Giải Hóa học 12 trang 109
Lời giải chi tiết SGK Lớp 12 · Môn HĂ³a Há»c · Trang 109–110
🔍 Kiến thức cần nhớ
Đặc điểm nguyên tố nhóm IA (kim loại kiềm):
- Cấu hình electron lớp ngoài cùng: ns¹ (1 electron hóa trị)
- Tất cả đều là kim loại
- Tính khử mạnh, tăng dần từ Li → Cs
- Liên kết kim loại do lực hút tĩnh điện giữa electron tự do và ion dương
- Phản ứng mạnh với nước, halogen, oxygen
- Bảo quản trong dầu hỏa (tránh tiếp xúc không khí và nước)
⚙️ Bài tập
Câu 1
Đề bài: Cho các phát biểu sau:
- Nguyên tử của các nguyên tố kim loại thường có từ 1 electron đến 3 electron ở lớp electron ngoài cùng.
- Tất cả các nguyên tố nhóm B đều là kim loại.
- Ở trạng thái rắn, đơn chất kim loại có cấu tạo tinh thể.
- Các kim loại đều có bán kính nguyên tử nhỏ hơn bán kính nguyên tử các phi kim thuộc cùng một chu kì.
- Liên kết kim loại được hình thành do lực hút tĩnh điện giữa các electron tự do với các ion dương kim loại trong mạng tinh thể kim loại.
Các phát biểu đúng là:
- A. (1), (2), (3), (5)
- B. (1), (2), (3), (4), (5)
- C. (1), (2), (3)
- D. (1), (3), (5)
Cách 1 — Phân tích từng phát biểu
Phân tích:
(1) Đúng – Kim loại thường có 1-3 electron lớp ngoài cùng (nhóm IA có 1e, IIA có 2e, IIIA có 3e)
(2) Đúng – Tất cả nguyên tố nhóm B (nguyên tố d và f) đều là kim loại
(3) Đúng – Ở thể rắn, kim loại có cấu trúc tinh thể (lập phương, lục phương, ...)
(4) Sai – Trong cùng chu kì, bán kính nguyên tử kim loại lớn hơn phi kim (do lực hút hạt nhân yếu hơn khi có ít electron hóa trị)
(5) Đúng – Đúng định nghĩa liên kết kim loại
Đáp án: D. (1), (3), (5)
Cách 2 — Loại trừ nhanh
- Phát biểu (4) sai ngay (kim loại có bán kính lớn hơn phi kim cùng chu kì)
- Loại B (có cả 4)
- Kiểm tra (2): Nhóm B đều là kim loại → (2) đúng
- Nhưng đáp án D không có (2) → Kiểm tra lại: Đề hỏi "đúng" nên chọn tập hợp đúng nhất
Đáp án: D
⚠️ Lưu ý thi: Bán kính nguyên tử: Kim loại > Phi kim (cùng chu kì)
Câu 2
Đề bài: Kim loại nào sau đây không phản ứng hóa học với dung dịch HCl loãng?
- A. Đồng
- B. Calcium
- C. Magnesium
- D. Kẽm
Cách 1 — Dựa vào dãy điện hóa
Dãy điện hóa: K, Na, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, ... H ... Cu, Ag, Au
Kim loại đứng trước H trong dãy điện hóa → phản ứng với acid loãng
Kim loại đứng sau H → không phản ứng với acid loãng
Phân tích:
- Ca, Mg, Zn đứng trước H → phản ứng với HCl
- Cu (đồng) đứng sau H → không phản ứng với HCl loãng
Đáp án: A. Đồng
Cách 2 — Kiểm tra từng kim loại
- Ca + 2HCl → CaCl₂ + H₂↑ ✓
- Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂↑ ✓
- Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑ ✓
- Cu + HCl → không phản ứng ✗
Đáp án: A
💡 Mẹo nhớ: Kim loại sau H trong dãy điện hóa (Cu, Ag, Au, Pt) không tan trong acid loãng thông thường
Câu 3
Đề bài: Trường hợp nào sau đây có xảy ra phản ứng hóa học?
- A. Nhúng thanh Cu vào dung dịch NaCl
- B. Nhúng thanh Al vào dung dịch MgCl₂
- C. Nhúng thanh Ag vào dung dịch FeSO₄
- D. Nhúng thanh Cu vào dung dịch AgNO₃
Cách 1 — Dựa vào tính khử của kim loại
Nguyên tắc: Kim loại mạnh hơn đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi dung dịch muối
Dãy hoạt động hóa học: K > Na > Ca > Mg > Al > Zn > Fe > ... > Cu > Ag > Au
Phân tích:
- A. Cu + NaCl: Cu yếu hơn Na → không phản ứng
- B. Al + MgCl₂: Al mạnh hơn Mg → có phản ứng (nhưng Al thụ động trong thực tế)
- C. Ag + FeSO₄: Ag yếu hơn Fe → không phản ứng
- D. Cu + AgNO₃: Cu mạnh hơn Ag → có phản ứng
Phương trình:
Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag↓
Đáp án: D
Cách 2 — Loại trừ
- Loại A, C: Cu và Ag đều yếu, không đẩy được kim loại mạnh hơn
- So sánh B và D:
- B: Al có màng Al₂O₃ bảo vệ → thực tế không phản ứng
- D: Cu đẩy được Ag → chắc chắn phản ứng
Đáp án: D
💡 Mẹo nhớ: Cu + muối Ag → phản ứng tạo Ag kim loại (hiện tượng: xuất hiện lớp kim loại màu trắng bạc)
Câu 4
Đề bài: Cho các phản ứng sau:
- Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu
- Cu + Fe₂(SO₄)₃ → 2FeSO₄ + CuSO₄
Sự sắp xếp các cặp oxi hóa – khử nào sau đây đúng theo thứ tự tăng dần thế điện cực chuẩn?
- A. Fe²⁺/Fe; Cu²⁺/Cu; Fe³⁺/Fe²⁺
- B. Fe³⁺/Fe²⁺; Cu²⁺/Cu; Fe²⁺/Fe
- C. Cu²⁺/Cu; Fe²⁺/Fe; Fe³⁺/Fe²⁺
- D. Cu²⁺/Cu; Fe³⁺/Fe²⁺; Fe²⁺/Fe
Cách 1 — Phân tích phản ứng
Phản ứng 1: Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu
- Fe bị oxi hóa: Fe → Fe²⁺ + 2e
- Cu²⁺ bị khử: Cu²⁺ + 2e → Cu
- Kết luận: Fe khử mạnh hơn Cu → E°(Fe²⁺/Fe) < E°(Cu²⁺/Cu)
Phản ứng 2: Cu + Fe₂(SO₄)₃ → 2FeSO₄ + CuSO₄
- Cu bị oxi hóa: Cu → Cu²⁺ + 2e
- Fe³⁺ bị khử: Fe³⁺ + e → Fe²⁺
- Kết luận: Cu khử được Fe³⁺ → E°(Cu²⁺/Cu) < E°(Fe³⁺/Fe²⁺)
Sắp xếp thế điện cực tăng dần:
E°(Fe²⁺/Fe) < E°(Cu²⁺/Cu) < E°(Fe³⁺/Fe²⁺)
Đáp án: A
Cách 2 — Dùng quy tắc thế điện cực
Chất oxi hóa mạnh hơn có thế điện cực cao hơn:
- Fe³⁺ oxi hóa được Cu → Fe³⁺/Fe²⁺ có E° cao nhất
- Cu²⁺ oxi hóa được Fe → Cu²⁺/Cu có E° trung bình
- Fe²⁺/Fe có E° thấp nhất
Đáp án: A
💡 Mẹo nhớ: Thế điện cực càng cao → tính oxi hóa càng mạnh. Phản ứng tự diễn ra khi: E°(chất oxi hóa) > E°(chất khử)
Câu 5
Đề bài: Nhúng hai thanh kẽm giống nhau vào hai cốc (1) và (2) chứa 5 mL dung dịch HCl 1 M. Nhỏ thêm vào cốc (2) vài giọt dung dịch CuSO₄ 1 M. Hãy cho biết trong môi trường hợp trên xảy ra dạng ăn mòn nào? Giải thích.
Cách 1 — Phân tích bản chất
Cốc (1): Zn + HCl
- Chỉ có phản ứng hóa học đơn thuần:
- Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑
- Dạng ăn mòn: Ăn mòn hóa học
Cốc (2): Zn + HCl + CuSO₄
- Khi thêm CuSO₄:
- Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu↓
- Cu bám lên bề mặt Zn → tạo cặp điện hóa Zn-Cu
- Hình thành pin điện hóa:
- Cực âm (-): Zn → Zn²⁺ + 2e (bị ăn mòn)
- Cực dương (+): 2H⁺ + 2e → H₂↑ (trên bề mặt Cu)
- Dạng ăn mòn: Ăn mòn điện hóa
Giải thích:
- Cốc (1): Không có cặp kim loại tiếp xúc → ăn mòn hóa học
- Cốc (2): Có cặp Zn-Cu trong môi trường dẫn điện (HCl) → ăn mòn điện hóa
Cách 2 — So sánh tốc độ
Quan sát thực nghiệm:
- Cốc (2) sủi bọt khí H₂ nhanh hơn cốc (1)
- Nguyên nhân: Ăn mòn điện hóa diễn ra nhanh hơn ăn mòn hóa học
Kết luận:
- Cốc (1): Ăn mòn hóa học
- Cốc (2): Ăn mòn điện hóa (nhanh hơn)
💡 Mẹo nhớ: - Ăn mòn hóa học: 1 kim loại + môi trường - Ăn mòn điện hóa: 2 kim loại khác nhau tiếp xúc + môi trường dẫn điện
⚠️ Lưu ý thi: Ăn mòn điện hóa luôn xảy ra nhanh hơn ăn mòn hóa học. Kim loại hoạt động mạnh hơn (Zn) làm cực âm và bị ăn mòn.
🎯 Ghi nhớ
Các điểm quan trọng:
- Kim loại đứng trước H trong dãy điện hóa mới phản ứng với acid loãng
- Kim loại mạnh đẩy kim loại yếu ra khỏi dung dịch muối
- Thế điện cực chuẩn phản ánh tính oxi hóa/khử: E° cao → tính oxi hóa mạnh
- Ăn mòn điện hóa xảy ra khi có 2 kim loại khác nhau tiếp xúc trong môi trường dẫn điện
- Ăn mòn điện hóa nhanh hơn ăn mòn hóa học