1. Tính khối lượng của \(\text{CaCO}_{3}\) nguyên chất có trong đá vôi:

Khối lượng đá vôi ban đầu là \(1 , 5\) tấn.
Hàm lượng \(\text{CaCO}_{3}\) trong đá vôi là \(96 , 5 \%\).
Do đó, khối lượng \(\text{CaCO}_{3}\) nguyên chất là:
\(m_{\text{CaCO}_{3}} = 1 , 5 \&\text{nbsp};\text{t} \overset{ˊ}{\hat{\text{a}}} \text{n} \times 96 , 5 \% = 1 , 5 \times 0 , 965 = 1 , 4475 \&\text{nbsp};\text{t} \overset{ˊ}{\hat{\text{a}}} \text{n}\)

2. Viết phương trình hóa học của phản ứng:

Phản ứng nung đá vôi (canxi cacbonat) để tạo ra vôi sống (canxi oxit) và khí cacbon đioxit là:
\(\text{CaCO}_{3} \overset{\text{t}^{0}}{\rightarrow} \text{CaO} + \text{CO}_{2}\)

3. Tính khối lượng \(\text{CaO}\) thu được theo lý thuyết:

Dựa vào phương trình hóa học, tỉ lệ mol giữa \(\text{CaCO}_{3}\) và \(\text{CaO}\) là 1:1.
Ta có khối lượng mol của \(\text{CaCO}_{3}\) là \(M \left(\right. \text{CaCO}_{3} \left.\right) = 40 + 12 + 3 \times 16 = 100 \&\text{nbsp};\text{g}/\text{mol}\).
Và khối lượng mol của \(\text{CaO}\) là \(M \left(\right. \text{CaO} \left.\right) = 40 + 16 = 56 \&\text{nbsp};\text{g}/\text{mol}\).

Hiện tượng:

1. Sôi và di chuyển: Mẩu sodium sẽ nổi lên trên bề mặt dung dịch và di chuyển rất nhanh theo nhiều hướng khác nhau do phản ứng với nước trong dung dịch.
2. Nóng chảy: Phản ứng tỏa nhiều nhiệt, làm cho mẩu sodium nóng chảy thành hình cầu.
3. Tỏa khí và có thể có tiếng nổ: Khí không màu (khí hidro) thoát ra. Nếu nhiệt lượng tỏa ra đủ lớn, khí hidro có thể bốc cháy với tiếng nổ nhỏ.
4. Xuất hiện kết tủa: Dung dịch xuất hiện kết tủa màu xanh lam, đó là magie hidroxit (do natri đã phản ứng với nước tạo ra NaOH, và NaOH phản ứng với CuSO₄).

 Đặc điểm tinh thể kim loại

Hầu hết các kim loại ở điều kiện thường tồn tại ở trạng thái rắn với cấu trúc tinh thể có trật tự. Các nguyên tử kim loại được sắp xếp theo những kiểu mạng tinh thể nhất định, trong đó các nguyên tử chiếm giữ các vị trí nút mạng. Ba kiểu mạng tinh thể phổ biến nhất ở kim loại là:

• Mạng lập phương tâm khối (BCC - Body-Centered Cubic): Ví dụ: Sắt (\(\alpha\)-Fe), Crom (Cr), Vonfram (W), Molypden (Mo). Mỗi ô mạng tinh thể chứa 2 nguyên tử.
• Mạng lập phương tâm mặt (FCC - Face-Centered Cubic): Ví dụ: Đồng (Cu), Nhôm (Al), Niken (Ni), Bạc (Ag), Vàng (Au). Mỗi ô mạng tinh thể chứa 4 nguyên tử.
• Mạng lục phương chặt khít (HCP - Hexagonal Close-Packed): Ví dụ: Kẽm (Zn), Magie (Mg), Titan (Ti). Mỗi ô mạng tinh thể chứa 2 nguyên tử.

Các kiểu sắp xếp này thường tạo ra các nguyên tử nằm sát nhau, dẫn đến khối lượng riêng lớn và các tính chất vật lý đặc trưng của kim loại.

2. Liên kết kim loại

Liên kết kim loại là loại liên kết hóa học hình thành giữa các nguyên tử kim loại.

• Bản chất: Liên kết kim loại là lực hút tĩnh điện giữa các ion kim loại mang điện tích dương (đã nhường electron hóa trị) và các electron hóa trị tự do, linh động (thường gọi là "biển electron").
• Mô hình "biển electron": Các nguyên tử kim loại khi kết tinh mất đi electron hóa trị, các electron này trở thành electron tự do, có thể di chuyển trong toàn bộ khối tinh thể kim loại. Các ion kim loại dương tạo thành một mạng lưới cố định. Lực hút giữa các ion dương này và "biển electron" xung quanh chúng chính là liên kết kim loại.

Liên kết kim loại giải thích các tính chất vật lý đặc trưng của kim loại:

• Tính dẫn điện tốt: Các electron tự do có thể di chuyển dễ dàng dưới tác dụng của điện trường, tạo ra dòng điện.
• Tính dẫn nhiệt tốt: Sự di chuyển của các electron tự do và năng lượng dao động của mạng lưới ion kim loại giúp truyền nhiệt hiệu quả.
• Tính dẻo và dễ uốn: Khi kim loại chịu tác dụng cơ học (như bị đập, kéo), các lớp ion kim loại có thể trượt lên nhau mà không làm đứt gãy liên kết, bởi vì "biển electron" sẽ tái cấu trúc để duy trì lực hút giữa các ion.
• Có ánh kim: Các electron tự do tương tác với ánh sáng, hấp thụ và phản xạ các bước sóng ánh sáng, tạo ra bề mặt sáng bóng đặc trưng.
• Nhiệt độ nóng chảy và sôi thường cao: Lực hút tĩnh điện giữa các ion kim loại dương và biển electron khá mạnh, cần một lượng lớn năng lượng để phá vỡ cấu trúc tinh thể. (Trừ một số kim loại như Thủy ngân)

1. Tính khối lượng FeCl₃ khan trong 91,8 g tinh thể FeCl₃·6H₂O
2. • Tính khối lượng mol của FeCl₃·6H₂O:\(M \left(\right. \text{FeCl}_{3} \cdot 6 \text{H}_{2} \text{O} \left.\right) = 55 , 85 + 3 \times 35 , 45 + 6 \times 18 = 270 , 2 \&\text{nbsp};\text{g}/\text{mol}\)
   • Tính khối lượng mol của FeCl₃ khan:\(M \left(\right. \text{FeCl}_{3} \left.\right) = 55 , 85 + 3 \times 35 , 45 = 162 , 2 \&\text{nbsp};\text{g}/\text{mol}\)
   • Khối lượng FeCl₃ khan (chất tan thực tế của dung dịch) trong 91,8 g tinh thể hydrat:\(m \left(\right. \text{FeCl}_{3} \left.\right) = \frac{M \left(\right. \text{FeCl}_{3} \left.\right)}{M \left(\right. \text{FeCl}_{3} \cdot 6 \text{H}_{2} \text{O} \left.\right)} \times 91 , 8 = \frac{162 , 2}{270 , 2} \times 91 , 8 \approx 55 , 1 \&\text{nbsp};\text{g}\)
3. Tính tổng khối lượng dung dịch bão hòa
   Tổng khối lượng dung dịch bằng tổng khối lượng tinh thể hydrat cộng với khối lượng nước dung môi ban đầu:
   \(m \left(\right. \text{dung}\&\text{nbsp};\text{d}ị\text{ch} \left.\right) = 91 , 8 + 100 = 191 , 8 \&\text{nbsp};\text{g}\)
4. Tính nồng độ phần trăm dung dịch
   Áp dụng công thức tính nồng độ phần trăm:
   \(C \% = \frac{m \left(\right. \text{ch} \overset{ˊ}{\hat{\text{a}}} \text{t}\&\text{nbsp};\text{tan} \left.\right)}{m \left(\right. \text{dung}\&\text{nbsp};\text{d}ị\text{ch} \left.\right)} \times 100 = \frac{55 , 1}{191 , 8} \times 100 \approx 28 , 7 \%\)

Kết quả cuối cùng:

Nồng độ phần trăm dung dịch FeCl₃ bão hòa ở 20°C là khoảng 28,7% (hoặc làm tròn thành ~29% nếu yêu cầu làm tròn đến chữ số thập phân đầu tiên).

(1) Chuyển Mg thành MgCl₂:
Kim loại Magie tác dụng với axit clohidric (HCl) để tạo thành magie clorua và khí hidro.
\(\text{Mg} + 2 \text{HCl} \rightarrow \text{MgCl}_{2} + \text{H}_{2} \uparrow\)

(2) Chuyển MgCl₂ thành Mg(OH)₂:
Magie clorua tác dụng với dung dịch bazơ mạnh như natri hidroxit (NaOH) để tạo thành magie hidroxit kết tủa.
\(\text{MgCl}_{2} + 2 \text{NaOH} \rightarrow \text{Mg}(\text{OH})_{2} \downarrow + 2 \text{NaCl}\)

(3) Chuyển Mg(OH)₂ thành MgO:
Magie hidroxit bị nhiệt phân hủy tạo thành magie oxit và nước.
\(\text{Mg}(\text{OH})_{2} \overset{\text{t}^{0}}{\rightarrow} \text{MgO} + \text{H}_{2} \text{O}\)

Các phương pháp điều chế kim loại trong công nghiệp và ví dụ minh họa

1. Nguyên tắc chung điều chế kim loại

Trong tự nhiên hầu hết kim loại tồn tại dưới dạng hợp chất với ion dương. Nguyên tắc cơ bản là khử ion kim loại thành nguyên tử kim loại độc lập theo phương trình tổng quát:
\(\text{M}^{n +} + n \text{e}^{-} \rightarrow \text{M}\)

2. Phương pháp nhiệt luyện

Nguyên tắc

Sử dụng các chất khử mạnh như C, CO, H₂ hoặc kim loại hoạt động để khử ion kim loại trong hợp chất ở nhiệt độ cao, áp dụng cho các kim loại có mức độ hoạt động trung bình (Zn, Fe, Sn, Pb, Cr...).

Ví dụ minh họa:

• Điều chế sắt trong lò cao: Sử dụng than cốc làm chất khử, phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao:\(\text{Fe}_{2} \text{O}_{3} + 3 \text{CO} \overset{\text{nhi}ệ\text{t}\&\text{nbsp};độ\&\text{nbsp};\text{cao}}{\rightarrow} 2 \text{Fe} + 3 \text{CO}_{2}\)
• Điều chế kẽm: Khử oxit kẽm bằng than cacbon:\(\text{ZnO} + \text{C} \overset{\text{nhi}ệ\text{t}\&\text{nbsp};độ\&\text{nbsp};\text{cao}}{\rightarrow} \text{Zn} + \text{CO}\)
• Phản ứng nhiệt nhôm để điều chế kim loại khó nóng chảy như Crom: Nhôm làm chất khử, phản ứng tỏa nhiệt mạnh đủ làm nóng chảy sản phẩm:\(\text{Cr}_{2} \text{O}_{3} + 2 \text{Al} \overset{\text{nhi}ệ\text{t}\&\text{nbsp};độ}{\rightarrow} 2 \text{Cr} + \text{Al}_{2} \text{O}_{3}\)