Bài 20. Sơ lược về kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất trang 65, 66 SBT Hóa 12 Cánh diều

20.1

Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học, nguyên tố chuyển tiếp dãy thứ nhất được xếp ở

A. chu kì 3 .                            B. chu kì 4 .               

C. chu kì 5 .                            D. chu kì 3 và chu kì 4 .

Phương pháp giải:

Dựa vào vị trí nguyên tố chuyển tiếp trong bảng tuần hoàn.

Lời giải chi tiết:

Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học, nguyên tố chuyển tiếp dãy thứ nhất được xếp ở chu kì 4.

→ Chọn đáp án B

20.2

Các electron hoá trị của nguyên tử nguyên tố kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất phân bố ở

A. phân lớp  và phân lớp .                   B. phân lớp .

C. lớp .                                                       D. phân lớp  và phân lớp .

Phương pháp giải:

Dựa vào cấu hình electron của nguyên tử.

Lời giải chi tiết:

Các electron hoá trị của nguyên tử nguyên tố kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất phân bố ở phân lớp 3d và phân lớp 4s.

Đáp án A

20.3

Cho phát biểu "Nguyên tố kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất tạo nhiều hợp chất mà trong đó chúng có các số oxi hoá dương khác nhau, đó là do nguyên tố này có ...(1)... và nguyên tử của chúng có ...(2)...."

Cụm từ cần điền vào (1) và (2) lần lượt là:

A. độ âm điện bé, nhiều electron hoá trị.                                                      

B. độ âm điện lớn, nhiều electron hoá trị.

C. điện tích hạt nhân lớn, bán kính bé.                                                                      

D. bán kính bé, điện tích hạt nhân lớn.

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất vật lí của nguyên tố kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất.

Lời giải chi tiết:

(1) độ âm điện bé, (2) nhiều electron hoá trị.

Đáp án A

20.4

Theo IUPAC, nguyên tố chuyển tiếp là những nguyên tố có phân lớp  chưa được xếp (hoặc điền) đầy electron ở trạng thái nguyên tử hoặc ở trạng thái ion. Mỗi phát biểu dưới đây đúng hay sai?

(a) Calcium không phải là nguyên tố chuyển tiếp do không có phân lớp d trong cấu hình electron của nguyên tử.

(b) Nguyên tố có  là nguyên tố chuyển tiếp.

(c) Nguyên tố có  không phải là nguyên tố chuyển tiếp.

(d) Nguyên tố chuyển tiếp có tính kim loại nên còn được gọi là nguyên tố kim loại chuyển tiếp.

Phương pháp giải:

Dựa vào vị trí của nguyên tố kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất trong bảng tuần hoàn.

Lời giải chi tiết:

(a) Đúng

(b) Sai, vì cấu hình của nguyên tố Zn và Zn²⁺ có cấu hình lớp d bão hòa nên không phải nguyên tố chuyển tiếp

(c) Sai vì Z=29 có cấu hình electron là [Ar]3d¹⁰4s¹ thuộc nguyên tố d → là kim loại chuyển tiếp.

(d) Đúng

20.5

Từ kết quả phân tích phổ phát xạ nguyên tử của chromium  dẫn đến nhận định rằng nguyên từ này phải có 6 electron độc thân.

Mỗi phát biểu dưới đây đúng hay sai?

(a) Nếu nguyên tử chromium có 6 electron độc thân thì nguyên tử này chứa 6 ô orbital nguyên từ mà trong mỗi ô này chỉ có 1 electron.

(b) Theo các quy ước về viết cấu hình electron thì cấu hình electron của nguyên tử chromium là .

(c) Cấu hình electron của nguyên tử là  sẽ phù hợp với nhận định từ phổ phát xạ của nguyên tử chromium.

(d) Cấu hình electron của nguyên tử phải luôn phù hợp với các quy ước về viết cấu hình electron.

Phương pháp giải:

Dựa vào cấu hình của nguyên tử kim loại.

Lời giải chi tiết:

(a) Đúng

(b) Sai (cấu hình đúng là [Ar] 3d⁵ 4s¹)

(c) Đúng

(d) Sai (cấu hình electron của nguyên tử có thể không tuân theo các quy tắc khi ở trạng thái kích thích)0

20.6

Những đặc điểm nào sau đây là của nguyên tố kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất?

(a) Có các electron hoá trị phân bố cả trên phân lớp \(3\;{\rm{d}}\) và phân lớp \(4\;{\rm{s}}\).

(b) Từ \(_{21}{\rm{Sc}}\) đến \(_{29}{\rm{Cu}}\), số electron trong phân lớp \({\rm{d}}\) có xu hướng tăng dần (trừ trường hợp ngoại lệ).

(c) Thể hiện nhiều số oxi hoá dương hoặc âm trong các hợp chất.

(d) Tạo nên nhiều cation và anion có điện tích khác nhau.0

Phương pháp giải:

Dựa vào vị trí của nguyên tử kim loại dãy chuyển tiếp.

Lời giải chi tiết:

  (a) Đúng

  (b) Đúng

  (c) Sai, kim loại chỉ thể hiện số oxi hóa dương.

  (d) Sai (thường là cation với các số oxi hóa khác nhau)

20.7

Số electron hoá trị của nguyên tử sắt \((Z = 26)\) là bao nhiêu?

Phương pháp giải:

Dựa vào cách viết cấu hình của nguyên tử nguyên tố.

Lời giải chi tiết:

Fe có cấu hình e là [Ar]3d⁶4s² → có 8 electron hoá trị.

20.8

Số electron độc thân của nguyên tử cobalt \(({\rm{Z}} = 27)\) là bao nhiêu?

Phương pháp giải:

Dựa vào cách viết cấu hình của nguyên tử nguyên tố.

Lời giải chi tiết:

Co có cấu hình e là [Ar]3d⁷4s² → có 3 electron độc thân

20.9

Hợp chất \({\rm{F}}{{\rm{e}}_3}{{\rm{O}}_4}\) được gọi là oxide sắt từ do có từ tính mạnh. Chất này còn có tên gọi là iron(II, III) oxide do đây là hỗn hợp của \({\rm{FeO}}\) và \({\rm{F}}{{\rm{e}}_2}{{\rm{O}}_3}\) theo tỉ lệ mol 1:1.

a) Theo quá trình: \({\rm{F}}{{\rm{e}}_3}{{\rm{O}}_4}(s) + {\rm{HCl}}(aq) \to {\rm{FeC}}{{\rm{l}}_2}(aq) + {\rm{FeC}}{{\rm{l}}_3}(aq) + {{\rm{H}}_2}{\rm{O}}(l)\) thì số mol \({\rm{HCl}}\) trong dung dịch hydrochloric acid cần để hoà tan vừa đủ \(1\;{\rm{molF}}{{\rm{e}}_3}{{\rm{O}}_4}\) là bao nhiêu?

b) Trong tự nhiên, \({\rm{F}}{{\rm{e}}_3}{{\rm{O}}_4}\) là thành phần chính của khoáng vật magnetite, được dùng tạo sắt nóng chảy trong quá trình sản xuất thép.

(b1) Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra khi khử \({\rm{F}}{{\rm{e}}_3}{{\rm{O}}_4}\) thành sắt bởi carbon monoxide ở nhiệt độ cao.

(b2) Trong phản ứng trên, số electron mà 1 phân tử \({\rm{F}}{{\rm{e}}_3}{{\rm{O}}_4}\) cần nhận để tạo thành sắt là bao nhiêu?

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất hóa học của nguyên tố kim loại.

Lời giải chi tiết:

a. \({\rm{F}}{{\rm{e}}_3}{{\rm{O}}_4}(s) + 8{\rm{HCl}}(aq) \to {\rm{FeC}}{{\rm{l}}_2}(aq) + 2{\rm{FeC}}{{\rm{l}}_3}(aq) + 4{{\rm{H}}_2}{\rm{O}}(l)\)

Số mol HCl cần để hòa tan vừa đủ 1 mol Fe3O4 là: 8 mol

(b1) Phương trình hóa học: 2Fe₃O₄+4CO→3Fe +  4CO₂

(b2) Số electron cần nhận: 8 electron vì \(3F{e^{ + 8/3}} \to 3F{e^o} + 8{\rm{e}}\)

20.10

Giải thích vì sao:

a) số oxi hoá lớn nhất của nguyên tố manganese là +7 ?

b) hợp chất \({\rm{KMn}}{{\rm{O}}_4}\) có tính oxi hoá mạnh?

c) số oxi hoá lớn nhất của nguyên tố chromium là +6 ?

d) hợp chất \({{\rm{K}}_2}{\rm{Cr}}{{\rm{O}}_4}\) có tính oxi hoá mạnh?

e) sắt là nguyên tố chuyển tiếp?

g) trong tự nhiên, cation \({\rm{F}}{{\rm{e}}^{3 + }}\) thường phổ biến hơn cation \({\rm{F}}{{\rm{e}}^{2 + }}\) ?

h) cation \({\rm{F}}{{\rm{e}}^{2 + }}\) có cả tính oxi hoá và tính khử?

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất hóa học của nguyên tố kim loại.

Lời giải chi tiết:

(a) Số oxi hóa lớn nhất của nguyên tố mangan là +7 do cấu hình electron của Mn là [Ar] 3d⁵4s², khi mất hết 7 electron sẽ đạt số oxi hóa +7.

 (b) Hợp chất KMnO₄ có tính oxi hóa mạnh do Mn ở trạng thái oxi hóa +7 rất không bền và dễ bị khử.

 (c) Số oxi hóa lớn nhất của nguyên tố chromium là +6 vì cấu hình electron của Cr là [Ar] 3d⁵ 4s¹, khi mất 6 electron sẽ đạt số oxi hóa +6.

 (d) Hợp chất K₂CrO₄ có tính oxi hóa mạnh do Cr ở trạng thái oxi hóa +6 rất không bền và dễ bị khử.

 (e) Sắt là nguyên tố chuyển tiếp do nó có phân lớp d chưa điền đầy electron.

 (g) Trong tự nhiên, cation Fe³⁺ phổ biến hơn Fe²⁺ do Fe³⁺ có năng lượng ổn định hơn.

 (h) Cation Fe²⁺ có cả tính oxi hóa và tính khử vì nó có thể mất thêm electron để trở thành Fe³⁺ hoặc nhận electron để trở thành Fe.

20.11

Tìm hiểu, cho biết những phát biểu nào sau đây là đúng.

(a) Ở dạng đơn chất, sắt là kim loại nặng, có độ hoạt động hoá học mạnh.

(b) Sắt ít được sử dụng ở dạng nguyên chất. Sắt chủ yếu được sử dụng ở dạng hợp kim (thép thường, inox,...).

(c) Đinh đóng gỗ được làm bằng thép nhưng vẫn bị gi sét do ăn mòn điện hoá.

(d) Số oxi hoá của sắt trong các hợp chất  và  lần lượt là  và +3

(e) Thành phần chính của gỉ sét, của váng nâu đỏ ở vùng nước nhiễm phèn là  hay .

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất hóa học của nguyên tử nguyên tố kim loại.

Lời giải chi tiết:

(a) Sai, sắt có độ hoạt động hóa học trung bình

 (b) Đúng

 (c) Đúng

 (d) Đúng

 (e) Đúng

20.12

Giải thích vì sao:

a) có thể phân biệt các dung dịch \({\rm{CuS}}{{\rm{O}}_4},{\rm{CoS}}{{\rm{O}}_4},{\rm{FeS}}{{\rm{O}}_4},{\rm{NiS}}{{\rm{O}}_4}\) và \({\rm{CrS}}{{\rm{O}}_4}\) thông qua quan sát?

b) có thể phân biệt được hai muối \({{\rm{K}}_2}{\rm{Cr}}{{\rm{O}}_4}\) và \({{\rm{K}}_2}{\rm{C}}{{\rm{r}}_2}{{\rm{O}}_7}\) thông qua quan sát?

c) có thể nhận biết cation \({\rm{C}}{{\rm{u}}^{2 + }}\) trong dung dịch bằng dung dịch base?

d) có thể nhận biết cation \({\rm{F}}{{\rm{e}}^{3 + }}\) trong dung dịch bằng dung dịch base?

Phương pháp giải:

Dựa vào màu sắc của kim loại chuyển tiếp.

Lời giải chi tiết:

(a) Các dung dịch CuSO₄, CoSO₄, FeSO₄, NiSO₄ và CrSO₄ có thể phân biệt thông qua quan sát vì mỗi dung dịch có màu sắc đặc trưng.

(b) Có thể phân biệt được hai muối K₂CrO₄ và K₂Cr₂O₇ thông qua quan sát vì K₂CrO₄ có màu vàng và K₂Cr₂O₇ có màu cam.

(c) Có thể nhận biết cation Cu²⁺ trong dung dịch bằng dung dịch base vì Cu(OH)₂ kết tủa màu xanh.

(d) Có thể nhận biết cation Fe³⁺ trong dung dịch bằng dung dịch base vì Fe(OH)₃ kết tủa màu nâu đỏ.

20.13

Hoà \(\tan 0,422\;{\rm{g}}\) mẫu khoáng vật của sắt trong dung dịch sulfuric acid dư, sao cho tất cả lượng sắt có trong quặng đều chuyển thành \({\rm{F}}{{\rm{e}}^{2 + }}\), thu được dung dịch \({\rm{A}}\). Chuẩn độ \({\rm{F}}{{\rm{e}}^{2 + }}\) trong dung dịch \({\rm{A}}\) bằng chất chuẩn là dung dịch thuốc tím \({\rm{KMn}}{{\rm{O}}_4}0,040{\rm{M}}\). Khi đã sử dụng \(23,50\;{\rm{mL}}\) thì phản ứng vừa qua điểm tương đương.

Mỗi phát biểu dưới đây là đúng hay sai?

(a) Nếu chỉ có \({\rm{F}}{{\rm{e}}^{2 + }}\) trong dung dịch \({\rm{A}}\) tác dụng được với thuốc tím thì việc chuẩn độ dung dịch \({\rm{A}}\) sẽ giúp xác định được lượng nguyên tố sắt trong mẫu khoáng vật. Từ đó tính được \(\% \) (theo khối lượng) của nguyên tố sắt có trong mẫu khoáng vật là 60,26 %.

(b) Trong quá trình chuẩn độ trên, cần nhỏ từ từ dung dịch thuốc tím từ burette vào bình tam giác chứa dung dịch \({\rm{A}}\).

(c) Cần thêm chất chỉ thị phù hợp vào bình tam giác chứa dung dịch \({\rm{A}}\) để xác định được thời điểm kết thúc quá trình chuẩn độ.

(d) Cần lặp lại thí nghiệm chuẩn độ 2 lần để bảo đảm tính chính xác của kết quả.

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất của kim loại chuyển tiếp.

Lời giải chi tiết:

(a) Sai vì

phản ứng: 5Fe²⁺ + MnO₄⁻+8H⁺→5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O

n _KMnO4 = 0,04.23,5.10^-3 = 9,4.10^-4 mol

Theo phương trình: n _Fe2+ = 9,4.10^-4.5 = 4,7.10^-3 mol

%Fe trong khoáng vật là: \(\frac{{4,{{7.10}^{ - 3}}.56}}{{0,422}}.100 = 62,4\% \)

(b) Đúng

(c) Sai (không cần chất chỉ thị vì KMnO₄ là chất tự chỉ thị do có màu tím, trong khi đó muối Fe²⁺ không màu.

(d) Sai, cần lặp lại ít nhất 3 lần để đảm bảo tính chính xác của kết quả

20.14

Cho các thông tin sau:

Biết \({\rm{C}}{{\rm{r}}_2}{\rm{O}}_7^{2 - }(aq)\) có màu cam và \({\rm{C}}{{\rm{r}}^{3 + }}(aq)\) có màu xanh lá cây.

Mỗi phát biểu dưới đây đúng hay sai?

(a) Trong môi trường acid, anion \({\rm{C}}{{\rm{r}}_2}{\rm{O}}_7^{2 - }\) (từ sự phân li của muối potassium dichromate, \({{\rm{K}}_2}{\rm{C}}{{\rm{r}}_2}{{\rm{O}}_7}\) ) có tính oxi hoá mạnh hơn anion \({\rm{MnO}}_4^ - \)(từ sự phân li của muối \({\rm{KMn}}{{\rm{O}}_4}\) ).

(b) Chuẩn độ được \({\rm{F}}{{\rm{e}}^{2 + }}\) trong dung dịch gồm \({\rm{F}}{{\rm{e}}^{2 + }},{\rm{SO}}_4^{2 - }\) và \({{\rm{H}}^ + }\)bằng dung dịch chứa chất chuẩn là \({\rm{KMn}}{{\rm{O}}_4}\).

(c) Không chuẩn độ được \({\rm{F}}{{\rm{e}}^{2 + }}\) trong dung dịch gồm \({\rm{F}}{{\rm{e}}^{2 + }},{\rm{SO}}_4^{2 - }\) và \({{\rm{H}}^ + }\)bằng dung dịch chứa chất chuẩn là \({{\rm{K}}_2}{\rm{C}}{{\rm{r}}_2}{{\rm{O}}_7}\).

(d) Có diễn ra phản ứng oxi hoá - khử theo phương trình hoá học sau:

\(6{\rm{F}}{{\rm{e}}^{3 + }}(aq) + 2{\rm{C}}{{\rm{r}}^{3 + }}(aq) + 7{{\rm{H}}_2}{\rm{O}}(l) \to 6{\rm{F}}{{\rm{e}}^{2 + }}(aq) + {\rm{C}}{{\rm{r}}_2}{\rm{O}}_7^{2 - }(aq) + 14{{\rm{H}}^ + }(aq)\)

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất hóa học của kim loại chuyển tiếp.

Lời giải chi tiết:

(a) Sai (MnO₄^- có thế oxi hóa chuẩn cao hơn Cr₂O₇^2-)

  (b) Đúng

  (c) Sai (có thể chuẩn độ bằng K₂Cr₂O₇ vì có xảy ra phản ứng oxi hóa khử và sự đổi màu của K₂Cr₂O₇ trong các môi trường khác nhau)

  (d) Sai (phương trình phản ứng không đúng. Phương trình đúng là:

\(F{e^{2 + }} + C{r_2}O_7^{2 - } + 14{H^ + } \to F{e^{3 + }} + 2C{r^{3 + }} + 7{H_2}{\rm{O}}\)

20.15

Dựa vào Bảng 20.4 (sách Hoá học 12, bộ sách Cánh Diều), hãy chỉ ra những phát biểu đúng.

(a) Các kim loại chuyển tiếp thường cứng và khó nóng chảy.

(b) Các kim loại chuyển tiếp được xếp vào nhóm kim loại nhẹ.

(c) So với calcium (là kim loại  ), các kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất có khối lượng riêng, độ cứng và nhiệt độ nóng chảy thấp hơn.

(d) Nhờ có độ cứng cao, đồng thời bền trước tác động của các tác nhân ăn mòn nên chromium được dùng làm lớp bảo vệ chống ăn mòn cho các dụng cụ, máy móc, thiết bị, đồ gia dụng,...

(e) Do có độ cứng vừa phải và dẫn điện tốt nên đồng được sử dụng làm da dẫn trong các thiết bị và mạng lưới điện gia dụng.

Phương pháp giải:

Dựa vào ứng dụng của kim loại chuyển tiếp

Lời giải chi tiết:

(a) Đúng

(b) Sai (kim loại chuyển tiếp là kim loại nặng)

(c) Sai, các kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất có khối lượng riêng, độ cứng và nhiệt độ nóng chảy cao hơn.

(d) Đúng

(e) Đúng