Bài 17. Dãy hoạt động hoá học của kim loại. Một số phương pháp tách kim loại
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 17. DÃY HOẠT ĐỘNG HOÁ HỌC CỦA KIM LOẠI. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TÁCH KIM LOẠI
Mở đầu
Câu hỏi
Trong cuộc sống, ta thường thấy những kim loại như sắt, đồng bị gỉ sét, mất vẻ sáng bóng khi để lâu trong không khí. Ngược lại, những đồng tiền vàng vẫn giữ sáng bóng. Vì sao lại có hiện tượng đó?
Ảnh
Trong cuộc sống, ta thường thấy những kim loại như sắt, đồng bị gỉ sét, mất vẻ sáng bóng khi để lâu trong không khí. Ngược lại, những đồng tiền vàng vẫn giữ sáng bóng.
Có hiện này bởi vì các kim loại khác nhau hoạt động hoá học khác nhau. Sắt, đồng phản ứng được với các tác nhân có trong không khí (như oxygen, hơi nước …) nên bị gỉ sét; vàng bền với các tác nhân có trong không khí nên để lâu vẫn sáng bóng.
1. Xây dựng dãy hoạt động hóa học của kim loại
1.1.Lý thuyết
Dãy các kim loại được sắp xếp theo chiều giảm dần về mức độ hoạt động hóa học hay khả năng phản ứng của các kim loại với các chất khác được gọi là dãy hoạt động hóa học của kim loại. Một số kim loại được sắp xếp theo dãy hoạt động hóa học như sau: K, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Sn, Pb, Cu, Hg, Ag, Au.
Ảnh
1.2.Câu hỏi thảo luận 1
Kim loại sodium và magnesium phản ứng với nước có hiện tượng giống nhau không?
Kim loại sodium và magnesium phản ứng với nước có hiện tượng không giống nhau. + Kim loại sodium phản ứng mạnh với nước ở ngay điều kiện thường. + Kim loại magnesium hầu như không phản ứng với nước ở điều kiện thường, phản ứng chậm với nước nóng và phản ứng mạnh với hơi nước nóng.
1.3.Câu hỏi thảo luận 2
Nhận xét mức độ hoạt động hoá học của kim loại Na và Mg.
Kim loại Na hoạt động hoá học mạnh hơn kim loại Mg.
1.4.Vận dụng
Giải thích vì sao trong phòng thí nghiệm, kim loại sodium, potassium được bảo quản bằng cách ngâm trong dầu hoả
Do kim loại sodium, potassium hoạt động mạnh, dễ dàng phản ứng với các tác nhân (oxygen, hơi nước …) có trong không khí. Do đó, để bảo quản cần ngâm chúng vào trong dầu hoả.
1.5.Câu hỏi thảo luận 3
Tiến hành Thí nghiệm 1 và nêu hiện tượng quan sát được. Viết phương trình hoá học của các phản ứng.
- Học sinh tiến hành thí nghiệm theo các bước: + Bước 1: Cố định 3 ống nghiệm trên giá ống nghiệm, đánh số thứ tự 3 ống nghiệm. + Bước 2: Thêm vào lần lượt mỗi ống nghiệm 2 mL dung dịch HCl. + Bước 3: Cho vào ống nghiệm (1) một mảnh magnesium, ống nghiệm (2) một đinh sắt và ống nghiệm (3) một mảnh đồng phoi bào.
Ảnh
Ảnh
+ Ống nghiệm 1: Phản ứng xảy ra mãnh liệt. Mảnh Mg tan dần, có khí thoát ra mạnh. + Ống nghiệm 2: Có phản ứng xảy ra, phản ứng êm dịu hơn so với ở ống nghiệm 1. Đinh sắt tan dần, có khí thoát ra. + Ống nghiệm 3: Không có hiện tượng gì xuất hiện. - Phương trình hoá học: + Ống nghiệm 1: Mg + 2HCl → MgCl2 + H2. + Ống nghiệm 2: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2.
1.6.Câu hỏi thảo luận 4
Nhận xét mức độ hoạt động hoá học của kim loại Fe, Cu, Mg.
Mức độ hoạt động hoá học của các kim loại giảm dần theo thứ tự: Mg, Fe, Cu.
1.7.Câu hỏi củng cố
Khí nào sinh ra khi kim loại phản ứng với dung dịch HCl? Nêu ví dụ minh hoạ và viết phương trình hoá học của phản ứng.
Khí hydrogen sinh ra khi kim loại phản ứng với dung dịch HCl. Ví dụ: Cho kim loại Zn phản ứng với dung dịch HCl sinh ra muối chloride và giải phóng khí hydrogen. Phương trình hoá học: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
1.8.Câu hỏi thảo luận 5
Tiến hành Thí nghiệm 2 và và nêu hiện tượng quan sát được. Viết phương trình hoá học của các phản ứng.
- Học sinh tiến hành thí nghiệm theo các bước sau: + Cố định 2 ống nghiệm trên giá để ống nghiệm, đánh số thứ tự 2 ống nghiệm. + Cho vào ống nghiệm (1) 2mL dung dịch ZnSO4 và ống nghiệm (2) 2 mL dung dịch AgNO3. + Nhúng vào mỗi ống nghiệm một đoạn dây đồng, quan sát hiện tượng. Tiến hành Thí nghiệm 2 và và nêu hiện tượng quan sát được Viết phương trình hoá học
Ảnh
Ảnh
Ảnh
- Hiện tượng: + Ống nghiệm 1: Không có hiện tượng gì xuất hiện. + Ống nghiệm 2: Có lớp kim loại trắng sáng bám ngoài dây đồng; dung dịch chuyển từ không màu sang màu xanh. - Phương trình hoá học: Cu + ZnSO4 → không phản ứng Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag
1.9.Câu hỏi thảo luận 6
Nhận xét mức độ hoạt động hoá học của kim loại Cu, Zn, Ag.
+ Cu không phản ứng với ZnSO4 ⇒ Cu hoạt động hoá học kém hơn Zn. + Cu đẩy được Ag ra khỏi muối ⇒ Cu hoạt động hoá học mạnh hơn Ag. Mức độ hoạt động hoá học của các kim loại giảm dần theo thứ tự: Zn, Cu, Ag.
2. Ý nghĩa của dãy hoạt động hóa học của kim loại
2.1.Lý thuyết
Dãy hoạt động hóa học của kim loại cho biết: - Mức độ hoạt động hóa học của các kim loại giảm dần từ trái sang phải. - Những kim loại đứng trước Mg là những kim loại mạnh (ví dụ: K, Na, Ba,..), tác dụng với nước ở điều kiện thường tạo thành kiềm và giải phóng H2. - Kim loại đứng trước H phản ứng với một số dung dịch axit (HCl, H2SO4 loãng, …) giải phóng khí H2. - Kim loại đứng trước (trừ Na, K,...) đẩy kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch muối.
2.2.Câu hỏi củng cố
Hoàn thành phương trình hoá học của các phản ứng sau:
a) Ca + H2O → b) Fe + HCl → c) Zn + CuSO4 →
a) Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2; b) Fe + 2HCl → FeCl2 + H2; c) Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu.
3. Tách một số kim loại có nhiều ứng dụng
3.1.Lý thuyết
1. Phương pháp điện phân nóng chảy
Phương pháp điện phân nóng chảy thường dùng để tách các kim loại có mức độ hoạt động hóa học mạnh như Na, Mg, Al,….
2. Phương pháp nhiệt luyện
Phương pháp nhiệt luyện thường được dùng để tách các kim loại có mức độ hoạt động hóa học trung bình và yếu như Zn, Fe, Cu,… Ví dụ: Người ta tách được sắt ra khỏi iron(III) oxide (Fe2O3) bằng cách cho Fe2O3 phản ứng với carbon monoxide (CO) ở nhiệt độ cao:
Fe2O3 + 3CO ---> 2Fe + 3CO2
3.1.Câu hỏi thảo luận 7
Trong công nghiệp, phương pháp nào được sử dụng để sản xuất nhôm? Nguyên liệu để sản xuất nhôm là gì?
- Trong công nghiệp, phương pháp điện phân nóng chảy được sử dụng để sản xuất nhôm. - Nguyên liệu để sản xuất nhôm là quặng bauxite (thành phần chủ yếu là aluminium oxide).
3.2.Câu hỏi thảo luận 8
Người ta đã dùng phương pháp nào để tách Zn từ zinc sulfide? Viết phương trình hoá học xảy ra.
- Người ta dùng phương pháp nhiệt luyện để tách Zn từ zinc sulfide. - Phương trình hoá học: + Nung nóng quặng sphalerite (thành phần chính là ZnS) ở nhiệt độ cao với luồng không khí trong lò để chuyển thành zinc oxide theo phương trình hoá học:
2ZnS + 3O2 to→2ZnO + 2SO2 + Cho ZnO phản ứng với C ở nhiệt độ cao thu được kẽm (Zn): ZnO + C to→Zn + CO
3.3.Vận dụng
Hãy giải thích vì sao vàng, đồng, sắt được con người biết đến và sử dụng trước nhôm hàng nghìn năm.
Nhôm là kim loại hoạt động hoá học mạnh nên trong tự nhiên không tồn tại nhôm dưới dạng đơn chất, ngoài ra, rất khó để điều chế nhôm đơn chất từ quặng nhôm. Đến khi con người tìm ra phương pháp điện phân nóng chảy thì nhôm đơn chất mới được tạo ra và đưa vào sử dụng. Trong khi đó, vàng là kim loại hoạt động hoá học yếu, nên có thể tìm thấy trong tự nhiên ở dạng đơn chất; còn sắt và đồng có thể điều chế dạng đơn chất từ quặng dễ dàng hơn nhôm nhiều do đó vàng, đồng, sắt được con người biết đến và sử dụng trước nhôm hàng nghìn năm.
Dặn dò
Dặn dò
Ảnh
Dặn dò:
Các em về đọc lại bài cũ nhé!
Cảm ơn
Ảnh