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?

Giải nhanh:

- Vì kim loại có các tính chất vật lí: tính dẻo, tính dẫn nhiệt, tính dẫn điện, tính ánh kim.

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

I. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

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

Giải nhanh:

Vì các electron di chuyển tự do trong mạng tinh thể kim loại chuyển động và liên kết ion dương kim loại với nhau, các ion dương 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?

Giải nhanh:

a) - Giống: đều có sự dùng chung electron.

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

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

b) Vì khi hiệu điện thế được áp vào thanh kim loại, các electron tự do trong mạng tinh thể di chuyển từ cực âm về cực dương và 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.

Giải nhanh:

- Vì khi ta đốt nóng một đầu của thanh kim loại thì động năng của electron tự do  trong mạng tinh thể va chạm với các ion dương ở các nút mạng và các electron khác, làm nhiệt được lan truyền trong toàn bộ thanh kim loại.

- Làm dụng cụ đun nấu như 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.

Giải nhanh:

- Vì electron tự do trong tinh thể kim loại phản xạ được hầu hết tia sáng nhìn thấy.

- Làm đồ trang sức, làm vật dụng trang trí…

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.

Giải nhanh:

- Có nhiệt độ nóng chảy cao: làm 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,…

- Có độ cứng cao: luyện kim, ngăn ngừa khả năng ăn mòn kim loại, đánh bóng bề mặt; trong công nghiệp sản xuất, y tế,…

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.

Giải nhanh:

- TN1: dây magnesium cháy sáng, tạo chất rắn có màu trắng.

PTHH: Mg + O₂ MgO

- TN2: tạo hợp chất mới màu đậm Al₂S₃. PTHH: 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.

Giải nhanh:

Tính khử. Ví dụ:

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

Fe + S FeS

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.

Giải nhanh:

Li, Na, K, Ba, Ca

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.

Giải nhanh:

- Hiện tượng: sủi bọt khí, kẽm mòn dần và thu được dung dịch không màu. 

- PTHH: 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.

Giải nhanh:

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 nên không thể khử.

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

Chuẩn bị: 

Hoát 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.

Giải nhanh:

- Hiện tượng xảy ra: có lớp đồng màu đỏ bám trên đinh sắt, màu xanh của dung dịch CuSO₄ bị mất đi.

- Giải thích: Fe có thế điện cực chuẩn của cặp oxi hoá – khử tương ứng nhỏ hơn của Cu nên kim loại Fe có thể khử Cu²⁺ 

- PTHH: Fe + CuSO₄→ FeSO₄ + Cu