BÀI 19. TÍNH CHẤT VẬT LÍ VÀ TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA KIM LOẠI

MỞ ĐẦU

Tại sao kim loại có thể được sử dụng làm dây dẫn điện, chế tạo dụng cụ đun nấu, dùng trong công trình xây dựng? Kim loại có những tính chất hóa học đặc trưng nào?

Đáp án chuẩn:

- Vì kim loại có tính dẻo, dẫn nhiệt, dẫn điện, ánh kim.

- Tác dụng với phi kim, nước, dung dịch acid, dung dịch muối.

I. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

Câu hỏi 1: Vì sao kim loại có tính dẻo?

Đáp án chuẩn:

Các electron tự do chuyển động và liên kết ion dương kim loại với nhau, có thể trượt lên nhau mà không tách rời.

Câu hỏi 2:

a) Hãy nêu sự khác biệt giữa liên kết kim loại và liên kết cộng hóa trị

b) Vì sao kim loại có tính dẫn điện, trong khi hầu hết các phi kim không dẫn điện?

Đáp án chuẩn:

a) – Giống: dùng chung electron

- Khác:

+ Liên kết cộng hoá trị: giữa 2 nguyên tử tham gia liên kết.

+ Liên kết kim loại: toàn bộ electron trong nguyên tử kim loại.

b) Vì hiệu điện thế áp vào kim loại, electron tự do di chuyển từ cực âm về cực dương tạo thành dòng điện.

Câu hỏi 3: Vì sao kim loại có tính dẫn nhiệt tốt? Hãy nêu một số ứng dụng của kim loại dựa trên tính dẫn nhiệt của chúng.

Đáp án chuẩn:

- Do sự có mặt của các electron tự do trong tinh thể kim loại. 

- Xoong, nồi, chảo,…

Câu hỏi 4: Vì sao kim loại có ánh kim? Hãy nêu một số ứng dụng của kim loại dựa trên tính ánh kim của chúng.

Đáp án chuẩn:

- Vì các electron tự do phản xạ hầu hết những tia sáng nhìn thấy được.

- Đồ trang sức (Au, Ag, Pt,…), vật dụng trang trí (Al, Fe, Cu, Sn,…)

Hoạt động nghiên cứu: Hãy tìm hiểu và trình bày một số ứng dụng của kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao và kim loại có độ cứng lớn.

Đáp án chuẩn:

- Dây tóc bóng đèn, ống đèn tia âm cực và sợi đốt ống chân không, thiết bị sưởi và các vòi phun động cơ tên lửa.

- Luyện kim, ngăn ăn mòn kim loại và đánh bóng bề mặt; được công nghiệp sản xuất, y tế, chế trang sức,…

II. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

Hoạt động thí nghiệm: Thí nghiệm: Kim loại tác dụng với phi kim

Chuẩn bị:

Hóa chất: dây magnesium (Mg), nhôm bột, lưu huỳnh bột.

Dụng cụ: kẹp sắt, ống nghiệm chịu nhiệt, đũa thủy tinh, đèn cồn.

Tiến hành:

1. Magnesium tác dụng với oxygen: Dùng kẹp sắt kẹp một mẩu dây magnesium (Mg) và đốt trên ngọn lửa đèn cồn.

2. Nhôm tác dụng với lưu huỳnh: Trộn đều bột nhôm và bột lưu huỳnh theo tỉ lệ khối lượng tương ứng khoảng 1 : 2. Lấy một thìa thủy tinh (khoảng 0,3 g) hỗn hợp vào ống nghiệm khô chịu nhiệt. Hơ nóng đều ống nghiệm trên ngọn lửa đèn cồn, sau đó đun tập trung vào phần ống nghiệm chứa hỗn hợp.

Thực hiện yêu cầu sau:

Hãy mô tả hiện tượng quan sát được và viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra.

Đáp án chuẩn:

- Thí nghiệm 1: 

+ Dây magnesium cháy sáng và chất rắn màu trắng.

2Mg + O₂ → 2MgO

- Thí nghiệm 2: 

+ Hỗn hợp màu đậm

2Al + 3S → Al₂S₃

Câu hỏi 5: Khi tác dụng với phi kim, kim loại thể hiện tính chất hóa học gì? Minh họa bằng các phương trình hóa học.

Đáp án chuẩn:

Tính khử:

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

Câu hỏi 6: Hãy cho biết kim loại nào trong Bảng 15.1 có thể phản ứng được với nước ở nhiệt độ thường giải phóng khí hydrogen.

Đáp án chuẩn:

Kiềm, kim loại kiềm thổ

Hoạt động thí nghiệm: Thí nghiệm: Kim loại tác dụng với dung dịch acid loãng

Chuẩn bị:

Hóa chất dung dịch H₂SO₄ 10%, kẽm hạt.

Dụng cụ: ống nghiệm, kẹp gỗ.

Tiến hành:

Cho vài hạt kẽm vào ống nghiệm. Thêm tiếp khoảng 2 mL dung dịch H₂SO₄ 10%.

Thực hiện yêu cầu sau:

Hãy mô tả hiện tượng quan sát được và viết phương trình hóa học.

Đáp án chuẩn:

- Hiện tượng: bọt khí (H₂) thoát ra, kẽm mòn dần, dung dịch không màu. 

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑

Câu hỏi 7: Các kim loại từ Cu đến Au trong đây điện hóa không đẩy được H₂ ra khỏi dung dịch của các acid như HCl, H₂SO₄ loãng. Hãy dựa vào thế điện cực chuẩn của các cặp oxi hóa – khử tương ứng để giải thích.

Đáp án chuẩn:

Các kim loại từ Cu đến Au trong dãy điện hoá không đẩy được H₂ ra khỏi dung dịch của các acid như HCl, H₂SO₄ loãng vì các kim loại này có thế điện cực chuẩn của các cặp oxi hoá – khử tương ứng lớn hơn thế điện cực chuẩn của H⁺/H. Do đó, tính khử của các kim loại từ Cu đến Au yếu hơn H⁺ nên không khử được.

Hoạt động thí nghiệm: Kim loại tác dụng với dung dịch muối

Chuẩn bị: 

Hoá chất: đinh sắt mới (đã rửa sạch lớp dầu mỡ), dung dịch CuSO₄ 1 M.

Dụng cụ: cố thủy tinh, kẹp sắt.

Tiến hành: Cho đinh sắt vào cốc. Thêm tiếp 2 – 3 mL dung dịch CuSO₄ 1 M. Sau 5 phút dùng kẹp lấy đinh sắt ra khỏi dung dịch.

Thực hiện yêu cầu sau:

Mô tả hiện tượng xảy ra, giải thích và viết phương trình hóa học.

Đáp án chuẩn:

- Hiện tượng: đồng phủ lên sắt, màu xanh mất đi.

- Giải thích: vì trong dãy điện hoá, Fe có tính khử mạnh hơn 

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu