Giải bài tập SGK Hóa 12 Nâng cao Bài 44: Sơ lược về một số kim loại khác

Phản ứng nào sau đây không xảy ra?

A. Pb²⁺ + Sn → Pb + Sn²⁺

B. Sn²⁺ + Ni → Sn + Ni²⁺

C. Pb²⁺ + Ni → Pb + Ni²⁺

D. Sn²⁺ + Pb → Pb²⁺ + Sn

Phương pháp giải

Để biết phản ứng nào sau đây không xảy ra ta cần dựa vào quy tắc anpha và dãy điện hóa.

Hướng dẫn giải

Chì là kim loại hoạt động yếu hơn thiếc nên phản ứng không xảy ra là:

Sn²⁺ + Pb → Pb²⁺ + Sn

⇒ Đáp án D.

Có các ion riêng biệt trong dung dịch là Ni²⁺, Zn²⁺, Ag⁺, Sn²⁺, Au³⁺, Pb²⁺. Ion có tính oxi hóa mạnh nhất và ion có tính oxi yếu nhất lần lượt là:

A. Pb²⁺ và Ni²⁺

B. Ag⁺ và Zn²⁺

C. Au³⁺ và Zn²⁺ 

D. Ni²⁺ và Sn²⁺

Phương pháp giải

Để xác định ion ó tính oxi hóa mạnh nhất và ion có tính oxi yếu nhất cần nắm rõ dãy điện hóa của các kim loại.

Hướng dẫn giải

Ion có tính oxi hóa mạnh nhất và ion có tính oxi yếu nhất lần lượt là: Au³⁺ và Zn²⁺ 

⇒ Đáp án C.

Hãy nêu các chất, các điện cực và các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình:

a. Mạ đồng cho một vật bằng thép.

b. Mạ thiếc cho một vật bằng thép.

c. Mạ bạc cho một vật bằng đồng.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên cần hiểu rõ bản chất của quá trình điện phân, xác định anot, catot.

Hướng dẫn giải

Câu a

Điện phân dung dịch CuSO₄ với anot bằng đồng, catot bằng thép:

Catot: Cu²⁺ + 2e → Cu

 Anot: Cu → Cu²⁺ + 2e

Phương trình: Cu_anot + Cu²⁺dd → Cu²⁺dd + Cu_anot

Câu b

Điện phân dung dịch Sn(NO₃)₃ với catot là vật bằng thép và anot là kim loại Sn:

Catot: Sn²⁺ + 2e → Sn

Anot: Sn → Sn²⁺ + 2e

Phương trình : Sn_anot + Sn²⁺ dd → Sn²⁺ dd + Sn_anot

Câu c

Điện phân dung dịch AgNO₃ với anot bằng Ag, catot bằng đồng :

Catot: Ag⁺ + 1e → Ag

Anot: Ag → Ag⁺ + 1e

Phương trình điện phân :

Ag_anot + Ag⁺ dd → Ag⁺ dd + Ag_anot

Hãy viết bảng tóm tắt về những kim loại trong nhóm IB về:

a. Cấu tạo nguyên tử: số lớp electron, số lớp electron ngoài cùng, cấu hình electron ngoài cùng (dạng viết gọn).

b. Tính chất vật lí và tính chất hóa học cơ bản.

c. Ứng dụng của các kim loại trong nhóm.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên cần nắm được só hiệu nguyên tử Z để xác định số lớp electron, số lớp electron ngoài cùng, cấu hình electron ngoài cùng. Đồng thời cần nắm rõ tính chất vật lí, tính chất hóa học cơ bản và ứng dụng của chúng.

Hướng dẫn giải

Câu a

Câu b

₂₉Cu: 

- Tính chất vật lí cơ bản:

• Là kim loại nặng, màu đỏ, dẻo, dẫn nhiệt và dẫn điện tốt.
• Khối lượng riêng của đồng là 8,98 g/cm³; nhiệt độ nóng chảy 1083^oC.

- Tính chất hóa học cơ bản:

• Tác dụng với O₂:

2Cu + O₂ \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) 2CuO

• Tác dụng với phi kim:

Cu + Cl₂ \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) CuCl₂

• Tác dụng với axit có tính oxi hóa:

3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O

₄₇Ag:

- Tính chất vật lí cơ bản:

• Là kim loại nặng, màu trắng, mềm dẻo, dẫn nhiệt và dẫn điện tốt.
• Khối lượng riêng của bạc là 10,5 g/cm³; nhiệt độ nóng chảy 960,5^oC

- Tính chất hóa học cơ bản:

• Tác dụng với O₂: Ag không tác dụng với O₂
• Tác dụng với phi kim:

2Ag + Cl₂ \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) 2AgCl

• Tác dụng với axit có tính oxi hóa:

3Ag + 4HNO₃ → 3AgNO₃ + NO↑ + 2H₂O

₇₉Au:

- Tính chất vật lí cơ bản:

• Là kim loại nặng, màu vàng, dẻo, dẫn nhiệt và dẫn điện tốt.
• Khối lượng riêng của vàng là 19,3 g/cm³; nhiệt độ nóng chảy 1063^oC.

- Tính chất hóa học cơ bản:

• Tác dụng với O₂:

Au không tác dụng với O2.

• Tác dụng với phi kim:

Au không tác dụng với phi kim.

• Tác dụng với axit có tính oxi hóa:

Au không tác dụng với axit oxi hóa, nhưng tác dụng được với nước cường toan (hỗn hợp HNO3; HCl được trộn theo tỉ lệ thể tích tương ứng 1:3):

Au + HNO₃ + 3HCl → AuCl₃ + NO↑ + 2H₂O

Câu c

29Cu: 

- Đồng thau là hợp kim Cu –Zn (45% Zn) có tính cứng và bền hơn đồng, dùng để chế tạo các chi tiết máy, chế tạo các thiết bị dùng trong công nghiệp đóng tàu biển.

- Đồng bạch là hợp kim Cu – Ni (25% Ni), có tính bền, đẹp, không bị ăn mòn trong nước biển. Đồng bạch được dùng trong công nghiệp tàu thủy, đúc tiền,...

- Đồng thanh là hợp kim Cu –Sn, dùng để chế tạo máy móc, thiết bị.

- Hợp kim Cu –Au, trong đó 2/3 là Cu, 1/3 là Au (hợp kim này được gọi là vàng 9 cara), dùng để đúc các đồng tiền vàng, vật trang trí,...

- Các ngành kinh tế sử dụng đồng trên thế giới:

• Công nghiệp điện: 58%
• Kiến trúc xây dựng: 19%
• Máy móc công nghiệp: 17%
• Các nghành khác: 6%

₄₇Ag:

• Bạc tinh khiết được dùng để chế tạo đồ trang sức, vật trang trí, mạ bạc cho những vật bằng kim loại, chế tạo một số linh kiện trong kĩ thuật vô tuyến, chế tạo ắc quy (ắc quy Ag – Zn có hiệu điện thế 1,85V).
• Chế tạo hợp kim, thí dụ hợp kim Ag – Cu, hợp kim Ag – Au. Những hợp kim này dùng để làm đồ trang sức, bộ đồ ăn, đúc tiền,...
• Ion Ag+ (dù nồng độ rất nhỏ, chỉ khoảng 10-10 mol/l) có khả năng sát trùng diệt khuẩn. 

₇₉Au: Vàng được dùng làm đồ trang sức, mạ vàng cho những vật trang trí,... phần lớn vàng được dùng để chế tạo các hợp kim: Au – Cu; Au –Ni; Au – Ag

Nhúng tấm kẽm vào dung dịch chứa 14,64 gam cađimi clorua. Sau một thời gian phản ứng, khối lượng tấm kẽm tăng lên 3,29 gam. Xác định khối lượng cađimi tách ra và thành phần muối tạo nên trong dung dịch.

Phương pháp giải

• Bước 1: Đặt số mol Zn tham gia phản ứng là x (mol), viết phương trình
• Bước 2: Sau phản ứng khối lượng tấm kẽm tăng lên 3,29 gam:

m_tăng = (112 − 65) . x = 3,29, suy ra x

• Bước 3: Suy rakhối lượng cađimi tách ra và thành phần muối 

Hướng dẫn giải

Đặt số mol Zn tham gia phản ứng là x (mol)

Zn + CdCl₂ → ZnCl₂ + Cd↓

x   → x        ⟶                x

Sau phản ứng khối lượng tấm kẽm tăng lên 3,29 gam:

m_tăng = (112 − 65) . x = 3,29

⇒ 47 . x = 3,29 ⇒ x = 0,07 mol.

Khối lượng Cd tách ra là: m = 0,07 . 112 = 7,84 gam.

Thành phần muối tạo trong dung dịch sau phản ứng:

 n_ZnCl2 = 0,07mol.

 n _CdCl2dư = (14,64 / 183) − 0,07 = 0,01 mol.

Hãy lập bảng so sánh các kim loại: niken, đồng, kẽm về:

a. Vị trí của chúng trong bảng tuần hoàn.

b. Cấu hình electron nguyên tử (dạng thu gọn).

c. Số oxi hóa của các nguyên tố.

d. Thế điện cực chuẩn của các kim loại.

e. Tính khử của các kim loại.

Phương pháp giải

Để trả lời các câu hỏi trên ta dựa vài số hiệu nguyên tử Z để xác định vị trí, cấu hình electron, số oxi hóa, tính khử của các kim loại.

Hướng dẫn giải

Bảng so sánh các kim loại niken, đồng, kẽm:

Hãy thực hiện những biến đổi sau:

a. Từ bạc nitrat điều chế kim loại bạc bằng hai phương pháp.

b. Từ kẽm sunfua và kẽm cacbonat điều chế kim loại kẽm bằng hai phương pháp.

c. Từ thiếc (IV) oxit điều chế kim loại thiếc.

d. Từ chì sunfua điều chế kim loại chì.

Phương pháp giải

Để thực hiện các phản ứng điều chế trên cần ghi nhớ các phương pháp điều chế kim loại.

Hướng dẫn giải

Câu a

• Điện phân dung dịch:

4AgNO₃ + 2H₂O \(\xrightarrow{{{t^o}}}\)4Ag + 4HNO₃ + O₂

• Tác dụng với kim loại mạnh:

2AgNO₃ + Cu → 2Ag + Cu(NO₃)₂

Câu b

• Phương pháp nhiệt luyện:

2ZnS + 3O₂ \(\xrightarrow{{{t^o}}}\)2ZnO + 2SO₂

ZnCO₃  \(\xrightarrow{{{t^o}}}\)ZnO + CO₂

ZnO + CO \(\xrightarrow{{{t^o}}}\)Zn + CO₂

• Phương pháp điện phân :

ZnO + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂O

2ZnSO₄ + 2H₂O \(\xrightarrow{{{t^o}}}\)2Zn + 2H₂SO₄ + O₂

Câu c

Dùng khí CO khử SnO₂ thu được Sn:

SnO₂ + 2CO \(\xrightarrow{{{t^o}}}\)Sn + 2CO₂

Câu d

• Nung PbS trong oxi:

2PbS + 3O₂ \(\xrightarrow{{{t^o}}}\)2PbO + 2SO₂

• Dùng khí CO khử PbO thu được Pb:

PbO + CO  \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) Pb + CO₂

Hòa tan hết 3,0 gam hợp kim của đồng và bạc trong axit nitric loãng, đun nóng thu được 7,34 gam hỗn hợp muối nitrat. Xác định thành phần của mỗi kim loại trong hợp kim.

Phương pháp giải

• Bước 1: Gọi số mol Cu, Ag lần lượt là x và y, viết phuwong trình hóa học
• Bước 2: Lập phương trình theo x, y
• Bước 3: Giải hệ phương trình, suy ra  thành phần của mỗi kim loại trong hợp kim

Hướng dẫn giải

Gọi số mol Cu, Ag lần lượt là x và y 

⇒ 64x + 108y = 3 (1)

3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

x                              x

3Ag + 4HNO3 → 3AgNO3 + NO + 2H2O

y                              y

⇒ 188x + 170y = 7,34 (2)

Từ (1), (2) ⇒ x = 0,03; y = 0,01.

Thành phần của mỗi kim loại trong hợp kim:

\(\%m_{Cu} = \frac{0,03.64}{3}.100 = 64 \ \%\)

%m_Ag = 100% - 64% = 36%

Nung một lượng sunfua kim loại hóa trị hai trong oxi dư thì thoát ra 5,60 lit khí (đktc). Chất rắn còn lại được nung nóng với bột than dư tạo ra 41,4 gam kim loại. Nếu cho khí thoát ra đi chậm qua đồng nung nóng thì thể tích giảm đi 20%.

a. Viết các phương tình phản ứng hóa học xảy ra.

b. Xác định tên sunfua kim loại đã dùng.

Phương pháp giải

• Bước 1: Viết phương trình hóa học.
• Bước 2: Tính số mol kim loại theo mol lưu huỳnh, suy ra khối lượng mol. → tên sunfua kim loại

Hướng dẫn giải

Câu a

Các phương trình hóa học:

2MS + 3O₂ → 2MO + 2SO₂

MO + C → M + CO

2Cu + O₂ → 2CuO

Câu b

Khí đi qua Cu nung nóng giảm mất 20% là thể tích của oxi:

\(\\ n_{khi'} = \frac{5,6}{22,4} = 0,25 \ mol \\ \Rightarrow n_{SO_{2}} = 0,25.\frac{80}{100} = 0,2 \ mol = n_{S}= n_{M} = \frac{41,4}{M_{M}} \\ \Rightarrow M_{M} = \frac{41,4}{0,2} = 207\)

Sunfua kim loại đã dùng là PbS.