Tính chất của kim loại, dãy điện hóa của kim loại

TÍNH CHẤT CỦA KIM LOẠI

A. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM

I. TÍNH CHẤT VẬT LÍ CỦA KIM LOẠI

1. Tính chất chung

Lúc tác dụng một lực cơ học đủ mạnh lên miếng kim loại, nó bị biến dạng. Sự biến dạng này là do những lớp trong tinh thể kim loại trượt lên nhau, nhưng ko tách rời nhau, mà vẫn liên kết với nhau nhờ lực hút tĩnh điện của những electron tự do với những cation kim loại trong mạng tinh thể. Do vậy kim loại sở hữu tính dẻo.

Những kim loại sở hữu tính dẻo cao là Au, Ag, Al, Cu, Sn,... Người ta sở hữu thể dát được những lá vàng mỏng tới 1/20 micron (Một micron bằng 1/1000mm), ánh sáng sở hữu thể đi qua được.

Nối một đoạn dây kim loại với nguồn điện, những electron tự do đang chuyển động hỗn loạn trở nên chuyển động thành dòng trong kim loại. Đó là sự dẫn điện của kim loại.

Kim loại dẫn điện tốt nhất là Ag, sau đó tới Cu, Au, Al, Fe,...

Nếu quy ước độ dẫn điện của Hg là đơn vị, thì độ dẫn điện của Ag là 49, của Cu là 46, của Au là 35,5, của Al là 26.

Đốt nóng một đầu dây kim loại, những electron tự do ở vùng nhiệt độ cao sở hữu động năng to hơn, chúng chuyển động tới vùng sở hữu nhiệt độ thấp hơn của kim loại và truyền năng lượng cho những ion dương ở đây. Vì vậy,

Nói chung, những kim loại nào dẫn điện tốt thì cũng dẫn nhiệt tốt. Tính dẫn nhiệt của kim loại giảm dần theo thứ tự Ag, Cu, Al, Fe,...

Vẻ sáng của kim loại gọi là Hầu hết kim loại đều sở hữu ánh kim. Sở dĩ kim loại sở hữu ánh kim là do những electron tự do trong kim loại phản xạ tốt những tia sáng sở hữu bước sóng mà mắt ta sở hữu thể nhận thấy được.

Tóm lại,

2. Tính chất riêng

Những kim loại khác nhau sở hữu khối lượng riêng khác nhau rõ rệt. Li là kim loại sở hữu khối lượng riêng nhỏ nhất, D = 0,5g/cm3. Kim loại sở hữu khối lượng riêng to nhất là osimi (Os), D = 22,6g/cm3.

Người ta quy ước, những kim loại sở hữu khối lượng riêng nhỏ hơn 5g/cm3 là những kim loại nhẹ, như : Na, K, Mg, Al,... Những kim loại sở hữu khối lượng riêng to hơn 5g/cm3 là những kim loại nặng, như : Fe, Zn, Pb, Cu, Ag, Hg,...

Những kim loại khác nhau sở hữu nhiệt độ nóng chảy rất khác nhau. Mang kim loại nóng chảy ở nhiệt độ thấp, như Hg nóng chảy ở -39OC, nhưng sở hữu kim loại nóng chảy ở nhiệt độ cao, như W (vonfam) nóng chảy 3410OC.

Những kim loại khác nhau sở hữu tính cứng rất khác nhau. Mang kim loại mềm như sáp, sử dụng dao cắt được thuận lợi như Na, K,... Trái lại sở hữu kim loại rất cứng, ko thể dũa được, như W, Cr,...

Nếu chia độ cứng của chất rắn thành 10 bậc và quy ước độ cứng của xoàn là 10, thì độ cứng của một số kim loại như sau : Cr là 9, W là 7, Fe là 4,5, Cu và Al là 3. Kim loại sở hữu độ cứng thấp nhất là những kim loại thuộc nhóm IA, ví dụ Cs sở hữu độ cứng là 0,2.

II. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC CHUNG CỦA KIM LOẠI

Từ những đặc điểm về cấu hình electron, độ âm điện, năng lượng ion hoá của nguyên tử kim loại, ta nhận thấy tính chất hoá học đặc trưng của kim loại là . M ® Mn+ + ne

1. Tác dụng với phi kim

Hầu hết những kim loại khử được phi kim thành ion âm. :

4Al + 3O2 ® 2Al2O3

Cu+ Cl2 ® CuCl2

2. Tác dụng với axit

Nhiều kim loại sở hữu thể khử được ion H+ (H3O+) của những axit này thành H2. :Zn + H2SO4 ® ZnSO4 + H2­

Zn + 2H+ ® Zn2+ + H2­

Những kim loại sở hữu tính khử mạnh như K, Na, ... sẽ gây nổ lúc xúc tiếp với những dung dịch axit.

Hầu hết những kim loại (trừ Pt, Au) khử được (overset{+5}{mathop{N}},) và (overset{+6}{mathop{S}},) trong những axit này xuống số oxi hoá thấp hơn: (overset{+4}{mathop{N}},) (NO2); (overset{+2}{mathop{N}},) NO; (overset{+1}{mathop{N}},)(N2O); (overset{0}{mathop{{{N}_{2}}}},) ; (overset{-3}{mathop{N}},(NH_{4}^{+})); (overset{+4}{mathop{S}},(SO_{2}^{{}})) ; (overset{0}{mathop{S}},) ; (overset{-2}{mathop{S}},(H_{2}^{{}}S)).

: 3(overset{0}{mathop{Cu}},) + 8(overset{+5}{mathop{HN{{O}_{3}}}},) (loãng) (to ) 3(overset{+2}{mathop{Cu}},)(NO3)2 + 2(overset{+2}{mathop{N}},) O + 4H2O

2(overset{0}{mathop{Fe}},) + 6(overset{+6}{mathop{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}},) (đặc) (xrightarrow{{{t}^{o}}}) ({{overset{+3}{mathop{Fe}},}_{2}}{{(S{{O}_{4}})}_{3}}) + 3(overset{+4}{mathop{S}},{{O}_{2}}) ­ + 6H2O

3. Tác dụng với dung dịch muối

Kim loại hoạt động khử được ion kim loại kém hoạt động hơn trong dung dịch muối thành kim loại tự do.

(overset{0}{mathop{Fe}},) + (overset{+2}{mathop{Cu}},)SO4 ® (overset{+2}{mathop{Fe}},)SO4 + (overset{0}{mathop{Cu}},)

4. Tác dụng với nước

- Những kim loại sở hữu tính khử mạnh như Na, K, Ca,... khử H2O thuận lợi ở nhiệt độ thường.

:2 (overset{0}{mathop{Na}},) + 2({{overset{+1}{mathop{H}},}_{2}}O) ® 2(overset{+1}{mathop{Na}},OH) + (overset{0}{mathop{{{H}_{2}}}},) ­

- Một số kim loại sở hữu tính khử trung bình, như Zn, Fe..., khử được tương đối nước ở nhiệt độ cao. : 3Fe + 4H2O (xrightarrow{{{t}^{o}}}) Fe3O4 + 4H2­

- Những kim loại sở hữu tính khử yếu như Cu, Ag, Hg,... ko khử được H2O, dù ở nhiệt độ cao.

III. CẶP OXI HOÁ - KHỬ CỦA KIM LOẠI

Trong phản ứng hoá học, cation kim loại sở hữu thể nhận electron để trở thành nguyên tử kim loại và trái lại, nguyên tử kim loại sở hữu thể nhường electron để trở thành cation kim loại.

Fe2++2e Fe

Cu2++2e Cu

Ag++1e Ag

Tổng quát :

Chất oxi hoá và chất khử của cùng một nhân tố kim loại tạo nên cặp oxi hoá - khử. Những cặp oxi hoá - khử trên được viết như sau :

Để thẩm định tính oxi hóa của ion kim loại và tính khử của kim loại, người ta sử dụng Thế điện cực tiêu chuẩn

IV. PIN ĐIỆN HOÁ

1. Cấu tạo

- Hai thanh kim loại khác nhau nhúng vào dung dịch muối của kim loại đó.

- Nối Hai thanh kim loại bằng dây dẫn điện

- Cầu muối nối giữa Hai dung dịch muối

Ví dụ: Hai cốc thuỷ tinh, một cốc chứa 50ml dung dịch CuSO4 1M, cốc kia chứa 50ml dung dịch ZnSO4 1M. Nhúng một lá Cu vào dung dịch CuSO4, một lá Zn vào dung dịch ZnSO4. Nối hai dung dịch bằng một ống hình chữ U đựng dung dịch NH4NO3 (hoặc KNO3). Ống này được gọi là cầu muối.

2. Cơ chế hoạt động trong pin điện hoá

· Trên điện cực Zn, những nguyên tử kẽm để lại electron trên bề mặt điện cực và và tan vào dung dịch dưới dạng ion Zn2+. Ở đây xảy ra thành Zn2+:

Zn®Zn2++2e

· Lá kẽm trở thành nguồn electron nên đóng vai trò cực âm. Những electron theo dây dẫn tới cực Cu. Ở đây, xảy ra những ion Cu2+ trong dung dịch thành Cu bám trên bề mặt lá Cu:

Cu2++2e®Cu

· Trong cầu muối, những cation (NH_{4}^{+}) (hoặc K+) di chuyển sang cốc đựng dung dịch CuSO4, những anion (NO_{3}^{-}) di chuyển sang cốc đựng dung dịch ZnSO4 làm thăng bằng điện tích, nên những dung dịch luôn trung hoà điện.

Ở mạch ngoài (dây dẫn), dòng electron đi từ cực kẽm sang cực đồng, tức thị, theo quy ước của điện học, dòng điện đi từ cực đồng sang cực kẽm. Vì thế, điện cực kẽm được gọi là Tên gọi này bắt nguồn từ tiếng Hi Lạp (anosdos) sở hữu tức thị nơi dòng điện đi vào. Còn theo cơ chế trên, Điện cực đồng gọi là . Về thực chất điện hoá học thì ion Cu2+.

· Những phản ứng oxi hoá và khử xảy ra trên bề mặt những điện cực của pin điện hoá nói trên sở hữu thể được viết tổng hợp lại bằng phương trình ion rút gọn :

Zn + Cu2+®Cu + Zn2+

Tương tự, trong pin điện hoá Zn - Cu đã xảy ra phản ứng oxi hoá - khử : Cu2+ (chất oxi hoá mạnh hơn) đã oxi hoá Zn (chất khử mạnh hơn) thành Zn2+ (chất oxi hoá yếu hơn) và Cu (chất khử yếu hơn) và năng lượng hoá học của phản ứng oxi hoá - khử đã chuyển hoá thành điện năng .

V. DÃY ĐIỆN HÓA CỦA KIM LOẠI

Là dãy những cặp oxi hóa khử được xếp theo chiều tăng trị giá của thế điện cực tiêu chuẩn.

B. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA

Giảng giải vì sao kim loại đề sở hữu tính chất vật lý chung là dẫn điện, dẫn nhiệt, dẻo và ánh kim?

Hướng dẫn giải:

Tính chất vật lý chung của kim loại sở hữu được là do trong cấu tạo mạng tinh thể kim loại sở hữu những electron tự do chuyển động trong mạng tinh thể kim loại.

Tính chất hóa học cơ bản của kim loại là gì và vì sao kim loại lại sở hữu tính chất đó?

Hướng dẫn giải:

Tính chất hóa học chung của kim loại là tính khử

M – ne → Mn+

Bởi vì:

Nguyên tử kim loại sở hữu số electron hóa trị ít 1,2,3 electron.

Trong cùng một chu kỳ bán kính nguyên tử kim loại to, điện tích hạt nhân nhỏ.

Năng lượng ion hóa nguyên tử kim loại nhỏ.

Vì vậy lực liên kết giữa hạt nhân với những electron hóa trị của kim loại là yếu nên chúng dễ tách ra khỏi nguyên tử. Kim thể loại hiện tính khử.

Thủy ngân dễ bay tương đối và rất độc. Nếu chẳng may nhiệt kế thủy ngân bị vỡ thì sở hữu thể sử dụng chất nào trong những chất sau để khử độc thủy ngân?

A. Bột sắt.

B. Bột lưu huỳnh.

C. Natri.

D. Nước.

Hướng dẫn giải:

Đáp án B.

Vì Hg độc nhưng lúc Hg + S → HgS (ko độc)

Dung dịch FeSO4 sở hữu lẫn tạp chất là CuSO4. Hãy giới thiệu phương pháp hóa học đơn thuần để sở hữu thể loại được tạp chất. Giảng giải việc làm viết phương trình phản ứng dạng phân tử và ion thu gọn.

Hướng dẫn giải:

Cho một thanh sắt sạch vào dung dịch sở hữu phản ứng

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu

Toàn bộ Cu thoát ra bám trên bề mặt thanh sắt, lấy thanh sắt ra ta còn lại dung dịch chỉ sở hữu FeSO4

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu

Fe + Cu2+→ Fe2++ Cu

Nhúng một lá sắt nhỏ vào dung dịch chứa một trong những chất sau: FeCl3, AlCl3, CuSO4, Pb(NO3)2, NaCl, HCl, HNO3, H2SO4(đặc nóng), NH4NO3. Số trường hợp phản ứng tạo muối Fe(II) là

A. 3.

B. 4.

C. 5.

D. 6.

Hướng dẫn giải:

Chọn B.

Những chất là FeCl3, CuSO4, Pb(NO3)2, HCl

Fe + 2FeCl3 → 3FeCl2

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu

Fe + Pb(NO3)2 → Fe(NO3)2 + Pb

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

Cho 5,5 gam hỗn hợp Al và Fe (trong đó số mol Al gấp đôi số mol Fe) vào 300 ml dung dịch AgNO3 1M. Khuấy kỹ tới phản ứng hoàn toàn thu m gam chất rắn. Trị giá của m là :

A. 33,95 g

B. 35,2g

C. 39,35g

D. 35,39g

Hướng dẫn giải:

Đáp án B.

Những phương trình hóa học sở hữu thể xảy ra :

Al + 3Ag+ [to ]Al3+ + 3Ag (1)

x 3x 3x

Fe + 3Ag+ [to ] Fe3+ + 3Ag (2)

0,5x 1,5x 1,5x

nAgNO3 = 0,3. 1 = 0,3 mol

Gọi số mol Al là x thì số mol Fe là 0,5x

Theo đề bài ta sở hữu: 27x + 56. 0,5x = 5,5 (1) suy ra x = 0,Một mol

Theo pt(1) nAgNO3 = 3. nAl = 3. 0,1 = 0,3 mol do đó chỉ xảy ra phản ứng (1).

Chất rắn thu được sau phản ứng là Ag và Fe

Khối lượng chất rắn = mAg + mFe = 0,3.108 + 0,1.0,5.56 = 35,2 (g).

Hãy sắp xếp theo chiều giảm tính khử và chiều tăng tính oxi hoá của những nguyên tử và ion trong hai trường hợp sau đây:

a) Fe, Fe2+, Fe3+, Zn, Zn2+, Ni, Ni2+, H, H+, Hg, Hg2+, Ag, Ag+.

b) Cl, Cl–, Br, Br–, F, F–, I, I–.

Hướng dẫn giải:

Tăng tính oxi hóa: Zn2+ < Fe2+ < Ni2+ < H+ < Hg2+ < Fe3+ < Ag+

Tăng tính oxi hóa: I < Br < Cl < F

Những tính chất vật lý chung của kim loại (dẫn điện, dẫn nhiệt, dẻo, ánh kim ) gây ra chủ yếu bởi:

A. Cấu tạo mạng tinh thể của kim loại.

B. Khối lượng riêng của kim loại.

C. Tính chất của kim loại.

D. Những electron tự do trong tinh thể kim loại.

Hướng dẫn giải:

Đáp án D.

Trên đây là gợi ý giải bài tập Hóa 12 bài 18 do thầy giáo ICAN trực tiếp soạn theo chương trình mới nhất. Chúc những bạn học tập vui vẻ.

Leave a Comment

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *