Bài 27. Đại cương về kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất trang 128, 129, 130 Hóa 12 Kết nối tri thức: Các ứng dụng này dựa trên tính chất nào của kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất?...

Câu hỏi:

Các kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất và hợp kim của chúng được sử dụng phổ biến làm vật liệu chế tạo dụng cụ, thiết bị, máy móc, phương tiện giao thông,....

Các ứng dụng này dựa trên tính chất nào của kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất?

Hướng dẫn giải :

Lời giải chi tiết :

Các ứng dụng này dựa trên tính chất vật lý của kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất.

Câu hỏi:

Trong bảng tuần hoàn, các nguyên tố kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất thuộc khối s, p, d hay f?

Hướng dẫn giải :

Nguyên tố s, p, d, f là những nguyên tố mà nguyên tử của chúng có electron cuối cùng được điền vào phân lớp s, p, d, f.

Lời giải chi tiết :

Trong bảng tuần hoàn, các nguyên tố kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất thuộc khối d.

Câu hỏi:

Nhận xét chung về cấu hình electron của nguyên tử kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất về:

a) Đặc điểm giống nhau và khác nhau trong cấu hình electron nguyên tử.

b) Sự biến đổi số electron trên phân lớp 3d và 4s.

Hướng dẫn giải :

Lời giải chi tiết :

a) Giống nhau: electron hóa trị nằm ở phân lớn 3d và 4s.

Khác nhau: số electron hóa trị.

b) Số electron trên phân lớp 3d biến đổi từ 1 tới 10, số electron trong phân lớp 4s biến đổi từ 1 đến 2.

Câu hỏi:

Đặc điểm cấu hình electron nguyên tử kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất có gì khác biệt với nhóm IA và IIA trong cùng chu kì?

Hướng dẫn giải :

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất có dạng [Ar]3d^1÷10 4s^1÷2

Lời giải chi tiết :

Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất có electron hóa trị nằm trên phân lớp 3d và 4s. Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố nhóm IA và IIA có electron hóa trị nằm trên phân lớp 4s.

Câu hỏi:

Trong số các kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất, hãy chỉ ra

a) Các kim loại khó nóng chảy hơn Be. Biết nhiệt độ nóng chảy của Be là 1 287 °C.

b) Các kim loại nặng (D ≥ 5 g/cm³)

Hướng dẫn giải :

Lời giải chi tiết :

a) Các kim loại khó nóng chảy hơn Be (1 287 ^oC): Sc, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu.

b) Các kim loại nặng: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu.

Câu hỏi:

a) Tra cứu Bảng 24.2, Bảng 25.2 và Bảng 27.2 để hoàn thành các thông số vật lý của K, Ca, Fe, Cu vào vở theo mẫu bảng sau:

b) So sánh sự khác biệt về các thông số vật lý trên giữa Fe, Cu (kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất) với K, Ca (kim loại họ s).

Hướng dẫn giải :

Tra cứu Bảng 24.2, Bảng 25.2 và Bảng 27.2 để hoàn thành.

Lời giải chi tiết :

a)

b) Fe và Cu có nhiệt độ nóng chảy, khối lượng riêng, độ dẫn điện và độ cứng lớn hơn K và Ca.

Câu hỏi:

Xác định số oxi hoá của nguyên tử các nguyên tố chromium và manganese trong các dãy chất sau:

- Cr₂O₃, CrO₃, K₂CrO₄, K₂Cr₂O₇.

- MnO, MnO₂, K₂MnO₄, KMnO₄.

Hướng dẫn giải :

Qui tắc xác định số oxi hóa:

Qui tắc 1: Số oxi hóa của nguyên tử trong đơn chất bằng 0.

Qui tắc 2: Trong các hợp chất, số oxi hóa của O thường bằng -2 (trừ H₂O₂, Na₂O₂, OF₂, …), số oxi hóa của H thường bằng +1 (trừ NaH, BaH₂, ..)

Qui tắc 3: Tổng số oxi hóa của các nguyên tử trong phân tử hợp chất bằng 0.

Qui tắc 4: Tổng số oxi hóa của các nguyên tử trong ion bằng điện tích của ion đó.

Qui tắc 5: Trong hợp chất, kim loại có hóa trị n thì có số oxi hóa là +n.

Lời giải chi tiết :

\({\mathop {{\rm{Cr}}}\limits^{{\rm{ + 3}}} _{\rm{2}}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}{\rm{, }}\mathop {{\rm{Cr}}}\limits^{{\rm{ + 6}}} {{\rm{O}}_{\rm{3}}}{\rm{, }}{{\rm{K}}_{\rm{2}}}\mathop {{\rm{Cr}}}\limits^{{\rm{ + 6}}} {{\rm{O}}_{\rm{4}}}{\rm{, }}{{\rm{K}}_{\rm{2}}}{\mathop {{\rm{Cr}}}\limits^{{\rm{ + 6}}} _{\rm{2}}}{{\rm{O}}_{\rm{7}}}{\rm{.}}\)

\(\mathop {{\rm{Mn}}}\limits^{{\rm{ + 2}}} {\rm{O, }}\mathop {{\rm{Mn}}}\limits^{{\rm{ + 4}}} {{\rm{O}}_{\rm{2}}}{\rm{, }}{{\rm{K}}_{\rm{2}}}\mathop {{\rm{Mn}}}\limits^{{\rm{ + 6}}} {{\rm{O}}_{\rm{4}}}{\rm{, K}}\mathop {{\rm{Mn}}}\limits^{{\rm{ + 7}}} {{\rm{O}}_{\rm{4}}}{\rm{.}}\)

Câu hỏi:

Từ cấu hình electron ở Bảng 27.1, xác định cấu hình electron của các ion kim loại sau: Cr³⁺, Mn²⁺, Cu²⁺.

Hướng dẫn giải :

Lời giải chi tiết :

Cr³⁺: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³

Mn²⁺: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵

Cu²⁺: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹

Câu hỏi:

Thí nghiệm: Xác định hàm lượng muối Fe(ll) bằng dung dịch thuốc tím

- Chuẩn bị:

+ Hoá chất: các dung dịch: KMnO₄ 0,02 M, H₂SO₄ 10%, FeSO₄ có nồng độ khoảng 0,10 M.

+ Dụng cụ: pipette 5 mL, burette 25 mL, bình tam giác 100 mL, ống đong 10 mL, bình tia nước cắt, giá đỡ, kẹp càng cua.

- Tiến hành:

+ Dùng pipette lấy 5,0 mL dung dịch FeSO₄ cho vào bình tam giác; thêm tiếp khoảng 5 mL dung dịch H₂SO₄ 10% (lấy bằng ống đong).

+ Cho dung dịch KMnO₄ vào burette, điều chỉnh thể tích dung dịch trong burette về mức 0.

+ Mở khoá burette, nhỏ từng giọt dung dịch KMnO₄ xuống bình tam giác, lắc đều. Ban đầu dung dịch trong bình tam giác xuất hiện màu hồng rồi mắt màu.

+ Tiếp tục chuẩn độ đến khi màu hồng tồn tại bền trong khoảng 20 giây thì dùng chuẩn độ.

- Ghi lại thể tích dung dịch KMnO₄ đã dùng.Tiến hành chuẩn độ 3 lần, ghi số liệu vào vở và xử lý số liệu theo mẫu bảng sau:

Lưu ý: Trong quá trình chuẩn độ, ban đầu thuốc tim mắt màu chậm, sau đó mắt màu nhanh.

Hướng dẫn giải :

Từ thể tích dung dịch KMnO₄ đã dùng, xác định nồng độ Fe²⁺ trong dung dịch đã pha.

Lời giải chi tiết :

Giả sử thể tích dung dịch KMnO₄ trong thí nghiệm đã dùng là V (L).

=> \({{\rm{n}}_{{\rm{KMn}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}}} = 0,02{\rm{V (mol)}}\)

Theo phương trình hóa học: \({{\rm{n}}_{{\rm{F}}{{\rm{e}}^{{\rm{2 + }}}}}}{\rm{ = 5}}{{\rm{n}}_{{\rm{KMn}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}}} = 0,1{\rm{V (mol)}}\)

\( \Rightarrow {{\rm{C}}_M}{\rm{(F}}{{\rm{e}}^{2 + }}{\rm{) = }}\frac{{0,1{\rm{V}}}}{{0,01}}{\rm{ (M)}}\)

Câu hỏi:

Thí nghiệm: Kiểm tra sự có mặt từng ion riêng biệt: Cu²⁺, Fe³⁺.

- Chuẩn bị:

+ Hoá chất: các dung dịch: FeCl₃ 1 M, CuSO₄ 1 M, NaOH 1 M.

+ Dụng cụ: ống nghiệm, kẹp ống nghiệm.

- Tiến hành:

+ Cho khoảng 2 mL dung dịch FeCl₃ 1 M vào ống nghiệm (1) và khoảng 2 mL dung dịch CuSO₄ 1 M vào ống nghiệm (2).

+ Thêm tiếp vào mỗi ống nghiệm khoảng 2 – 3 giọt dung dịch NaOH 1 M, lắc nhẹ.

Quan sát hiện tượng xảy ra và thực hiện các yêu cầu sau:

1. Cho biết màu sắc của các kết tủa tạo thành trong mỗi ống nghiệm.

2. Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra trong mỗi ống nghiệm.

Hướng dẫn giải :

Thuốc thử để nhận biết các ion Cu²⁺ và Fe³⁺ là ion \({\rm{O}}{{\rm{H}}^ - }\).

Lời giải chi tiết :

1. Ống nghiệm (1) có kết tủa màu nâu đỏ. Ống nghiệm (2) có kết tủa màu xanh lam.

2. Phương trình hóa học:

+ Ống nghiệm (1): \(3{\rm{NaOH }} + {\rm{ FeC}}{{\rm{l}}_{\rm{3}}} \to 3{\rm{NaCl}} + {\rm{Fe(OH}}{{\rm{)}}_3} \downarrow \)

+ Ống nghiệm (2): \(2{\rm{NaOH }} + {\rm{ CuS}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}} \to {\rm{N}}{{\rm{a}}_{\rm{2}}}{\rm{S}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}} + {\rm{Cu(OH}}{{\rm{)}}_{\rm{2}}} \downarrow \)