GIA SƯ SV · HÓA HỌC 12

Bài 23. Ôn tập đại cương kim loại – Hóa học 12

Sơ đồ Ôn tập đại cương kim loại. Hình Gia Sư SV tự vẽ; mô hình minh họa, không thể hiện tỉ lệ vi mô hay thiết bị thực.

Em sẽ học được gì? Vận dụng kiến thức cấu tạo, tính chất, tách kim loại, hợp kim và ăn mòn để giải câu hỏi tổng hợp.

Trước khi học: Hoàn thành Bài 18–22.

1. Sơ đồ 5 mạch kiến thức

Cấu tạo kim loại: electron hóa trị linh động, liên kết kim loại, mạng tinh thể.
Tính chất: dẫn điện, dẫn nhiệt, dẻo, ánh kim; phản ứng với phi kim, nước, acid, dung dịch muối có điều kiện.
Tách kim loại: khử ion kim loại; điện phân nóng chảy, nhiệt luyện hoặc thủy luyện tùy chất và quy trình.
Hợp kim: tính chất điều chỉnh bằng thành phần và vi cấu trúc.
Ăn mòn: oxi hóa kim loại trong môi trường, phân biệt điện hóa và hóa học, bảo vệ cách ly/điện hóa.

2. Bảng công thức và phương trình mẫu

Chủ đề	Công thức/phương trình mẫu
Ion kim loại nhận electron	$M^{n +} + n e^{-} \to M$
Sắt bị oxi hóa	$F e \to F e^{2 +} + 2 e^{-}$
Nhiệt luyện sắt	$F e_{2} O_{3} + 3 C O \to 2 F e + 3 C O_{2}$
Điều chế Al	Điện phân oxide Al trong chất điện li nóng chảy
Thu hồi Cu	$F e + C u^{2 +} \to F e^{2 +} + C u$
Điện phân định lượng (ôn liên chương)	$m = M I t / (z F)$ (100% hiệu suất)

3. Ba nhóm tình huống cần phân biệt

Tình huống 1: Na vào dung dịch muối có nước → ưu tiên xem phản ứng với nước. Tình huống 2: Fe bị rỉ gần Cu trong nước muối → xét cơ chế điện hóa, môi trường dẫn ion. Tình huống 3: chọn điều chế Al từ oxide → điện phân nóng chảy, không nhiệt luyện bằng CO trong điều kiện thông dụng.

Khi tính khối lượng thanh kim loại nhúng dung dịch muối, khối lượng thay đổi là phần kim loại bám trừ phần kim loại đã hòa tan, không đồng nghĩa khối lượng toàn bộ phản ứng.

4. Cách làm đề chương 6

Bắt đầu câu khái niệm/cấu tạo để lấy điểm chắc, tiếp theo xử lý phản ứng theo electron, rồi đến tình huống hợp kim/ăn mòn và bài tính. Với câu đúng/sai, đọc độc lập từng mệnh đề, không suy ra mệnh đề kế tiếp dựa vào mệnh đề trước. Kiểm tra lại đơn vị và điều kiện môi trường trước khi nộp.

Ví dụ có lời giải

Đổi khối lượng thanh sắt khi nhúng CuSO₄

Đề bài: Một thanh Fe phản ứng vừa đủ với $0, 10 m o l$ Cu²⁺. Giả sử toàn bộ Cu bám trên thanh và Fe hòa tan theo $F e + C u^{2 +} \to F e^{2 +} + C u$ . Cho Fe=56, Cu=64; tính độ thay đổi khối lượng.

Lời giải từng bước: Fe hòa tan $0, 10$ mol làm giảm $5, 6$ g; Cu bám $0, 10$ mol làm tăng $6, 4$ g. Thanh kim loại tăng $0, 8$ g.

Tự kiểm tra trước khi mở đáp án

Câu hỏi: Fe vào CuSO₄, thanh kim loại thường tăng hay giảm khối lượng nếu toàn bộ Cu bám lại?

Xem đáp án và lý do

Tăng: mỗi mol Fe mất 56 g nhưng mỗi mol Cu bám khoảng 64 g.

Những lỗi dễ mắc

Lấy khối lượng Cu bám làm độ tăng khối lượng thanh mà bỏ Fe hòa tan.
Không phân biệt trường hợp có nước với chất nóng chảy.
Đánh đồng chống ăn mòn bằng cách ly với cơ chế hy sinh điện cực.

Ghi nhớ và luyện tiếp

Kiểm tra lại bản chất phản ứng, điều kiện và đơn vị trước khi làm bài tập. Mở bộ Luyện tập tương ứng để làm câu hỏi nhận biết → thông hiểu → vận dụng; sau khi nộp mới xem giải chi tiết hoặc chọn chế độ học để nhận gợi ý từng bước.

Gợi ý: Ôn lại Bài 18–22 và làm đề tự luyện tổng hợp Chương 6. Work gắn link công khai sau khi xuất bản.

Biên soạn học liệu: Gia Sư SV. Các sơ đồ được vẽ mới cho bài; không phải bản sao tài liệu PDF tham khảo.

Ví dụ và kiến thức bổ trợ

Cân đối khối lượng trên thanh Fe theo ví dụ: mất 5,60 g Fe và nhận 6,40 g Cu nên tăng 0,80 g. Chỉ áp khi Cu bám hết và không có quá trình phụ.

Mục tiêu và kiến thức nền

Giải thích tính chất kim loại và chọn phương pháp thu hồi phù hợp. Liên kết kim loại gắn mạng ion dương với electron hóa trị delocalized; mô hình giúp hiểu dẫn điện, dẫn nhiệt và tính dẻo.

Tính chất và phản ứng

Kim loại thường có tính khử: M → M^z+ +ze⁻. Phản ứng với nước, acid hoặc dung dịch muối phụ thuộc bản chất kim loại, môi trường, lớp oxide và điều kiện. Kim loại đứng trước H thường có thể giải phóng H₂ từ acid không oxi hóa phù hợp; HNO₃ và H₂SO₄ đặc có cơ chế oxi hóa khác, không mặc định sản phẩm là H₂. Một số kim loại có thể bị thụ động trong điều kiện cụ thể.

Tách và hợp kim

Kim loại hoạt động mạnh thường được điều chế bằng điện phân nóng chảy hợp chất thích hợp. Nhiệt luyện dùng chất khử ở nhiệt độ cao cho oxide phù hợp; thủy luyện đưa kim loại vào dung dịch rồi khử/tách theo quy trình. Không dùng CO khử mọi oxide, đặc biệt oxide rất bền như Al₂O₃ theo mô hình phổ thông. Hợp kim chứa kim loại cơ bản cùng thành phần khác, có tính chất khác kim loại tinh khiết; không coi hợp kim chỉ là cộng trung bình tính chất.

Ăn mòn và bảo vệ

Ăn mòn hóa học là phản ứng trực tiếp với môi trường theo cơ chế hóa học; ăn mòn điện hóa có các vùng anode/cathode dẫn điện với nhau và môi trường điện li, có thể ngay trên bề mặt kim loại không đồng nhất. Tại anode kim loại bị oxi hóa. Bảo vệ bằng phủ cách li, tạo vật liệu bền hoặc anode hi sinh hoạt động hơn; lớp phủ bị xước có thể làm thay đổi cơ chế và tốc độ ăn mòn.

Phương pháp và ghi nhớ

Xác định sản phẩm ion, viết bán phản ứng, bảo toàn electron và nguyên tố; hỗn hợp kim loại có thể phản ứng theo giai đoạn. Phân biệt hiệu suất tách với độ tinh khiết sản phẩm. Luôn xét điều kiện acid/nước/muối thay vì áp dãy hoạt động như quy tắc không ngoại lệ.

Ví dụ có lời giải từng bước

Một thanh Fe phản ứng với dung dịch chứa 0,100 mol Cu²⁺. Giả sử toàn bộ Cu²⁺ chuyển thành Cu bám trên thanh, Fe tạo Fe²⁺, không có quá trình phụ. Cho M(Fe) = 56, M(Cu) = 64 g/mol. Khối lượng thanh đổi bao nhiêu?

\Delta m=m_{\mathrm{Cu}}-m_{\mathrm{Fe}}=0.80\ \mathrm{g}

Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu, tỉ lệ mol Fe tan:Cu bám = 1:1.
m(Fe tan) = 0,100 × 56 = 5,60 g; m(Cu bám) = 0,100 × 64 = 6,40 g.
Δm(thanh) = 6,40 − 5,60 = +0,80 g, nghĩa là tăng 0,80 g trong các giả thiết đã cho.

Độ đổi khối lượng thanh phải xét đồng thời kim loại tan và kim loại bám; hiện tượng ăn mòn cũng phải gắn môi trường cụ thể.

Tự kiểm tra

Thử trả lời rồi mới mở lời giải.

Dùng CO có khử được mọi oxide kim loại theo mô hình phổ thông?

Không; oxide rất bền như Al₂O₃ không dùng cách khử bằng CO để điều chế Al trong mô hình này.

Anode hi sinh cần hoạt động hơn hay kém kim loại được bảo vệ?

Hoạt động hơn trong hệ phù hợp, để bị oxi hóa ưu tiên; phải có nối dẫn điện và điều kiện môi trường tương ứng.

Tóm tắt và học tiếp

Độ đổi khối lượng thanh phải xét đồng thời kim loại tan và kim loại bám; hiện tượng ăn mòn cũng phải gắn môi trường cụ thể.

Luyện tập bài này

Các liên kết dưới đây là đề tổng hợp đã có, bao quát nhiều chủ đề. Chọn câu liên quan để vận dụng; đây không phải bộ bài tập chỉ dành riêng cho bài vừa học. Có thể tìm thêm theo lớp/môn trong Thư viện Luyện tập.