Bài 18 Tính chất của kim loại Dãy điện hóa của kim loại I Tính chất vật lý 1 Tính chất chung Ở điều kiện thường, các kim loại đều ở trạng thái rắn (trừ Hg), có tính dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt và có ánh[.]
Bài 18: Tính chất kim loại Dãy điện hóa kim loại I Tính chất vật lý Tính chất chung - Ở điều kiện thường, kim loại trạng thái rắn (trừ Hg), có tính dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt có ánh kim - Tính chất vật lý chung kim loại gây nên có mặt electron tự mạng tinh thể kim loại Giải thích a) Tính dẻo - Kim loại có tính dẻo: dễ rèn, dễ dát mỏng, dễ kéo sợi - Kim loại có tính dẻo ion dương tinh thể kim loại trượt lên dễ dàng mà không cần phải tách khỏi nhờ electron tự chuyển động dính kết chúng với Các lớp mạng tinh thể kim loại trước biến dạng (a) sau biến dạng (b) - Vàng kim loại có tính dẻo cao, dát thành mỏng đến mức ánh sáng xun qua b) Tính dẫn điện - Kim loại dẫn điện tốt Ag, sau đến Cu, Au, Al, Fe, … - Ở nhiệt độ cao, tính dẫn điện kim loại giảm nhiệt độ cao ion dương dao động mạnh cản trở dòng electron chuyển động c) Tính dẫn nhiệt - Thường kim loại dẫn điện tốt dẫn nhiệt tốt - Các electron vùng nhiệt độ cao có động lớn, chuyển động hỗn loạn nhanh chóng sang vùng có nhiệt độ thấp hơn, truyền lượng cho ion dương vùng nên nhiệt lan truyền từ vùng sang vùng khác khối kim loại d) Ánh kim Các electron tự tinh thể kim loại phản xạ hầu hết tia sáng nhìn thấy được, đo kim loại sáng lấp lánh gọi ánh kim Trang sức kim loại bạc Một số tính chất vật lí riêng: a Khối lượng riêng kim loại khác thường dao động từ 0,5 g/cm3 (Li) đến 22,6 g/ cm3 (Os) Thường thì: + D < g/cm3: kim loại nhẹ (ví dụ: K, Na, Mg, Al …) + D > g/cm3: kim loại nặng (ví dụ: Zn, Fe ) b Nhiệt độ nóng chảy: biến đổi từ -39oC (Hg) đến 3410oC (W) Thường thì: + tnc < 1000oC: kim loại dễ nóng chảy + tnc > 1500oC: kim loại khó nóng chảy (kim loại chịu nhiệt) c Tính cứng: Kim loại mềm K, Rb, Cs (dùng dao cắt được) cứng Cr (cắt kính) II Tính chất hóa học Tính chất đặc trưng kim loại tính khử (nguyên tử kim loại dễ bị oxi hóa thành ion dương): M → Mn+ + ne Tác dụng với phi kim a) Tác dụng với clo Hầu hết kim loại khử trực tiếp clo tạo thành muối clorua Ví dụ: 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 Sắt tác dụng với clo b) Tác dụng với oxi Hầu hết kim loại khử oxi từ số oxi hóa (O2) xuống số oxi hóa -2 Ví dụ: 4Al + 3O2 2Al2O3 3Fe + 2O2 Fe3O4 c) Tác dụng với lưu huỳnh Nhiều kim loại khử lưu huỳnh từ số oxi hóa xuống số oxi hóa -2 Phản ứng cần đun nóng (trừ Hg) Hg + S → HgS Fe + S FeS Tác dụng với axit a) Đối với dung dịch HCl, H2SO4 loãng: (M đứng trước hiđro dãy điện cực chuẩn) Ví dụ: Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 b) Đối với H2SO4 đặc, HNO3 (axit có tính oxi hóa mạnh): + Kim loại thể nhiều số oxi hóa khác phản ứng với H2SO4 đặc, HNO3 sẽ đạt số oxi hóa cao + Hầu hết kim loại phản ứng với HNO3 H2SO4 đặc (trừ Pt, Au) Khi trong H2SO4 bị khử thành Trong HNO3 đặc Với HNO3 loãng bị khử thành (SO2); (H2S) (NO2) bị khử thành (NO) (N2O) (N2) (NH4+) + Các kim loại có tính khử mạnh thường cho sản phẩm khử có số oxi hóa thấp Các kim loại Na, K…sẽ gây nổ tiếp xúc với dung dịch axit đặc Ví dụ: 2Fe + 6H2SO4 (đặc) Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O 4Mg + 5H2SO4 (đặc) 4MgSO4 + H2S + 4H2O Cu + 4HNO3 (đặc) Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 3Cu + 8HNO3 (loãng) 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O Lưu ý: Fe, Al, Cr bị thụ động hóa H2SO4 đặc, nguội HNO3 đặc, nguội Tác dụng với dung dịch muối - Với Na, K, Ca Ba… (các kim loại tác dụng với nước) phản ứng với nước trước sau dung dịch kiềm tạo thành phản ứng với muối Ví dụ: Cho Na vào dung dịch CuSO4 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 2NaOH + CuSO4 → Cu(OH)2↓ + Na2SO4 - Với kim loại không tan nước, kim loại mạnh khử ion kim loại yếu dung dịch muối thành kim loại tự Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu Chú ý: 2Fe3+ + Fe → 3Fe2+ Cu + 2Fe3+ → Cu2+ + 2Fe2+ Fe2+ + Ag+ → Ag + Fe3+ Tác dụng với nước - Các kim loại có tính khử mạnh: kim loại nhóm IA IIA (trừ Be, Mg) khử H 2O dễ dàng nhiệt độ thường - Các kim loại có tính khử trung bình khử nước nhiệt độ cao (Fe, Zn,…) Các kim loại cịn lại khơng khử H2O Ví dụ: 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2 III Dãy điện hóa kim loại Cặp oxi hố – khử kim loại Ag+ + 1e ⇄ Ag Cu2+ + 2e ⇄ Cu Mn+ + ne ⇄ M [O] [K] - Các nguyên tử kim loại (Ag, Cu, …) đóng vai trò chất khử, ion kim loại (Ag +, Cu2+…) đóng vai trị chất oxi hóa - Dạng oxi hoá dạng khử nguyên tố kim loại tạo nên cặp oxi hoá – khử kim loại Ví dụ: Cặp oxi hố – khử Ag+/Ag; Cu2+/Cu; Fe2+/Fe So sánh tính chất cặp oxi hố – khử Ví dụ: So sánh tính chất hai cặp oxi hoá – khử Cu2+/Cu Ag+/Ag Thực nghiệm cho thấy Cu tác dụng với dung dịch muối AgNO3 theo phương trình: Cu + 2Ag+→ Cu2+ + 2Ag Kết luận: Tính khử: Cu > Ag Tính oxi hố: Ag+ > Cu2+ Dãy điện hóa kim loại Người ta so sánh tính chất nhiều cặp oxi hóa – khử xếp thành dãy điện hóa kim loại: Ý nghĩa dãy điện hóa kim loại - Dãy điện hóa kim loại cho phép dự đốn chiều phản ứng hai cặp oxi hóa – khử theo quy tắc alpha (α): Phản ứng hai cặp oxi hóa – khử xảy theo chiều chất oxi hóa mạnh oxi hóa chất khử mạnh hơn, sinh chất oxi hóa yếu chất khử yếu - Cách xác định chiều phản ứng oxi hóa – khử theo quy tắc alpha: Tổng quát Giả sử có hai cặp oxi hóa khử: Xx+/ X Yy+/Y (trong cặp Xx+/ X đứng trước cặp Yy+/Y dãy điện hóa) Xác định chiều phản ứng oxi hóa khử Bước 1: Viết hai cặp oxi hóa – khử theo thứ tự dãy điện hóa: Bước 2: Áp dụng quy tắc alpha (α) Phản ứng xảy theo chiều mũi tên sau: Bước 3: Xác định chiều phản ứng Phản ứng xảy sau: Ví dụ: Xác định chiều phản ứng xảy hai cặp Fe2+/ Fe Cu2+/ Cu Hướng dẫn giải: Bước 1: Theo trật tự dãy điện hóa có cặp Fe2+/ Fe đứng trước cặp Cu2+/ Cu Bước 2: Áp dụng quy tắc alpha: Bước 3: Xác định chiều phản ứng Cu2+ + Fe → Cu + Fe2+ Phản ứng xảy theo chiều ion Cu2+ oxi hóa Fe để tạo Fe2+ Cu ... luận: Tính khử: Cu > Ag Tính oxi hố: Ag+ > Cu 2+ Dãy điện hóa kim loại Người ta so sánh tính chất nhiều cặp oxi hóa – khử xếp thành dãy điện hóa kim loại: Ý nghĩa dãy điện hóa kim loại - Dãy điện hóa. .. kim loại không tan nước, kim loại mạnh khử ion kim loại yếu dung dịch muối thành kim loại tự Fe + CuSO4 → FeSO4? ?+ Cu Chú ý: 2Fe 3+? ?+ Fe → 3Fe 2+ Cu + 2Fe 3+ → Cu 2+? ?+ 2Fe 2+ Fe 2+? ?+ Ag+ → Ag + Fe 3+? ?... H2O Ví dụ: 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2 III Dãy điện hóa kim loại Cặp oxi hố – khử kim loại Ag+ + 1e ⇄ Ag Cu 2+ + 2e ⇄ Cu Mn+ + ne ⇄ M [O] [K] - Các nguyên tử kim loại (Ag, Cu,