Bài giảng Hoá học kim loại

u c¸c hîp chÊt cña canxi ®Ó ®¹i diÖn cho nhãm kim lo¹i kiÒm thæ v× chóng cã nhiÒu øng dông quan träng trong nÒn kinh tÕ quèc d©n (x©y dùng, s¶n xuÊt c«ng n«ng nghiÖp) vµ ®êi sèng. V× vËy, khi d¹y häc c¸c hîp chÊt cña canxi kh«ng chØ chó ý ®Õn tÝnh chÊt vµ nh÷ng chuyÓn ®æi qua l¹i gi÷a chóng mµ cÇn cho häc sinh vËn dông kiÕn thøc ®· häc ®Ó gi¶i thÝch c¸c hiÖn t­îng x¶y ra trong tù nhiªn, trong ®êi sèng vµ s¶n xuÊt nh»m c¶i t¹o vµ hîp t¸c víi thiªn nhiªn, n©ng cao chÊt l­îng cuéc sèng. Khi d¹y häc vÒ kim lo¹i kiÒm thæ cÇn l­u ý: - C¸c ®¬n chÊt kim lo¹i nhãm IIA cã kiÓu m¹ng tinh thÓ kh«ng gièng nhau nªn tÝnh chÊt vËt lÝ biÕn ®æi kh«ng theo quy luËt nhÊt ®Þnh nh­ kim lo¹i kiÒm. - VÒ tÝnh chÊt ho¸ häc cÇn cho häc sinh dùa vµo cÊu t¹o nguyªn tö ®Ó suy ra tÝnh chÊt ho¸ häc ®Æc trung lµ tÝnh khö m¹nh vµ v× sao chóng chØ cã sè oxi ho¸ +2 trong c¸c hîp chÊt. - Khi d¹y häc vÒ c¸c hîp chÊt cña canxi cÇn khai th¸c nh÷ng hiÓu biÕt thùc tÕ cña häc sinh vÒ v«i sèng, v«i t«i, ®¸ v«i, th¹ch cao vµ yªu cÇu hä vËn dông kiÕn thøc ®Ó gi¶i thÝch mét sè hiÖn t­îng thiªn nhiªn (cÆn trong Êm n­íc, v¸ng cøng trªn mÆt hè v«i, th¹ch nhò trong c¸c hang ®éng) - L­u ý häc sinh khi sôc CO2 vµo dung dÞch chøa mét l­îng nhÊt ®Þnh Ca(OH)2 thu ®­îc mét sè gam kÕt tña th× sÏ cã 2 ®¸p sè øng víi l­îng CO2 thiÕu vµ l­îng CO2 d­ mét phÇn. Khi d¹y häc vÒ n­íc cøng cÇn l­u ý lµ ch­¬ng tr×nh vµ SGK míi kh«ng dïng kh¸i niÖm “ ®é cøng” mµ dïng kh¸i niÖm “ tÝnh cøng” v× ë tr­êng phæ th«ng chØ xÐt mÆt ®Þnh tÝnh cña n­íc cøng, kh«ng xÐt mÆt ®Þnh l­îng. Nãi ®Õn “®é cøng” khi nãi ®Õn nång ®é cña c¸c ion Ca2+ vµ Mg2+, v× ®é cøng cña n­íc ®­îc x¸c ®Þnh b»ng nång ®é cña c¸c ion nµy trong n­íc cøng. Ng­êi ta quy ­íc mét ®¬n vÞ ®é cøng øng víi 20 mg/l ion Ca2+ hoÆc 12 mg/l ion Mg2+ ( tøc lµ 0,5 milimol/lit cña mçi kim lo¹i ). N­íc rÊt mÒm cã ®é cøng toµn phÇn nhá h¬n 1,5 ®¬n vÞ.N­íc mÒm cã ®é cøng toµn phÇn tõ 1,5 ®Õn 4 ®¬n vÞ.N­íc trung b×nh cã ®é cøng toµn phÇn tõ 4 ®Õn 8 ®¬n vÞ.N­íc cøng cã ®é cøng toµn phÇn tõ 8 ®Õn 12 ®¬n vÞ.N­íc rÊt cøng cã ®é cøng toµn phÇn lín h¬n 12 ®¬n vÞ. VÒ kh¸i niÖm “®é cøng” nh­ ®· tr×nh bµy ë trªn gi¸o viªn nªn biÕt nh­ng kh«ng cÇn cung cÊp cho häc sinh - NÕu häc sinh n¾m v÷ng tÝnh chÊt ho¸ häc cña c¸c hîp chÊt kim lo¹i kiÒm thæ th× viÖc nghiªn cøu vÒ n­íc cøng rÊt thuËn lîi. Tr­íc tiªn cÇn lµm cho häc sinh hiÓu v× sao n­íc tù nhiªn th­êng lµ n­íc cøng (n¬i cøng nhiÒu, n¬i cøng Ýt). ChØ cã n­íc m­a vµ tuyÕt lµ n­íc mÒm nhÊt trong thiªn nhiªn. - VÒ c¸c ph­¬ng ph¸p lµm mÒm n­íc cøng, c¸c tµi liÖu kh¸c nhau cã thÓ gäi tªn kh¸c nhau. Ch¼ng h¹n nh­ c¸ch lµm mÒm n­íc cøng cã tÝnh cøng t¹m thêi cã tµi liÖu gäi lµ ph­¬ng ph¸p nhiÖt, ë tµi liÖu kh¸c l¹i gäi lµ ph­¬ng ph¸p vËt lÝ. Gäi lµ ph­¬ng ph¸p vËt lÝ th× kh«ng ®óng v× b¶n chÊt cña ph­¬ng ph¸p lµ mét biÕn ®æi ho¸ häc dùa trªn sù kÐm bÒn víi nhiÖt cña muèi hi®rocacbonat cña canxi vµ magie Ca(HCO3)2  CaCO3 + CO2 + H2O Ph­¬ng ph¸p trao ®æi ion cã tµi liÖu cßn gäi lµ ph­¬ng ph¸p ho¸ lÝ. N­íc rÊt mÒm cã ®é cøng toµn phÇn nhá h¬n 1,5 ®¬n vÞ.N­íc mÒm cã ®é cøng toµn phÇn tõ 1,5 ®Õn 4 ®¬n vÞ.N­íc trung b×nh cã ®é cøng toµn phÇn tõ 4 ®Õn 8 ®¬n vÞ.N­íc cøng cã ®é cøng toµn phÇn tõ 8 ®Õn 12 ®¬n vÞ.N­íc rÊt cøng cã ®é cøng toµn phÇn lín h¬n 12 ®¬n vÞ. VÒ kh¸i niÖm “®é cøng” nh­ ®· tr×nh bµy ë trªn gi¸o viªn nªn biÕt nh­ng kh«ng cÇn cung cÊp cho häc sinhS¸ch gi¸o khoa ho¸ häc cò nªu 2 ph­¬ng ph¸p lµm mÒn n­íc cøng lµ ph­¬ng ph¸p ho¸ häc vµ ph­¬ng ph¸p trao ®æi ion. Nh­ vËy ®· gép ph­¬ng ph¸p dïng nhiÖt víi ph­¬ng ph¸p dïng ho¸ chÊt (v«i- so®a) v× cã chung b¶n chÊt lµ x¶y ra c¸c ph¶n øng ho¸ häc. S¸ch gi¸o khoa líp 12 míi l¹i gäi lµ ph­¬ng ph¸p kÕt tña, nh­ vËy ®· nãi râ b¶n chÊt cña ph­¬ng ph¸p lµ dïng c¸c ph¶n øng ho¸ häc ®Ó t¹o ra chÊt kÕt tña lµm gi¶m nång ®é cña c¸c ion Ca2+ vµ Mg2+ trong n­íc cøng. VÒ viÖc dïng Ca(OH)2 ®Ó khö tÝnh cøng t¹m thêi cña n­íc, häc sinh cã thÓ th¾c m¾c t¹i sao l¹i ®­a ion Ca2+( trong Ca(OH)2) vµo n­íc cøng, trong khi ta ®ang cÇn lo¹i bá ion nµy.V× vËy cÇn l­u ý häc sinh lµ cÇn ph¶i x¸c ®Þnh nång ®é Ca(HCO3)2 trong n­íc cøng ®Ó ®­a l­îng Ca(OH)2võa ®ñ ®Ó trung hoµ muèi canxi hi®rocacbonat Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2  2CaCO3 + 2 H2O V× tÝch sè tan cña Mg(OH)2 (T = 5. 10-12 ) nhá h¬n nhiÒu so víi tÝch sè tan cña MgCO3 ( T= !.10-5) nªn c¸c muèi hi®rocacbonat cña canxi vµ magie ph¶n øng víi NaOH x¶y ra kh¸c nhau Ca(HCO3)2 + 2NaOH  CaCO3 + Na2CO3 + 2H2O Mg(HCO3)2 + 2NaOH  Mg(OH)2  + 2NaHCO3 Quy luËt cña ph¶n øng ë ®©y lµ nÕu ph¶n øng cã thÓ t¹o ra hai chÊt kÕt tña th× ph¶n øng bao giê còng x¶y ra theo chiÒu t¹o ra chÊt Ýt tan h¬n. Ph¶n øng trao ®æi ion trong dung dÞch x¶y ra theo chiÒu lµm gi¶m sè ion. Còng v× Mg(OH)2 Ýt tan h¬n nhiÒu so víi MgCO3 nªn khi cho muèi cacbonat kim lo¹i kiÒm vµo n­íc cøng cã ion Mg2+ th× sÏ t¹o ra muèi cacbonat baz¬ cã thµnh phÇn kh«ng x¸c ®Þnh ( dung dÞch cacbonat kim lo¹i kiÒm cã chøa ion OH- do sù thuû ph©n muèi t¹o ra). 5MgCl2 +6Na2CO3 + 2H2O  4MgCO3.Mg(OH)2+ 2NaHCO3 + 10NaCl - Khi h­íng dÉn häc sinh viÕt ph­¬ng tr×nh ho¸ häc ë ban N©ng cao cÇn l­u ý nh÷ng ®iÒu tr×nh bµy ë trªn. §èi víi ban C¬ b¶n kh«ng cÇn ®Ò cËp ®Õn nh÷ng vÊn ®Ò ®ã mµ chØ nªn lÊy vÝ dô lo¹i bá ion Ca2+ trong n­íc cøng. Cho dung dÞch Na2CO3 vµo n­íc cøng kÕt tña sÏ lµ CaCO3 vµ MgCO3.Mg(OH)2.nH2O l¾ng xuèng, nÕu häc sinh viÕt cã kÕt tña CaCO3 vµ MgCO3 l¾ng xuèng còng coi lµ ®­îc. - S¸ch gi¸o khoa míi cã giíi thiÖu ph­¬ng ph¸p lµm mÒm n­íc cøng b»ng Na3PO4. Dïng chÊt nµy cã thÓ khö c¶ tÝnh cøng t¹m thêi vµ tÝnh cøng vÜnh cöu, gi¸o viªn cÇn h­íng dÉn häc sinh ban C¬ b¶n viÕt ph­¬ng tr×nh ho¸ häc cña ph¶n øng, víi ban N©ng cao häc sinh tù viÕt ®­îc. Ph­¬ng ph¸p trao ®æi ion Ph­¬ng ph¸p trao ®æi ion lµ ph­¬ng ph¸p hiÖn nay ®­îc dïng phæ biÕn ®Ó lµm mÒm n­íc, v× vËy trong s¸ch gi¸o khoa míi tr×nh baú kÜ h¬n so víi s¸ch gi¸o khoa cò. Cã thÓ tr×nh bµy vÒ ph­¬ng ph¸p trao ®æi ion theo 2 ph­¬ng ¸n sau : Ph­¬ng ¸n 1- Nh÷ng vËt liÖu v« c¬ hoÆc h÷u c¬ cã kh¶ n¨ng trao ®æi mét sè ion cã trong thµnh phÇn cÊu t¹o cña chóng víi c¸c ion cã trong dung dÞch ®­îc gäi lµ vËt liÖu trao ®æi ion. Trong xö lÝ n­íc cøng, ng­êi ta th­êng dïng c¸c vËt liÖu polime cã kh¶ n¨ng trao ®æi cation, gäi chung lµ nhùa cationit. Khi ®i qua cét chøa nhùa trao ®æi, c¸c ion Ca2+ vµ Mg2+, cã trong n­íc cøng, ®i vµo c¸c lç trèng trong cÊu tróc polime, thÕ chç cho c¸c ion Na+ hoÆc H+ cña cationit ®· ®i vµo dung dÞch. C¸c zeolit* lµ vËt liÖu trao ®æi ion v« c¬ còng th­êng ®­îc dïng ®Ó lµm mÒm n­íc. Ph­¬ng ph¸p trao ®æi ion cã thÓ lµm gi¶m c¶ ®é cøng vÜnh cöu lÉn ®é cøng t¹m thêi cña n­íc. (*Zeolit lµ c¸c kho¸ng aluminosilicat kÕt tinh ë d¹ng tinh thÓ cã c¸c lç trèng, cã trong tù nhiªn hoÆc ®iÒu chÕ nh©n t¹o.) Ph­¬ng ¸n 2- C¸c t¸c nh©n trao ®æi ion, tøc lµ nh÷ng vËt liÖu v« c¬ hoÆc h÷u c¬ cã kh¶ n¨ng trao ®æi mét sè ion cã trong thµnh phÇn cÊu t¹o cña chóng víi c¸c ion cã trong dung dÞch, ®­îc dïng réng r·i trong xö lÝ n­íc cøng. Ch¼ng h¹n, c¸c zeolit, cã trong tù nhiªn hoÆc ®iÒu chÕ nh©n t¹o, lµ c¸c kho¸ng aluminosilicat kÕt tinh ë d¹ng tinh thÓ cã c¸c lç trèng, cã thÓ dïng ®Ó lµm mÒm n­íc. Khi ®i qua líp läc zeolit, c¸c ion Ca2+ vµ Mg2+, cã trong n­íc cøng, ®i vµo c¸c lç trèng trong tinh thÓ zeolit, thÕ chç cho c¸c ion Na+ cña zeolit ®É ®i vµo dung dÞch. Trong xö lÝ n­íc cøng ng­êi ta th­êng sö dông c¸c nhùa trao ®æi ion. Ph­¬ng ph¸p trao ®æi ion cã thÓ lµm gi¶m c¶ ®é cøng vÜnh cöu lÉn ®é cøng t¹m thêi cña n­íc. Nh«m- Nh«m vµ hîp kim cña nh«m ®­îc sö dông phæ biÕn trong c¸c ngµnh kü thuËt hiÖn ®¹i (m¸y bay, tªn löa, tµu vò trô ) trong x©y dùng vµ trong ®êi sèng hµng ngµy.Ch­¬ng tr×nh chuÈn giíi thiÖu trùc tiÕp nh«m vµ nh÷ng hîp chÊt quan träng cña nh«m, kh«ng t×m hiÓu nhãm IIIA.- Nh«m lµ kim lo¹i cã tÝnh khö m¹nh (chØ sau kim lo¹i kiÒm vµ kiÒm thæ) nh­ng trªn thùc tÕ nh«m bÒn trong m«i tr­êng kh«ng khÝ vµ n­íc lµ do cã mµng oxit rÊt máng nh­ng mÞn vµ bÒn, ch¾c b¶o vÖ.§Ó chøng minh ®iÒu ®ã ta nªn biÓu diÔn thÝ nghiÖm nh«m t¸c dông víi O2 cña kh«ng khÝ (th­êng gäi lµ thÝ nghiÖm nh«m mäc l«ng t¬) vµ thÝ nghiÖm nh«m t¸c dông víi n­íc: Dïng giÊy r¸p ®¸nh s¹ch líp oxit Al2O3 trªn bÒ mÆt 2 thanh nh«m råi nhá lªn ®ã vµi giät dung dÞch muèi thuû ng©n, ®Ó kho¶ng 5 phót råi röa s¹ch b»ng n­íc. §Æt mét thanh nh«m ®· xö lý ë trªn vµo b¸t sø, sau kho¶ng 10 phót sÏ nh×n thÊy c¸c sîi mµu tr¾ng mäc lªn tõ bÒ mÆt thanh nh«m tr«ng nh­ tµn thuèc l¸. C¸c ph¶n øng ho¸ häc x¶y ra nh­ sau: 2Al + 3HgCl2 2AlCl3 + 3Hg Nh«m ®Èy thuû ng©n ra khái muèi. Thuû ng©n t¹o víi nh«m mét hçn hèng ng¨n viÖc h×nh thµnh mµng oxit Al2O3. Kh«ng cßn mµng oxit b¶o vÖ, nh«m t¸c dông víi O2 cña kh«ng khÝ t¹o ra bét Al2O3 tr«ng nh­ tµn thuèc l¸ 4Al + 3O2  2Al2O3 Cã thÓ dïng bét Al2O3 thu ®­îc tõ thÝ nghiÖm nµy ®Ó lµm thÝ nghiÖm chøng minh Al2O3 lµ oxit l­ìng tÝnh.Do ¸i lùc víi oxi rÊt lín nªn nh«m ®­îc dïng ®Ó khö nh÷ng cation kim lo¹i khã khö trong oxit cña nh÷ng kim lo¹i khã nãng ch¶y (ph¶n øng nhiÖt nh«m)ThÝ dô: 2Al + Fe2O3  Al2O3 +2Fe (1)8Al + 3Fe3O4 4Al2O3 + 9Fe (2)C¸c ph¶n øng trªn to¶ rÊt nhiÒu nhiÖt. ë ph¶n øng (1) nhiÖt ®é ®¹t tíi 29160C, cßn ë ph¶n øng (2) lµ 26730C. ë 26730C th× Fe vµ Al2O3 ®Òu nãng ch¶y (Fe nãng ch¶y ë 15390C vµ Al2O3 nãng ch¶y ë 20500C). Ng­êi ta thu ®­îc s¾t cßn Al2O3 chuyÓn vµo xØ. CÇn l­u ý lµ Al cã thÓ khö ion kim lo¹i trong oxit mµ kh«ng nhÊt thiÕt kim lo¹i nµy ph¶i ®øng sau Al trong d·y ®iÖn ho¸.T­¬ng t¸c cña kim lo¹i A víi oxit cña kim lo¹i B cã thÓ x¶y ra ®­îc nÕu hiÖu øng nhiÖt cña oxit kim lo¹i A lín h¬n hiÖu øng nhiÖt cña oxit kim lo¹i B.Sau ®©y lµ hiÖu øng nhiÖt cña mét sè oxit kim lo¹i:Al2O3: 1339 Kcal/mol Fe2O3: 198,5 Kcal/molBaO: 133.0 Kcal/mol K2O: 86.2 Kcal/mol Ch­¬ng 7: S¾t vµ mét sè kim lo¹i quan trängS¾t cã tÇm quan träng hµng ®Çu trong kinh tÕ vµ c«ng nghiÖp v× s¾t cã tÝnh c¬ häc rÊt tèt vµ quÆng s¾t rÊt s½n trong tù nhiªn. Tại sao đa số các KLCT và hợp chất của chúng đều có từ tính? Thế nào là chất nghịch từ, chất thuận từ, chất sắt từ ? Từ tính của các chất được chia làm ba loại: Nghịch từ: Một chất không có electron độc thân nào là chất nghịch từ. Momen từ của từng electron bị huỷ hoàn toàn khi electron này ghép đôi. Tính chất nghịch từ thể hiện: Khi đặt một chất vào từ trường ngoài, từ trường ngoài có khuynh hướng đẩy các chất đó ra khỏi từ trường, Nói khác đi, chất nghịch từ cản đường sức của từ trường ngoài. VËy: Kh«ng cã electron ®éc th©n  NghÞch tõThuận từ: Chất thuận từ để cho đường sức của từ trường ngoài đi qua,từ trường ngoài có khuynh hướng hút chúng vào từ trường. Như vậy các nguyên tử, phân tử hay ion bất kì có các electron độc thân thì bản thân phân tử có sẵn momen từ, khi được đặt vào từ trường ngoài thì các momen từ phân tử có khuynh hướng định hướng cùng chiều với momen từ của từ trường ngoài vì thế bị từ trường ngoài hút. Ví dụ: Một số ion của các NTCT. Các electron độc thân này trong các ion của chất rắn không có tác dụng tương hỗ với nhau.Cã eletron ®éc th©n  ThuËn tõ (bÞ nam ch©m hót) Chất thuận từ bị nam châm hút. Momen từ của một chất thuận từ tỉ lệ thuận với cường độ từ trường bên ngoài (tác dụng vào chất nghiên cứu) và tỷ lệ thuận với số electron độc thân. Nếu tách từ trường ngoài ra khỏi hệ nghiên cứu, momen từ của từng nguyên tử hay ion trở lại các hướng bất kỳ như trước, vì vậy chất ở dạng vĩ mô không còn từ tính nữa. Sắt từ : một chất có tính thuận từ gấp nhiều lần tính thuận từ bình thường gọi là sắt từ. Tính sắt từ có ở Fe, Co, Ni và hợp chất của nó. VËy :S¾t tõ  TÝnh thuËn tõ gÊp nhiÒulÇn tÝnh thuËn tõ b×nh th­êngTãm l¹i : Tõ tÝnh :  NghÞch tõ  Kh«ng cã electron ®éc th©n.  ThuËn tõ  Cã electron ®éc th©n.  S¾t tõ  Cã tÝnh thuËn tõ gÊp nhiÒu lÇn tÝnh thuËn b×nh th­êng Tính sắt từ thể hiện ở một số chất rắn. Trong chất rắn sắt từ, các tiểu phân mang từ tính, chẳng hạn các nguyên tử hay ion của các NTCT có tác dụng tương hỗ với nhau do sự xen phủ các obitan. Qua đó các electron của một tiểu phân xác định bị ảnh hưởng do sự định hướng của các electron lân cận. Trạng thái bền nhất (năng lượng thấp nhất) sẽ đạt được khi spin của các electron trong các tiểu phân khác nhau (trung tâm khác nhau) sắp xếp cùng hướng. Từ tính của chất sắt từ mạnh hơn từ tính của chất thuận từ rất nhiều vì momen từ của các tiểu phân chất sắt từ rất dễ dàng hướng theo từ trường bên ngoài. Khi tách mẫu thí nghiệm khỏi từ trường ngoài momen từ vẫn tồn tại. Tại sao các nguyên tố chuyển tiếp ở dạng đơn chất cũng như dạng hợp chất thường có hoạt tính xúc tác? Các NTCT ở dạng đơn chất cũng như hợp chất thường có hoạt tính xúc tác. Một trong những thuyết về xúc tác cho rằng, vai trò xúc tác trong các phản ứng hoá học là do sự hình thành các hợp chất trung gian. Các NTCT có khả năng hình thành nhiều hợp chất ứng với các trạng thái oxi hoá khác nhau, trong số đó có nhiều hợp chất không bền. Bởi vậy chúng dễ tạo thành các hợp chất trung gian, đáp ứng vai trò của chất xúc tác. So sánh tính axit của ion [Fe(H2O)6]2+ và [Fe(H2O)6]3+. Giải thích? Dễ thấy [Fe(H2O)6 ]2+ có tính axit yếu hơn [Fe(H2O)6 ]3+ vì ion Fe2+ và Fe3+ có bán kính bằng nhau vậy ion nào có điện tích lớn hơn sẽ tạo ra tính axit mạnh hơn. Tại sao Cu, Ag, Au cùng ở phân nhóm nhưng lại có các trạng thái oxi hoá đặc trưng khác nhau: Ag là +1, Cu là +2 và Au là +3? Các trạng thái oxi hóa của Cu, Ag, Au ? Với Cu và Au mặc dù phân lớp d đã được điền đầy đủ, nhưng cấu trúc chưa phải là hoàn toàn bền vững,do đó nguyên tử có thể bị kích thích chuyển thành trạng thái (n-1)d9ns1p1.Kết quả tạo ra 3 electron độc thân ,như vậy có thể có 1 hoặc 2 hoặc 3e tham gia vào quá trình hình thành liên kết: Trạng thái oxi hóa +1 đặc biệt bền đối với Ag và một phần đối với Cu , điều này phù hợp với năng lượng ion hoá thứ nhất của Ag bé hơn Cu rất bé hơn Au và liên quan đến độ bền tương đối của cấu hình e 4d10 , một cấu hình e đã được hình thành ở Pd một nguyên tố đứng trước Ag trong chu kỳ. Trạng thái oxi hóa +2 đặc trưng đối với Cu điều này phù hợp với tổng năng lượng ion hoá thứ nhất và thứ hai của Cu bé nhất .Trạng thái oxi hóa +3 đặc trưng hơn với Au, điều này cũng phù hợp với tổng năng lượng ion hoá thứ nhất và thứ hai, thứ ba của Au bé nhất so với các nguyên tố trong nhóm..Trong tự nhiên các kim loại Cu, Ag, Au tồn tại ở các loại quặng chính nào?* Trong tự nhiên , đồng tồn tại chủ yếu ở dạng hợp chất sunfua lẫn với các kim loại khác; quan trọng là quặng Cancopirit (CuFeS2) , Cancozin (Cu2S) , Cuprit (Cu2O) , Malachit (Cu2(OH)2CO3) , Tenorit (CuO). Trong tự nhiên,bạc tồn tại ở dạng khoáng Acgentit (Ag2S) hỗn hợp với quặng chì, ngoài ra còn có quặng Naumanit (Ag2Se) , Prustit (Ag2AsS3). Trong tự nhiên , vàng thường gặp ở dạng khoáng calaverit (AuTe2) , sinvanit (AgAuTe4) hoặc petxit (Ag3AuTe2). Tuy nhiên dạng thông thường hơn gặp trong tự nhiên là (Au, Ag, Cu ) tự do ở trong cát , trong các nham thạch. (Au, Ag, Cu ) còn có trong nước biển có : ( 3.10-3mg Cu2+ ; 3.10-4mg Ag+ ; 4.10-6mg Au3+ ) trong 1 lit nước biển. Trong cơ thể sinh vật : 2.10-4 % Cu Cho biết các đồng vị tự nhiên và % số nguyên tử mỗi đồng vị của các nguyên tố Cu, Ag, Au?  Cu có 11 đồng vị 58Cu  68Cu Có 2 đồng vị bền trong tự nhiên: 63Cu (69,1%) và 65Cu (30,9%)  Ag có 19 đồng vị 102Ag  115Ag Có 2 đồng vị bền trong tự nhiên: 107Ag(51,35%) và 109Ag (48,65%)  Au có 22 đồng vị 183Au  204Au Chỉ có 1 đồng vị bền trong tự nhiên: 197Au (100%) Cho biết cấu trúc mạng tinh thể của các kim loại Cu, Ag, Au ?  Cả 3 kim loại đều cấu tạo tinh thể mạng lập phương tâm diện Cu Ag Au a = 3,6147A0 a = 4,0861A0 a = 4,0786A0 TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA Cu, Ag, Au Tại sao các kim loại nhóm IB là các kim loại kém hoạt động hóa học? Các kim loại nhóm IB là các kim loại kém hoạt động hoá học vì: Lớp vỏ 18 electron chắn electron s với hạt nhân kém hiệu quả hơn so với 8 electron bền của khí hiếm ,làm tăng mạnh năng lượng ion hoá thứ nhất của các nguyên tố Cu, Ag, Au. Vì sao Au lại tan được trong nước cường toan? Ag có bị nước cường toan ăn mòn không? Tại sao? *Dung môi tốt nhất của Au là nước cường toan (1VHNO3 đặc +4VHCl đặc) Au + HNO3 + 4HCl = H[AuCl4] + NO↑ + 2H2O *Ag không tan trong nước cường toan vì AgCl không tan.N­íc c­êng toan cã tÝnh oxi ho¸ m·nh liÖt h¬n c¶ HNO3 ®Æc, ®ång thêi cã tÝnh clo ho¸ m·nh liÖt :6HCl +2 HNO3  3 Cl2 + 2NO+4H2O 2Au + 3Cl2  2 AuCl3 Nh­ vËy Au vµ Pt tan ®­îc ë ®©y lµ do ¸i lùc lín cña chóng víi clo, do ®ã ph¶n øng kh«ng t¹o ra muèi nitrat mµ t¹o ra muèi clorua. Khi để Ag trong không khí có chứa hơi nước, CO2 , H2S thì màu trắng của Ag dần trở lên xám xịt vì đã tạo nên màng Ag2S theo phản ứng. 2Ag + H2S + O2 → Ag2S + H2O Trong công nghiệp người ta điều chế CuSO4 bằng cách ngâm Cu trong dung dịch H2SO4 loãng đồng thời sục O2 liên tục. Giải thích, viết ptpư và chứng minh?Nếu điều chế CuSO4 bằng cách cho Cu tác dụng với H2SO4 đặc, nóng có hiệu quả hơn phương pháp trên đây hay không? Giải thích?Phản ứng của Cu với dung dịch H2SO4 loãng khi có mặt oxi không khí. 2Cu + 2H2SO4 + O2 = 2CuSO4 + 2H2O Cu không tan trong H2SO4 loãng vì E0 2H+/H2 = 0 0 Cu có thể tan trong dung dịch H2SO4 loãng đồng thời thổi O2 liên tục. Phản ứng của Cu với H2SO4 đặc nóng. Cu + 2H2SO4(đặc, nóng)  CuSO4 + SO2↑ + 2H2O Điều chế CuSO4 bằng cách(b) không hiệu quả bằng cách (a) do tiêu tốn H2SO4 hơn ,đồng thời phải xử lí khí SO2 thoát ra. Viết phương trình phản ứng xảy ra khi cho Au kim loại tan trong dung dịch NaCN khi có mặt O2 không khí. Nêu ứng dụng của phương pháp này trong công nghiệp khai thác vàng? - Phương trình: 	4Au + O2 + 8NaCN + 2H2O  4Na[Au(CN)2] + 4NaCl- Ứng dụng của phương trình này là tách Au ra khỏi bột quặng trong công nghiệp khai thác vàng . Viết các ptpư của Cu2O với: Khí H2 ; CO khi nung nóng ; oxi vµ : - Dung dịch HCl, H2SO4 loãng khi có mặt oxi - Dung dịch H2SO4 đặc; dung dịch HNO3. - Dung dịch NH3, , dung dịch NaOH đặc. Cu2O + H2 → Cu + H2O Cu2O + CO → 2Cu + CO2 2Cu2O + O2 → 4CuO 2Cu2O + O2 + 8HCl→ 4CuCl2 + 4H2O 2Cu2O + O2 + 4H2SO4 → 4 CuSO4 + 4H2O Cu2O + 3H2SO4(đặc) → 2CuSO4 + SO2 + 3H2O 3Cu2O + 14HNO3 → 6Cu(NO3 )2 + 2NO + 7H2O Cu2O + 4NH3 + H2O → 2[Cu(NH3)2 ]OH Cu2O + 2NaOH + H2O → 2Na[Cu(OH)2] Hãy giải thích tại sao trong dung dịch amôniac, độ hoà tan của các halogenua bạc lại giảm theo chiều từ AgCl - AgBr - AgI ? Sự giảm độ tan từ AgCl  AgI được giải thích là ion X- có bán kính càng lớn càng dễ biến dạng, nghĩa là càng dễ bị cực hoá bởi Ag+ . Nêu và giải thích hiện tượng xảy ra khi: - Cho bột Fe tác dụng với dung dịch AgNO3. - Cho dung dịch Fe(NO3)2 tác dụng với dung dịch AgNO3. - Cho từ từ dung dịch NaOH đến dư vào dung dịch AgNO3. - Cho từ từ dung dịch NH3 đến dư vào dung dịch AgNO3. Cho biết : EoAg+/Ag = 0,80V; EoFe3+/Fe2+ = 0,77V; EoFe2+/Fe = -0,44V a. nFe = a ; nAg = bPhương trình:Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2AgFe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag Hợp chất Ag(I)bb> 2a ,Tạo muối Fe(II) và muối Fe(III) , Agb= 3a ,Tạo muối Fe(III) và Agb> 3a tạo Fe (III) dư AgFe(NO3)2 + AgNO3→ Fe(NO3)3 + Ag↓Hiện tượng xuất hiện kim loại Ag2NaOH + 2AgNO3→ Ag2O↓+ H2O + 2NaNO3Hiện tượng : Xuất hiện kết tủa màu hung xẫm.2AgNO3 + 2NH3 + H2O → Ag2O↓+ 2NH4NO3Ag2O + 4NH3 + H2O→ 2[Ag(NH3)2 ]OHHiện tượng : Xuất hiện kết tủa màu đen ,nếu nhỏ NH3 đến dư thì kết tủa tan ra,do tạo phức chất. a. Cho biết Cu(OH)2 tan trong axit dễ hơn hay trong kiềm dễ hơn. Có thể coi là hợp chất lưỡng tính không? b. Viết các ptpư trong các thí nghiệm sau: - Cho Cu(OH)2 vào dung dịch NH3 dư. - Đun nóng Cu(OH)2 với dung dịch KOH đặc 50%. - Đun nóng kết tủa Cu(OH)2 trong nước ở 80-90oC. a.Cu(OH)2 dễ tan trong dung dịch axit hơn trong dung dịch kiềm. - Có thể coi Cu(OH)2 là chất lưỡng tính. b.Phương trình : Cu(OH)2 +4NH3 → [Cu(NH3)4](OH)2 Cu(OH)2 + 2KOH(đặc) → K2[Cu(OH)4] 4Cu(OH)2  4CuO.H2O + 3H2O Viết các phản ứng nhiệt phân các chất Cu(NO3)2 ; CuCO3.Cu(OH)2 ; CuSO4.5H2O. - Phương trình nhiệt phân: t0 Cu(NO3)2 → CuO + 2NO2 + 1/2 O2 t0 Cu(OH)2.CuCO3 → 2CuO + CO2 + H2O 2CuSO4 .5H2O → 2CuO + 2SO2 + O2 + 10H2O Nêu và giải thích hiện tượng xảy ra khi: - Cho bột Fe tác dụng với dung dịch CuSO4. - Cho từ từ dung dịch NaOH đặc đến dư vào dung dịch CuSO4 đun nóng. - Cho từ từ dung dịch NH3 đến dư vào dung dịch CuSO4. Cho biết:E0 Fe2+/Fe = 0,34V ; EoCu2+/Cu = -0,44V Hiện tượng quan sát được : + Kim loại Cu màu đỏ xuất hiện,lượng mạt sắt giảm dần,dung dịch thu được có màu