Chơng 2
Kim loại
A - Một số kiến thức cần nhớ
I - Tính chất vật lí của kim loại
- Kim loại có tính dẻo, dễ dát mỏng, kéo sợi. Những kim loại khác nhau thì có tính
dẻo khác nhau.
- Kim loại có tính dẫn điện, kim loại khác nhau thì có khả năng dẫn điện khác
nhau, kim loại dẫn điện tốt nhất là bạc sau đó đến đồng, nhôm, sắt
- Kim loại có tính dẫn nhiệt, kim loại khác nhau thì có khả năng dẫn nhiệt khác
nhau, kim loại dẫn điện tốt thì thờng cũng dẫn điện tốt.
- Các kim loại đều có ánh kim.
- Ngoài ra kim loại còn có một số tính chất vật lí riêng khác:
+ Các kim loại khác nhau có khối lợng riêng khác nhau, những kim loại có khối
lợng riêng nhỏ hơn 5 gam/cm
3
đợc gọi là kim loại nhẹ, còn các kim loại có khối l-
ợng riêng lớn hơn 5 gam/cm
3
đợc gọi là kim loại nặng.
+ Các kim loại khác nhau có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi khác nhau. Kim
loại có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất là Thuỷ ngân (Hg) - 39
o
C và cao nhất là
vonfram (W) ở 3410
o
C.
+ Các kim loại khác nhau có độ cứng khác nhau.
II - Tính chất hoá học chung của kim loại
1. Phản ứng của kim loại với phi kim
a. Tác dụng với oxi
Hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt ) phản ứng với oxi ở nhiệt độ thờng hoặc

ở nhiệt độ cao kim loại phản ứng với nhiều phi kim khác tạo thành muối.
Thí dụ 1:
Natri nóng chảy phản ứng với khí clo tạo thành muối natri clorua tinh thể:
2Na + Cl
2

o
t
2NaCl
Thí dụ 2:
Sắt phản ứng với lu huỳnh ở nhiệt độ cao tạo thành sắt (II) sunfua:
Fe

+ S

o
t
FeS
Thí dụ 3:
Đồng phản ứng clo tạo thành đồng (II) clorua:
Cu + Cl
2

o
t
CuCl
2
2. Phản ứng của kim loại với dung dịch axit
Một số kim loại phản ứng với dung dịch axit (HCl, H
2

Cu + FeSO
4
Thí dụ 2:
Nhôm đẩy bạc ra khỏi dung dịch muối bạc nitrat:
Al + 3AgNO
3

3Ag + Al(NO
3
)
3
Thí dụ 3:
Đồng đẩy bạc ra khỏi dung dịch muối bạc nitrat:
Cu + 2AgNO
3

2Ag + Cu(NO
3
)
2
III - Dãy hoạt động hoá học
Dãy hoạt động hoá học là dãy các kim loại đợc xếp theo chiều giảm dần
mức hoạt động hoá học.
Dãy hoạt động hoá học của một số kim loại thờng gặp:
K, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Pb, (H), Cu, Ag, Au
32
Dựa vào tính chất hoá học chung của kim loại ta có bảng tổng kết sau:
Tính chất Kim loại
1. Tác dụng
với oxi

2K+2H
2
O 2KOH+H
2
Một số kim loại hoạt
động tơng đối mạnh phản
ứng với nớc ở nhiệt độ
cao tạo thành oxit và giải
phóng H
2
Mg+H
2
O

o
t
2MgO+H
2
Không phản
ứng
3. Tác dụng
với dung
dịch axit
Kim loại đứng trớc H phản ứng với một số axit
(HCl, HBr, H
2
SO
4
loãng ) tạo thành muối và giải
phóng H

+ 2Ag
IV - Nhôm
1. Tính chất vật lí
Nhôm là kim loại phổ biến nhất màu trắng bạc, có ánh kim, dẫn nhiệt và
dẫn điện tốt, nhẹ (khối lợng riêng 2,7 gam/cm
3
), dẻo nên có nhiều ứng dụng
trong đời sống nh đồ dùng gia đình, chế tạo hợp kim
2. Tính chất hoá học
a. Phản ứng của nhôm với phi kim
* Tác dụng với oxi
Nhôm cháy sáng trong oxi tạo thành nhôm oxit:
4Al + 3O
2

2Al
2
O
3
ở điều kiện thờng nhôm phản ứng với oxi tạo thành lớp Al
2
O
3
mỏng bền vững bảo
vệ không cho nhôm phản ứng với oxi trong không khí và nớc.
* Nhôm tác dụng với nhiều phi kim khác tạo thành muối
33
Thí dụ: Nhôm tác dụng với S, Cl
2
, Br

3
+ 3H
2
2Al + 6HCl

2AlCl
3
+ 3H
2
Chú ý: Nhôm không phản ứng với axit H
2
SO
4
đặc nguội và axit HNO
3
đặc nguội.
Có thể phản ứng với dung dịch axit H
2
SO
4
đặc nóng, và dung dịch axit HNO
3
không giải phóng ra H
2
.
Thí dụ:
2Al + 6H
2
SO
4 đặc

3Fe + Al
2
(SO
4
)
3
Thí dụ 2: Nhôm đẩy bạc ra khỏi dung dịch muối bạc nitrat:
Al + 3AgNO
3

3Ag + Al(NO
3
)
3
d. Phản ứng của nhôm với dung dịch kiềm
2Al + 2NaOH + 2H
2
O

2NaAlO
2
+ 3H
2
NaAlO
2
là muối natri aluminat
3. Sản xuất nhôm
Trong tự nhiên nhôm tồn tại chủ yếu dới dạng oxit, muối. Ngời ta sản xuất
nhôm bằng phơng pháp điện phân nóng chảy hỗn hợp nhôm oxit với criolit
(Na

3
O
4
* Sắt tác dụng với nhiều phi kim khác tạo thành muối
Thí dụ: Sắt tác dụng với S, Cl
2
, Br
2

Fe

+ S

o
t
FeS
2Fe

+ 3Cl
2

o
t
2FeCl
3
b. Phản ứng của sắt với dung dịch axit
Sắt phản ứng với dung dịch axit (HCl, H
2
SO
4

3
không giải phóng ra H
2
.
Thí dụ:
2Fe + 6H
2
SO
4 đặco
t
Fe
2
(SO
4
)
3
+ 3SO
2
+ 6H
2
O
Fe + 4HNO
3 loãng

Fe(NO
3
)

sắt
- Gang là hợp kim của sắt với
cacbon, trong đó hàm lợng
cacbon chiếm từ 2 - 5%. Ngoài ra
trong gang còn có một số nguyên
tố khác nh Mn, Si, S
- Thép là hợp kim của sắt với
cacbon và một số nguyên tố
khác, trong đó hàm lợng cacbon
chiếm dới 2%.
- Thép thờng đợc dùng trong chế
35
- Có hai loại gang:
+ Gang trắng thờng dùng để
luyện thép.
+ Gang xám thờng dùng để chế
tạo máy móc, thiết bị
tạo máy móc, công cụ lao động,
trong xây dựng
Sản xuất - Nguyên liệu chính: Các loại
quặng sắt: manhetit Fe
3
O
4
, hematit
Fe
2
O
3
than cốc, không khí

2
Fe
3
O
4
+ 4CO

o
t
3Fe + 4CO
2
+ Tạo xỉ
CaO + SiO
2

o
t
CaSiO
3

- Nguyên liệu chính: Gang, sắt
phế liệu và khí oxi.
- Nguyên tắc sản xuất: oxi hoá
các kim loại, phi kim để loại khỏi
gang phần lớn các nguyên tố C,
S, P, Mn, Si
- Quá trình sản xuất:
+ O
2
phản ứng với Fe tạo FeO

36
- Chế tạo các hợp kim có khả năng chống chịu ăn mòn nh: thép crom, thép niken

B - câu hỏi và Bài tập
2.1 Trong các kim loại sau: Al, Cu, Ag, Au kim loại nào có khả năng dẫn điện tốt
nhất?
A. Al B. Ag C. Au D. Cu
Đáp án: B đúng
2.2 Vonfram (W) đợc dùng làm dây tóc bóng đèn vì:
A. Có khả năng dẫn điện tốt.
B. Có khả năng dẫn nhiệt tốt.
C. Có độ cứng cao.
D. Có nhiệt độ nóng chảy cao.
Đáp án: D đúng
2.3 Trong các kim loại sau: Na, Cu, Fe, Cr kim loại nào có độ cứng cao nhất?
A. Na B. Fe C. Cr D. Cu
Đáp án: C đúng
2.4 Hãy tính thể tích 1 mol của mỗi kim loại trong phòng thí nghiệm, biết rằng ở
điều kiện nhiệt độ và áp suất trong phòng thí nghiệm các kim loại có khối lợng
riêng tơng ứng là: Li 0,5 (g/cm
3
), Fe 7,86 (g/cm
3
). Trong các phơng án sau phơng
án nào đúng nhất:
A. Li 13,88 cm
3
, Fe 7,11 cm
3
B. Li 7,11 cm

2

A + NaOH B + D
37
B

Ct
o
H + H
2
O
H + CO

Ct
o
X + E
X là kim loại nào trong số các kim loại sau:
A. Na B. Ag C. Fe D. Cu
Đáp án: C đúng
2.8 Một tấm kim loại bằng vàng (Au) bị bám ít Fe trên bề mặt có thể dùng dung
dịch nào trong số các dung dịch sau để hoà tan lớp bột sắt.
A. H
2
O B. Dung dịch HCl C. Dung dịch AlCl
3
D. Dung dịch FeCl
2
Đáp án: B đúng
2.9 Một tấm kim loại bằng vàng (Au) bị bám ít Fe trên bề mặt có thể dùng dung
dịch nào trong số các dung dịch sau để hoà tan lớp bột sắt.

vừa đủ
B + D
B + NaOH
d
H + E
X là kim loại nào trong số các kim loại sau:
A. Al B. Ag C. Fe D. Cu
Đáp án: A đúng
38
2.13 Có ba kim loại bề ngoài giống nhau Ag, Ba, Al có thể dùng dung dịch nào
cho dới đây có thể phân biệt đồng thời cả ba kim loại.
A. Nớc B. Dung dịch axit HCl
C. Dung dịch axit H
2
SO
4
loãng D. Cả b và c đều đúng
Đáp án: C đúng
2.14 Có dung dịch MgSO
4
, KOH, HCl có thể dùng chất nào cho dới đây có thể
phân biệt đồng thời cả dung dịch.
A. Dung dịch axit H
2
SO
4
loãng B. Dung dịch axit HCl
C. Giấy quỳ tím D. Cả a và b đều đúng
Đáp án: C đúng
2.15 Cho m gam hỗn hợp Al và Ag tác dụng với lợng d dung dịch H

)
3
+ 3H
2
(1)
422
726
2
,
,
H
=
n
= 0,30 mol
- Số mol Al có trong hỗn hợp: n
Al
=
2
3
2
H
n
= 0,20 mol
- Khối lợng Al có trong hỗn hợp: m
Al
= 27.0,20 = 5,4 mol
- % Khối lợng Al trong hỗn hợp: m
Al
=
.. %

27
45
,
,
=
mol, số mol H
2
SO
4
= V.C
M
= 0,2.1,5 = 0,3 mol.
39
Phơng trình phản ứng:
2Al + 3H
2
SO
4


Al
2
(SO
4
)
3
+ 3H
2
(1)
Theo phơng trình phản ứng: 2mol 3mol 1mol 3mol

mol
Thể tích H
2
đo ở điều kiện tiêu chuẩn:
72630422422
22
,,.,n.,V
HH
===
lít
b. Chất tan trong dung dịch thu đợc sau phản ứng là Al
2
(SO
4
)
3
có số mol là:
x =
10
2
20
2
342
,
,
n
n
Al
)SO(Al
===

27
72
,
,
=
mol, số mol H
2
SO
4
= V.C
M
= 0,2.1,0 = 0,2 mol.
Phơng trình phản ứng:
2Al + 3H
2
SO
4


Al
2
(SO
4
)
3
+ 3H
2
(1)
Theo phơng trình phản ứng: 2mol 3mol 1mol 3mol
Theo bài ra: 0,1 mol 0,2mol xmol ymol

n
Al
H
===
mol
40
Thể tích H
2
đo ở điều kiện tiêu chuẩn:
363150422422
22
,,.,n.,V
HH
===
lít
b. Chất tan trong dung dịch thu đợc sau phản ứng là Al
2
(SO
4
)
3
và H
2
SO
4
d:
050
2
10
2

,
,
V
n
C
M,
,
,
V
n
C
SOH
SOH
)SO(Al
)SO(Al
250
20
050
250
20
050
42
42
342
342
===
===
2.18 Hoà tan 19,00 gam hỗn hợp gồm Cu, Mg, Al vào dung dịch axit HCl d, sau
phản ứng thu đợc 13,44 lít khí ở điều kiện tiêu chuẩn và còn 6,40 gam chất rắn
không tan. Hãy tính thành phần % khối lợng mỗi chất trong hỗn hợp trên.



==+
=+
60
422
4413
2
3
6122724
,
,
,
yx
,yx

Giải hệ phơng trình này thu đợc x = 0,3 mol; y = 0,2 mol
Vậy % khối lợng các kim loại trong hỗn hợp dầu là:
%m
Cu
=
%.
,
,
100
019
46
=33,68%
%m
Mg

27
=
=28,42%
2.19 Cho 22,2 gam hỗn hợp gồm Al, Fe hoà tan hoàn toàn trong dung dịch HCl
thu đợc 13,44 lít H
2
(đktc). Tính thành phần % khối lợng mỗi chất trong hỗn hợp
và khối lợng muối clorua khan thu đợc.
Giải
Gọi số mol Fe và Al trong 22,2 gam hỗn hợp lần lợt là x mol và y mol.
Ta có phơng trình phản ứng:
2Al + 6HCl

2AlCl
3
+ 3H
2
(1)
Fe + 2HCl

FeCl
2
+ H
2
(2)
Theo các phơng trình phản ứng (1) và (2) ta có hệ phơng trình:





222
56
=
=75,68%
%m
Al
=
%.
,
,.
%.
,
y
100
222
2027
100
222
27
=
=24,32%
Khối lợng muối clorua thu đợc:
m =
32
AlClFeCl
mm
+
=127x + 133,5y = 64,8 gam
2.20 Nhúng một thanh nhôm có khối lợng 50,00 gam vào 400,0 ml dung dịch
CuSO

42
Khối lợng Cu thoát ra là: m
Cu
= 64y = 64.0,03 = 1,92 gam.
Số mol CuSO
4
còn lại sau phản ứng: x - y = 0,2 - 0,03 = 0,17 mol.
Số mol Al
2
(SO
4
)
3
tạo thành sau phản ứng:
3
1
y = 0,01 mol.
Nồng độ dung dịch sau phản ứng:
M,
,
,
V
n
C
M,
,
,
V
n
C

= 0,5.2 = 1,0 mol
- Các phơng trình phản ứng:
2Al + 6HCl

2AlCl
3
+ 3H
2
(1)
R + 2HCl

RCl
2
+ H
2
(2)
NaOH + 2HCl

RCl
2
+ H
2
(3)
- Số mol H
2
thu đợc:
2
H
n
= 1,5x + y =

+ m
R
= 40,95 + m
HCl
-
2
H
m
= 9,0 gam
43
b. Xác định R:
- Ta có khối lợng hỗn hợp kim loại ban đầu:
m = m
Al
+ m
R
= 27x + Ry = 9 gam => R = 24 là Mg
2.22 Hoà tan 15,80 gam hỗn hợp Al, Mg và Fe vào 500,0 ml dung dịch HCl 2,50
mol/lít thu đợc 13,44 lít H
2
(đo ở đktc) và dung dịch A. Trong hỗn hợp có số mol
Al bằng số mol Mg. Tính % khối lợng mỗi kim loại trong hỗn hợp đã hoà tan và
tính khối lợng muối có trong dung dịch A.
Giải
- Gọi số mol Al, Mg và Fe trong hỗn hợp lần lợt là: x mol, x mol, z mol.
- Số mol HCl: n
HCl
= 0,500.2,5 = 1,250 mol
- Các phơng trình phản ứng:
Mg + 2HCl

,
,
H
==++=
yxxn
mol (I)
- Số mol HCl tham gia phản ứng (1), (2) và (3):
n
HCl
= 2
2
H
n
= 2.0,60 = 1,20 mol < 1,25 mol nên HCl d, kim loại tan hết.
- Khối lợng hỗn hợp kim loại:
m
hỗn hợp kim loại
= m
Al
+ m
Mg
+ m
Fe
= 27x + 24x + 56y = 15,80 gam (II)
Giải phơng trình (I) và (II) thu đợc: x = 0,20 mol, y = 0,010 mol
%m
Al
= 34,18%; %m
Mg
= 30,38%; %m

2
SO
4
tối thiểu cần dùng. Các khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn.
Giải
Gọi số mol Fe, Al và A trong mỗi phần lần lợt là 3x, x và y mol.
Phần I tác dụng với dung dịch H
2
SO
4
, vì kim loại tan hết nên A cũng phản ứng với
dung dịch H
2
SO
4
:
44
2Al + 3H
2
SO
4


Al
2
(SO
4
)
3
+ 3H

3 ,
,
,
y
x
x
==++
mol (I)
m
hh
= 2(56.3x + 27x + Ay) = 43,8 gam (II)
Phần II tác dụng với dung dịch NaOH
2Al + 2NaOH + 2H
2
O

2NaAlO
2
+ 3H
2
(4)
Theo phơng trình phản ứng (4):
15,0
4,22
36,3
2
.3
2
3
2

550
42
42
,
,
C
n
V
M
SOH
SOH
==
= 0,55 lít = 550,0 ml
2.24 Hoà tan a gam nhôm kim loại trong dung dịch H
2
SO
4
đặc nóng có nồng độ
98% (d =1,84 g/ml). Khí SO
2
sinh ra đợc hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch NaOH
1,0 M.
a. Tính thể tích dung dịch H
2
SO
4
98% (d =1,84 g/ml) cần lấy, biết lợng dung dịch
lấy d 20% so với lợng cần phản ứng.
b. Tính thể tích dung dịch NaOH cần lấy để hấp thụ hoàn toàn lợng SO
2