Table of Contents
Dãy điện hóa của kim loại là gì?
Trong hóa học, cation kim loại có thể thu được electron để trở thành nguyên tử kim loại. Ngược lại, nguyên tử kim loại cũng có thể mất electron để trở thành cation kim loại, ví dụ:
Mg2+ + 2e ↔ Mg
Al3+ + 3e ↔ Al
Dãy điện hóa của kim loại được định nghĩa là các cặp kim loại oxi hóa – khử được sắp xếp theo thứ tự tính khử của kim loại giảm dần và tính oxi hóa tăng dần của các ion kim loại.
Ý nghĩa của dãy điện hóa của kim loại là gì?
Dựa vào dãy điện hóa của kim loại, chúng ta có thể biết được những cặp chất nào sẽ tương tác với nhau, từ đó xác định được các yếu tố sau:
– So sánh tính oxi hóa, tính khử của kim loại: Kim loại có tính khử càng mạnh thì tính oxi hóa của ion kim loại đó càng yếu và ngược lại.
Ví dụ:
- Kim loại Ca có tính khử mạnh, còn ion Ca2+ có tính oxi hóa yếu.
- Ion Ag+ có tính oxi hóa mạnh nên kim loại của nó có tính khử yếu.
– Xác định chiều phản ứng oxy hóa – khử: Chuỗi điện hóa của kim loại cho phép ta dự đoán chiều phản ứng giữa hai cặp oxy hóa – khử theo quy luật alpha (α), cụ thể là chất oxy hóa. mạnh hơn sẽ oxy hóa chất khử mạnh hơn. Sản phẩm tạo thành sẽ là chất oxi hóa yếu hơn và là chất khử yếu hơn.
Tổng quan
Giả sử có hai cặp oxi hóa-khử là Xx+/ X và Yy+/Y (trong đó cặp Xx+/ X sẽ đứng trước cặp Yy+/Y trong dãy điện hóa của kim loại). Cách xác định chiều của phản ứng oxi hóa khử sẽ là:
Bước 1: Viết thứ tự đúng của dãy điện hóa của hai cặp oxi hóa – khử:
Bước 2: Áp dụng quy tắc α
Ta sẽ có chiều phản ứng là:
Bước 3: Xác định chiều xảy ra phản ứng
Yy+ (Chất oxy hóa mạnh) + X (Chất khử mạnh) → Xx+ (Chất oxy hóa yếu) + + Y (Chất khử yếu)
– Xác định xem phản ứng oxi hóa – khử có xảy ra hay không: Để biết phản ứng oxi hóa – khử có xảy ra hay không ta áp dụng quy tắc:
Chất khử mạnh + Chất oxy hóa mạnh → Chất oxy hóa yếu hơn + Chất khử yếu hơn.
Ví dụ, nếu Cu phản ứng với Zn2+ thì phản ứng sẽ không xảy ra vì tính oxi hóa của Zn2+ yếu hơn Cu2+. Tuy nhiên, khi Ag+ phản ứng với Cu thì phản ứng xảy ra bình thường.
Tính chất của kim loại trong dãy điện hóa
Về cơ bản, các kim loại thuộc dãy điện hóa cũng có tính chất hóa học giống như kim loại thông thường, đó là:
Phản ứng với phi kim
Một số kim loại trong dãy điện hóa phản ứng với phi kim và tạo thành muối tương ứng. Một số phi kim phổ biến là oxy, lưu huỳnh và clo.
2Fe + Cl2 → 2FeCl3
4Al + O2 → 2Al2O3
Hg + S → HgS
Phản ứng với axit
Khi các kim loại trong dãy điện hóa phản ứng với dung dịch axit, chúng tạo thành muối và giải phóng khí hoặc nước.
Mg + 2HCl (pha loãng) → MgCl2 + H2
3Cu + HNO3 (pha loãng) → 3CuSO4 +2NO + 4H2O
Phản ứng với nước
Kim loại nhóm IA và IIA sẽ phản ứng với nước tạo thành dung dịch kiềm và giải phóng khí hydro.
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2
Phản ứng với muối
Các kim loại thuộc dãy điện hóa phản ứng với muối tạo ra muối mới và kim loại mới
CuSO4 + Fe → Cu + FeSO4
Hướng dẫn cách ghi nhớ dãy điện hóa kim loại
Trong dãy điện hóa kim loại, các kim loại ở phía trước sẽ có tính khử mạnh hơn các kim loại ở phía sau. Điều này có nghĩa là các cation ở phía sau sẽ có nhiều đặc tính oxy hóa mãn tính hơn các cation ở phía trước. Để dễ nhớ thứ tự các kim loại trong dãy điện hóa, bạn hãy học thuộc bài thơ sau:
Một số vấn đề cần lưu ý khi làm bài tập về dãy điện hóa của kim loại
– Trong dãy điện hóa kim loại, các kim loại đứng trước hydro có thể phản ứng với axit (HCl, H2SO4 loãng) và giải phóng hydro.
– Kim loại đứng phía trước sẽ có tính khử mạnh hơn kim loại đứng phía sau. Nghĩa là phản ứng hóa học khi cho kim loại vào dung dịch muối là phản ứng kim loại mạnh đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi muối.
– Thứ tự phản ứng hóa học khi kim loại có tính khử mạnh hơn phản ứng với dung dịch chứa hỗn hợp muối tan của nhiều kim loại có tính khử yếu hơn sẽ là: Kim loại sẽ phản ứng với cation kim loại Các cation có tính oxy hóa mạnh hơn sẽ đến trước , sau đó là các cation có tính oxi hóa giảm dần theo sau.
Tuy nhiên, vẫn có một số ngoại lệ đối với quy tắc α đó là: Khi cho kim loại kiềm một số kim loại kiềm thổ như Na, K, Ca, Li,… vào dung dịch muối, kim loại đó sẽ phản ứng với nước trước, sau đó tạo ra căn cứ. Bazơ này là chất sẽ phản ứng với dung dịch muối.
Hướng dẫn giải một số bài tập về dãy điện hóa kim loại
Bài 1: Xác định tính oxi hóa theo thứ tự giảm dần của các ion kim loại sau: Mg2+, Fe3+, Fe2+ Cu2+, Ag+.
Giải pháp:
Dựa vào thứ tự các kim loại trong dãy điện hóa, ta sẽ xác định thứ tự các ion kim loại theo thứ tự tính oxi hóa giảm dần như: Ag+, Fe3+, Cu2+, Fe2+, Mg2+.
Bài 2: Xác định chiều phản ứng giữa hai cặp Cu2+/ Cu và Fe2+/ Fe.
Giải pháp:
Theo dãy điện hóa kim loại, cặp Fe2+/Fe đứng trước cặp Cu2+/Cu. Theo quy tắc alpha, hướng của phản ứng sẽ là:
Cu2+ + Fe → Cu + Fe2+
Nghĩa là phản ứng sẽ xảy ra theo chiều ion Cu2+ oxy hóa kim loại sắt tạo thành kim loại đồng và Fe2+.
Câu 3: Phản ứng nào sau đây không thể xảy ra?
A. Cu2++ Mg → Cu + Mg2+
B. Cu2++ Fe → Cu + Fe2+
C. Cu + Zn2+→ Cu2++ Zn
D. Cu + 2Ag+→ Cu2++ 2Ag
Giải pháp:
Theo thứ tự các kim loại trong dãy điện hóa ta sẽ thấy tính oxi hóa của Zn2+ yếu hơn Cu2+ nên Zn2+ không thể oxy hóa kim loại đồng thành Cu2+. Điều đó có nghĩa là đáp án C là lựa chọn đúng.
Bài 4: Sắp xếp các kim loại Mg, Al, Cu, Zn theo thứ tự tăng dần tính oxi hóa của các ion kim loại.
Giải pháp:
Dựa vào dãy điện hóa kim loại, thứ tự tính oxi hóa tăng dần của các ion kim loại sẽ là Cu2+, Zn2+, Al3+, Mg2+.
Bài 5: Xác định tính khử giảm dần của các kim loại sau: Ag, Zn, Fe, Al, Cu.
Giải pháp:
Trong dãy điện hóa kim loại, thứ tự các kim loại sẽ là Al, Zn, Fe, Cu, Ag. Điều này có nghĩa là tính khử của kim loại sẽ giảm dần từ Al, Al, Zn, Fe, Cu đến Ag.
Bài 6: Ngâm một chiếc đinh sắt vào 200ml dung dịch đồng sunfat CuSO4. Sau phản ứng, lấy đinh sắt rửa sạch, lau khô, thấy khối lượng sắt tăng thêm 0,8 gam. Xác định nồng độ dung dịch CuSO4.
Giải pháp:
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
Ta có: mFe tăng = mCu đã tạo (đính kèm) – mFe ban đầu
Gọi số mol là a và theo phương trình phản ứng ta có 0,8 = 64a – 56a → a = 0,1 mol =>
Nồng độ mol của dung dịch đồng sunfat là: CM(CuSO4) = 0,1/0,2 = 0,5M
Việc tìm hiểu thông tin về dãy điện hóa của kim loại sẽ rất hữu ích cho các em trong việc làm bài tập và nghiên cứu hóa học. Hy vọng những kiến thức chúng tôi vừa chia sẻ ở trên sẽ giúp ích cho các bạn trong học tập, nghiên cứu những vấn đề liên quan đến hóa học. Hãy theo dõi website https://dongachem.vn/ để xem thêm nhiều bài viết mới nhé!
Giáo sư Nguyễn Lân Dũng là nhà khoa học hàng đầu Việt Nam trong lĩnh vực vi sinh vật học (wiki), với hơn nửa thế kỷ cống hiến cho giáo dục và nghiên cứu. Ông là con trai Nhà giáo Nhân dân Nguyễn Lân, thuộc gia đình nổi tiếng hiếu học. Giáo sư giữ nhiều vai trò quan trọng như Chủ tịch Hội các ngành Sinh học Việt Nam, Đại biểu Quốc hội và đã được phong tặng danh hiệu Nhà giáo Nhân dân năm 2010.
