Luyện tập Sơ lược về kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất CD

Dung dịch CuSO₄ có màu xanh lam.

Hợp kim Fe-Cr không bị gỉ và rất cứng.

Số oxi hóa của sắt trong hợp chất FeO và FeNO₃ lần lượt là: +2 và +3.

Cấu hình electron của A, B, C có dạng: [Ar] 3d^α4s^a4p^b.

Do tổng số electron lớp ngoài cùng của A, B, C = 4 nên phải có hai nguyên tố có cấu hình eletron lớp ngoài cùng dạng 4s¹ và một nguyên tố còn lại là 4s².

Vì B có tổng số electron ở lớp ngoài cùng và phân lớp sát ngoài cùng là 8 nên B có cấu hình: [Ar]3d⁶4s².

Vậy A là: [Ar]3d⁵4s¹ và C là: [Ar]3d¹⁰4s¹ ⇒ A: ₂₄Cr; B: ₂₆Fe; C:₂₉Cu

Các khẳng định:

- Tổng số electron của B²⁺ và C²⁺ là 51 → đúng.

- Công thức oxide cao nhất của A có dạng A₂O₃ → sai, công thức oxide cao nhất của A có dạng AO₃.

- Tổng số khối: M_A+ M_B + M_C = 79 → sai, tổng số khối: M_A+ M_B + M_C = 52 + 56 + 64 = 172.

- Cả A, B, C đều tác dụng được với dung dịch H₂SO₄ loãng làm giải phóng khí H₂ → sai, Cu không tác dụng với dung dịch H₂SO₄ loãng.

n_Cu = 0,12 mol; n_HNO3 = 0,12 mol; n_H2SO4 = 0,1 mol ⇒ n_H+ = 0,32 (mol)

           3Cu + 8H⁺ + 2NO3^– → 3Cu²⁺ + 2NO + 4H₂O

mol: 0,12 → 0,32 → 0,08  →   0,12

⇒ Sau phản ứng dung dịch thu được gồm Cu²⁺ (0,12 mol); NO₃^– (0,04 mol); SO₄^2– (0,1 mol)

⇒ m_muối = 0,12.64 + 0,04.62 + 0,1.96 = 19,76 gam

FeCl₂ + 2NaOH → Fe(OH)₂↓ + 2NaCl

CrCl₃ + 4NaOH → NaCrO₂ + NaCl + 2H₂O

4Fe(OH)₂ + O_2­ → 2Fe₂O₃ + 4H₂O

Bảo toàn nguyên tố Fe: n_FeCl2 = 2n_Fe2O3 = 0,144 mol

⇒ m_CrCl3 = m_X − m_FeCl2 = 34,138 – 0,144.127 = 15,85 gam

Nguyên tử của kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất có electron hóa trị ở phân lớp 3s và phân lớp 3d.

Đồng là kim loại có màu đỏ.

Bởi vì tác dụng của cầu chì là nếu dòng điện vượt quá mức an toàn thì dây chì sẽ bị đứt, dòng điện sẽ bị ngắt. Nếu thay bằng dây đồng thì cường độ chịu dòng điện của dây đồng mạnh hơn, dòng diện sẽ không bị ngắt và có khả năng gây ra cháy nổ.

– Tác dụng với oxygen dư:

2Cu + O₂ → 2CuO

4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

Y gồm: CuO, Fe₂O₃, Al₂O₃.

– Y tác dụng với HCl dư:

CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O

Fe₂O₃ + 6HCl → 2FeCl₃ + 3H₂O

Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O

Dung dịch thu được gồm: CuCl₂, FeCl₃, AlCl₃.

– Tác dụng với NaOH dư:

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

CuCl₂ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + 2NaCl

FeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH)₃↓ + 3NaCl

AlCl₃ + 3NaOH → 2H₂O + 3NaCl + NaAlO₂

Kết tủa gồm: Cu(OH)₂, Fe(OH)₃.

– Nung trong không khí:

2Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + 3H₂O

Cu(OH)₂ → CuO + H₂O

⇒ Z gồm CuO và Fe₂O₃.

Cấu hình electron của Cu (Z = 29): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹

→ Cấu hình electron của Cu⁺: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰

Cấu hình electron của Cu²⁺: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹

Chromium bền với nước và không khí do có màng oxide rất mỏng, bền bảo vệ vì vậy người ta mạ chromium lên sắt để bảo vệ sắt và dùng chromium để chế thép chống gỉ.

n_{Fe²⁺ bđ} = 0,05.0,08 = 0,004 (mol)

n_KMnO4 = 0,01485.0,004 = 5,94.10⁻⁵ (mol)

3Fe²⁺ + CrO₄^2– + 8H⁺ ⟶ 3Fe³⁺ + Cr³⁺ + 4H₂O             (1)

5Fe²⁺ + MnO₄^– + 8H⁺ ⟶ 5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O            (2)

Theo (2) ⇒ n_Fe²⁺(dư) = 5.n_MnO4^– = 5.5,94.10^–5 = 2,97.10^–4 (mol)

⇒ n_Fe²⁺(pư) = 0,004 – 2,97.10^–4 = 3,703.10^–3 (mol)

Theo (1) ⇒ n_CrO4^2– = .n_Fe²⁺(pư) =  .3,703.10^–3 = 1,23433.10^–3 (mol)

⇒ m_Cr = 1,23433.10^–3.52 = 0,064 gam

⇒ %m_Cr = .100% = 6,845%

n_H2 = 0,04 (mol)

Gọi số mol của Cr và Fe lần lượt là x, y:

⇒ 52x + 56y = 2,16                     (1)

Bảo toàn electron:

n_Cr + n_Fe = n_H2 ⇒ x + y = 0,04        (2)

⇒ m_Cr = 0,02.52 = 1,04 (g) 

- Dùng dung dịch KOH ta có kết quả:

CuCl₂: xuất hiện kết tủa xanh; FeCl₃: xuất hiện kết tủa nâu đỏ; FeCl₂: xuất hiện kết tủa trắng xanh.

NH₄Cl: sủi khí mùi khai; AICl₃ xuất hiện kết tủa keo trắng, sau đó tan trong NaOH dư.

MgCl₂: xuất hiện kết tủa trắng; NaOH, NaCl: không hiện tượng.

- Dùng AlCl₃ nhận biết ở trên, nhận NaOH và NaCl.

Cấu hình nguyên tử của chromium là: [Ar]3d⁴4s².

Phương trình phản ứng hóa học:

           Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

mol: 0,225 → 0,225

       10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄→ 5Fe₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

mol: 0,225   →   0,045

⇒ V_{dd KMnO4} =  = 0,09 lít = 90 ml

Đồng được sử dụng làm dây dẫn điện do dẫn điện tốt.