Lý thuyết Đại cương về kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất (Hóa 12 Kết nối tri thức 2025)

Lý thuyết Hóa học 12 Bài 27: Đại cương về kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất

A. Lý thuyết Đại cương về kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất

I. Đơn chất kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất

1. Đặc điểm cấu tạo nguyên tử

– Các nguyên tố từ Sc (Z=21) đến Cu (Z = 29) được gọi là nguyên tố 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 dầu từ 1 đến 10. Trong khi đó trên phân lớp 4s, số electron thường bằng 2.

– Nguyên tử của các kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất có nhiều electron hóa trị thuộc phân lớp 3d và 4s nên kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất thường tạo thành các hợp chất với nhiều số oxi hóa khác nhau.

2. Tính chất vật lí và ứng dụng của kim loại chuyển tiếp.

Lý thuyết Đại cương về kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất (Hóa 12 Kết nối tri thức 2024) (ảnh 2)

II. Hợp chất của kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất

1. Số oxi hóa của nguyên tử kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất trong hợp chất.

– Do có nhiều electron hóa trị (ở phân lớp 4s và 3d) nên các nguyên tố chuyển tiếp dãy thứ nhất có khả năng tạo ra các hợp chất với nhiều trạng thái oxi hóa khác nhau.

Lý thuyết Đại cương về kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất (Hóa 12 Kết nối tri thức 2024) (ảnh 1)

– Khi tham gia phản ứng hóa học, nguyên tử kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất ưu tiên nhường electron ở phân lớp 4s trước rồi đến electron ở phân lớp 3d, tạo thành các cation tương ứng.

2. Màu sắc của các ion kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất

Các ion kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất có màu sắc phong phú.

3. Chuẩn độ iron(II) sulfate bằng thuốc tím

– Trong phòng thí nghiệm, nồng độ iron(II) sulfate có thể được xác định bằng phương pháp chuẩn độ với dung dịch thuốc tím trong môi trường sulfuric theo phương trình hóa học

10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ → 5Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 8H₂O

4. Nhận biết một số ion kim loại chuyển tiếp

Trong hóa 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.

Sơ đồ tư duy Đại cương về kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất

B. Trắc nghiệm Đại cương về kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất

Câu 1. Ion nào sau đây không có electron trên phân lớp 3d và không có màu trong dung dịch nước?

A. Fe³⁺.

B. Cr³⁺.

C. Ti³⁺.

D. Sc³⁺.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Sc có cấu hình electron là: [Ar]3d¹4s² ⟹ Sc³⁺ có cấu hình electron: [Ar]. Sc³⁺ không có electron trên phân lớp 3d và không có màu trong dung dịch nước.

Câu 2. Các electron hoá trị của nguyên tử nguyên tố kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất phân bố ở

A. phân lớp 3d và phân lớp 4s.

B. phân lớp 3d.

C. lớp 4s.

D. phân lớp 3p và phân lớp 3d.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

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.

Câu 3. Đặc điểm chung cấu hình electron của nguyên tử kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất là

A. [Ne]3d^1÷104s^1÷2.

B. [Ar]3d^1÷104s^1÷2.

C. [Ar]3d^1÷104s².

D. [Ar]3d¹⁰4s^1÷2.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Đặc điểm chung cấu hình electron của nguyên tử kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất là [Ar]3d^1÷104s^1÷2.

Câu 4. Để phân biệt dung dịch H₂SO₄ đặc nguội và dung dịch HNO₃ đặc nguội, có thể dùng kim loại nào sau đây?

A. Cr.

B. Al.

C. Fe.

D. Cu.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Cr, Al, Fe đều thụ động hóa trong H₂SO₄ đặc nguội và dung dịch HNO₃ đặc nguội nên không thể dùng 3 kim loại này.

Cu tác dụng với H₂SO₄ đặc nguội cho khí SO₂ không màu và tác dụng với dung dịch HNO₃ đặc nguội cho khí NO₂ màu nâu đỏ.

Câu 5. Muối nào sau đây vừa có khả năng thể hiện tính oxi hóa (trong môi trường acid), vừa có khả năng thể hiện tính khử (trong môi trường kiềm)?

A. K₂Cr₂O₇.

B. Cr₂(SO₄)₃.

C. K₂CrO₄.

D. Na₂CrO₄.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Nguyên tử Cr trong muối Cr₂(SO₄)₃ có số oxi hóa là +3, có khả năng thể hiện tính khử (lên +6) hoặc tính oxi hóa (về +2 hoặc 0).

Câu 6. Dung dịch nào sau đây có màu vàng chanh?

A. CuSO₄.

B. FeCl₃.

C. KMnO₄.

D. FeSO₄.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Dung dịch FeCl₃ có màu vàng chanh.

Câu 7. Cấu hình electron nào sau đây là của ion Fe²⁺?

A. [Ar]3d⁶.

B. [Ar]3d⁵.

C. [Ar]3d⁴.

D. [Ar]3d³.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Cấu hình electron của Fe: [Ar]3d⁶4s² ⟹ cấu hình electron ion Fe²⁺: [Ar]3d⁶.

Câu 8. Nhỏ từ từ dung dịch H₂SO₄ loãng vào

dung dịch K₂CrO₄ thì màu của dung dịch chuyển từ

A. không màu sang màu vàng.

B. màu da cam sang màu vàng.

C. không màu sang màu da cam.

D. màu vàng sang màu da cam.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Muối cromat $C r O_{4}^{2 -}$ có màu vàng, muối $C r O_{7}^{2 -}$ có màu da cam đều bền. Trong dung dịch có cân bằng: $2 C r O_{4}^{2 -}$ + 2H⁺ ⟺ $C r_{2} O_{7}^{-}$ + H₂O. Vì vậy, khi nhỏ từ dung dịch H₂SO₄ loãng, dư vào dung dịch K₂CrO₄ thì cân bằng trên sẽ chuyển dịch về phía bên phải (phía làm giảm nồng độ H⁺) màu của dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu da cam.

Câu 9. Mô tả phù hợp với thí nghiệm nhúng thanh Cu (dư) vào dung dịch FeCl₃ là

A. bề mặt thanh kim loại đồng có màu trắng hơi xám.

B. dung dịch từ màu vàng nâu chuyển dần qua màu xanh.

C. dung dịch có màu vàng nâu.

D. khối lượng thanh đồng kim loại tăng lên.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Khi nhúng thanh Cu (dư) vào dung dịch FeCl₃ thì dung dịch từ màu vàng nâu (của FeCl₃) chuyển dần qua màu xanh (của CuCl₂, FeCl₂).

Phương trình hóa học: Cu + 2FeCl₃ ⟶ CuCl₂ + 2FeCl₂

Câu 10. Trong dãy nguyên tử Sc, Ti, V, Cr bán kính nguyên tử thay đổi như thế nào?

A. Tăng dần.

B. Không đổi.

C. Giảm dần.

D. Không có quy luật.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Trong dãy nguyên tử Sc, Ti, V, Cr bán kính nguyên tử giảm dần từ Sc đến Cr.

Câu 11. Muối CuSO₄ khan là chất bột màu trắng.

a. Dung dịch CuSO₄ tạo kết tủa màu xanh khi cho tác dụng với dung dịch NaOH.

b. Khi hòa tan vào nước, dung dịch CuSO₄ có màu xanh lam.

c. Muối CuSO₄ khan hấp thụ nước chuyển thành dạng hydrate có công thức là CuSO₄.2H₂O.

d. Nhỏ từ từ đến dư dung dịch NH₃ vào dung dịch CuSO₄ thu được kết tủa màu xanh lam.

Hướng dẫn giải

a. Đúng.

b. Đúng.

c. Sai vì muối CuSO₄ khan hấp thụ nước chuyển thành dạng hydrate có công thức là CuSO₄.5H₂O.

d. Sai vì khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch NH₃ vào dung dịch CuSO₄ ban đầu thu được kết tủa màu xanh lam, sau đó kết tủa tan tạo thành dung dịch phức chất màu xanh thẫm.

Câu 12. Tiến hành thí nghiệm sau:

Bước 1: Cho vào ống nghiệm thứ nhất 10 ml dung dịch CuSO₄0,1 M, ống nghiệm thứ hai 10 ml FeCl₃ 0,1 M.

Bước 2: Nhỏ khoảng 4−6 giọt dung dịch NaOH 0,1 M vào 2 ống nghiệm.

Phát biểu nào sau đây đúng?

a. Ở cả 2 ống nghiệm dung dịch không màu.

b. Ở cả 2 ống nghiệm đều xuất hiện kết tủa trắng.

c. Ống nghiệm thứ xuất có kết tủa màu xanh lam, ống nghiệm thứ 2 có kết tủa màu nâu đỏ.

d. Ống nghiệm thứ xuất có kết tủa màu nâu đỏ, ống nghiệm thứ 2 có kết tủa màu xanh lam.

Hướng dẫn giải

a. Sai vì khi nhỏ NaOH vào CuSO₄và FeCl₃, sẽ xuất hiện kết tủa. Ống CuSO₄ sẽ có kết tủa màu xanh lam (Cu(OH)₂) và ống FeCl₃ sẽ có kết tủa màu nâu đỏ (Fe(OH)₃).

b. Sai vì kết tủa Cu(OH)₂ có màu xanh lam và Fe(OH)₃ có màu nâu đỏ, không phải kết tủa trắng.

c. Đúng.

d. Sai vì ống thứ nhất sẽ có kết tủa màu xanh lam (Cu(OH)₂) và ống thứ hai sẽ có kết tủa màu nâu đỏ (Fe(OH)₃).

Câu 13. Muối Mohr có công thức (NH₄)₂Fe(SO₄)₂.6H₂O. Để xác định độ tinh khiết của một loại muối Mohr (Cho rằng trong muối Mohr chỉ có muối kép ngậm nước nêu trên và tạp chất trơ), một học sinh tiến hành các thí nghiệm sau: Cân chính xác 7,237 gam muối Mohr, pha thành 100 mL dung dịch X. Lấy chính xác 10 mL dung dịch X, thêm 10 mL dung dịch H₂SO₄ 10

Lần chuẩn độ	1	2	3
V dung dịch KMnO₄(ml)	16,0	16,1	16,0

Theo kết quả chuẩn độ ở trên, hãy tính độ tinh khiết (

Hướng dẫn giải

Đáp số: 99,7.

Giải thích:

V_{trung bình} = $\frac{16 + 16, 1 + 16}{3}$ = 16,0333 (mL).

$n_{K M n O_{4}} = 3, {6877.10}^{- 4} (m o l)$

Phương trình phản ứng hóa học:

10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ → 5Fe₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

$n_{F e^{2 +}} = 5 n_{M n {O_{4}}^{-}} = 1, {84.10}^{- 3} (m o l)$

Trong 100 mL dd X chứa: $n_{F e^{2 +}} = 10.1, {84.10}^{- 3} = 1, {84.10}^{- 2} (m o l)$

$m_{{(N H_{4})}_{2} F e {(S O_{4})}_{2} .6 H_{2} O} = 392.1, {84.10}^{- 2} = 7, 2128 (g)$

$%_{{(N H_{4})}_{2} F e {(S O_{4})}_{2} .6 H_{2} O} = \frac{7, 2128}{7, 237} .100 % = 99, 7 %$

Câu 14. Cu có số hiệu nguyên tử là 29. Nguyên tử Cu có bao nhiêu electron trên phân lớp 3d?

Hướng dẫn giải

Đáp số: 10.

Giải thích:

Cấu hình electron của 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹.

Câu 15. Xác định độ tinh khiết của 1 mẫu quặng hematite (Fe₂O₃) biết rằng trong 5 kg quặng chứa 2,78 kg sắt. (Làm tròn kết quả đến hàng phần mười).

Hướng dẫn giải

Đáp số: 79,4.

Giải thích:

n_Fe = $\frac{2, 78}{56} = 0, 0496 (k m o l)$ ⟶ $n_{F e_{2} O_{3}} = \frac{1}{2} n_{F e} = 0, 0248 (k m o l)$ ⟶ $m_{F e_{2} O_{3}} = 3, 971 (k g)$

$%_{F e_{2} O_{3}} = \frac{3, 971}{5} .100 % = 79, 4 % .$

Xem thêm các bài tóm tắt lý thuyết Hóa học lớp 12 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 22: Sự ăn mòn kim loại

Lý thuyết Bài 24: Nguyên tố nhóm IA

Lý thuyết Bài 25: Nguyên tố nhóm IIA

Lý thuyết Bài 27: Đại cương về kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất

Lý thuyết Bài 28: Sơ lược về phức chất

Lý thuyết Bài 29: Một số tính chất và ứng dụng của phức chất

Bài liên quan