Giải SGK Khoa học tự nhiên 9 CTST Bài 17: Dãy hoạt động hoá học của kim loại. Một số phương pháp tách kim loại có đáp án

Trong cuộc sống, ta thường thấy những kim loại như sắt, đồng bị gỉ sét, mất vẻ sáng bóng khi để lâu trong không khí. Ngược lại, những đồng tiền vàng vẫn giữ sáng bóng.

Có hiện này bởi vì các kim loại khác nhau hoạt động hoá học khác nhau. Sắt, đồng phản ứng được với các tác nhân có trong không khí (như oxygen, hơi nước …) nên bị gỉ sét; vàng bền với các tác nhân có trong không khí nên để lâu vẫn sáng bóng.

Kim loại sodium và magnesium phản ứng với nước có hiện tượng không giống nhau.

+ Kim loại sodium phản ứng mạnh với nước ở ngay điều kiện thường.

+ Kim loại magnesium hầu như không phản ứng với nước ở điều kiện thường, phản ứng chậm với nước nóng và phản ứng mạnh với hơi nước nóng.

- Học sinh tiến hành thí nghiệm theo các bước:

+ Bước 1: Cố định 3 ống nghiệm trên giá ống nghiệm, đánh số thứ tự 3 ống nghiệm.

+ Bước 2: Thêm vào lần lượt mỗi ống nghiệm 2 mL dung dịch HCl.

+ Bước 3: Cho vào ống nghiệm (1) một mảnh magnesium, ống nghiệm (2) một đinh sắt và ống nghiệm (3) một mảnh đồng phoi bào.

- Hiện tượng:

+ Ống nghiệm 1: Phản ứng xảy ra mãnh liệt. Mảnh Mg tan dần, có khí thoát ra mạnh.

+ Ống nghiệm 2: Có phản ứng xảy ra, phản ứng êm dịu hơn so với ở ống nghiệm 1. Đinh sắt tan dần, có khí thoát ra.

+ Ống nghiệm 3: Không có hiện tượng gì xuất hiện.

- Phương trình hoá học:

+ Ống nghiệm 1: Mg + 2HCl → MgCl$_{2}$ + H$_{2}$.

+ Ống nghiệm 2: Fe + 2HCl → FeCl$_{2}$ + H$_{2}$.

Lời giải:

Mức độ hoạt động hoá học của các kim loại giảm dần theo thứ tự: Mg, Fe, Cu.

Khí hydrogen sinh ra khi kim loại phản ứng với dung dịch HCl.

Ví dụ: Cho kim loại Zn phản ứng với dung dịch HCl sinh ra muối chloride và giải phóng khí hydrogen.

Phương trình hoá học:

Zn + 2HCl → ZnCl$_{2}$ + H$_{2}$

- Học sinh tiến hành thí nghiệm theo các bước sau:

+ Cố định 2 ống nghiệm trên giá để ống nghiệm, đánh số thứ tự 2 ống nghiệm.

+ Cho vào ống nghiệm (1) 2mL dung dịch ZnSO$_{4}$ và ống nghiệm (2) 2 mL dung dịch AgNO$_{3}$.

+ Nhúng vào mỗi ống nghiệm một đoạn dây đồng, quan sát hiện tượng.

- Hiện tượng:

+ Ống nghiệm 1: Không có hiện tượng gì xuất hiện.

+ Ống nghiệm 2: Có lớp kim loại trắng sáng bám ngoài dây đồng; dung dịch chuyển từ không màu sang màu xanh.

- Phương trình hoá học:

Cu + ZnSO$_{4}$ → không phản ứng

Cu + 2AgNO$_{3}$ → Cu(NO$_{3}$)$_{2}$ + 2Ag

+ Cu không phản ứng với ZnSO$_{4}$ Þ Cu hoạt động hoá học kém hơn Zn.

+ Cu đẩy được Ag ra khỏi muối Þ Cu hoạt động hoá học mạnh hơn Ag.

Mức độ hoạt động hoá học của các kim loại giảm dần theo thứ tự: Zn, Cu, Ag.

a) Ca + 2H$_{2}$O → Ca(OH)$_{2}$ + H$_{2}$;

b) Fe + 2HCl → FeCl$_{2}$ + H$_{2}$;

c) Zn + CuSO$_{4}$ → ZnSO$_{4}$ + Cu.

- Trong công nghiệp, phương pháp điện phân nóng chảy được sử dụng để sản xuất nhôm.

- Nguyên liệu để sản xuất nhôm là quặng bauxite (thành phần chủ yếu là aluminium oxide).

- Người ta dùng phương pháp nhiệt luyện để tách Zn từ zinc sulfide.

- Phương trình hoá học:

+ Nung nóng quặng sphalerite (thành phần chính là ZnS) ở nhiệt độ cao với luồng không khí trong lò để chuyển thành zinc oxide theo phương trình hoá học:

2ZnS + 3O$_{2}$ $\rightarrow$ 2ZnO + 2SO$_{2}$

+ Cho ZnO phản ứng với C ở nhiệt độ cao thu được kẽm (Zn):

ZnO + C $\rightarrow$ Zn + CO

Nhôm là kim loại hoạt động hoá học mạnh nên trong tự nhiên không tồn tại nhôm dưới dạng đơn chất, ngoài ra, rất khó để điều chế nhôm đơn chất từ quặng nhôm. Đến khi con người tìm ra phương pháp điện phân nóng chảy thì nhôm đơn chất mới được tạo ra và đưa vào sử dụng.

Trong khi đó, vàng là kim loại hoạt động hoá học yếu, nên có thể tìm thấy trong tự nhiên ở dạng đơn chất; còn sắt và đồng có thể điều chế dạng đơn chất từ quặng dễ dàng hơn nhôm nhiều do đó vàng, đồng, sắt được con người biết đến và sử dụng trước nhôm hàng nghìn năm.