Bài 19. Tính chất vật lí và tính chất hóa học của kim loại trang 89, 90, 91 Hóa 12 Kết nối tri thức

Câu hỏi trang 89

Trả lời câu hỏi Mở đầu trang 89 SGK Hóa 12 Kết nối tri thức

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 hoá học đặc trưng nào?

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất vật lí và nêu tính chất hóa học của kim loại.

Lời giải chi tiết:

- Kim loại có thể được sử dụng làm dây dẫn điện vì kim loại có tính dẫn điện, dùng để chế tạo dụng cụ nấu ăn vì kim loại có tính dẫn nhiệt, dùng trong công trình xây dựng vì kim loại có tính dẻo.

- Kim loại có những tính chất hóa học đặc trưng:

+ Tác dụng với phi kim.

+ Tác dụng với nước.

+ Tác dụng với dung dịch acid.

+ Tác dụng với dung dịch muối.

Câu hỏi 1

Trả lời câu hỏi 1 trang 90 SGK Hóa 12 Kết nối tri thức

Vì sao kim loại có tính dẻo?

Phương pháp giải:

Khi thanh kim loại chịu 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 lại với nhau.

Lời giải chi tiết:

Các electron tự do trong mạng tinh thể kim loại chuyển động, liên kết các ion dương kim loại lại với nhau, nên các ion dương kim loại trong mạng tinh thể kim loại có thể trượt lên nhau mà không tách rời nhau khi kim loại chịu lực tác động, do đó kim loại có tính dẻo.

Câu hỏi 2

Trả lời câu hỏi 2 trang 90 SGK Hóa 12 Kết nối tri thức

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?

Phương pháp giải:

a) Trong tinh thể kim loại, lực hút tĩnh điện giữa các ion dương ở nút mạng với các electron hoá trị chuyển động tự do tạo nên liên kết kim loại.

Liên kết cộng hóa trị là liên kết được hình thành giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron dùng chung.

b) Dựa vào electron tự do để trả lời câu hỏi.

Lời giải chi tiết:

a) So sánh liên kết kim loại với liên kết cộng hóa trị:

- Giống nhau: có sự dùng chung electron.

- Khác nhau:

+ Liên kết cộng hóa trị: dùng chung electron giữa hai nguyên tử tham gia liên kết.

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

b) - Trong tinh thể kim loại, các electron tự do chuyển động từ hỗn loạn, sang có hướng khi đặt một hiệu điện thế ở hai đầu kim loại nên kim loại có tính dẫn điện.

- Phi kim có độ âm điện lớn hơn kim loại, do đó các electron bị hút chặt hơn và gần như cố định tại chỗ, do đó hầu hết phi kim không có electron tự do như kim loại nên không dẫn điện.

Câu hỏi 3

Trả lời câu hỏi 3 trang 90 SGK Hóa 12 Kết nối tri thức

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.

Phương pháp giải:

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,...

Lời giải chi tiết:

- Các kim loại có tính dẫn nhiệt tốt vì sự có mặt của các electron tự do trong mạng tinh thể, 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.

- Ứng dụng của kim loại dựa trên tính dẫn nhiệt: làm các dụng cụ đun nấu như xoong, nồi, chảo,...

Câu hỏi 4

Trả lời câu hỏi 4 trang 90 SGK Hóa 12 Kết nối tri thức

Vì sao kim loại có ánh kim? Hãy nêu một số ứng dụng của kim loại dựa trên tính ánh kim của chúng.

Phương pháp giải:

Kim loại có ánh kim vì electron tự do trong tinh thể kim loại phản xạ ánh sáng trong vùng nhìn thấy. Nhờ có ánh kim, một số kim loại được dùng làm đồ trang sức hay làm các vật dụng trang trí.

Lời giải chi tiết:

- 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. Do đó, kim loại có vẻ sáng lấp lánh.

- Ứng dụng của kim loại dựa trên tính ánh kim: làm đồ trang sức và vật dụng trang trí.

HĐ1

Trả lời câu hỏi Hoạt động 1 trang 91 SGK Hóa 12 Kết nối tri thức

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.

Phương pháp giải:

- Nhiệt độ nóng chảy của các kim loại biến đổi trong khoảng rộng: Có kim loại nóng chảy ở nhiệt độ rất cao, như tungsten (vonfram, W) nóng chảy ở 3 410 °C; kim loại duy nhất ở trạng thái lỏng trong điều kiện thường là thuỷ ngân (nhiệt độ nóng chảy là –39 °C).

- 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.

Lời giải chi tiết:

- Kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao nhất là tungsten (vonfram, W) nóng chảy ở 3 410 °C, thường được sử dụng 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,…

- Kim loại có độ cứng lớn nhất là chromium, được sử dụng để làm thép cứng, chế tạo các thiết bị khoan, vỏ máy móc,…

HĐ2

Trả lời câu hỏi Hoạt động 2 trang 91 SGK Hóa 12 Kết nối tri thức

Thí nghiệm: Kim loại tác dụng với phi kim

- Chuẩn bị:

+ Hoá chất: dây magnesium (Mg), nhôm bột, lưu huỳnh bột.

+ Dụng cụ: kẹp sắt, ống nghiệm chịu nhiệt, đũa thuỷ tinh, đèn cồn.

- Tiến hành:

1. Magnesium tác dụng với oxygen: Dùng kẹp sắt kẹp một mẫu 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 thuỷ 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 hoá học của các phản ứng xảy ra.

Phương pháp giải:

Hầu hết các kim loại đều phản ứng với các phi kim điển hình tạo muối học oxide.

Lời giải chi tiết:

1. Magnesium tác dụng với oxygen: Magnesium cháy sáng chói, toả nhiều nhiệt, tạo chất rắn màu trắng.

2. Nhôm tác dụng với lưu huỳnh: Hỗn hợp cháy sáng chói, tỏa nhiều nhiệt, tạo thành chất rắn màu trắng.

Câu hỏi 1

Trả lời câu hỏi 1 trang 92 SGK Hóa 12 Kết nối tri thức

Khi tác dụng với phi kim, kim loại thể hiện tính chất hoá học gì? Minh hoạ bằng các phương trình hoá học.

Phương pháp giải:

Tính chất hóa học chung của kim loại là tính khử.

Lời giải chi tiết:

- Khi tác dụng với phi kim, kim loại thể hiện tính khử.

- Phương trình minh họa:

Câu hỏi 2

Trả lời câu hỏi 2 trang 92 SGK Hóa 12 Kết nối tri thức

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.

Phương pháp giải:

Hầu hết các kim loại nhóm IA, IIA có tính khử mạnh, tác dụng với nước ở nhiệt độ thường giải phóng H₂.

Những kim loại có thể điện cực chuẩn \({\rm{E}}_{{{\rm{M}}^{{\rm{n + }}}}{\rm{/M}}}^{\rm{o}}\)nhỏ hơn –0,414 V có thể đẩy được hydrogen ra khỏi nước.

Lời giải chi tiết:

Kim loại có thể phản ứng với H₂O ở điều kiện thường giải phóng khí H₂: Li, K, Ba, Ca, Na.

HĐ

Trả lời câu hỏi Hoạt động trang 92 SGK Hóa 12 Kết nối tri thức

Thí nghiệm: Kim loại tác dụng với dung dịch acid loãng

- Chuẩn bị:

+ Hoá 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 hoá học.

Phương pháp giải:

Kim loại có \({\rm{E}}_{{{\rm{M}}^{{\rm{n + }}}}{\rm{/M}}}^{\rm{o}}\)< 0 có thể phản ứng với dung dịch HCl, dung dịch H₂SO₄ loãng, sinh ra khí H₂.

Lời giải chi tiết:

- Hiện tượng: Kẽm tan dần và xuất hiện bọt khí không màu.

- Phương trình hóa học: \({\rm{Zn }} + {\rm{ }}{{\rm{H}}_2}{\rm{S}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}} \to {\rm{ZnS}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}{\rm{ +  }}{{\rm{H}}_2} \uparrow \)

CH

Trả lời câu hỏi trang 93 SGK Hóa 12 Kết nối tri thức

Các kim loại từ Cu đến Au trong dãy điện hoá 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 hoá – khử tương ứng để giải thích.

Phương pháp giải:

Kim loại có \({\rm{E}}_{{{\rm{M}}^{{\rm{n + }}}}{\rm{/M}}}^{\rm{o}}\)< 0 có thể phản ứng với dung dịch HCl, dung dịch H₂SO₄ loãng, sinh ra khí H₂.

Lời giải chi tiết:

Chỉ những kim loại có \({\rm{E}}_{{{\rm{M}}^{{\rm{n + }}}}{\rm{/M}}}^{\rm{o}}\)< 0 mới phản ứng với dung dịch HCl, dung dịch H₂SO₄ loãng, sinh ra khí H₂. Các kim loại từ Cu đến Au đều có \({\rm{E}}_{{{\rm{M}}^{{\rm{n + }}}}{\rm{/M}}}^{\rm{o}}\)> 0 nên không không đẩy được H₂ ra khỏi dung dịch của các acid như HCl, H₂SO₄ loãng.

HĐ

Trả lời câu hỏi Hoạt động trang 93 SGK Hóa 12 Kết nối tri thức

Kim loại tác dụng với dung dịch muối

- Chuẩn bị:

+ Hoá chất: đinh sắt mới (đã rửa sạch lớp dầu mỡ), dung dịch CuSO₄ 1 M.

+ Dụng cụ: cốc thuỷ tinh, kẹp sắt.

- Tiến hành: Cho đinh sắt vào cốc. Thêm tiếp 2 - 3 mL dung dịch CuSO₄ 1M. 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 hoá học.

Phương pháp giải:

Kim loại có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn có khả năng khử được ion kim loại có thế điện cực chuẩn lớn hơn trong dung dịch muối ở điều kiện chuẩn.

Lời giải chi tiết:

- Hiện tượng: Đinh sắt tan dần, xuất hiện kết tủa màu đỏ bám vào đinh sắt, dung dịch màu xanh lam nhạt dần.

- Giải thích: đinh sắt tan trong dung dịch copper(II) sulfate, tạo thành kim loại Cu màu đỏ, bám vào đinh, nồng độ dung dịch copper(II) sulfate giảm dần nên màu xanh lam của dung dịch copper(II) sulfate nhạt dần.

- Phương trình hóa học: \({\rm{Fe  }} + {\rm{  CuS}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}{\rm{   }} \to {\rm{  FeS}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}{\rm{   +   Cu}} \downarrow \)

Lý thuyết