BÀI 14. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ LIÊN KẾT KIM LOẠI. TÍNH CHẤT KIM LOẠI

MỞ ĐẦU

Kim loại giữ vai trò quan trọng trong các ngành kĩ thuật vì chúng có những tính chất vật lí, hoá học đặc biệt. Kim loại có cấu tạo nguyên tử như thế nào? Có những tính chất và ứng dụng gì?

Giải nhanh:

- Cấu tạo nguyên tử:

+ Đa số chúng có số electron ở lớp ngoài cùng là 1, 2, 3.

+ Có cấu tạo tinh thể và hầu hết ở điều kiện thường ở thể rắn (trừ thuỷ ngân).

- Tính chất:

+ TCVL: tính ánh kim, tính dẫn điện, tính dẫn nhiệt và tính dẻo.

+ TCHH: tác dụng với phi kim, với nước, với dung dịch acid và với dung dịch muối.

- Ứng dụng: làm dây dẫn điện, chế tạo dụng cụ đun nấu, trong công trình xây dựng,…

1. CẤU TẠO CỦA KIM LOẠI

Thảo luận 1: Hãy nêu nhận xét về số electron lớp ngoài cùng của các nguyên tử kim loại Na, Mg, Al, Fe, Cu, Zn.

Giải nhanh:

Các kim loại có số electron ngoài cùng là 1, 2, 3.

Thảo luận 2: So sánh liên kết kim loại với liên kết ion và liên kết cộng hoá trị.

Giải nhanh:

* Liên kết kim loại và liên kết cộng hoá trị:

- Giống: có sự dùng chung electron

- Khác:

+ Liên kết cộng hoá trị: sự dùng chung electron giữa 2 nguyên tử tham gia liên kết.

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

* Liên kết kim loại và liên kết ion:

- Giống: sinh ra bởi lực hút tĩnh điện.

- Khác:

+ Liên kết ion: do lực hút tĩnh điện giữa hai ion mang điện tích trái dấu.

+ Liên kết kim loại: lực hút tĩnh điện giữa các electron hoá trị tự do trong kim loại với các ion dương kim loại.

2. TÍNH CHẤT VẬT LÍ CỦA KIM LOẠI

Thảo luận 3: Vàng, bạc được sử dụng làm đồ trang sức nhờ tính chất vật lí nào của kim loại?

Giải nhanh:

Tính ánh kim, tính deo, nhiệt độ nóng chảy cao, dễ uốn, có thể đúc thành khuôn, dễ dát mỏng…

Thảo luận 4: Hãy cho biết hiện tượng xảy ra khi tác dụng một lực cơ học đủ mạnh lên tấm kim loại. Giải thích.

Giải nhanh:

Lim loại bị biến dạng vì kim loại có tính dẻo.

Luyện tập 1: Hãy giải thích:

a) Tại sao tungsten (W) được dùng để làm dây tóc bóng đèn?

b) Tại sao lõi dây điện thường được làm từ kim loại đồng?

Giải nhanh:

a) Vì tungsten (W) là kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao.

b) Vì đồng là kim loại dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, giá thành rẻ. 

3. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC CỦA KIM LOẠI

Thảo luận 5: Tiến hành Thí nghiệm 1 và nêu hiện tượng xảy ra. Xác định vai trò của các chất trong các phản ứng hoá học xảy ra ở thí nghiệm này.

Giải nhanh:

- Hiện tượng:

+ Sắt với lưu huỳnh: hỗn hợp cháy nóng đỏ, phản ứng toả nhiều nhiệt.

+ Sắt với chlorine: khói màu nâu đỏ.

+ Magnesium với oxygen: dây Mg cháy sáng tạo oxide màu trắng

- Vai trò:

+ Chất oxi hoá: S, Cl­₂, O₂.

+ Chất khử: Fe, Mg.

Thảo luận 6: Dựa vào thế điện cực chuẩn trong Bảng 12.1, hãy cho biết kim loại nào có khả năng phản ứng được với dung dịch HCl hoặc dung dịch H₂SO₄ loãng giải phóng khí H₂.

Giải nhanh:

Là những kim loại có thế điện cực chuẩn của cặp oxi hoá – khử tương ứng nhỏ hơn 0.

Thảo luận 7: Tiến hành Thí nghiệm 2 và nêu hiện tượng xảy ra. Xác định vai trò của các chất trong phản ứng hoá học xảy ra ở Thí nghiệm 2.

Giải nhanh:

- Với dung dịch HCl: ở ống 1 không có phản ứng xảy ra, ở ống 2 có khí không màu thoát ra, mẩu sắt tan dần. Khi đó, sắt là chất khử, HCl là chất oxi hoá.

- Với dung dịch H₂SO₄ loãng: ở ống 3 không có phản ứng xảy ra, ở ống nghiệm 4 có khí không màu thoát ra, mẩu sắt tan dần. Khi đó, sắt là chất khử, H₂SO₄ là chất oxi hoá.

- Với dung dịch H₂SO₄ đặc: đồng bị tan dần tạo dung dịch màu xanh và h, có mùi khí hắc thoát ra. Khi đó, đồng là chất khử, H₂SO₄ là chất oxi hoá.

Thảo luận 8: Dựa vào thế điện cực chuẩn trong Bảng 12.1, hãy cho biết kim loại nào có khả năng phản ứng được với nước ở điều kiện thường giải phóng khí H_2­.

Giải nhanh:

Kim loại có thế điện cực chuẩn bé hơn -0,42 V: Li, K, Ba, Ca, Na,…

Thảo luận 9: Dựa vào thế điện cực chuẩn trong Bảng 12.1, hãy cho biết kim loại nào có khả năng đẩy được đồng ra khỏi dung dịch CuSO₄ 1 M.

Giải nhanh:

Kim loại có thế điện cực chuẩn lớn hơn 0,34 V nhưng không phản ứng với nước ở điều kiện thường: Mg, Al, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb.

Thảo luận 10: Tiến hành Thí nghiệm 3 và nêu hiện tượng xảy ra. Xác định vai trò của các chất trong phản ứng hoá học xảy ra ở Thí nghiệm 3.

Giải nhanh:

Ống 1 xuất hiện lớp Ag màu bạc bám trên dây đồng, còn ống 2 không có hiện tượng. Khi đó, Cu là chất khử, AgNO₃ là chất oxi hoá.

BÀI TẬP

Bài 1: Thuỷ ngân dễ bay hơi và rất độc. Khi nhiệt kế thuỷ ngân bị vỡ có thể dùng bột lưu huỳnh để xử lí thuỷ ngân. Giải thích.

Giải nhanh:

Vì lưu huỳnh tác dụng được với thuỷ ngân ở nhiệt độ thường.

PTHH: Hg + S → HgS

Bài 2: Tại sao đồng dẫn điện tốt hơn nhôm nhưng dây điện cao thế thường được làm bằng nhôm mà không làm bằng đồng? Cho biết khối lượng riêng của đồng là 8,96 g/cm³, của nhôm là 2,70 g/cm³.

Giải nhanh:

Vì nhôm nhẹ hơn đồng (khối lượng riêng của nhôm nhỏ hơn đồng) nên áo lực lên cột điện giảm, tránh gãy cột điện.

Bài 3: Để làm tinh khiết bột đồng có lẫn các kim loại thiếc, kẽm, người ta có thể ngâm hỗn hợp trên vào lượng dư dung dịch Cu(NO₃)₂. Giải thích và viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra (nếu có).

Giải nhanh:

Vì kẽm hay thiếc đều có tính khử mạnh hơn Cu. PTHH:

Sn + Cu(NO₃)₂→ Sn(NO₃)₂ + Cu

Zn + Cu(NO₃)₂→ Zn(NO₃)₂ + Cu