Giải SGK Hoá học 12 Bài 19. Tính chất vật lí và tính chất hóa học của kim loại

- 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.

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

- Liên kết kim loại: sự dùng chung electron giữa các nguyên tử kim loại.

- Liên kết cộng hoá trị: sự dùng chung electron giữa hai nguyên tử tham gia liên kết.

b) Khi một hiệu điện thế được áp vào thanh kim loại, các electron tự do trong mạng tinh thể sẽ di chuyển thành dòng từ phía cực âm về cực dương. Hệ quả là thanh kim loại trở thành vật dẫn điện.

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 …

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, gọi là ánh kim.

Nhờ tính ánh kim mà kim loại được dùng để chế tạo trang sức, đồ vật trang trí …

- Do có nhiệt độ nóng chảy cao, tungsten (vonfram) được sử dụng làm dây tóc bóng đèn trong bóng đèn sợi đốt.

- Vì rất cứng nên chromium là kim loại được mạ bên ngoài các sản phẩm để bảo vệ sản phẩm và hạn chế sự mài mòn.

Lời giải:

Thí nghiệm	Hiện tượng	Phương trình hoá học
Magnesium tác dụng với oxygen	Sợi dây magnesium cháy mãnh liệt cho ngọn lửa sáng chói.	2Mg + O$_{2}$ 2MgO
Nhôm tác dụng với lưu huỳnh	Hỗn hợp cháy sáng, phản ứng toả nhiều nhiệt.	2Al + 3SAl$_{2}$S$_{3}$

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

Ví dụ:

Những kim loại có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn -0,414 có thể đẩy được hydrogen ra khỏi nước.

Quan sát Bảng 15.1 xác định được: Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Cr, Fe có thể phản ứng với nước ở nhiệt độ thường giải phóng khí hydrogen.

Tuy nhiên chỉ có các kim loại Li, K, Ba, Ca, Na phản ứng nhanh với nước ở điều kiện thường, các kim loại còn lại phản ứng rất chậm hoặc gần như không xảy ra.

Hiện tượng: Hạt kẽm tan dần, có khí thoát ra.

Phương trình hoá học:

Zn(s) + H$_{2}$SO$_{4}$(aq) → ZnSO$_{4}$(aq) + H$_{2}$(g)

Ta có:

Nhận thấy thế điện cực chuẩn của các cặp oxi hóa – khử này lớn hơn rất nhiều so với thế điện cực chuẩn của hydrogen nên các kim loại từ Cu đến Au trong dãy điện hóa không đẩy được H$_{2}$ ra khỏi dung dịch của các acid như HCl, H$_{2}$SO$_{4}$ loãng.

Hiện tượng: Dung dịch nhạt màu dần, có lớp kim loại màu đỏ đồng bám ngoài đinh sắt.

Giải thích: Kim loại sắt hoạt động hoá học mạnh hơn kim loại đồng nên có thể đẩy được đồng ra khỏi dung dịch muối của nó.

Phương trình hoá học: Fe + CuSO$_{4}$ → FeSO$_{4}$ + Cu.

- Nhờ tính dẫn điện tốt 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 ánh kim mà kim loại được sử dụng để làm đồ trang sức, nhờ tính cứng và bền mà kim loại được dùng trong các công trình xây dựng…

- Sắt hoạt động hoá học mạnh hơn đồng; ngoài ra, sắt tác dụng được với dung dịch acid như HCl, H$_{2}$SO$_{4}$ loãng… ở điều kiện thường còn đồng thì không, do đó các vật bằng sắt thép bị phá huỷ nhanh hơn trong môi trường acid loãng, còn vật bằng đồng thì khó bị phá huỷ hơn.