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 hoá học đặc trưng nào?
Lời giải:
- Nhờ tính dẫn điện tốt mà kim loại được sử dụng làm dây dẫn điện; nhờ tính dẫn nhiệt tốt mà kim loại được dùng để chế tạo dụng cụ đun nấu; nhờ tính cứng và bền mà kim loại được dùng trong các công trình xây dựng.
- Kim loại có các tính chất hoá học đặc trưng: tác dụng với phi kim, tác dụng với nước, tác dụng với dung dịch acid, tác dụng với dung dịch muối.
I. Tính chất vật lí
Câu hỏi 1: Vì sao kim loại có tính dẻo?
Lời giải:
- 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:
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?
Lời giải:
a)
- Giống: Sự dùng chung electron
- Khác:
+ Liên kết cộng hoá trị: sự dùng chung electron giữa 2 nguyên tử tham gia liên kết.
+ Liên kết kim loại: sự dùng chung toàn bộ electron trong nguyên tử kim loại.
b) Kim loại có tính dẫn điện vì 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 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.
Lời 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 tản nhiệt trong các thiết bị …
Câu hỏi 4: Vì sao kim loại có tính ánh kim? Hãy nêu một số ứng dụng của kim loại dựa trên tính ánh kim của chúng.
Lời 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. 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.
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.
Lời 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 sợi 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 các ngành công nghiệp sản xuất, y tế, chế trang sức,…
II. Tính chất hoá học
Hoạt động 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 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 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.
Lời giải:
Câu hỏi 5: Khi tác dụng với phi kim, kim loại thể hiện tính chất hoá học gì? Minh hoạ bằng các phương trình hoá học.
Lời giải:
Khi tác dụng với phi kim, 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 với nước ở nhiệt độ thường giải phóng khí hydrogen.
Lời giải:
- Kim loại có thể phản ứng với H2O ở điều kiện thường giải phóng khí H2: Li, K, Ba, Ca, Na.
Hoạt động 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.
Lời giải:
Hiện tượng: Hạt kẽm tan dần, có khí thoát ra.
Phương trình hoá học: Zn(s) + H2SO4(aq) → ZnSO4(aq) + H2(g)
Câu hỏi 7: Các kim loại từ Cu đến Au trong dãy 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.
Lời giải:
- 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 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. Do đó, tính khử của các kim loại từ Cu đến Au yếu hơn H+ nên không khử được.
Hoạt động thí nghiệm: 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.
Lời giải:
- 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.
