Kim loại

KIM LOẠI

I – VỊ TRÍ CỦA KIM LOẠI TRONG BẢNG TUẦN HOÀN

- Nhóm IA (trừ H), nhóm IIA: các kim loại này là những nguyên tố s 
- Nhóm IIIA (trừ B), một phần của các nhóm IVA, VA, VIA: các kim loại này là những nguyên tố p 
- Các nhóm B (từ IB đến VIIIB): các kim loại chuyển tiếp, chúng là những nguyên tố d 
- Họ lantan và actini (xếp riêng thành hai hàng ở cuối bảng): các kim loại thuộc hai họ này là những nguyên tố f
* Nhận xét: đa số các nguyên tố hóa học đã biết là nguyên tố kim loại (trên 80 %) 

II – CẤU TẠO VÀ LIÊN KẾT TRONG TINH THỂ KIM LOẠI

1. Cấu tạo nguyên tử kim loại

- Hầu hết các nguyên tử kim loại có 1, 2 hoặc 3 electron ở lớp ngoài cùng 
- Bán kính nguyên tử của các nguyên tố kim loại (ở phía dưới, bên trái bảng tuần hoàn) nhìn chung lớn hơn bán kính nguyên tử các nguyên tố phi kim (ở phía trên, bên phải bảng tuần hoàn)

2. Cấu tạo mạng tinh thể kim loại

Có ba kiểu mạng tinh thể kim loại đặc trưng là lập phương tâm khối, lập phương tâm diện và lục phương

3. Liên kết kim loại

Là liên kết hóa học hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa ion dương kim loại nằm ở các nút mạng tinh thể và các electron tự do di chuyển trong toàn bộ mạng lưới tinh thể kim loại 

III – TÍNH CHẤT VẬT LÍ CỦA KIM LOẠI

1. Tính chất chung

- Kim loại có tính chất vật lí chung là dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt và có ánh kim.

- Các tính chất vật lí chung này là do các e tự do có trong mạng tinh thể kim loại gây ra.

2. Một số tính chất vật lí khác

- Tỉ khối: của các kim loại rất khác nhau nhưng thường dao động từ 0,5 (Li) đến 22,6 (Os). Thường thì:

+ d < 5: kim loại nhẹ (K, Na, Mg, Al).

+ d > 5: kim loại nặng (Zn, Fe...).

- Nhiệt độ nóng chảy: biến đổi từ -39⁰C (Hg) đến 3410⁰C (W). Thường thì:

+ t < 1000⁰C: kim loại dễ nóng chảy.

+ t > 1500⁰C: kim loại khó nóng chảy (kim loại chịu nhiệt).

- Tính cứng: Biến đổi từ mềm đến rất cứng.

     Tỷ khối, nhiệt độ nóng chảy và tính cứng của kim loại phụ thuộc vào nhiều yếu tố như kiểu mạng tinh thể; mật độ e; khối lượng mol của kim loại...

IV – TÍNH CHẤT HÓA HỌC CHUNG CỦA KIM LOẠI

Tính chất đặc trưng của kim loại là tính khử (nguyên tử kim loại dễ bị oxi hóa thành ion dương):  
M → Mn⁺ + ne

1. Tác dụng với phi kim

Hầu hết các kim loại khử được phi kim điển hình thành ion âm 
Ví dụ:                            4Al + 3O₂  2Al₂O₃ 
                                    2Fe + 3Cl₂  2FeCl₃ 
                                    Hg + S → HgS  

2. Tác dụng với axit

a) Đối với dung dịch HCl, H₂SO₄ loãng:

M + nH⁺ → Mn⁺ + n/2H₂ 
(M đứng trước hiđro trong dãy thế điện cực chuẩn)

b) Đối với H₂SO₄ đặc, HNO₃ (axit có tính oxi hóa mạnh): 
- Kim loại thể hiện nhiều số oxi hóa khác nhau khi phản ứng với H₂SO₄ đặc, HNO₃ sẽ đạt số oxi hóa cao nhất 
- Hầu hết các kim loại phản ứng được với H₂SO₄ đặc nóng (trừ Pt, Au) và H₂SO₄ đặc nguội (trừ Pt, Au, Fe, Al, Cr…), khi đó S⁺⁶ trong H₂SO₄ bị khử thành S⁺⁴ (SO₂) ; S^o hoặc S^-2 (H₂S) 
- Hầu hết các kim loại phản ứng được với HNO₃ đặc nóng (trừ Pt, Au) và HNO₃ đặc nguội (trừ Pt, Au, Fe, Al, Cr…), khi đó N⁺⁵ trong HNO₃ bị khử thành N⁺⁴ (NO₂) 
- Hầu hết các kim loại phản ứng được với HNO₃ loãng (trừ Pt, Au), khi đó N⁺⁵ trong HNO₃ bị khử thành N⁺²(NO) ; N⁺¹ (N₂O) ; N^o (N₂) hoặc N^-3 (NH₄+) 
- Các kim loại có tính khử càng mạnh thường cho sản phẩm khử có số oxi hóa càng thấp. Các kim loại như Na, K…sẽ gây nổ khi tiếp xúc với các dung dịch axit

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

3. 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 (đứng trước) đẩy được kim loại kém hoạt động (đứng sau) ra khỏi dung dịch muối của chúng theo quy tắc α.

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

Chú ý:

2Fe³⁺ + Fe → 3Fe²⁺

Cu + 2Fe^{3+ →} Cu²⁺ + 2Fe²⁺

Fe²⁺ + Ag⁺ → Ag + Fe³⁺ 

5. 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). Trong các phản ứng này, kim loại đóng vai trò là chất khử, H₂O là chất oxi hóa và bazơ làm môi trường cho phản ứng 
Ví dụ: phản ứng của Al với dung dịch NaOH được hiểu là phản ứng của Al với nước trong môi trường kiềm và gồm hai quá trình:       2Al + 6H₂O → 2Al(OH)₃ + 3H₂ 
                                    Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄] 
Cộng hai phương trình trên ta được một phương trình: 
                        2Al + 6H₂O + 2NaOH → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂

6. 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 
Ví dụ: 2Al + Fe₂O₃  2Fe + Al₂O₃

BÀI TẬP ÁP DỤNG

Câu 1. Liên kết kim loại là liên kết được hình thành do:

A. Sự góp chung electron của các nguyên tử

B. Các electron tự do trong kim loại phản xạ tốt những tia sáng tới

C. Đa số kim loại đều giữ tia sáng tới trên bề mặt kim loại

D. Tất cả các kim loại đều có cấu tạo tinh thể

Câu 2. Nguyên nhân làm cho các kim loại có ánh kim là

A. Kim loại hấp thụ được tất cả các tia sáng tới

B. Các electron tự do trong kim loại phản xạ tốt những tia sáng tới

C. Đa số kim loại đều giữ tia sáng tới trên bề mặt kim loại

D. Tất cả các kim loại đều có cấu tạo tinh thể

Câu 3. Kim loại có tính chất vật lí chung là dẫn điện, dẫn nhiệt, dẻo và có ánh kim. Nguyên nhân của những tính chất vật lí chung của kim loại là do:

A. Trong tinh thể kim loại có nhiều electron độc thân.

B. Trong tinh thể kim loại có các ion dương chuyển động tự do.

C. Trong tinh thể kim loại có các electron chuyển động tự do.

D. Trong tinh thể có nhiều ion dương kim loại

Câu 4. Kim loại khác nhau có độ dẫn điện, dẫn nhiệt khác nhau. Sự khác nhau đó

được quyết định bởi

A. Khối lượng riêng kim loại

B. Kiểu mạng tinh thể khác nhau

C. Mật độ electron khác nhau

D. Mật độ ion dương khác nhau

Câu 5. Cho các kim loại Mg, Al, Pb, Cu, Ag. Các lim loại đẩy được Fe ra khỏi Fe(NO3)3 là

A. Mg, Pb và Cu           B. Al, Cu và Ag          C. Pb và Al          D. Mg và Al

Câu 6. Trong số các kim loại sau : Fe, Ni, Cu, Zn, Na, Ba, Ag, Sn, Al số kim loại tác

dụng được với các dung dịch HCl và dung dịch H2SO4 loãng nhiều nhất là

A. 5                               B. 6                                 C. 7                         D. 8

Câu 7. Trong số các kim loại sau: Fe, Ni, Cu, Zn, Na, Ba, Ag, Pb, Al số kim loại tác

dụng được với dung dịch Ba(OH)2 nhiều nhất là

A. 8                               B. 6                               C. 4                            D. 5

Câu 8. Cho 3,45g một kim loại tác dụng với H2O sinh ra 1,68lít H2  (đktc). Kim loại đó có thể là kim loại nào trong các kim loại sau:

A. Li                             B. Na                           C. K                            D. Rb

Câu 9. Clo và axit HCl tác dụng với kim loại nào thì cùng tạo ra một hợp chất?

A. Fe                             B. Cu                           C. Ag                          D. Zn

Câu 10. Nhúng một lá Fe nhỏ vào dung dịch dư chứa một trong những chất sau

FeCl3, AlCl3, CuSO4, Pb(NO3)2, NaCl, HNO3, H2SO4   (đặc, nóng), NH4NO3. Số

trường hợp phản ứng chỉ tạo ra muối Fe(II) là

A. 3                               B. 4                             C. 5                             D. 6

Câu 11. Kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao nhất là

A. Au                            B. Ag                          C. W                            D. Cs

Câu 12. Mệnh đề nào sau đây là sai ?

A. Trong một chu kì, bán kính của các nguyên tử kim loại lớn hơn bán kính các nguyên tử phi kim

B. Cu, Zn, Fe đều có thể điều chế được từ nguyên liệu oxit bằng phương pháp nhiệt luyện

C. Các kim loại chỉ có số oxit hoá  +1, +2, +3

D. Các kim loại chiếm phần lớn các nguyên tố trong HTTH

Câu 13. Nguyên tố nào là kim loại trong các nguyên tố có cấu hình e như sau:

X1  : [Ar]3d34s2 ;        X2  : [Ne]3s23p5 ;      X3  : [Ar]4s1 ;             X4  : [Kr]4d105s25p5

X5: [Ar]3d84s2

A. Cả 5 nguyên tố                                            B. X1, X4, X3

C. X1, X3, X5                                            D. X3

Câu 14. Trong số các kim loại Ag, Hg, Cu, Pb, Au, Pt thì những kim loại nào không tác dụng với O2

A. Ag, Hg, Cu, Pb, Au, Pt                               B. Au, Pt

C. Ag, Hg, Pt, Pb, Au                                     D. Ag, Hg, Au, Pt

Câu 15. Hai nguyên tố X và Y đứng kế tiếp nhau trong một chu kì có tổng số hạt mang điện trong hai hạt nhân là 25. Vị trí của X và Y trong Bảng tuần hoàn là

A. Chu kì 3 và các nhóm IA và IIA (phân nhóm chính nhóm I và II)

B. Chu kì 2 và các nhóm IIA và IIIA (phân nhóm chính nhóm II và III)

C. Chu kì 3 và các nhóm IIIA và IVA (phân nhóm chính nhóm III và IV)

D. Chu kì 3 và các nhóm IIA và IIIA (phân nhóm chính nhóm II và III)

ĐÁP ÁN