Tính chất vật lý của kim loại, tính chất hóa học của kim loại, dãy điện hóa kim loại và ý nghĩa - Hóa 12 bài 18

14:53:1329/10/2021

Rất nhiều vật dụng trong nhà được làm từ kim loại như: ấm đung nước, xoong được làm từ nhôm; dây điện được làm từ đồng; cánh cổng được làm từ sắt;...

Bài viết này sẽ giúp các em hiểu tính chất vật lý chung của kim loại, tính chất hóa học đặc trưng của kim loại và dãy điện hóa kim loại có ý nghĩa như thế nào?

I. Tính chất vật lý của kim loại

1. Tính chất vật lý chung của kim loại

Ở điều kiện thường, các kim loại đều ở trạng thái rắn (trừ Hg), có tính dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt và có ánh kim.

2. Giải thích tính chất vật lý chung

• Kim loại có tính dẻo: dễ rèn, dễ dát mỏng và dễ kéo sợi.

- Kim loại có tính dẻo là vì các ion dương trong mạng tinh thể kim loại có thể trượt lên nhau dễ dàng mà không tách ra khỏi nhau nhờ những electron tự do chuyển động dính kết chúng với nhau.

- Kim loại có tính dẻo nhất là vàng (Au).

• Kim loại có tính dẫn điện:

- Khi đặt một hiệu điện thế vào hai đầu dây kim loại, những electron chuyển động tự do trong kim loại sẽ chuyển động thành dòng có hướng từ cực âm đến cực dương, tạo thành dòng điện.

- Kim loại dẫn điện tốt nhất là bạc (Ag), sau đó đến Cu, Au, Al, Fe,...

- Ở nhiệt độ càng cao thì tính dẫn điện của kim loại càng giảm do ở nhiệt độ cao, các ion dương dao động mạnh cản trở dòng electron chuyển động.

• Kim loại có tính dẫn nhiệt:

- Các electron trong vùng nhiệt độ cao có động năng lớn, chuyển động hỗn loạn và nhanh chóng sang vùng có nhiệt độ thấp hơn, truyền năng lượng cho các ion dương ở vùng này nên nhiệt lan truyền được từ vùng này đến vùng khác trong khối kim loại.

- Thường các kim loại dẫn điện tốt cũng dẫn nhiệt tốt.

• Kim loại tính ánh kim

- 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.

⇒ Tóm lại: Tính chất vật lí chung của kim loại gây nên bởi sự có mặt của các electron tự do trong mạng tinh thể kim loại..

II. Tính chất hóa học của kim loại

• Tính chất hóa học điển hình của kim loại là tính khử:

M → Mⁿ⁺ + ne

• Tính chất hóa học của kim loại:

Tác dụng với phi kim (Cl₂, O₂, S,...)
Tác dụng với dung dịch axit (HCl, H₂SO₄ loãng; HNO₃, H₂SO₄ đặc)
Tác dụng với nước
Tác dụng với dung dịch muối
Một số kim loại lưỡng tính như Al, Zn, Be, Sn, Pb,... tác dụng với dung dịch kiềm
Kim loại mạnh khử được oxit của kim loại yếu ở nhiệt độ cao

1. Kim loại tác dụng với phi kim

a) Kim loại tác dụng với Clo

- Hầu hết các kim loại đều có thể khử trực tiếp clo tạo thành muối clorua

$\small 2\overset{0}{Fe}+3\overset{0}{Cl_2}\rightarrow 2\overset{+3}{Fe}\overset{-1}{Cl_3}$

b) Kim loại tác dụng với Oxi

- Hầu hết các kim loai có thể khử oxi từ số oxi hóa 0 xuống số oxi hóa -2.

$\small 4\overset{0}{Al}+3\overset{0}{O_2}\rightarrow 2\overset{+3}{Al_2}\overset{-2}{O_3}$

c) Kim loại tác dụng với lưu huỳnh

- Nhiều kim loại có thể khử lưu huỳnh từ số oxi hóa 0 xuống số oxi hóa -2. Phản ứng cần đun nóng (trừ Hg).

$\dpi{100} \small \overset{0}{Fe}+\overset{0}{S}\xrightarrow[]{t^0} \overset{+2}{Fe}\overset{-2}{S}$

$\small \overset{0}{Hg}+\overset{0}{S}\xrightarrow[]{}\overset{+2}{Hg}\overset{-2}{S}$

2. Kim loại tác dụng với axit

a) Kim loại tác dụng với axit HCl, H₂SO₄ loãng

- Kim loại đứng trước H trong dãy hoạt động hóa học có thể tác dụng được với axit để sinh ra khí H₂.

$\small \overset{0}{Fe}+2\overset{+1}{H}Cl\xrightarrow[]{} \overset{+2}{Fe}Cl_2+\overset{0}{H_2}$

$\small \overset{0}{Fe}+\overset{+1}{H_2}SO_4\xrightarrow[]{} \overset{+2}{Fe}SO_4+\overset{0}{H_2}$

b) Kim loại tác dụng với axit HNO₃, H₂SO₄ đặc

- Hầu hết kim loại (trừ Pt, Au) khử được $\small \overset{+5}{N}$ (trong HNO₃) và $\small \overset{+6}{S}$ (trong H₂SO₄) xuống số oxi hóa thấp hơn.

Kim_Loại + (H₂SO₄₍_đ), HNO₃) → Muối + Sản phẩm khử (SO₂, NO, NO₂, H₂S,...) + H₂O

$\small 3\overset{0}{Cu}+8H\overset{+5}NO_{3(l)}\xrightarrow[]{} 3 \overset{+2}{Cu}(NO_3)_2+2\overset{+2}{N}O+4H_2O$

$\small 3\overset{0}{Cu}+2H_2\overset{+6}SO_{4(d)}\xrightarrow[]{t^0} \overset{+2}{Cu}SO_4+\overset{+4}{S}O_2+2H_2O$

> Chú ý : Các kim loại Al, Fe, Cr,...không tác dụng với HNO₃, H₂SO₄ đặc, nguội.

Kim loại sẽ lên số oxi hóa cao nhất khi tác dụng với dung dịch HNO₃, H₂SO₄ đặc.

3. Kim loại tác dụng với nước

- Một số kim kim loại có tính khử mạnh (nhóm IA và IIA trừ Be, Mg) có thể tác dụng với nước ở nhiệt độ thường, kim loại có tính khử yếu hơn như Fe, Zn,... chỉ khử được nước ở nhiệt độ cao. Không khử được nước như: Ag, Au,...

$\small 2\overset{0}{Na}+2\overset{+1}{H_2}O\xrightarrow[]{} 2\overset{+1}{Na}OH+\overset{0}{H_2}$

4. Kim loại tác dụng với dung dịch muối

- Với Na, K, Ca và Ba phản ứng với nước trước sau đó dung dịch kiềm tạo thành sẽ phản ứng với muối.

- Với các kim loại không tan trong nước, kim loại hoạt động đẩy được kim loại kém hoạt động ra khỏi dung dịch muối của chúng theo quy tắc α.

$\small \overset{0}{Fe}+\overset{+2}{Cu}SO_4\xrightarrow[]{} \overset{+2}{Fe}SO_4+\overset{0}{Cu}$

5. Kim loại tác dụng với dung dịch kiềm

- Các kim loại mà hiđroxit của chúng có tính lưỡng tính như Al, Zn, Be, Sn, Pb,... tác dụng được với dung dịch kiềm(đặc).

2Al + 6H₂O + 2NaOH → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂

6. Kim loại tác dụng với oxit kim loại

- Các kim loại mạnh khử được các oxit kim loại yếu hơn ở nhiệt độ cao thành kim loại.

2Al + Fe₂O₃ $\small \xrightarrow[]{t^0}$ 2Fe + Al₂O₃

III. Dãy điện hóa của kim loại

1. Cặp oxi hóa - khử của kim loại

- Nguyên tử kim loại dễ nhường electron để trở thành ion kim loại, ngược lại ion kim loại có thể nhận electron để trở thành nguyên tử kim loại.

- Dạng oxi hóa và dạng khử của cùng một nguyên tố kim loại tạo nên cặp oxi hóa - khử của kim loại.

2. So sánh tính chất của các cặp oxi hóa - khử

- Ví dụ so sánh tính chất của hai cặp oxi hóa - khử Cu²⁺/Cu và Ag⁺/Ag.

- Thực nghiệm cho thấy Cu tác dụng được với dung dịch muối AgNO₃ theo phương trình ion rút gọn:

Cu + 2Ag⁺ → Cu²⁺ + 2Ag

- Trong khi đó, ion Cu²⁺ không oxi hóa được Ag. Như vậy, ion Cu²⁺ có tính oxi hóa yếu hơn ion Ag⁺ và kim loại Cu có tính khử mạnh hơn kim loại Ag.

3. Dãy điện hóa của kim loại

- Người ta đã so sánh tính chất của nhiều cặp oxi hóa - khử và sắp xếp thành dãy điện hóa của kim loại: Dãy điện hóa của kim loại Hóa lớp 12

4. Ý nghĩa của dãy điện hóa của kim loại

- Dãy điện hóa của kim loại cho phép dự đoán chiều của phản ứng giữa 2 cặp oxi hóa - khử theo quy tắc α: Phản ứng giữa 2 cặp oxi hóa - khử sẽ xảy ra theo chiều chất oxi hóa mạnh hơn sẽ oxi hóa chất khử mạnh hơn, sinh ra chất oxi hóa yếu hơn và chất khử yếu hơn.

* Ví dụ: Phản ứng giữa 2 cập Fe²⁺/Fe và Cu²⁺/Cu xảy ra theo chiều ion Cu²⁺ oxi hóa Fe tạo ra ion Fe²⁺ và Cu.

Ý nghĩa của dãy điện hóa kim loại Trên đây KhoiA.Vn đã giới thiệu với các em về tính chất vật lý và tính chất hóa học của kim loại, dãy điện hóa kim loại và ý nghĩa. Hy vọng bài viết giúp các em hiểu rõ hơn. Nếu có câu hỏi hay góp ý các em hãy để lại bình luận dưới bài viết, chúc các em thành công.