Title Bài 19 Tính chất vật lí và tính chất hoá học của kim loại.pdf ✅

1 BÀI 19 : TÍNH CHẤT VẬT LÍ VÀ TÍNH CHẤT HOÁ HỌC CỦA KIM LOẠI A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT I. TÍNH CHÁT VẬT LÝ Ở điều kiện thường, các kim loại đều có tính chất chung là tính dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt và có ánh kim. 1. Tính dẻo Kim loại có tính dẻo: dễ rèn, dễ dát mỏng và dễ kéo sợi. Tính chất này khác với phi kim và các hợp chất ion. Khi thanh kim loại chịu lực tác động (rèn, cán, kéo,...), các ion dương kim loại trong mạng tinh thể kim loại có thễ trượt lên nhau mà không tách rời nhau. Đó là do các electron tự do trong mạng tinh thể kim loại chuyển động, liên kết các ion dương kim loại lại với nhau Những kim loại có tính dẻo cao là Au, Ag, Al, Cu, Sn. 2. Tính dẫn điện Tất cả các kim loại đều có tính dẫn điện. Khi một hiệu điện thế được áp vào thanh kim loại, các electron tự do trong mạng tinh thể sẽ di chuyển từ phía cực âm về phía cực dương. Hệ quả là thanh kim loại trở thành vật dẫn điện. Tính dẫn điện Ag > Cu > Au > Al... Al thường được dùng làm dây dẫn điện. 3. Tỉnh dẫn nhiệt Tính dẫn nhiệt của các kim loại cũng được giải thích bằng sự có mặt của các electron tự do trong mạng tinh thể. Khi đốt nóng một đầu của thanh kim loại thì động năng của các electron trong vùng đó tăng lên. Các electron này truyền động năng của chúng cho các ion dương ở các nút mạng và các electron khác trong toàn thanh kim loại thông qua va chạm làm cho nhiệt được lan truyền trong toàn bộ thanh kim loại. Các kim loại dẫn điện tốt thường dẫn nhiệt tốt. Do có tính dẫn nhiệt tốt, các kim loại hoặc hợp kim được sử dụng làm các dụng cụ đun nấu như xoong, nồi, chảo,... 4. Tính ánh kim Các electron tự do trong tinh thể kim loại phản xạ hầu hết những tia sáng nhìn thấy được. Do đó, kim loại có vẻ sáng lấp lánh, gọi là “ánh kim”. Trên thực tế, khi nhìn vào nhiều kim loại không thấy ánh kim vì chúng thường bị bao phủ bởi một lớp oxide, ví dụ như sắt thường có gỉ sắt, nhôm bị phủ lớp aluminium oxide,... 5. Một số tính chất vật lí khác của kim loại a) Khối lượng riêng Khối lượng riêng của các kim loại rất khác nhau. Kim loại nhẹ nhất là lithium (D = 0,534 g/cm3 ), Kim loại nặng nhát là osmium (D = 22,6 g/cm3 ). Kim loại có D < 5 g/cm3 , được gọi là kim loại nhẹ kim loại có D > 5 g/cm3 , được gọi là kim loại nặng. b) Nhiệt độ nóng chảy
2 Nhiệt độ nóng chảy của các kim loại biến đổi trong khoảng rộng: Kim loại nóng chảy ở nhiệt độ rất cao, như tungsten (vonfram, W) nóng chảy ở 3410 °C (cao nhất). Kim loại duy nhất ở trạng thái lỏng trong điều kiện thường là thuỷ ngân (nhiệt độ nóng chảy là -39 °C). (thấp nhất) c) Tính cứng Các kim loại có độ cứng rất khác nhau. Kim loại cứng nhất là chromium, có thể cắt được kính. Kim loại mềm nhất là kim loại kiềm như potassium, rubidium, sodium và calcium. II. TÍNH CHÁT HOÁ HỌC Các nguyên tử kim loại dễ nhường electron hoá trị: n M M ne   (M là kí hiệu của kim loại) Như vậy, tính chất hoá học chung của kim loại là tính khử. 1. Tác dụng với phi kim Hầu hết các kim loại đều phản ứng với các phi kim điển hình. a) Tác dụng với oxygen Hầu hết các kim loại (trừ vàng, bạc, platinum,...) đều tác dụng với oxygen tạo thành oxide. 2 2Mg+O 2MgO o t 2 2 3 4Al+3O 2Al O o t b) Tác dụng với chlorine Hầu hết các kim loại đều tác dụng với khí chlorine khi đun nóng, thu được muối chloride tương ứng. 2Fe+3Cl 2FeCl 2 3 o t c) Tác dụng với lưu huỳnh (sulfur) Nhiều kim loại có thể khử lưu huỳnh khi đun nóng (trừ thuỷ ngân phản ứng ngay ở nhiệt độ thường). Fe +S FeS (s) (s) (s)  Hg +S HgS (l) (s) (s)  2. Tác dụng với nước - Những kim loại có tính khử mạnh như Na, K, Ca,... khử H2O dễ dàng ở nhiệt độ thường. Ví dụ: 2 0 Na + 2 1 H2  O  2 1 Na OH  + 0 H2  Những kim loại có thế điện cực chuẩn / n 0,414( ) M M E V    có thể đẩy được hydrogen ra khỏi nước. - Một số kim loại có tính khử trung bình, như Zn, Fe..., khử được hơi nước ở nhiệt độ cao. Ví dụ: 3Fe + 4H2O o t  Fe3O4 + 4H2 - Những kim loại có tính khử yếu như Cu, Ag, Hg, ... không khử được H2O, dù ở nhiệt độ cao.
3 3. Tác dụng với dung dịch acid a) Với dung dịch HCI, H2SO4 loãng Ở điều kiện chuẩn, những kim loại có / n 0 M M E   có thể tác dụng với các dung dịch acid (như HCI, H2SO4) tạo thành H2. Các kim loại Cu, Ag, Hg, Pt, Au không đẩy được H2 ra khỏi dung dịch của các acid như HCI, H2SO4 loăng do / n 0 M M E   b) Với dung dịch H2SO4 đặc Hâu hêt kim loại (trừ Pt, Au) khử được S (trong H2SO4 đặc) xuống số oxi hoá thấp hơn.         0 6 2 4 2 4 4 2 2 / s 2 2 Cu H S O Cu SO S O H O aq g        Chú ý: HNO3 đặc, nguội và H2SO4 đặc, nguội làm thụ động hoá Al, Fe, Cr,... 4. Tác dụng với dung dịch muối Kim loại hoạt động mạnh hơn có thể đẩy kim loại hoạt động yếu hơn ra khỏi dung dịch muối của nó.       3 3 2    2 2 s aq s aq Cu AgNO Cu NO Ag    B. BÀI TẬP VẬN DỤNG CÂU HỎI BÀI HỌC Câu 1. [KNTT - SGK] Vì sao kim loại có tính dẻo? Hướng dẫn giải Kim loại có tính dẻo vì: Khi thanh kim loại chịu lực tác động ( rèn, cán, kèo...), các lớp mạng tinh thể kim loại có thể trượt lên nhau, nhưng không tách rời nhau là nhờ các electron tự do đã liên kết với các ion dương kim loại trong mạng tinh thể với nhau. Câu 2. [KNTT- SGK] a) Hãy nêu sự khác biệt giữa liên kết kim loại và liên kết cộng hoá trị. b) Vì sao kim loại có tính dẫn điện, trong khi hầu hết các phi kim không dẫn điện? Hướng dẫn giải a) Sự khác biệt giữa liên kết kim loại và liên kết cộng hoá trị: - Liên kết kim loại: sự dùng chung electron giữa các nguyên tử kim loại - Liên kết cộng hoá trị: sự dùng chung electron giữa hai nguyên tử tham gia liên kết. b) Khi một hiệu điện thế được áp vào thanh kim loại, các electron tự do trong mạng tinh thể sẽ di chuyển thành dòng từ phía cực âm về cực dương. Hệ quả là thanh kim loại trở thành vật dẫn điện. Đối với hầu hết phi kim không có tính chất này.         0 1 2 0 2 2 4 4 s g Fe H SO FeSO H aq aq     
4 Câu 3. [KNTT - SGK] 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. Hướng dẫn giải Tính dẫn nhiệt của các kim loại được giải thích bằng sự có mặt của các electron tự do trong mạng tinh thể. Khi đốt nóng một đầu của thanh kim loại thì động năng của các electron trong vùng đó tăng lên. Các electron này truyền động năng của chúng cho các ion dương ở nút mạng và các electron khác trong toàn thanh kim loại thông qua va chạm, làm cho nhiệt được lan truyền trong toàn bộ thanh kim loại. Một số ứng dụng của kim loại dựa trên tính dẫn nhiệt của chúng: chế tạo dụng cụ đun nấu, chế tạo bộ phận tả nhiệt trong các thiết bị... Câu 4. [KNTT- SGK] Vì sao kim loại có ánh kim? Hãy nêu một số ứng dụng của kim loại dựa trên tính ánh kim của chúng. Hướng dẫn giải - Kim loại có tính ánh kim vì các electron tự do trong tinh thể kim loại phản xạ hầu hết những tia sáng nhìn thấy được. - Một số ứng dụng của kim loại dựa trên tính ánh kim là làm đồ trang sức (Au; Ag; Pt...), vật dụng trang trí (Al, Cu, Fe, Sn...) Câu 5. [KNTT - SGK] 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. Hướng dẫn giải -Kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao được ứng dụng dùng để làm dây tóc bóng đèn, ống đèn tia âm cực và sợ đốt ống chân không, thiết bị sưởi và các vòi phun động cơ tên lửa. - Kim loại có độ cứng cao được ứng dụng dùng trong ngành luyện kim, làm ngăn ngừa khả năng ăn mòn kim loại và giúp đánh bóng bề mặt, được dùng trong ngành công nghiệp sản xuất, y tế, chế trang sức... Câu 6. [KNTT - SGK] Khi tác dụng với phi kim, kim loại thể hiện tính chất hoá học gì? Minh hoạ bằng các phương trình hoá học. Hướng dẫn giải Khi tác dụng với phi kim, kim loại thể hiện tính khử. PTHH: Câu 7. [KNTT - SGK] 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. Hướng dẫn giải