Kim Loại Và Tính Chất Hóa Học Của Kim Loại – Lý Thuyết Và Bài Tập

Vy - 28/01/2022

Lý thuyết về kim loại đóng vai trò quan trọng trong chương trình Hóa học vô cơ. Do đó, muốn làm chủ được các dạng bài tập ở phần này, các em cần phải nắm rõ các kiến thức liên quan đến kim loại. Các em hãy đọc ngay bài viết bên dưới từ Marathon Education để tìm hiểu về khái niệm kim loại là gì, tính chất vật lý cũng như các tính chất hóa học của kim loại.

Khái quát về kim loại

Kim loại là gì? Khái quát về kim loại
Kim loại là gì? Khái quát về kim loại (Nguồn: Internet)

Kim loại là gì?

Kim loại là những nguyên tố hóa học mà trong đó tồn tại những ion dương (hay còn được gọi là cation) và những liên kết kim loại.

Cấu tạo của kim loại

  • Cấu tạo nguyên tử:
    • Hầu hết, những nguyên tử kim loại đều có rất ít electron tồn tại ở lớp ngoài cùng (khoảng từ 1, 2 hoặc 3 e).
    • Trong một chu kì, nguyên tử của các nguyên tố kim loại có điện tích hạt nhân bé hơn so với các nguyên tử phi kim khác.
  • Cấu tạo tinh thể:
    • Ở nhiệt độ thường, các kim loại tồn tại ở dạng rắn, trừ Hg (thủy ngân) ở dạng lỏng.
    • Kim loại có 3 loại mạng tinh thể: lập phương tâm diện (Cu, Ag, Al,…), lập phương tâm khối (Li, Na, K,…) và lục phương (Mg, Be, Zn,…).

Phân loại kim loại

Các nguyên tố kim loại sẽ được phân thành những nhóm cơ bản như sau:

  • Kim loại hiếm và kim loại cơ bản: Kim loại hiếm là những kim loại ít gặp, ít bị ăn mòn như vàng hoặc bạch kim. Còn cụm từ “cơ bản” là để chỉ các kim loại dễ bị oxi hóa và ăn mòn.
  • Kim loại đen và kim loại màu: Những kim loại có màu đen như crom, sắt, titan,… được gọi là các kim loại đen. Kim loại màu chỉ những kim loại có ánh kim và màu sắc như vàng, bạc, kẽm, đồng,…
  • Kim loại nặng và kim loại nhẹ: Những kim loại nhẹ sẽ có khối lượng riêng nhỏ hơn 5g/cm3 (Na, K, Mg,…). Ngược lại, các kim loại nặng sẽ có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm3 (Fe, Zn, Pb,…).

Lưu ý: kim loại nặng thường có số nguyên tử cao và thể hiện được tính kim loại ở nhiệt độ phòng. 

Trong bảng tuần hoàn hóa học, kim loại sẽ nằm tại nhóm IA (trừ H), nhóm IIA, IIIA (trừ Bo) và thuộc một phần của những nhóm IVA, VA, VIA. Đối với nhóm B, bao gồm từ IB đến VIIIB, là vị trí của các họ lantan và actini, chúng là những nguyên tố kim loại phóng xạ.

Tính chất vật lý của kim loại

Các tính chất vật lý của kim loại
Các tính chất vật lý của kim loại (Nguồn: Internet)

Kim loại có những tính chất vật lý cụ thể như sau:

  • Tính dẻo, dễ cắt, dễ dát mỏng: Những kim loại khác nhau có tính dẻo khác nhau. Thứ tự các kim loại có tính dẻo giảm dần: Au, Ag, Al, Cu, Sn…
  • Tính dẫn điện: Nhờ vào dòng electron chuyển động có hướng trong cấu tạo nên kim loại có khả năng dẫn điện. Các kim loại có khả năng dẫn điện theo thứ tự giảm dần: Ag, Cu, Au, Al, Fe,…
  • Tính dẫn nhiệt: Những kim loại dẫn điện tốt thường cũng sẽ dẫn được nhiệt. Theo đó, thứ tự các kim loại dẫn nhiệt tốt giảm dần: Ag, Cu, Al, Fe,…
  • Ánh kim: Hầu hết, các kim loại đều có ánh kim. Do vậy, một số kim loại được ứng dụng làm trang sức như vàng hay bạc. 

Những tính chất vật lí chung của kim loại như trên chủ yếu là do các electron tự do trong kim loại gây ra.

>>> Xem thêm: Dãy Hoạt Động Hóa Học Của Kim Loại Là Gì? Ý Nghĩa Và Mẹo Nhớ Nhanh

chương trình học thử

Tính chất hóa học của kim loại

Tính chất hóa học của kim loại
Tính chất hóa học của kim loại (Nguồn: Internet)

Lý thuyết về các tính chất hóa học của kim loại có phần phức tạp. Cụ thể, các em cần nắm vững một số

tính chất hóa học đặc trưng của kim loại dưới đây:

Tác dụng với phi kim

1. Tác dụng với oxi (trừ Ag, Au, Pt) 

Trên thực tế, đa số kim loại đều có khả năng cho phản ứng với oxi ở nhiệt độ thường hoặc ở điều kiện nhiệt độ cao để tạo ra các oxit (trừ Au, Pt, Ag,…).

4Na + O_2 \xrightarrow{t^o}  2Na_2O 

>>> Xem thêm: Lý Thuyết Về Tính Chất Hóa Học Của Oxi

2. Tác dụng với halogen: 

Một số kim loại cũng có thể tác dụng với halogen ở điều kiện nhiệt độ cao để tạo thành muối halogen. 

Cu + Cl_2\xrightarrow{t^o}  CuCl_2

3. Tác dụng với lưu huỳnh: 

Kim loại còn có khả năng kết hợp với lưu huỳnh trong điều kiện nhiệt độ cao để tạo thành các sản phẩm muối sunfua. 

Fe + S\xrightarrow{t^o} FeS

4. Tác dụng với nitơ: 

Một vài kim loại cho phản ứng với nitơ ở điều kiện thông thường.

N_2 + 6Na → 2Na_3N

Tác dụng với nước

Tính chất hóa học của kim loại cũng bao gồm phản ứng của kim loại với nước. 

1. Kim loại kiềm (Li, Na, K, Rb, Cs) và kiềm thổ (Ca, Sr, Ba): 

Những kim loại mạnh như Li, Na, Ca,… có thể tác dụng với nước ở điều kiện nhiệt độ phòng để tạo ra các dung dịch bazơ và giải phóng khí H2.

2Na + 2H_2O →  2NaOH + H_2

2. Các kim loại khác Mg, Zn, Fe,…

Các kim loại trung bình như Mg, Fe,… cần điều kiện nhiệt độ cao mới có thể phản ứng với nước để tạo thành oxit kim loại (trừ Mg tan chậm trong nước nóng tạo thành dung dịch Mg(OH)2) và khí hiđro. 

Mg + 2H_2O \xrightarrow{t^o} Mg(OH)_2 + H_2

3. Các kim loại không tác dụng với nước

Khác với những kim loại đã nêu trên, một số kim loại như Be, Cu, Ag, Hg,… không tác dụng được với nước.

Tác dụng với dung dịch axit

Trong phần tính chất hóa học của kim loại, các em cũng cần để ý đến khả năng kết hợp với dung dịch axit của nhiều kim loại ở những điều kiện khác nhau.

Kim loại có thể cho phản ứng với một số axit mạnh (HCl, H2SO4 loãng,…) ở điều kiện thông thường để tạo thành muối và khí hiđro.

Mg + H_2SO_{4 \ (loãng)}→ MgSO_4 +H_2

Khi cho kim loại tác dụng với HCl, HNO3 hay H2SO4 đặc nóng, các em sẽ thu được nhiều sản phẩm khử khác nhau.

  • Đối với HNO3 đặc nóng, khi tác dụng với kim loại sẽ thu được muối nitrat và nhiều loại khí như NO, NO2, N2O, N2 và muối NH4NO3. Ví dụ:
Cu + 4HNO_{3 \ \text{(đặc, nóng)}}\xrightarrow{t^o} Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 + 2H_2O
  • Trường hợp cho kim loại phản ứng với H2SO4 đặc nóng, ta sẽ thu được muối sunfat cùng những loại khí như H2S, SO2 và S. Ví dụ:
2Al + 6H_2SO_{4 \ \text{(đặc, nóng)}} \xrightarrow{t^o} Al_2(SO_4)_3 + 3SO_2↑ + 6H_2O

Chú ý: Al, Fe và Cr trở nên thụ động trong HNO3 và H2SO4 đặc nguội.

>>> Xem thêm: Axit Là Gì? Lý Thuyết Về Tính Chất Hóa Học Của Axit

Tác dụng với dung dịch muối

Tính chất hóa học đặc trưng của kim loại cuối cùng mà các em cần ghi nhớ đó là tác dụng với dung dịch muối. Phản ứng này còn được gọi với cái tên khác là phản ứng thủy luyện.

  • Trong trường hợp kim loại kiềm và kiềm thổ như Na, Ca, Ba,…thì kim loại sẽ tác dụng với nước để tạo thành dung dịch kiềm và khí H2. Sau đó, dung dịch kiềm mới tạo thành quay ra tác dụng với muối. Phản ứng này chỉ xảy ra nếu kết quả thu được kết tủa, chất bay hơi hoặc chất điện li yếu.
  • Đối với những kim loại khác khi tác dụng với muối sẽ tuân theo quy tắc alpha (α). Kim loại đứng trước trong dãy hoạt động của kim loại sẽ đẩy kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch để tạo thành muối mới và kim loại mới. Ví dụ:
Zn_{(r)} + CuSO_{4\ (dd)} → ZnSO_{4\ (dd)} + Cu_{(r)}

>>> Xem thêm: Muối Là Gì? Lý Thuyết Về Tính Chất Hóa Học Của Muối

Bài tập về tính chất hóa học của kim loại

Bài tập 1: Dựa vào tính chất hóa học đặc trưng của kim loại, hãy viết các phương trình hóa học biểu diễn các chuyển hóa sau đây:

\begin{aligned}
& \small Mg \xrightarrow{(1)} MgCl_2, Mg \xrightarrow{(2)} MgO, Mg \xrightarrow{(3)} MgSO_4
\\
& \small Mg \xrightarrow{(4)} Mg(NO_3)_2, Mg \xrightarrow{(5)} MgS
\end{aligned}

Lời giải:

\begin{aligned}
& \small (1) \ Mg + Cl_2 \xrightarrow{} MgCl_2
\\
& \small (2) \ 2Mg + O_2 \xrightarrow{t^o} 2MgO
\\
& \small (3) \ Mg + H_2SO_{4 \ loãng} \xrightarrow{} MgSO_4 +H_2O
\\
& \small (4) \ Mg + 2AgNO_3 \xrightarrow{} Mg(NO_3)_2 + 2Ag
\\
& \small (5) \ Mg + S \xrightarrow{} MgS
\end{aligned}

Bài tập 2: Ngâm một lá kẽm trong 20g dung dịch muối đồng sunfat 10% cho đến khi phản ứng kết thúc. Tính khối lượng kẽm đã phản ứng với dung dịch trên và nồng độ phần trăm của dung dịch sau phản ứng.

Lời giải:

\begin{aligned}
& \small \text{Phương trình phản ứng: } Zn + CuSO_4 \xrightarrow{} ZnSO_4 + Cu
\\
& \small \text{Khối lượng muối đồng sunfat tham gia phản ứng: } m_{CuSO_4} = \frac{C\%.m_{dd}}{100} = \frac{20.10}{100} = 2 \ g
\\
& \small \text{Số mol muối đồng sunfat tham gia phản ứng: } n_{CuSO_4} = \frac{2}{160} = 0,0125 \ mol
\\
& \small \text{Dựa trên phương trình phản ứng: } n_{Zn} = n_{Cu} = n_{ZnSO_4} = n_{CuSO_4} = 0,0125 \ mol
\\
& \small \text{Khối lượng kẽm đã phản ứng với dung dịch muối đồng sunfat: } m_{Zn} = 0,0125.65 = 0,8125 \ g
\\
& \small \text{Khối lượng dung dịch sau phản ứng: }
\\
& \small m_{dd} = m_{Zn} + m_{CuSO_4} - m_{Cu} = 0,8125 + 20 - 0,8 = 20,0125 \ g
\\
& \small \text{Nồng độ phần trăm của dung dịch sau phản ứng: }
\\
& \small C\%_{ZnSO_4} = \frac{m_{ZnSO_4}}{m_{dd}}.100\% = \frac{2,0125}{20,0125}.100\% = 10,056 \ \%
\end{aligned}

Bài tập 3: Cho 5,60 g Fe tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ thu được dung dịch M. Cho dung dịch M tác dụng với dung dịch AgNO3 thì thu được x gam kết tủa. Biết các phản ứng là hoàn toàn, giá trị của x là bao nhiêu?

Lời giải:

\begin{aligned}
& \small \text{Phương trình phản ứng: }
\\
& \small Fe + 2HCl \xrightarrow{} FeCl_2 \ (M) + H_2
\\
& \small FeCl_2 \ (M) + 3AgNO_3 \xrightarrow{} 2AgCl + Ag + Fe(NO_3)_3
\\
& \small \text{Số mol Fe: } n_{Fe} = \frac{5,6}{56} = 0,1 \ mol
\\
& \small \text{Dựa trên phương trình phản ứng: }
\\
& \small n_{Ag} = n_{Fe} = 0,1 \ mol
\\
& \small n_{AgCl_2} = 2n_{Fe} = 0,2 \ mol
\\
& \small \text{Khối lượng kết tủa sau phản ứng: } x = m_{Ag} + m_{AgCl} = 0,1.108 + 0,2.143,5 = 39,5 \ g
\end{aligned}

Học livestream trực tuyến Toán - Lý - Hóa - Văn - Anh - Sinh bứt phá điểm số 2022 – 2023 tại Marathon Education

Marathon Education là nền tảng học livestream trực tuyến Toán - Lý - Hóa - Văn - Anh - Sinh uy tín và chất lượng hàng đầu Việt Nam dành cho học sinh từ lớp 6 đến lớp 12. Với nội dung chương trình giảng dạy bám sát chương trình của Bộ Giáo dục và Đào tạo, Marathon Education sẽ giúp các em lấy lại căn bản, bứt phá điểm số và nâng cao thành tích học tập.

  • Tại Marathon, các em sẽ được giảng dạy bởi các thầy cô thuộc TOP 1% giáo viên dạy giỏi toàn quốc. Các thầy cô đều có học vị từ Thạc Sĩ trở lên với hơn 10 năm kinh nghiệm giảng dạy và có nhiều thành tích xuất sắc trong giáo dục. Bằng phương pháp dạy sáng tạo, gần gũi, các thầy cô sẽ giúp các em tiếp thu kiến thức một cách nhanh chóng và dễ dàng.
  • Marathon Education còn có đội ngũ cố vấn học tập chuyên môn luôn theo sát quá trình học tập của các em, hỗ trợ các em giải đáp mọi thắc mắc trong quá trình học tập và cá nhân hóa lộ trình học tập của mình.
  • Với ứng dụng tích hợp thông tin dữ liệu cùng nền tảng công nghệ, mỗi lớp học của Marathon Education luôn đảm bảo đường truyền ổn định chống giật/lag tối đa với chất lượng hình ảnh và âm thanh tốt nhất.
  • Nhờ nền tảng học livestream trực tuyến mô phỏng lớp học offline, các em có thể tương tác trực tiếp với giáo viên dễ dàng như khi học tại trường.
  • Khi trở thành học viên tại Marathon Education, các em còn nhận được các sổ tay Toán – Lý – Hóa “siêu xịn” tổng hợp toàn bộ công thức và nội dung môn học được biên soạn chi tiết, kỹ lưỡng và chỉn chu giúp các em học tập và ghi nhớ kiến thức dễ dàng hơn.

Marathon Education cam kết đầu ra 8+ hoặc ít nhất tăng 3 điểm cho học viên. Nếu không đạt điểm số như cam kết, Marathon sẽ hoàn trả các em 100% học phí. Các em hãy nhanh tay đăng ký học livestream trực tuyến Toán – Lý – Hóa – Văn lớp 8 – lớp 12 năm học 2022 – 2023 tại Marathon Education ngay hôm nay để được hưởng mức học phí siêu ưu đãi lên đến 39% giảm từ 699K chỉ còn 399K.

Các khóa học online tại Marathon Education

 

 

 

Trên đây là những thông tin về kim loại là gì, các tính chất vật lý và tính chất hóa học của kim loại. Hy vọng sau khi đọc xong bài viết, các em sẽ nắm được những tính chất hóa học đặc trưng của kim loại, học tốt các kiến thức liên quan khác. 

Hãy liên hệ ngay với Marathon để được tư vấn nếu các em có nhu cầu học trực tuyến online nâng cao kiến thức nhé! Marathon Education chúc các em được điểm cao trong các bài kiểm tra và kỳ thi sắp tới!

CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM