TÍNH CHẤT CỦA KIM LOẠI
A. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM
I. TÍNH CHẤT VẬT LÍ CỦA KIM LOẠI
1. Tính chất chung
a) Tính dẻo
Khi tác dụng một lực cơ học đủ mạnh lên miếng kim loại, nó bị biến dạng. Sự biến dạng này là do các lớp trong tinh thể kim loại trượt lên nhau, nhưng không tách rời nhau, mà vẫn liên kết với nhau nhờ lực hút tĩnh điện của các electron tự do với các cation kim loại trong mạng tinh thể. Do vậy kim loại có tính dẻo.
Những kim loại có tính dẻo cao là Au, Ag, Al, Cu, Sn,... Người ta có thể dát được những lá vàng mỏng tới 1/20 micron (1 micron bằng 1/1000mm), ánh sáng có thể đi qua được.
b) Tính dẫn điện
Nối một đoạn dây kim loại với nguồn điện, các electron tự do đang chuyển động hỗn loạn trở nên chuyển động thành dòng trong kim loại. Đó là sự dẫn điện của kim loại.
Kim loại dẫn điện tốt nhất là Ag, sau đó đến Cu, Au, Al, Fe,...
Nếu quy ước độ dẫn điện của Hg là đơn vị, thì độ dẫn điện của Ag là 49, của Cu là 46, của Au là 35,5, của Al là 26.
c) Tính dẫn nhiệt
Đốt nóng một đầu dây kim loại, những electron tự do ở vùng nhiệt độ cao có động năng lớn hơn, chúng chuyển động đến vùng có nhiệt độ thấp hơn của kim loại và truyền năng lượng cho các ion dương ở đây. Vì vậy, kim loại có tính dẫn nhiệt.
Nói chung, những kim loại nào dẫn điện tốt thì cũng dẫn nhiệt tốt. Tính dẫn nhiệt của kim loại giảm dần theo thứ tự Ag, Cu, Al, Fe,...
d) Ánh kim
Vẻ sáng của kim loại gọi là ánh kim. Hầu hết kim loại đều có ánh kim. Sở dĩ kim loại có ánh kim là do các electron tự do trong kim loại phản xạ tốt những tia sáng có bước sóng mà mắt ta có thể nhận thấy được.
Tóm lại, những tính chất vật lí chung của kim loại như trên là do các electron tự do trong kim loại gây ra.
2. Tính chất riêng
a) Khối lượng riêng
Những kim loại khác nhau có khối lượng riêng khác nhau rõ rệt. Li là kim loại có khối lượng riêng nhỏ nhất, D = 0,5g/cm3. Kim loại có khối lượng riêng lớn nhất là osimi (Os), D = 22,6g/cm3.
Người ta quy ước, những kim loại có khối lượng riêng nhỏ hơn 5g/cm3 là những kim loại nhẹ, như : Na, K, Mg, Al,... Những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm3 là những kim loại nặng, như : Fe, Zn, Pb, Cu, Ag, Hg,...
b) Nhiệt độ nóng chảy
Những kim loại khác nhau có nhiệt độ nóng chảy rất khác nhau. Có kim loại nóng chảy ở nhiệt độ thấp, như Hg nóng chảy ở -39OC, nhưng có kim loại nóng chảy ở nhiệt độ cao, như W (vonfam) nóng chảy 3410OC.
c) Tính cứng
Những kim loại khác nhau có tính cứng rất khác nhau. Có kim loại mềm như sáp, dùng dao cắt được dễ dàng như Na, K,... Ngược lại có kim loại rất cứng, không thể dũa được, như W, Cr,...
Nếu chia độ cứng của chất rắn thành 10 bậc và quy ước độ cứng của kim cương là 10, thì độ cứng của một số kim loại như sau : Cr là 9, W là 7, Fe là 4,5, Cu và Al là 3. Kim loại có độ cứng thấp nhất là các kim loại thuộc nhóm IA, thí dụ Cs có độ cứng là 0,2.
II. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC CHUNG CỦA KIM LOẠI
Từ những đặc điểm về cấu hình electron, độ âm điện, năng lượng ion hoá của nguyên tử kim loại, ta nhận thấy tính chất hoá học đặc trưng của kim loại là tính khử. M ® Mn+ + ne
1. Tác dụng với phi kim
Hầu hết các kim loại khử được phi kim thành ion âm. Thí dụ :
4Al + 3O2 ® 2Al2O3
Cu + Cl2 ® CuCl2
2. Tác dụng với axit
a) Đối với dung dịch HCl, H2SO4 loãng
Nhiều kim loại có thể khử được ion H+ (H3O+) của các axit này thành H2. Thí dụ : Zn + H2SO4 ® ZnSO4 + H2
Zn + 2H+ ® Zn2+ + H2
Những kim loại có tính khử mạnh như K, Na, ... sẽ gây nổ khi tiếp xúc với các dung dịch axit.
b) Đối với H2SO4 (đặc, nóng) HNO3
Hầu hết các kim loại (trừ Pt, Au) khử được \(\overset{+5}{\mathop{N}}\,\) và \(\overset{+6}{\mathop{S}}\,\) trong các axit này xuống số oxi hoá thấp hơn: \(\overset{+4}{\mathop{N}}\,\) (NO2); \(\overset{+2}{\mathop{N}}\,\) NO; \(\overset{+1}{\mathop{N}}\,\)(N2O); \(\overset{0}{\mathop{{{N}_{2}}}}\,\) ; \(\overset{-3}{\mathop{N}}\,(NH_{4}^{+})\); \(\overset{+4}{\mathop{S}}\,(SO_{2}^{{}})\) ; \(\overset{0}{\mathop{S}}\,\) ; \(\overset{-2}{\mathop{S}}\,(H_{2}^{{}}S)\).
Thí dụ : 3\(\overset{0}{\mathop{Cu}}\,\) + 8\(\overset{+5}{\mathop{HN{{O}_{3}}}}\,\) (loãng) \(\to \) 3\(\overset{+2}{\mathop{Cu}}\,\)(NO3)2 + 2\(\overset{+2}{\mathop{N}}\,\) O + 4H2O
2\(\overset{0}{\mathop{Fe}}\,\) + 6\(\overset{+6}{\mathop{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}}\,\) (đặc) \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) \({{\overset{+3}{\mathop{Fe}}\,}_{2}}{{(S{{O}_{4}})}_{3}}\) + 3\(\overset{+4}{\mathop{S}}\,{{O}_{2}}\) + 6H2O
3. Tác dụng với dung dịch muối
Kim loại hoạt động khử được ion kim loại kém hoạt động hơn trong dung dịch muối thành kim loại tự do.
\(\overset{0}{\mathop{Fe}}\,\) + \(\overset{+2}{\mathop{Cu}}\,\)SO4 ® \(\overset{+2}{\mathop{Fe}}\,\)SO4 + \(\overset{0}{\mathop{Cu}}\,\)
4. Tác dụng với nước
- Những kim loại có tính khử mạnh như Na, K, Ca,... khử H2O dễ dàng ở nhiệt độ thường.
Thí dụ : 2 \(\overset{0}{\mathop{Na}}\,\) + 2\({{\overset{+1}{\mathop{H}}\,}_{2}}O\) ® 2\(\overset{+1}{\mathop{Na}}\,OH\) + \(\overset{0}{\mathop{{{H}_{2}}}}\,\)
- Một số kim loại có tính khử trung bình, như Zn, Fe..., khử được hơi nước ở nhiệt độ cao. Thí dụ : 3Fe + 4H2O \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) Fe3O4 + 4H2
- Những kim loại có tính khử yếu như Cu, Ag, Hg,... không khử được H2O, dù ở nhiệt độ cao.
III. CẶP OXI HOÁ - KHỬ CỦA KIM LOẠI
Trong phản ứng hoá học, cation kim loại có thể nhận electron để trở thành nguyên tử kim loại và ngược lại, nguyên tử kim loại có thể nhường electron để trở thành cation kim loại.
Thí dụ :
Fe2+ + 2e \(\rightleftarrows \) Fe
Cu2+ + 2e \(\rightleftarrows \) Cu
Ag+ + 1e \(\rightleftarrows \) Ag
Tổng quát : 
Chất oxi hoá và chất khử của cùng một nguyên tố kim loại tạo nên cặp oxi hoá - khử. Các cặp oxi hoá - khử trên được viết như sau :
Để đánh giá tính oxi hóa của ion kim loại và tính khử của kim loại, người ta dùng Thế điện cực tiêu chuẩn 
IV. PIN ĐIỆN HOÁ
1. Cấu tạo
- Hai thanh kim loại khác nhau nhúng vào dung dịch muối của kim loại đó.
- Nối 2 thanh kim loại bằng dây dẫn điện
- Cầu muối nối giữa 2 dung dịch muối
Ví dụ: Hai cốc thuỷ tinh, một cốc chứa 50ml dung dịch CuSO4 1M, cốc kia chứa 50ml dung dịch ZnSO4 1M. Nhúng một lá Cu vào dung dịch CuSO4, một lá Zn vào dung dịch ZnSO4. Nối hai dung dịch bằng một ống hình chữ U đựng dung dịch NH4NO3 (hoặc KNO3). Ống này được gọi là cầu muối.
2. Cơ chế hoạt động trong pin điện hoá
· Trên điện cực Zn, các nguyên tử kẽm để lại electron trên bề mặt điện cực và và tan vào dung dịch dưới dạng ion Zn2+. Ở đây xảy ra sự oxi hóa các nguyên tử Zn thành Zn2+:
Zn ® Zn2+ + 2e
· Lá kẽm trở thành nguồn electron nên đóng vai trò cực âm. Các electron theo dây dẫn đến cực Cu. Ở đây, xảy ra sự khử các ion Cu2+ trong dung dịch thành Cu bám trên bề mặt lá Cu:
Cu2+ + 2e ® Cu
· Trong cầu muối, các cation \(NH_{4}^{+}\) (hoặc K+) di chuyển sang cốc đựng dung dịch CuSO4, các anion \(NO_{3}^{-}\) di chuyển sang cốc đựng dung dịch ZnSO4 làm cân bằng điện tích, nên các dung dịch luôn trung hoà điện.
Ở mạch ngoài (dây dẫn), dòng electron đi từ cực kẽm sang cực đồng, nghĩa là, theo quy ước của điện học, dòng điện đi từ cực đồng sang cực kẽm. Vì thế, điện cực kẽm được gọi là anot. Tên gọi này bắt nguồn từ tiếng Hi Lạp (anosdos) có nghĩa là nơi dòng điện đi vào. Còn theo cơ chế trên, anot là nơi xảy ra sự oxi hoá. Điện cực đồng gọi là catot. Về bản chất điện hoá học thì catot là nơi xảy ra sự khử ion Cu2+.
Trong pin điện hoá, anot là cực âm, còn catot là cực dương.
· Các phản ứng oxi hoá và khử xảy ra trên bề mặt các điện cực của pin điện hoá nói trên có thể được viết tổng hợp lại bằng phương trình ion rút gọn :
Zn + Cu2+ ® Cu + Zn2+
Như vậy, trong pin điện hoá Zn - Cu đã xảy ra phản ứng oxi hoá - khử : Cu2+ (chất oxi hoá mạnh hơn) đã oxi hoá Zn (chất khử mạnh hơn) thành Zn2+ (chất oxi hoá yếu hơn) và Cu (chất khử yếu hơn) và năng lượng hoá học của phản ứng oxi hoá - khử đã chuyển hoá thành điện năng .
V. DÃY ĐIỆN HÓA CỦA KIM LOẠI
Là dãy các cặp oxi hóa khử được xếp theo chiều tăng giá trị của thế điện cực tiêu chuẩn.
B. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Bài 1 (trang 88 SGK Hoá học 12):
Giải thích vì sao kim loại đề có tính chất vật lý chung là dẫn điện, dẫn nhiệt, dẻo và ánh kim?
Hướng dẫn giải:
Tính chất vật lý chung của kim loại có được là do trong cấu tạo mạng tinh thể kim loại có các electron tự do chuyển động trong mạng tinh thể kim loại.
Bài 2 (trang 88 SGK Hoá học 12):
Tính chất hóa học cơ bản của kim loại là gì và vì sao kim loại lại có tính chất đó?
Hướng dẫn giải:
Tính chất hóa học chung của kim loại là tính khử
M – ne → Mn+
Bởi vì:
Nguyên tử kim loại có số electron hóa trị ít 1,2,3 electron.
Trong cùng một chu kỳ bán kính nguyên tử kim loại lớn, điện tích hạt nhân nhỏ.
Năng lượng ion hóa nguyên tử kim loại nhỏ.
Vì vậy lực liên kết giữa hạt nhân với các electron hóa trị của kim loại là yếu nên chúng dễ tách ra khỏi nguyên tử. Kim loại thể hiện tính khử.
Bài 3 (trang 88 SGK Hoá học 12):
Thủy ngân dễ bay hơi và rất độc. Nếu chẳng may nhiệt kế thủy ngân bị vỡ thì có thể dùng chất nào trong các chất sau để khử độc thủy ngân?
A. Bột sắt.
B. Bột lưu huỳnh.
C. Natri.
D. Nước.
Hướng dẫn giải:
Đáp án B.
Vì Hg độc nhưng khi Hg + S → HgS (không độc)
Bài 4 (trang 89 SGK Hoá học 12):
Dung dịch FeSO4 có lẫn tạp chất là CuSO4. Hãy giới thiệu phương pháp hóa học đơn giản để có thể loại được tạp chất. Giải thích việc làm viết phương trình phản ứng dạng phân tử và ion thu gọn.
Hướng dẫn giải:
Cho một thanh sắt sạch vào dung dịch có phản ứng
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
Toàn bộ Cu thoát ra bám trên bề mặt thanh sắt, lấy thanh sắt ra ta còn lại dung dịch chỉ có FeSO4
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
Fe + Cu2+→ Fe2++ Cu
Bài 5 (trang 89 SGK Hoá học 12):
Nhúng một lá sắt nhỏ vào dung dịch chứa một trong những chất sau: FeCl3, AlCl3, CuSO4, Pb(NO3)2, NaCl, HCl, HNO3, H2SO4(đặc nóng), NH4NO3. Số trường hợp phản ứng tạo muối Fe(II) là
A. 3.
B. 4.
C. 5.
D. 6.
Hướng dẫn giải:
Chọn B.
Các chất là FeCl3, CuSO4, Pb(NO3)2, HCl
Fe + 2FeCl3 → 3FeCl2
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
Fe + Pb(NO3)2 → Fe(NO3)2 + Pb
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Bài 6 (trang 89 SGK Hoá học 12):
Cho 5,5 gam hỗn hợp Al và Fe (trong đó số mol Al gấp đôi số mol Fe) vào 300 ml dung dịch AgNO3 1M. Khuấy kỹ đến phản ứng hoàn toàn thu m gam chất rắn. Giá trị của m là :
A. 33,95 g
B. 35,2g
C. 39,35g
D. 35,39g
Hướng dẫn giải:
Đáp án B.
Các phương trình hóa học có thể xảy ra :
Al + 3Ag+ \[\to \]Al3+ + 3Ag (1)
x 3x 3x
Fe + 3Ag+ \[\to \] Fe3+ + 3Ag (2)
0,5x 1,5x 1,5x
nAgNO3 = 0,3. 1 = 0,3 mol
Gọi số mol Al là x thì số mol Fe là 0,5x
Theo đề bài ta có: 27x + 56. 0,5x = 5,5 (1) suy ra x = 0,1 mol
Theo pt(1) nAgNO3 = 3. nAl = 3. 0,1 = 0,3 mol do đó chỉ xảy ra phản ứng (1).
Chất rắn thu được sau phản ứng là Ag và Fe
Khối lượng chất rắn = mAg + mFe = 0,3.108 + 0,1.0,5.56 = 35,2 (g).
Bài 7 (trang 89 SGK Hoá học 12):
Hãy sắp xếp theo chiều giảm tính khử và chiều tăng tính oxi hoá của các nguyên tử và ion trong hai trường hợp sau đây:
a) Fe, Fe2+, Fe3+, Zn, Zn2+, Ni, Ni2+, H, H+, Hg, Hg2+, Ag, Ag+.
b) Cl, Cl–, Br, Br–, F, F–, I, I–.
Hướng dẫn giải:
a) Giảm tính khử: Zn > Fe > Ni > H > Hg > Ag
Tăng tính oxi hóa: Zn2+ < Fe2+ < Ni2+ < H+ < Hg2+ < Fe3+ < Ag+
b) Giảm tính khử: I– > Br– > Cl– > F–
Tăng tính oxi hóa: I < Br < Cl < F
Bài 8 (trang 89 SGK Hoá học 12):
Những tính chất vật lý chung của kim loại (dẫn điện, dẫn nhiệt, dẻo, ánh kim ) gây ra chủ yếu bởi:
A. Cấu tạo mạng tinh thể của kim loại.
B. Khối lượng riêng của kim loại.
C. Tính chất của kim loại.
D. Các electron tự do trong tinh thể kim loại.
Hướng dẫn giải:
Đáp án D.
Trên đây là gợi ý giải bài tập Hóa 12 bài 18 do giáo viên ICAN trực tiếp biên soạn theo chương trình mới nhất. Chúc các bạn học tập vui vẻ.