Bài 23. Ôn tập chương 6

a) Cấu tạo và tính chất

b) Phản ứng hóa học

c) Sản xuất kim loại

d) Hợp kim và ăn mòn

Ăn mòn:

• Ăn mòn hóa học: Môi trường khô
• Ăn mòn điện hóa: Môi trường ẩm (phổ biến)
• Bảo vệ: Sơn, mạ, bảo vệ catot, hợp kim chống ăn mòn

a) Dạng 1: Bài toán tính chất hóa học kim loại

Phương pháp:

• Xác định loại phản ứng (với O₂, H₂O, acid, muối)
• Viết phương trình hóa học
• Tính mol chất, khối lượng, thể tích khí
• Áp dụng bảo toàn electron

Công thức nhanh:

n(e⁻) = n(kim loại) × số oxi hóa

Với acid không oxi hóa: n(H₂) = n(e⁻) / 2

b) Dạng 2: Bài toán sản xuất kim loại

Phương pháp:

• Xác định phương pháp sản xuất (nhiệt luyện, thủy luyện, điện phân)
• Viết phương trình
• Tính khối lượng kim loại, chất khử
• Tính năng lượng, chi phí

Lưu ý:

• Nhiệt luyện: Fe, Cu, Zn (khử bằng C, CO, H₂)
• Điện phân: Na, Al (nóng chảy), Cu (tinh chế)
• Nhiệt nhôm: Cr, Mn, V (Al khử oxit)

c) Dạng 3: Bài toán tổng hợp

Kết hợp nhiều kiến thức:

• Cấu tạo tinh thể → Tính chất
• Phản ứng hóa học → Sản xuất
• Hợp kim → Ăn mòn
• Ứng dụng thực tế

Phương pháp:

• Bước 1: Phân tích đề bài
• Bước 2: Xác định kiến thức liên quan
• Bước 3: Giải từng phần
• Bước 4: Tổng hợp kết quả

a) Sơ đồ tổng quan

KIM LOẠI
    |
    |-- Cấu tạo
    |   |-- Mạng tinh thể (BCC, FCC, lục giác)
    |   |-- Liên kết kim loại (ion + e⁻ tự do)
    |   |-- Số phối trí (6, 8, 12)
    |
    |-- Tính chất vật lí
    |   |-- Dẫn điện: Ag > Cu > Au > Al
    |   |-- Dẫn nhiệt: Ag > Cu > Au > Al
    |   |-- Dẻo: Au > Ag > Cu > Al
    |   |-- Ánh kim, nhiệt độ nóng chảy
    |
    |-- Tính chất hóa học
    |   |-- Tính khử: M → M^n+ + ne⁻
    |   |-- Với O₂, H₂O, acid, muối
    |   |-- Dãy hoạt động: Li...K...Na...Mg...Al...Zn...Fe...(H)...Cu...Ag...Au
    |
    |-- Trong tự nhiên
    |   |-- Tự do: Au, Ag, Pt
    |   |-- Hợp chất: Oxit, sulfide, carbonate
    |   |-- Quặng: Boxit (Al), Hematit (Fe), Chalcopyrite (Cu)
    |
    |-- Sản xuất
    |   |-- Nhiệt luyện: Fe, Cu, Zn (C, CO, H₂)
    |   |-- Thủy luyện: Cu, Ag (hòa tan → khử)
    |   |-- Điện phân: Na, Al (nóng chảy), Cu (tinh chế)
    |   |-- Nhiệt nhôm: Cr, Mn, V (Al khử oxit)
    |
    |-- Hợp kim
    |   |-- Gang (Fe + 2-5% C)
    |   |-- Thép (Fe + < 2% C)
    |   |-- Đồng thau (Cu + Zn)
    |   |-- Duralumin (Al + Cu + Mg + Mn)
    |
    |-- Ăn mòn
        |-- Hóa học (môi trường khô)
        |-- Điện hóa (môi trường ẩm)
        |-- Bảo vệ: Sơn, mạ, catot, hợp kim

b) Mối quan hệ giữa các khái niệm

Cấu tạo → Tính chất → Ứng dụng

• Electron tự do → Dẫn điện, dẫn nhiệt
• Liên kết không định hướng → Dẻo, dễ rèn
• Tính khử → Phản ứng hóa học
• Hoạt động hóa học → Phương pháp sản xuất

c) Ứng dụng thực tế

1. Xây dựng:

• Thép: Cốt thép, kết cấu
• Al: Cửa sổ, mái nhà
• Cu: Dây điện, ống nước

2. Giao thông:

• Thép: Khung xe, ray
• Al: Thân máy bay, ô tô
• Hợp kim Ti: Động cơ máy bay

3. Điện tử:

• Cu: Dây dẫn, mạch in
• Ag: Tiếp điểm
• Au: Chip, connector

4. Y tế:

• Thép không gỉ: Dụng cụ phẫu thuật
• Ti: Xương nhân tạo
• Ag: Kháng khuẩn

d) Lưu ý quan trọng

1. Dãy hoạt động hóa học:

• Trước H: Phản ứng với acid không oxi hóa
• Sau H: Không phản ứng với acid không oxi hóa
• Kim loại mạnh đẩy kim loại yếu ra khỏi muối

2. Phản ứng với acid oxi hóa:

• HNO₃ loãng: Sản phẩm khử NO
• HNO₃ đặc: Sản phẩm khử NO₂
• H₂SO₄ đặc nóng: Sản phẩm khử SO₂
• Thụ động: Al, Fe, Cr trong HNO₃, H₂SO₄ đặc nguội

3. Phương pháp sản xuất:

• Kim loại hoạt động mạnh (Na, K, Ca, Mg, Al): Điện phân nóng chảy
• Kim loại trung bình (Fe, Cu, Zn): Nhiệt luyện
• Kim loại yếu (Cu, Ag): Thủy luyện hoặc nhiệt luyện
• Tinh chế: Điện phân dung dịch

4. Hợp kim:

• Gang: Cứng, giòn (đúc)
• Thép: Cứng, dai (xây dựng)
• Thép không gỉ: Chống ăn mòn (Cr, Ni)
• Duralumin: Nhẹ, bền (máy bay)

5. Ăn mòn:

• Ăn mòn điện hóa phổ biến nhất (môi trường ẩm)
• Kim loại hoạt động mạnh hơn bị ăn mòn trước
• Bảo vệ catot: Dùng kim loại hoạt động hơn (Zn, Mg)

6. Môi trường:

• Tái chế kim loại tiết kiệm 95% năng lượng
• Giảm khai thác quặng, bảo vệ rừng
• Giảm ô nhiễm không khí, nước
• Phát triển bền vững