Title Bài 19. Tính chất vật lí và tính chất hóa học của kim loại - GV.docx ✅

KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 6. ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI 1 I. TÍNH CHẤT VẬT LÍ Ở điều kiện thường, các kim loại đều có tính dẻo, dẫn diện, dẫn nhiệt và có ánh kim. 1. Tính dẻo: Kim loại có tính dẻo: dễ rèn, dễ rát mỏng và dễ kéo sợi. Tính chất này khác với phi kim và các hợp chất ion. Khi thanh kim loại chịu được lực tác động (rèn, cán, kéo….) các ion dương kim loại trong mạng tinh thể kim loại có thể 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 với nhau (hình 19.1) Những kim loại có tính dẻo cao là Au, Ag, Al, Cu, Sn….. Người ta có thể dát được những lá vàng mỏng tới khoảng 8nm. Nhờ có tính dẻo mà kim loại có thể được uốn cong, ép khuôn thành nhiều hình dạng hay kích thước khác nhau. 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 (Hình 19.2). Hệ quả là thanh kim loại trở thành vật dẫn điện. Bạc (Ag) là kim loại dẫn điện tốt nhất, tiếp sau bạc là đồng (Cu), vàng (Au) và nhôm (Al),….Tuy nhiên, nhôm và đồng thường được sử dụng làm dây dẫn điện hơn. 3. Tính 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 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 tính dẫn nhiệt tốt các kim loại hoặc hợp kim được sử dụng làm các dụng cụ nấu ăn 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
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 6. ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI 2 có vẻ sáng lấp lánh, gọi là “ánh kim”. Trên thực thế, 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 bởi lớp aluminium oxide,… Ví dụ 1. Tính chất nào sau đây không thuộc tính chất vật lí chung của kim loại? A. Tính dẻo. B. Tính dẫn điện. C. Tính cứng. D. Ánh kim. Ví dụ 2. a) Vì sao kim loại có tính dẻo? b) Hãy cho biết hiện tượng xảy ra khi tác dụng một lực cơ học đủ mạnh lên tấm kim loại. Giải thích. c) Nhờ tính chất vật lí nào mà ta có thể uốn cong được kim loại? Dây kim loại được uốn cong Đáp án: a) Kim loại có tính dẻo do các ion dương trong mạng tinh thể kim loại có thể trượt lên nhau mà không tách rời nhau nhờ lực hút tĩnh điện giữa chúng với các electron hoá trị tự do. b) Khi tác dụng một lực cơ học đủ mạnh lên tấm kim loại, tấm kim loại sẽ bị dát mỏng hơn. Điều này được giải thích do kim loại có tính dẻo. Tính dẻo này có được nhờ các electron tự do liên kết các lớp mạng trong tinh thể với nhau và chúng có thể trượt lên nhau khi chịu tác dụng của một lực cơ học nhưng không tách rời nhau. c) Nhờ vào tính dẻo của kim loại mà ta có thể uốn cong được kim loại. Ví dụ 3. 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? c) Cho biết kim loại nào có khả năng dẫn điện tốt nhất. Đáp án: 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. c) Bạc (Ag). Ví dụ 4. 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: 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 tản nhiệt trong các thiết bị … Ví dụ 5. Vì sao kim loại có tính ánh kim? Hãy nêu một số ứng dụng của kim loại dựa trên tính ánh kim của chúng. Đáp án:
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 6. ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI 3 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. Nhờ tính ánh kim mà kim loại được dùng để chế tạo trang sức, đồ vật trang trí … Ví dụ 6. Dưới đây là mô hình mô tả tính chất nào của kim loại? Giải thích. Đáp án: Mô hình mô tả tính dẫn điện của kim loại. Dựa vào hình vẽ ta thấy có hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây kim loại, khi đó dưới tác dụng của điện trường, các electron hóa trị tự do đang chuyển động hỗn loạn trong tinh thể kim loại chuyển động thành dòng, có hướng từ cực âm đến cực dương tạo thành dòng điện. Ví dụ 7. a) Dựa vào những tính chất vật lí nào mà vàng được sử dụng làm đồ trang sức? b) Tại sao lõi dây điện thường được làm từ kim loại đồng? Đáp án: a) Nhờ vào tính dẻo mà vàng có thể dát mỏng và tạo hình để làm đồ trang sức. - Nhờ vào tính ánh kim mà vàng có bề mặt lấp lánh để làm đồ trang sức. b) Lõi dây điện được làm bằng đồng vì dẫn điện tốt, độ dẻo cao, giá thành phù hợp. Ví dụ 8. Giải thích vì sao các kim loại đều có tính chất vật lí chung là dẫn điện, dẫn nhiệt, tính dẻo và có ánh kim. Đáp án: Các kim loại đều có tính chất vật lí chung là dẫn điện, dẫn nhiệt, tính dẻo và có ánh kim là do trong cấu tạo mạng tinh thể kim loại có các electron hóa trị tự do chuyển động. 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/cm 3 ), kim loại nặng nhất là osmium (D = 22,6 g/cm 3 ). Kim loại có D < 5 g/cm 3 được gọi là kim loại nhẹ, những kim loại có D ≥ 5 g/cm 3 , được gọi là kim loại nặng. b) Nhiệt độ nóng chảy: Nhiệt độ nóng chảy của các kim loại biến đổi trong khoảng rộng: Có kim loại nóng chảy ở nhiệt độ rất cao, nhưng tungsten (vonfram, W) nóng chảy ở 3410 o C; kim loại duy nhất ở trạng thái lỏng trong điều kiện thường là thuỷ ngân (nhiệt độ nóng chảy là = 39 o C). c) Tính cứng: Các kim loại có độ cứng rất khác nhau. Kim loại cứng nhất là chromium, có thể cắt được kính, các kim loại mềm nhất là kim loại kiềm như potassium, rubidium, sodium và caesium, chúng có thể được cắt dễ dàng bằng dao. Ví dụ 1. Hoàn thành bảng sau: Tính chất vật lý Ví dụ ứng dụng tương ứng Ví dụ kí hiệu hóa học của kim loại phù hợp Nhiệt độ nóng chảy rất cao Dây tóc bóng đèn …(?)… …(?)… Bảo vệ bề mặt, chống mài mòn …(?)…
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 6. ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI 4 Khối lượng riêng nhỏ …(?)… …(?)… Nhiệt độ nóng chảy thấp nhất …(?)… …(?)… …(?)… Dây chảy của cầu chì …(?)… …(?)… …(?)… Li Đáp án: Tính chất vật lý Ví dụ ứng dụng tương ứng Ví dụ kí hiệu hóa học của kim loại phù hợp Nhiệt độ nóng chảy rất cao Dây tóc bóng đèn W Rất cứng Bảo vệ bề mặt, chống mài mòn Cr Khối lượng riêng nhỏ Hợp kim nhẹ Mg, Al,… Nhiệt độ nóng chảy thấp nhất Nhiệt kết Hg Nhiệt độ nóng chảy thấp Dây chảy của cầu chì Pb, Cd, Sn,… Nhẹ nhất Pin lithium Li Ví dụ 2. Kim loại nào sau đây nặng nhất (khối lượng riêng lớn nhất) trong tất cả các kim loại? A. Pb. B. Au. C. Ag. D. Os. Ví dụ 3. a) Khi tàu thuyền neo đậu, mỏ neo của chúng sẽ được thả xuống đáy sông. Kim loại nặng hay kim loại nhẹ sẽ được dùng để chế tạo mỏ neo? Giải thích. b) Vì sao người ta thường buộc một mẩu chì vào dây của cần câu? Vì sao không dùng mẩu nhôm có giá thành thấp hơn thay cho mẩu chì? Đáp án: a) Kim loại nặng sẽ được dùng để chế tạo mỏ neo vì kim loại nặng có khối lượng riêng lớn, chìm xuống đáy sông và giữ cho tàu thuyền không bị trôi. b) Buộc một mẩu chì vào dây của cần câu vì chì là kim loại nặng (có khối lượng riêng lớn) làm dây cần câu chìm sâu xuống nước. - Không dùng mẩu nhôm vì nhôm là kim loại nhẹ (có khối lượng riêng nhỏ), dây cần câu không chìm được sâu dưới nước. Ví dụ 4. Dây chảy là một chi tiết trong cầu chì có tác dụng ngắt dòng điện khỏi thiết bị, bảo vệ thiết bị khi xảy ra sự cố làm tăng nhiệt độ. Khi dây chảy (thường làm bằng chì) trong cầu chì bị đứt, có nên dùng đoạn dây đồng hoặc thép (thành phần chính là sắt) để làm dây chảy thay thế không? Giải thích. Đáp án: Không nên dùng đoạn dây đồng hoặc thép (thành phần chính là sắt) để làm dây chảy thay thế. Vì chì có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn nhiều so với đồng và sắt. Khi xảy ra sự cố làm tăng nhiệt độ dây cầu chì sẽ nóng chảy và ngắt mạch điện. Nhiệt độ nóng chảy của đồng và sắt cao hơn nhiều so với chì nên sẽ không nóng chảy và ngắt mạch điện được, dẫn đến nhiệt độ tăng quá cao có thẻ gây cháy, nổ. Ví dụ 5. Hãy giải thích: a) Tại sao tungsten (W) được dùng để làm dây tóc bóng đèn? b) 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/cm 3 , của nhôm là 2,70 g/cm 3 .