Câu hỏi mở đầu trang 89

Đề bài: 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:

Kim loại được sử dụng rộng rãi nhờ các tính chất vật lí đặc trưng:

• Tính dẫn điện tốt → dùng làm dây dẫn điện.
• Tính dẫn nhiệt tốt → dùng chế tạo dụng cụ đun nấu.
• Bền, cứng (như thép) → dùng trong công trình xây dựng.

Tính chất hoá học đặc trưng của kim loại là tính khử (dễ nhường electron hoá trị):

$$\text{M} \longrightarrow \text{M}^{n+} + n\text{e}$$

I. Tính chất vật lí

Câu 1 trang 90

Đề bài: Vì sao kim loại có tính dẻo?

Lời giải:

Kim loại có tính dẻo vì khi có lực tác động (rèn, cán, kéo,…), các ion dương kim loại trong mạng tinh thể có thể trượt lên nhau mà không tách rời nhau. Sở dĩ như vậy là do các electron tự do trong mạng tinh thể chuyển động, liên kết các ion dương kim loại lại với nhau.

Câu 2 trang 90

Đề bài:

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) Sự khác biệt giữa liên kết kim loại và liên kết cộng hoá trị:

b) Vì sao kim loại dẫn điện, phi kim không dẫn điện:

• Kim loại dẫn điện vì trong mạng tinh thể có các electron hoá trị tự do. Khi đặt vào hiệu điện thế, các electron này di chuyển có hướng từ cực âm về cực dương → tạo thành dòng điện.
• Phi kim không dẫn điện vì các electron trong phi kim liên kết chặt chẽ với nguyên tử, không có electron tự do để di chuyển tạo dòng điện.

Câu 3 trang 90

Đề bài: 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:

Kim loại dẫn nhiệt tốt là do sự có mặt của các electron tự do trong mạng tinh thể:

• Khi đốt nóng một đầu thanh kim loại, các electron tự do ở vùng đó có động năng tăng lên.
• Các electron này truyền động năng cho ion dương ở nút mạng và các electron khác thông qua va chạm, làm nhiệt được lan truyền trong toàn thanh kim loại.

Ứng dụng: làm các dụng cụ đun nấu như xoong, nồi, chảo,…

Câu 4 trang 90

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

Lời giải:

Kim loại có ánh kim vì các electron tự do trong tinh thể kim loại phản xạ hầu hết những tia sáng nhìn thấy được, làm cho kim loại có vẻ sáng lấp lánh.

Ứng dụng: làm đồ trang sức (vàng, bạc, bạch kim), đồ trang trí, chế tạo gương phản chiếu,…

Hoạt động trang 91

Đề bài: 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 (ví dụ tungsten W, nóng chảy ở 3 410 °C) được dùng làm dây tóc bóng đèn sợi đốt, chế tạo dụng cụ chịu nhiệt trong ngành luyện kim.
• Kim loại có độ cứng lớn (ví dụ chromium Cr) được dùng để mạ bảo vệ bề mặt, chế tạo thép không gỉ, sản xuất dụng cụ cắt gọt.

II. Tính chất hoá học

Thí nghiệm trang 91 – Kim loại tác dụng với phi kim

Đề bài: Hãy mô tả hiện tượng quan sát được và viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra khi:

1. Đốt dây magnesium (Mg) trên ngọn lửa đèn cồn.
2. Đun nóng hỗn hợp bột nhôm và lưu huỳnh (tỉ lệ khối lượng ~1:2).

Lời giải:

1. Magnesium tác dụng với oxygen:

• Hiện tượng: Dây magnesium cháy sáng chói với ngọn lửa màu trắng, tạo ra chất rắn màu trắng (magnesium oxide).
• PTHH:

$$2\text{Mg}(s) + \text{O}_2(g) \xrightarrow{t^o} 2\text{MgO}(s)$$

2. Nhôm tác dụng với lưu huỳnh:

• Hiện tượng: Hỗn hợp cháy sáng, toả nhiều nhiệt, tạo ra chất rắn màu xám (aluminium sulfide).
• PTHH:

$$2\text{Al}(s) + 3\text{S}(s) \xrightarrow{t^o} \text{Al}_2\text{S}_3(s)$$

Câu 5 trang 92

Đề bài: 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 (nguyên tử kim loại nhường electron cho phi kim, tạo thành ion dương).

Ví dụ:

• Tác dụng với oxygen:

$$4\text{Al}(s) + 3\text{O}_2(g) \xrightarrow{t^o} 2\text{Al}_2\text{O}_3(s)$$

• Tác dụng với chlorine:

$$2\text{Fe}(s) + 3\text{Cl}_2(g) \xrightarrow{t^o} 2\text{FeCl}_3(s)$$

• Tác dụng với lưu huỳnh:

$$\text{Fe}(s) + \text{S}(s) \xrightarrow{t^o} \text{FeS}(s)$$

Câu 6 trang 92

Đề bài: 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.

Lời giải:

Theo SGK, những kim loại có thế điện cực chuẩn $E^o_{\text{M}^{n+}/\text{M}} < -0{,}414$ V có thể đẩy được hydrogen ra khỏi nước.

Trong Bảng 15.1, các kim loại nhóm IA (như Li, Na, K,…) và một số kim loại nhóm IIA (như Ca, Ba,…) đều có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn $-0{,}414$ V nên phản ứng được với nước ở nhiệt độ thường, giải phóng khí H₂.

Ví dụ:

$$2\text{Na}(s) + 2\text{H}_2\text{O}(l) \longrightarrow 2\text{NaOH}(aq) + \text{H}_2(g)$$

Thí nghiệm trang 92 – Kim loại tác dụng với dung dịch acid loãng

Đề bài: Cho vài hạt kẽm vào ống nghiệm, thêm khoảng 2 mL dung dịch H₂SO₄ 10%. Hãy mô tả hiện tượng quan sát được và viết phương trình hoá học.

Lời giải:

• Hiện tượng: Kẽm tan dần, có bọt khí không màu thoát ra (khí hydrogen).
• PTHH:

$$\text{Zn}(s) + \text{H}_2\text{SO}_4(aq) \longrightarrow \text{ZnSO}_4(aq) + \text{H}_2(g)$$

Câu 7 trang 93

Đề bài: 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.

Lời giải:

• Cặp $2\text{H}^+/\text{H}_2$ có $E^o = 0{,}00$ V.
• Các kim loại từ Cu đến Au có $E^o_{\text{M}^{n+}/\text{M}} > 0{,}00$ V, tức lớn hơn thế điện cực chuẩn của cặp $2\text{H}^+/\text{H}_2$.

→ Các kim loại này không khử được ion $\text{H}^+$ trong dung dịch HCl, H₂SO₄ loãng nên không đẩy được H₂ ra khỏi các dung dịch acid này.

Thí nghiệm trang 93 – Kim loại tác dụng với dung dịch muối

Đề bài: Cho đinh sắt vào cốc, thêm 2 – 3 mL dung dịch CuSO₄ 1M. Sau 5 phút lấy đinh sắt ra. Mô tả hiện tượng, giải thích và viết phương trình hoá học.

Lời giải:

• Hiện tượng: Đinh sắt tan một phần, có lớp kim loại màu đỏ (đồng) bám lên đinh sắt; dung dịch nhạt màu xanh dần.
• Giải thích: Sắt có tính khử mạnh hơn đồng nên đẩy đồng ra khỏi dung dịch muối. Cu sinh ra bám lên bề mặt đinh sắt.
• PTHH:

$$\text{Fe}(s) + \text{CuSO}_4(aq) \longrightarrow \text{FeSO}_4(aq) + \text{Cu}(s)$$

III. Em có thể

Ứng dụng của kim loại dựa trên tính chất vật lí

Lời giải:

Vì sao vật bằng sắt thép bị phá huỷ nhanh hơn trong môi trường acid loãng, còn vật bằng đồng thì khó bị phá huỷ hơn?

Lời giải:

• Sắt có $E^o_{\text{Fe}^{2+}/\text{Fe}} = -0{,}44$ V $< E^o_{2\text{H}^+/\text{H}_2} = 0{,}00$ V nên phản ứng được với dung dịch acid loãng, giải phóng H₂:

$$\text{Fe}(s) + 2\text{HCl}(aq) \longrightarrow \text{FeCl}_2(aq) + \text{H}_2(g)$$

→ Vật bằng sắt thép bị phá huỷ nhanh trong môi trường acid loãng.

• Đồng có $E^o_{\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}} = +0{,}34$ V $> 0{,}00$ V nên không phản ứng với dung dịch acid loãng (HCl, H₂SO₄ loãng).

→ Vật bằng đồng khó bị phá huỷ trong môi trường acid loãng hơn so với sắt thép.

ThS. Lê Thị Mai Nhi

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Hoá Học THPT

Trình độ: Thạc sĩ Hóa học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Chuyên Nguyễn Huệ