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 rút gọn:

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

- Tính chất hoá học đặc trưng: tác dụng với phi kim, với nước, với dung dịch acid, với dung dịch muối.

I. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

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

Giải rút gọn:

Vì các electron tự do trong mạng tinh thể chuyển động và liên kết ion dương với nhau, các ion dương này 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 rút gọn:

a) - Giống: Sự dùng chung electron

- Khác:

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

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

b) Vì hiệu điện thế được áp vào thanh kim loại, các electron tự do trong mạng tinh thể sẽ 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.

Giải rút gọn:

- Vì khi đốt nóng một đầu của thanh kim loại, electron truyền động năng cho ion dương ở các nút mạng và các electron khác trong toàn thanh thông qua va chạm làm cho nhiệt được lan truyền trong toàn bộ thanh kim loại.

- Ứng dụng: 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 rút gọn:

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

- Ứng dụng trong làm 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.

Giải rút gọn:

- Kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao: 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.

- Kim loại có độ cứng cao: ngành luyện kim, ngăn ngừa ăn mòn kim loại, đánh bóng bề mặt; 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.

Giải rút gọn:

1. Hiện tượng: dây magnesium cháy sáng và tạo ra chất rắn màu trắng.

PTHH: 2Mg + O₂ → 2MgO

2. Hiện tượng: phản ứng cháy xảy ra và tạo một hỗn hợp 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 rút gọn:

Kim loại thể hiện tính khử. PTHH:

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

Fe + S FeS

Hg + S → HgS

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 rút gọn:

- Nhóm IA: lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, francium.

- Nhóm IIA: beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, radium.

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 rút gọn:

- Hiện tượng: xuất hiện bọt khí, kẽm mòn dần theo thời gian 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 rút gọn:

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 tính khử của các kim loại từ Cu đến Au yếu hơn H⁺, dẫn đến không khử được.

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

Chuẩn bị: 

Hóa 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 rút gọn:

- Hiện tượng: đinh sắt bị một lớp đỏ đồng phủ lên bề mặt, màu xanh của dung dịch CuSO₄ bị mất đi.

- Giải thích: vì Fe có thế điện cực chuẩn của cặp oxi hoá – khử tương ứng nhỏ hơn của Cu nên Fe có tính khử mạnh hơn Cu²⁺.

- PTHH: Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu