Bài giảng dãy điện hóa của kim loại đầy đủ, ứng dụng làm bài tập

Chu Văn An

Dãy điện hóa của kim loại Đây là phần lý thuyết quan trọng xuất hiện nhiều trong các kỳ thi học kỳ, thi đại học, học sinh giỏi. Bài viết hôm nay Trường Chu Văn An sẽ chia sẻ bài giảng đầy đủ về dãy điện hóa của kim loại, dễ nhớ, dễ nhớ để ứng dụng chính xác nhất trong việc làm bài thi.

1. Dãy điện hóa của kim loại là gì?

Nắm vững lý thuyết dãy điện hóa kim loại sẽ giúp học sinh hoàn thành tốt các bài tập hóa học vô cơ. Trong hóa học, cation kim loại có thể nhường electron để trở thành nguyên tử kim loại, ngược lại nguyên tử kim loại có thể nhường electron để tạo thành cation kim loại, ví dụ:

Cu2+ + 2e ↔ Cu

Ag+ + 1e ↔ Ag

Định nghĩa dãy điện hóa của kim loại là các cặp kim loại oxi hóa – khử được sắp xếp theo thứ tự tính oxi hóa tăng dần của các ion kim loại và tính khử của kim loại giảm dần.

2. Chuỗi điện hóa kim loại đầy đủ nhất

Sắp xếp theo tính oxi hóa tăng dần của kim loại:

K+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Ag+ Au3+

Sắp xếp theo độ khử kim loại tăng dần: K Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Au

3. Ý nghĩa dãy điện hóa của kim loại

Dựa vào dãy điện hóa kim loại, chúng ta có thể biết được cặp chất nào sẽ phản ứng với nhau, từ đó dự đoán các yếu tố sau:

• So sánh tính oxi hóa và tính khử: Ion kim loại Mn+ có tính oxi hóa càng mạnh thì tính khử càng yếu và ngược lại.
• Xác định chiều phản ứng oxi hóa – khử: Dự đoán chiều phản ứng giữa hai cặp oxy hóa – khử theo quy tắc alpha.
• Xét cặp phản ứng oxi hóa khử: Chất khử mạnh + chất oxi hóa mạnh; Chất oxi hóa yếu hơn + chất khử yếu hơn.

4. Tính chất của kim loại trong dãy điện hóa

Dựa vào dãy điện hóa đầy đủ, chúng ta có thể xác định được tính chất hóa học của kim loại, đặc biệt là tính oxi hóa, tính khử.

4.1. Phản ứng với phi kim

Một số kim loại trong dãy điện hóa phản ứng với phi kim tạo thành muối tương ứng. Một số phi kim loại phổ biến là oxy, clo và lưu huỳnh.

Ví dụ:

• Kim loại + Clo: 2Fe + Cl2 -> 2FeCl3
• Kim loại + oxi: 4Al + O2 -> 2Al2O3
• Kim loại + lưu huỳnh: Hg + S -> HgS

4.2. Phản ứng với axit

Khá nhiều kim loại phản ứng với dung dịch axit để tạo ra muối liên quan đến việc giải phóng khí hoặc nước.

Ví dụ:

Fe + 2HCl -> FeCl2 + H2 (HCl loãng)

3Cu + HNO3 -> 3CuSO4 +2NO + 4H2O, (HNO3 loãng)

4.3. Phản ứng với nước

Kim loại nhóm IA và IIA tác dụng với nước tạo ra dung dịch kiềm và khí hiđro.

Ví dụ:

2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2 (khí)

4.4. Phản ứng với muối

Kim loại tác dụng với muối tạo ra muối mới và kim loại mới

Ví dụ:

Fe + CuSO4 -> FeSO4 + Cu

5. Dễ dàng ghi nhớ cách đọc dãy điện hóa

ENGCHEM chia sẻ một số cách ghi nhớ dãy điện hóa bằng thơ. Các kim loại đứng trước có tính khử mạnh hơn các kim loại đứng sau. Các cation sau có tính oxi hóa mạnh hơn các cation trước.

6. Bài tập về dãy điện hóa của kim loại

Bài 1: Xác định tính oxi hóa khử của các ion kim loại sau: Mg2+, Fe3+, Fe2+

Lời giải: Dựa vào dãy điện hóa đầy đủ, có thể xác định tính oxi hóa giảm dần của kim loại như sau: Fe3+, Fe2+, Mg2+.

Bài tập 2: Xác định chiều phản ứng giữa hai cặp Fe2+/ Fe và Cu2+/ Cu.

Giải pháp:

Theo thứ tự, chúng ta có cặp Fe2+/Fe trước cặp Cu2+/Cu. Áp dụng quy tắc alpha có chiều phản ứng như sau:

Cu2+ + Fe → Cu + Fe2+

Như vậy phản ứng xảy ra theo chiều ion Cu2+ oxy hóa Fe tạo thành Cu và Fe2+

Bài 3: Tìm phản ứng nào sau đây không thể xảy ra.

A. Cu2++ Mg → Cu + Mg2+

B. Cu + Zn2+→ Cu2++ Zn

C. Cu2++ Fe → Cu + Fe2+

D. Cu + 2Ag+→ Cu2++ 2Ag

Lời giải: Không thể trả lời B vì tính oxi hóa của Zn2+ yếu hơn Cu2+ nên Zn2+ không thể oxy hóa Cu thành Cu2+.

Bài 4: Xác định tính oxi hóa khử của các ion kim loại sau: Mg2+, Fe3+, Fe2+, Cu2+, Ag+

Giải pháp:

Dựa vào dãy điện hóa xác định được tính oxi hóa khử của các ion kim loại: Ag+, Fe3+, Cu2+, Fe2+, Mg2+.

Bài 5: Xác định tính khử giảm dần của các kim loại sau: Fe, Al, Cu, Ag, Zn

Giải pháp:

Trong dãy điện hóa của kim loại, các chất được sắp xếp theo thứ tự sau: Al, Zn, Fe, Cu, Ag.

Vậy độ khử giảm dần sẽ là: Al, Zn, Fe, Cu, Ag.

Bài 6: Về các kim loại Zn, Cu, Mg, Al. Xác định tính oxi hóa của ion kim loại tăng dần.

Giải pháp:

Dựa vào dãy điện hóa đầy đủ nhất ta có chiều khử giảm dần là: Mg, Al, Zn, Cu.

Vậy chiều oxi hóa kim loại tăng dần sẽ là: Mg2+ < Al3+ < Zn2+ < Cu2+

Bài 7: Ngâm đinh sắt vào 200ml dung dịch CuSO4. Sau phản ứng, lấy đinh sắt ra rửa sạch, lau khô thấy mFe tăng thêm 0,8 gam. Xác định nồng độ CuSO4.

Giải pháp:

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu

Ta có: đinh sắt tăng = mCu sinh ra (đính kèm) – mFe pô

Gọi số mol là a, ta được: 0,8 = 64a – 56a → a = 0,1 mol =>

CM(CuSO4) = 0,1/0,2 = 0,5M

Hy vọng bài giảng về dãy điện hóa của kim loại trên sẽ giúp bạn đọc có thêm kiến ​​thức hóa học ứng dụng để làm bài tập một cách chính xác nhất. Xem thêm các dạng bài học hóa học tại wevsite truongchuvananhue.edu.vn.