:

A. R₂O₃                       B. RO₂

C. R₂O                        D. RO

Câu 2: Nguyên tử Fe có đặc điểm cấu hình electron là

A. [Ar]3d64s2              B. [Ar]4s13d7

C. [Ar]3d74s1              D. [Ar]4s23d6

Câu 3: Đặc điểm cấu hình electron của Cr là

A. [Ar]3d44s2              B. [Ar]4s23d4

C. [Ar]3d54s1              D. [Ar]4s13d5

Câu 4: Kim loại Ni phản ứng được với mọi loại muối ở trong dung dịch thuộc dãy nào dưới đây?

A. NaCl, AlCl₃, ZnCl₂

B. MgSO₄, CuSO₄, AgNO₃

C. Pb(NO₃)₂, AgNO₃, NaCl

D. AgNO₃, CuSO₄, Pb(NO₃)₂

Đăng ký ngay để được các thầy cô tổng ôn kiến thức và xây dựng lộ trình ôn thi THPT Quốc gia sớm ngay từ bây giờ

Câu 5: Cho 3 kim loại: Al, Fe, Cu và 4 dung dịch muối riêng biệt: ZnSO₄, AgNO₃, CuCl₂, MgSO₄. Kim loại nào sau đây có thể tác dụng được với cả bốn dung dịch muối đã cho ?

A. Al                B. Fe

C. Cu              D. Không kim loại nào

Câu 6: Cho một lượng khí Carbon monoxide (dư) đi qua hỗn hợp gồm các oxit MgO, Al₂O₃ và CuO (nung nóng). Khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, ta có thể thu được chất rắn gồm:

A. Cu, Al, Mg                     B. Cu, Al, MgO

C. Cu, Al₂O₃, Mg               D. Cu, Al₂O₃, MgO

Câu 7: Khi nguyên tử kim loại tham gia vào phản ứng hoá học sẽ có tính chất nào sau đây ?

A. Nhường electron và hình thành ion âm.

B. Nhường electron và hình thành thành ion dương.

C. Nhận electron và hình thành ion âm.

D. Nhận electron và biến đổi thành ion dương.

Câu 8: Cặp chất nào sau đây KHÔNG xảy ra hiện tượng phản ứng?

A. Fe + Cu(NO₃)₂              B. Cu + AgNO₃

C. Zn + Fe(NO₃)₂              D. Ag + Cu(NO₃)₂

Câu 9: Dãy gồm những kim loại đều có thể phản ứng được với nước ở nhiệt độ thường và tạo ra dung dịch có môi trường kiềm là:

A. Na, Ba, K              B. Be, Na, Ca

C. Na, Fe, K              D. Na, Cr, K

Câu 10: Để loại bỏ hoàn toàn kim loại Cu ra khỏi một hỗn hợp bột bao gồm Ag và Cu, người ta sẽ ngâm hỗn hợp kim loại trên vào lượng dư dung dịch nào? 

A. AgNO₃                   B. HNO₃

C. Cu(NO₃)₂              D. Fe(NO₃)₂

Đáp án

2.2. Các dạng bài tập thường gặp trong đề thi Đại học

Một số câu hỏi bài tập thường gặp trong đề thi THPT Quốc gia môn Hóa học:

Câu 1: Ngâm một lá kẽm trong 100ml dung dịch AgNO₃ 0,1 mol. Sau khi kết thúc phản ứng hóa học, khối lượng kẽm sẽ là bao nhiêu?

A. 0,655g          B. 0,75g

C. 0,65g            D. 0,755g

Câu 2: Cho một lượng 8,4 g Fe vào một dung dịch có chứa 0,4 mol AgNO₃. Khi kết thúc phản ứng, khối lượng bạc thu được bằng bao nhiêu?

A. 42,3g          B. 23,4g

C. 43,2g          D. 21,6g

Câu 3: Điện phân một lượng dư dung dịch MgCl₂ (điện cực trơ, có màng ngăn xốp bao điện cực) với cường độ dòng điện 2,68A trong 2 giờ. Sau khi ngưng điện phân, khối lượng dung dịch giảm đi m gam. Giả thiết nước không bay hơi và các chất sau khi tách ra đều khan thì giá trị của m là bao nhiêu?

A. 8,7          B. 18,9

C. 7,3          D. 13,1

Câu 4: Điện phân nóng chảy hoàn toàn 1,9 gam muối clorua thuộc kim loại M, ta được 0,48 g kim loại M ở dạng catot. Kim loại M là kim loại nào?

A. Zn           B. Ca

C. Mg          D. Ba

Câu 5: Dùng điện cực trơ điện phân 1 dung dịch muối MCln. Khi ở điện cực catot thu được 16g kim loại M thì ở điện cực anot thu được 5,6 lít khí (đktc). Kim loại M là:

A. Mg          B. Fe

C. Cu          D. Ca

Câu 6: Nếu muốn điện phân hoàn toàn (mất màu xanh) 400 ml dung dịch CuSO₄ 0,5M với cường độ dòng điện I = 1,34 A (hiệu suất điện phân là 100%) thì cần bao nhiêu thời gian.

A. 6 giờ          B. 7 giờ

C. 8 giờ          D. 9 giờ

Câu 7: Điện phân dung dịch muối CuSO₄ dư trong thời gian 1930 giây, thu được 1,92 gam Cu ở catot. Cường độ của dòng điện ở trong quá trình điện phân có giá trị nào dưới đây:

A. 3A             B. 4,5A

C. 1,5A          D. 6A

Câu 8: Điện phân hoàn toàn 2,22 gam muối clorua kim loại ở trạng thái nóng chảy, ta thu được 448 ml khí (ở đktc) ở trạng thái anot. Kim loại trong muối là:

A. Na          B. Ca

C. K            D. Mg

Câu 9: Điện phân 250g dung dịch CuSO4 8% tới lúc  nồng độ của CuSO4 trong dung dịch thu được giảm đi một nửa so với lượng trước phản ứng. Khối lượng kim loại bám ở catot lúc này gần với giá trị nào nhất dưới đây?

A. 4,08g          B. 2,04g

C. 4,58g          D. 4,5g

Câu 10: Điện phân dung dịch CuCl₂, điện cực trơ bằng dòng điện 5A trong 45 phút 20 giây. Hãy tính khối lượng của kim loại sinh ra ở Catot và thể tích V lít (đktc) khí được sinh ra ở Anot.

A. 4,512g          B. 4,5g

C. 4,6g              D. 4,679g

Đáp án

Trên đây là toàn bộ những thông tin cần thiết về phần đại cương kim loại Hóa 12 bao gồm cả lý thuyết và bài tập liên quan đến phần này. Đây là một phần rất quan trọng trong chương trình ôn thi đại học và đòi hỏi các em phải nắm thật vững lý thuyết và các phương pháp giải bài tập. Chúc các em ôn tập tốt. Ngoài ra, em có thể truy cập ngay vào website của VUIHOC là Vuihoc.vn để học thêm nhiều bài giảng hoặc liên hệ trực tiếp tới trung tâm hỗ trợ để được hướng dẫn thêm nhé!