Tiêu đề Bài 27. Đại cương về kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất - HS.docx ✅

1. Đặc điểm cấu tạo nguyên tử: - Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học, kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất gồm các nguyên tố có số hiệu nguyên tử từ 21 (Sc) đến 29 (Cu), thuộc chu kì 4 (xem Bảng 27.1). Số hiệu nguyên tử Nguyên tử Cấu hình electron Số hiệu nguyên tử Nguyên tử Cấu hình electron 21 Sc [Ar]3d 1 4s 2 26 Fe [Ar]3d 6 4s 2 22 Ti [Ar]3d 2 4s 2 27 Co [Ar]3d 7 4s 2 23 V [Ar]3d 3 4s 2 28 Ni [Ar]3d 8 4s 2 24 Cr [Ar]3d 5 4s 1 29 Cu [Ar]3d 10 4s 1 25 Mn [Ar]3d 5 4s 2 Bảng 27.1. Cấu hình electron của nguyên tử các nguyên tố kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất - Đặc điểm cấu hình electron trong nguyên tử của các kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất đều có lớp vỏ bên trong của khí hiếm Ar. số electron trên phân lớp 3d tăng dần từ 1 (ở Sc) đến 10 (ở Cu). Trong khi đó trên phân lớp 4s, số electron thường bằng 2 (trừ Cr và Cu). - Nguyên tử của các kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất có nhiều electron hoá trị thuộc phân lớp 3d và 4s nên kim loại chuyển tiếp dây thứ nhất thường tạo thành các hợp chất với nhiều số oxi hoá khác nhau.
2. Tính chất vật lí và ứng dụng của kim loại chuyển tiếp: - Một số thông số vật lí của kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất được trình bày ở Bảng 27.2. Bảng 27.2. Một số thông số vật lí của kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất (1 ) Kim loại Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Nhiệt độ nóng chảy (°C) 1 541 1 668 1 917 1 907 1 244 1 535 1 494 1 453 1 084 Khối lượng riêng (g/cm 3 ) 2,98 4,50 6,11 7,15 7,21 7,86 8,90 8,91 8,96 Độ dẫn điện ở 20 °C (Hg = 1) 1,7 2,3 4,9 7,7 0,7 10 15,4 13,8 57,1 Độ dẫn nhiệt ở 25 °C (Hg = 1) 1,9 2,6 3,7 11,3 0,9 9,7 12,0 11,0 48,3 Độ cứng (kim cương = 10) - 6 7 8,5 6 4 5 4 3 - Các kim loại chuyển tiếp thường có khối lượng riêng lớn, cứng và khó nóng chảy. - Một số tính chất vật lí và ứng dụng của các kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất được trình bày ở Bảng 27.3. Bảng 27.3. Tính chất vật lí và ứng dụng của các kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất Tính chất Đặc điểm Ứng dụng Nhiệt độ nóng chảy Khó nóng chảy, đặc biệt là vanadium, chromium và cobalt. Chế tạo dụng cụ, máy móc, thiết bị làm việc ở nhiệt độ cao. Độ cứng Khá cao, chromium là kim loại cứng nhất trong tất cả các kim loại. Chế tạo hợp kim không gỉ hoặc siêu cứng để sản xuất dụng cụ y tế, nhà bếp, vòng bi, mũi khoan,... Khối lượng riêng Scandium và titanium tương đối nhẹ. Các kim loại khác đều là kim loại nặng. Chế tạo vật liệu hàng không, gọng kính. Sản xuất phương tiện giao thông, máy móc, bệ máy,... Độ dẫn điện Tương đối tốt, đồng là kim loại dẫn điện tốt (chỉ sau bạc). Chế tạo dây dẫn, thiết bị điện,... Độ dẫn nhiệt Tương đối tốt, điển hình là đồng. Chế tạo thiết bị nồi hơi thiết bị trao đỗi nhiệt, đồ gia dụng,.. Ví dụ 1. Cấu hình electron nào sau đây là của kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất? A. [Ar] 3d 10 4s 2 4p 1 '. B. [Ar] 3d 8 4s 2 . C. [Ar] 4s 2 . D. [Ar] 3d 10 4s 2 4p 6 . Ví dụ 2. Trả lời các câu hỏi sau: a) Trong bảng tuần hoàn, nguyên tố kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất được xếp ở chu kì mấy? b) Trong bảng tuần hoàn, các nguyên tố kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhát thuộc khối s, p, d hay f? c) Nhận xét chung về cấu hình electron của nguyên tử kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất về: - Đặc điểm giống nhau và khác nhau trong cấu hình electron nguyên tử.

Màu sắc: xanh lục vàng hồng lục nhạt xanh dương Hình 27.2. Màu sắc của một số ion kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất trong dung dịch 3. Chuẩn độ iron(ll) sulfate bằng thuốc tím: - Trong phòng thí nghiệm, nồng độ iron(ll) sulfate có thể được xác định bằng phương pháp chuẩn độ với dung dịch thuốc tím trong môi trường sulfuric acid theo phương trình hoá học: 10FeSO 4 + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4  5Fe 2 (SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 8H 2 O 4. Nhận biết một số ion kim loại chuyền tiếp: - Trong hoá học, các ion kim loại chuyển tiếp thường được nhận biết dựa vào màu sắc đặc trưng của ion, của hợp chất ít tan hoặc của phức chất tương ứng. Ví dụ 1. Xác định số oxi hoá của nguyên tử các nguyên tố chromium và manganese trong các dãy sau: - Cr 2 O 3 , CrO 3 , K 2 CrO 4 , K 2 Cr 2 O 7 . - MnO, MnO 2 , K 2 MnO 4 , KMnO 4 . Ví dụ 2. Từ cấu hình electron ở Bảng 27.1, xác định cấu hình electron của các ion kim loại sau: Cr 3+ , Mn 2+ , Cu 2+ . Ví dụ 3. Giải thích vì sao nhiều kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất thường có số oxi hoá +2 trong các hợp chất. Ví dụ 4. Nguyên tử sắt (Fe) có cấu hình electron là 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 . Mỗi phát biểu sau là đúng hay sai? a. Sắt là kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất. b. Ion Fe 2+ có 6 electron ở lớp ngoài cùng. c. Số oxi hoá cao nhất Fe là +6. d. Ion Fe 3+ có 5 electron độc thân ở lớp ngoài cùng. Ví dụ 5. Thí nghiệm: Xác định hàm lượng muối Fe(ll) bằng dung dịch thuốc tím Chuẩn bị: Hoá chất: các dung dịch: KMnO 4 0,02 M, H 2 SO 4 10%, FeSO 4 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 cát, giá đỡ, kẹp càng cua. Tiến hành: Dùng pipette lấy 5,0 mL dung dịch FeSO 4 cho vào bình tam giác; thêm tiếp khoảng 5 mL dung dịch H 2 SO 4 10% (lấy bằng ống đong). Cho dung dịch KMnO 4 vào burette, điều chỉnh thể tích dung dịch trong burette về mức 0. Mở khoá burette, nhỏ từng giọt dung dịch KMnO 4 xuống bình tam giác, lắc đều. Ban đầu dung dịch trong binh tam giác xuất hiện màu hồng rồi mất màu. Tiếp tục chuẩn độ đến khi màu hồng tồn tại bền trong khoảng 20 giây thì dừng chuẩn độ. Ghi lại thể tích dung dịch KMnO 4 đã dùng. Tiến hành chuẩn độ 3 lần, ghi số liệu vào vở và xử lí số liệu theo mẫu bảng sau: Thí nghiệm FeSO 4V (mL) KMnO 4V (mL) tbKMnO 4V (mL) FeSO 4C (mol/L)