Mở đầu: Thép, thành phần chính là sắt (iron), được dùng làm khung chịu lực của các công trình xây dựng; đồng (copper) dùng làm dây dẫn điện; vàng (gold) dùng làm đồ trang sức; … Các ứng dụng đó dựa trên những tính chất nào của kim loại?
Trả lời:
Những ứng dụng của kim loại sắt (iron), đồng (copper), vàng (gold)… dựa trên các tính chất vật lí của kim loại (như: tính dẻo; tính dẫn điện, dẫn nhiệt; tính ánh kim) và tính chất hoá học của kim loại.
Ví dụ:
- Kim loại đồng dẫn điện tốt, bền nên được dùng làm dây dẫn điện.
- Kim loại vàng có ánh kim đẹp, bền với môi trường (không bị oxi hoá bởi oxygen, hơi nước … có trong không khí) nên được dùng làm đồ trang sức.
- Thép cứng và bền nên được dùng làm khung chịu lực của các công trình xây dựng.
I. Tính chất vật lí của kim loại
Hoạt động: Trả lời các câu hỏi sau:
1. Khi uốn các thanh thuỷ tinh, gỗ, nhôm (aluminium), thép (thành phần chính là sắt), thanh nào có thể bị uốn cong mà không gãy?
2. Khi dùng búa đập vào các vật thể bằng đồng, gỗ, vàng, nhôm, cao su, sứ, vật thể nào bị biến dạng (vỡ vụn, dát mỏng,...)
3. Khi nhúng thìa nhôm vào cốc nước sôi, tay cầm cán thìa sẽ thấy nóng. Hiện tượng này chứng tỏ tính chất gì của nhôm?
4. Dựa vào các số liệu trong Bảng 11.3 (trang 57), hãy giải thích vì sao dây dẫn điện thường làm bằng đồng và nhôm mà không làm bằng sắt.
5. Quan sát bề mặt viên gạch, mảnh nhôm, mảnh đồng, bề mặt nào có vẻ sáng lấp lánh (ánh kim)?
Trả lời:
1. Nhôm (aluminium), thép (thành phần chính là sắt) đều được làm từ kim loại có tính dẻo nên có thể bị uốn cong mà không gãy.
2. Khi dùng búa đập vào các vật liệu thì:
- Đồng, vàng, nhôm bị dát mỏng.
- Gỗ, sứ bị vỡ vụn.
- Cao su có tính đàn hồi nên có thể tạm thời biến dạng và trở lại vị trí ban đầu sau khi loại bỏ áp lực.
3. Khi nhúng thìa nhôm vào cốc nước sôi, tay cầm cán thìa sẽ thấy nóng. Hiện tượng này chứng tỏ tính dẫn nhiệt của nhôm.
4. Ta thấy điện trở suất của đồng và nhôm lớn hơn nhiều so với sắt nên khả năng dẫn điện của đồng và nhôm tốt hơn nên thường được sử dụng làm dây dẫn điện.
5. Bề mặt mảnh nhôm, mảnh đồng có vẻ sáng lấp lánh (ánh kim).
Câu hỏi: Quan sát Hình 18.1 và cho biết những ứng dụng của các kim loại vàng, đồng, nhôm, sắt dựa trên những tính chất vật lí nào?
Trả lời:
Ứng dụng của các kim loại vàng, đồng, nhôm, sắt dựa trên các tính chất vật lí:
- Tính dẻo.
- Tính dẫn điện, dẫn nhiệt.
- Ánh kim.
II. Tính chất hoá học của kim loại
Câu hỏi 1: Viết phương trình hoá học của phản ứng giữa kẽm (zinc), đồng với khí oxygen.
Trả lời:
Câu hỏi 2: Tại sao đồ vật bằng kim loại như sắt, nhôm, kẽm, đồng,… để lâu trong không khí bị mất ánh kim, còn đồ trang sức bằng vàng để lâu trong không khí vẫn sáng đẹp?
Trả lời:
- Vì kim loại như sắt, nhôm, kẽm, đồng có thể tác dụng với oxygen trong không khí để tạo ra oxide kim loại nên bị mất đi ánh kim, còn đồ trang sức bằng vàng không tác dụng với oxygen trong không khí nên vẫn sáng, đẹp.
Hoạt động: Nghiên cứu phản ứng của một số kim loại với chlorine
- Thí nghiệm natri (sodium) tác dụng với chlorine được thực hiện như sau:
Đun nóng chảy một mẩu natri rồi cho nhanh vào bình khí chlorine (màu vàng lục), natri cháy trong khí chlorine tạo thành tinh thể muối ăn có màu trắng (Hình 18.3).
- Thí nghiệm sắt tác dụng với khí chlorine được thực hiện như sau:
Đốt đầu của dây sắt (đã được uốn thành hình lò xo) bằng đèn cồn đến nóng đỏ rồi đưa nhanh vào bình khí chlorine, sắt cháy trong khí chlorine tạo thành muối iron(III) chloride có màu nâu đỏ (Hình 18.4).
Thực hiện yêu cầu sau:
Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra ở trên.
Trả lời:
Thí nghiệm natri (sodium) tác dụng với chlorine có phản ứng hóa học xảy ra là:
Thí nghiệm sắt tác dụng với khí chlorine có phản ứng hóa học xảy ra là:
Câu hỏi: Viết phương trình hoá học của các phản ứng giữa kim loại Mg, Zn với phi kim S.
Trả lời:
Các phương trình hoá học:
Mg + S MgS;
Zn + S ZnS.
Câu hỏi: Biết rằng ở nhiệt độ cao, hơi nước tác dụng với sắt tạo thành Fe3O4. Viết phương trình hoá học của phản ứng.
Trả lời:
Câu hỏi 1: Phản ứng của kim loại kẽm với dung dịch hydrochloric acid được dùng để điều chế khí hydrogen trong phòng thí nghiệm. Tính lượng kẽm và thể tích dung dịch hydrochloric acid 1M cần dùng để điều chế 250 mL khí hydrogen (điều kiện chuẩn).
Trả lời:
Câu hỏi 2: Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra khi cho kim loại magnesium vào dung dịch hydrochloric acid.
Trả lời:
Phương trình hoá học: Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
Hoạt động 1: Mô tả một số điểm khác biệt trong tính chất của các kim loại Al, Fe, Au theo gợi ý sau:
- Khác biệt trong tính chất vật lí.
- Khác biệt trong tính chất hoá học khi tác dụng với:
a) Oxygen.
b) Dung dịch hydrochloric acid
Trả lời:
- Khác biệt trong tính chất vật lí:
- Khác biệt trong tính chất hoá học:
Hoạt động 2: Nêu các ứng dụng của ba kim loại: sắt, nhôm, vàng mà em biết; chỉ rõ mối liên hệ giữa tính chất và ứng dụng của chúng.
Trả lời:
Hoạt động 3: Trình bày tính chất hoá học của kim loại theo gợi ý sau:
- Nêu tính chất hoá học cơ bản của kim loại.
- Viết phương trình hoá học minh hoạ cho mỗi tính chất.
Trả lời:
a) Kim loại tác dụng với nước ở nhiệt độ thường
Ví dụ: Na + H2O → NaOH + ½ H2
b) Kim loại tác dụng với nước ở nhiệt độ cao
c) Kim loại tác dụng với dung dịch HCl
Ví dụ: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
d) Kim loại tác dụng với muối
Ví dụ: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu