Tính chất hóa học của kim loại nằm trong SGK Hóa học 9 là một kiến thức vô cùng quan trọng mà các bạn học sinh cần nắm rõ. Hãy cùng Dinhnghia tìm hiểu về kim loại, các tính chất hóa học của kim loại và một số bài tập vận dụng nhé!
Nội dung bài viết
Tìm hiểu chung về kim loại
Kim loại là gì?
Kim loại là một nhóm các nguyên tố hóa học có đặc điểm chung là chúng dẫn điện và nhiệt tốt, thường có ánh kim lấp lánh và có khả năng tạo thành hợp chất thông qua sự chia sẻ hoặc trao đổi electron. Các kim loại thường có tính đàn hồi, có thể uốn dẻo mà không bị gãy, và thường có khả năng chịu nhiệt và chịu lực tốt.
Kim loại có mặt rộng rãi trong bảng tuần hoàn các nguyên tố và chiếm phần lớn số lượng nguyên tố hóa học. Chúng có vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực của đời sống và công nghiệp, từ việc sử dụng trong xây dựng (như thép và nhôm), trong sản xuất điện tử (như đồng và vàng), cho đến các ứng dụng trong y tế và trang sức.
Cấu tạo của kim loại
Cấu tạo tinh thể
Hầu hết các kim loại có cấu trúc tinh thể chặt chẽ. Chúng thường xuất hiện dưới ba dạng mạng tinh thể chính: mạng lập phương tâm diện (chiếm 74%), mạng lập phương tâm khối (chiếm 68%), và mạng lục phương (chiếm 74%).
Trong cấu trúc tinh thể, các nút mạng là những điểm mà ở đó cation hoặc nguyên tử kim loại có khả năng dao động quanh một vị trí cố định. Các electron tự do có mặt giữa các nút mạng, có khả năng chuyển động một cách linh hoạt và tự do.
Liên kết kim loại được tạo thành từ các electron tự do, chúng liên kết các nút mạng lại với nhau, tạo nên cấu trúc đặc trưng của kim loại.
Cấu tạo nguyên tử
Trong nguyên tử của kim loại, lớp electron ngoài cùng thường chỉ chứa từ 1 đến 3 electron.
Các nguyên tử kim loại có bán kính lớn, trong khi điện tích của hạt nhân lại nhỏ hơn so với các phi kim thuộc cùng một chu kỳ.
Kim loại có độ âm điện thấp và năng lượng ion hóa cũng ít hơn so với các phi kim nằm trong cùng chu kỳ đó.
Xem thêm:
- Tính chất vật lý của kim loại: Lý thuyết và Các dạng bài tập
- Dãy hoạt động hóa học của kim loại – Bài tập Hóa lớp 9
Các tính chất hóa học của kim loại
Tác dụng với nước
Các kim loại hoạt động mạnh như Li, Na, Ca, Ba,… có khả năng phản ứng với nước ngay cả ở nhiệt độ phòng, tạo ra dung dịch kiềm và giải phóng khí H2.
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2
Các kim loại trung bình cần phải có nhiệt độ cao mới tác dụng với nước như Mg, Fe… tạo ra dung dịch bazơ và giải phóng khí H2.
Mg + 2H2O (t°) → Mg(OH)2 + H2
Tác dụng với phi kim
Tác dụng với oxi
Hầu hết các kim loại (trừ Ag, Au, Pt) phản ứng với oxi ở nhiệt độ thường hoặc nhiệt độ cao tạo thành oxit.
2Ca + O2 → 2CaO
3Fe + 2 O2 (t°) → Fe3O4
Tác dụng với phi kim khác
- Tác dụng với Cl2
Hầu hết các kim loại tác dụng với Cl2 tạo ra muối clorua (trừ Au, Pt). Kim loại trong muối tạo ra có hóa trị cao nhất.
2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
- Tác dụng với lưu huỳnh
Tác dụng với lưu huỳnh khi đun nóng tạo muối sunfua (Trừ Hg tác dụng với S ở nhiệt độ thường)
Fe + S (t°) → FeS
Hg + S → HgS
Tác dụng với dung dịch axit
- Tác dụng với HCl, H2SO4 loãng
Kim loại đứng trước H trong dãy hoạt động hóa học tác dụng với HCl và H2SO4 loãng tạo ra muối và khí Hidro
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2
- Tác dụng với axit H2SO4 đặc nóng và HNO3 đặc nóng
2Fe + 6H2SO4 đặc (t°) → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Tác dụng với dung dịch kiềm
- Các kim loại tan trong nước (kim loại kiềm) như Na, Ba, Ca, K… sẽ tác dụng với H2O trong dung dịch kiềm:
2K + 2H2O + 2NaOH → 2NaKO2 + 3H2
- Các kim loại có hidroxit tương ứng là chất lưỡng tính, tác dụng với dung dịch kiềm sẽ tạo thành muối mới và giải phóng khí H2.
2Al + 2H2O +2NaOH → 2NaAlO2 + 3H2
Tác dụng với dung dịch muối
Các kim loại có hoạt tính hóa học cao (ngoại trừ Na, K, Ca, Ba…) có khả năng khử các kim loại hoạt động yếu hơn từ dung dịch muối dẫn đến hình thành muối mới và kim loại mới.
2Cu + 2AgNO3 → 2Ag + 2CuNO3
Tác dụng với oxit kim loại
Ở nhiệt độ cao, kim loại mạnh khử oxit kim loại yếu hơn thành kim loại:
2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe
Bài tập vận dụng tính chất hóa học của kim loại
Dạng 1: Kim loại tác dụng với phi kim
Ví dụ: Đốt cháy hoàn toàn 3 gam hỗn hợp T gồm Al và Cu cần vừa đủ 1,456 lít hỗn hợp khí gồm O2 và Cl2 thu được 6,64 gam chất rắn. Phần trăm khối lượng của Al trong T là?
Hướng dẫn giải:
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:
=> m O2 + m Cl2 = m Chất rắn – m KL = 6,64 – 3 = 3,64 gam
n O2 + n Cl2 = 1,456 : 22,4 = 0,065 (mol)
Gọi số mol O2, Cl2 lần lượt là a, b. Ta có hệ phương trình:
(1) a + b = 0,065
(2) 32a + 71b = 3,64
=> a = 0,025 ; b = 0,04
Gọi số mol Al, Cu lần lượt là x, y. Áp dụng định luật bảo toàn electron:
=> Tổng lượng e nhường của KL bằng tổng lượng e nhận của phi kim (O2, Cl2)
=> 3x + 2y = 4. n O2 + 2. n Cl2
=> 3x + 2y = 4 . 0,025 + 2 . 0,04 = 0,18 (I)
Khối lượng của 2 kim loại bằng 3 gam
=> 27x + 64y = 3 (II)
Từ (I) và (II) => x = 0,04 ; y = 0,03
% Al = (0,04 . 27) : 3 . 100% = 36%.
Dạng 2: Kim loại tác dụng với axit
Ví dụ 1: Hoà tan 7,8g hỗn hợp bột Al và Mg trong dung dịch HCl dư. Sau phản ứng khối lượng dung dịch axit tăng thêm 7,0g. Khối lượng nhôm và magie trong hỗn hợp đầu là?
Hướng dẫn giải:
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mH2 = 7,8 – 7,0 = 0,8 gam
Mặt khác theo công thức 1 và theo đề ta có hệ phương trình:
(1) 3.nAl + 2.nMg = 2.nH2 = 2.0.8/2 (Khi tham gia phản ứng nhôm nhường 3 e, Magie nhường 2 e và H2 thu về 2 e)
(2) 27.nAl +24.nMg = 7,8
Giải hệ phương trình (1), (2) ta có nAl = 0.2 mol và nMg = 0.1 mol
Từ đó ta tính được mAl = 27.0,2 =5,4 gam và mMg = 24.0,1 = 2,4 gam.
Ví dụ 2: Hòa tan 15 gam hỗn hợp X gồm hai kim loại Mg và Al vào dung dịch Y gồm HNO3 và H2SO4 đặc thu được 0,1 mol mỗi khí SO2, NO, NO2, N2O. Phần trăm khối lượng của Al và Mg trong X lần lượt là?
Hướng dẫn giải:
Ta có 24 nMg + 27 nAl =15 (1)
- Xét quá trình oxi hóa
Mg → Mg2+ + 2e
Al → Al3+ +3e
⇒ Tổng số mol e nhường = 2nMg + 3 nAl
- Xét quá trình khử
2N+5 +2.4e → 2 N+1
S+6 + 2e → S+4
⇒ Tổng số mol e nhận = 2.0,4 + 0,2 = 1,4 mol
Theo định luật bảo toàn e ta có:
2nMg + 3 nAl = 1,4 (2)
Giải hệ (1) và (2) ta được nMg = 0,4 mol, nAl = 0,2 mol
⇒ %Al = 27.0,2/15 = 36%
⇒ %Mg = 64%
Dạng 3: Kim loại tác dụng với dung dịch muối
Ví dụ 1: Ngâm một lá sắt trong dung dịch CuSO4. Nếu biết khối lượng đồng bám trên lá sắt là 9,6 gam thì khối lượng lá sắt sau ngâm tăng thêm bao nhiêu gam so với ban đầu?
Hướng dẫn giải:
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
Theo bài ta có: nCu bam vao = 9,6/64 = 0,15 mol
Theo PTHH ta có:
⇒ mMg = 0,03.24 = 0,72g
⇒ m(Cu bám vào) – m(Fe tan) = m(Fe tăng)
⇔ 9,6 – 0,15.56 = 1,2g
⇒ m(Fe tăng) = 1,2 gam.
Ví dụ 2: Cho m gam Mg vào 100 ml dung dịch A chứa ZnCl2 và CuCl2, phản ứng hoàn toàn cho ra dung dịch B chứa 2 ion kim loại và một chất rắn D nặng 1,93 gam. Cho D tác dụng với dung dịch HCl dư còn lại một chất rắn E không tan nặng 1,28 gam. Tính m.
Hướng dẫn giải:
Mg + CuCl2 → MgCl2 + Cu
Mg + ZnCl2 → MgCl2 + Zn
Theo bài ta suy ra: Mg tan hết, CuCl2 phản ứng hết, ZnCl2 còn dư.
⇒ mCu = mE khong tan = 1,28g ⇒ nCu = 1,28/64 = 0,02 mol
⇒ mZn = mD – mCu = 1,93 – 1,28 = 0,65g ⇒ nZn = 0,65/65 = 0,01 mol
⇒ nMg = nZn + nCu = 0,03 mol ⇒ mMg = 0,03.24=0,72g
Dạng 4: Kim loại tác dụng với dung dịch kiềm
Ví dụ 1: Cho 11,8 gam hỗn hợp X gồm Al và Cu vào dung dịch NaOH (loãng, dư). Khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 6,72 lít khí H2 (đktc). Khối lượng của Cu trong hỗn hợp X là?
Hướng dẫn giải:
Khi cho hỗn hợp X gồm Al và Cu vào dung dịch NaOH loãng dư thì chỉ có Al phản ứng.
Al + NaOH + H2O → NaAlO2 + 3/2 H2
Ta có: nAl = 2/3.nH2 = 2/3.0,3 = 0,2 (mol)
→ mCu = mX – mAl = 11,8 – 0,2. 27 = 6,4 (g).
Ví dụ 2: Hòa tan hết m gam nhôm vào dung dịch NaOH 1M, thu được 6,72 lít khí (đktc). Thể tích dung dịch NaOH tối thiểu cần dùng là?
Hướng dẫn giải:
nH2(đktc) = VH2/22,4 = 6,72/22,4 = 0,3 (mol)
PTHH: 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2↑ (mol)
0,2 ← 0,3
Theo PTHH: n(NaOH) = 2/3 nH2 =2/3×0,3 =0,2 (mol)
→ V(NaOH) = n(NaOH) : CM = 0,2 : 1 = 0,2 (lít) = 200 (ml).
Xem thêm:
- Phương trình hóa học là gì? Ý nghĩa và Các dạng bài tập
- Công thức hóa học là gì? Ý nghĩa và Bài tập về công thức hóa học
- Điều chế khí oxi là gì? Phản ứng phân hủy là gì? – Hóa học 8 Bài 27
Qua bài viết vừa rồi, Dinhnghia đã mang đến cho bạn những kiến thức về kim loại, cấu tạo, tính chất hóa học của kim loại. Hy vọng bài viết đã mang đến cho bạn những thông tin hữu ích. Nếu thấy bài viết có ích hãy chia sẻ cho bạn bè cùng xem nhé! Chúc các bạn học tập tốt!