Bộ bài tập, chuyên đề theo 4 mức độ khó tăng dần Hóa Học ôn thi THPT

CHUYÊN ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI
A. KIẾN THỨC LÝ THUYẾT
I. VỊ TRÍ, CẤU TẠO CỦA KIM LOẠI
1. Vị trí của kim loại trong bảng tuần hoàn
Trong hóa học, kim loại là nguyên tố có thể tạo ra các điện tích dương (cation) và có các liên kết kim
loại, và đôi khi người ta cho rằng nó tương tự như cation trong đám mây các điện tử. Các kim loại là một
trong ba nhóm các nguyên tố được phân biệt bởi độ ion hóa và các thuộc tính liên kết của chúng, cùng với các á kim và các phi kim.
Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố, đường chéo vẽ từ bo (B) tới poloni (Po) chia tách các kim loại
với các phi kim. Các nguyên tố trên đường này là các á kim, đôi khi còn gọi là bán kim loại; các nguyên
tố ở bên trái của đường này là kim loại; các nguyên tố ở góc trên bên phải đường này là các phi kim.
Các kim loại là những nguyên tố:
- Họ s: nhóm IA (trừ H) và nhóm IIA.
- Họ p: nhóm IIIA (trừ B), một phần của các nhóm IVA, VA, VIA.
- Họ d: nhóm IB đến VIIIB.
- Họ f: họ lantan và actini (chúng được xếp thành 2 hàng ở cuối bảng).
Các phi kim phổ biến hơn các kim loại trong tự nhiên, nhưng các kim loại chiếm phần lớn vị trí trong
bảng tuần hoàn, khoảng 80 % các nguyên tố là kim loại. Một số kim loại được biết đến nhiều nhất là
nhôm, đồng, vàng, sắt, chì, bạc, titan, urani và kẽm.
2. Cấu tạo của kim loại:
a. Cấu tạo của nguyên tử kim loại
- Tất cả các kim loại đặc trưng bằng khả năng dễ cho electron hóa trị để trở thành ion dương.
- Đa số các nguyên tử kim loại có một, hai hoặc ba electron ở lớp ngoài cùng.
- Đại lượng thế ion hóa có thể dùng để đo “tính kim loại” mạnh hay yếu của nguyên tố: thế ion càng
nhỏ, electron càng dễ bứt ra khỏi nguyên tử, tính chất kim loại của nguyên tố thể hiện càng mạnh. Thế ion
hoá thứ nhất là năng lượng bứt electron thứ nhất ra khỏi nguyên tử. Trang 1


b. Cấu tạo mạng của kim loại
Kim loại tồn tại dưới 3 dạng tinh thể phổ biến:
- Mạng lập phương tâm khối có các ion dương (ion
kim loại) nằm trên các đỉnh và tâm của hình lập
phương. Ví dụ: Các kim loại kiềm, Cr, Fe...
- Mạng lập phương tâm diện có các ion dương (ion
kim loại) nằm trên các đỉnh và giữa các mặt của hình
lập phương. Ví dụ: Cu, Al, Pb...
- Mạng lăng trụ lục giác (lục phương) đều có các
ion dương (ion kim loại) ở đỉnh, giữa 2 mặt đáy và giữa
2 đáy của hình lăng trụ. Ví dụ: Các kim loại nhóm II (Be, Mg, Ca,...).
Trong tinh thể kim loại, ion dương và nguyên tử
kim loại nằm ở những nút của mạng tinh thể. Các
electron hóa trị liên kết yếu với hạt nhân nên dễ tách
khỏi nguyên tử và chuyển động tự do trong mạng tinh thể.
Liên kết kim loại là liên kết được hình thành do
các electron tự do gắn các ion dương kim loại với nhau.
II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ 1. Tính chất chung a. Tính dẻo
- Kim loại bị biến dạng khi tác dụng một lực cơ học đủ mạnh lên miếng kim loại: kim loại có khả
năng dễ rèn, dễ dát mỏng dễ kéo sợi.
- Giải thích: Khi có tác động cơ học các cation kim loại trong mạng tinh thể trượt lên nhau, nhưng
không tách rời nhau nhờ sức hút tĩnh điện của các e tự do với các cation kim loại.
- Những kim loại có tính dẻo cao là: Au, Ag, Al, Cu, Sn...
b. Tính dẫn điện
- Kim loại có khả năng dẫn điện được, nhiệt độ của kim loại càng cao thì tính dẫn điện của kim loại càng giảm. - Giải thích:
 Khi được nối với nguồn điện, các e tự do đang chuyển động hỗn loạn trở lên chuyển động thành dòng trong kim loại.
 Khi tăng nhiệt độ, sự dao động của các cation kim loại tăng lên, làm cản trở sự chuyển động của
dòng e tự do trong kim loại.
- Kim loại khác nhau có tính dẫn điện khác nhau chủ yếu là do mật độ e tự do của chúng không giống
nhau. Kim loại dẫn điện tốt nhất là Ag (49), Cu (46), Au (35,5), Al (26)…
c. Tính dẫn nhiệt
- Kim loại có khả năng dẫn nhiệt.
- Giải thích: Những e 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.
- 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.
- Giải thích: các e tự do có khả năng phản xạ tốt những tia sáng có bước sóng mà mắt ta có thể nhận được. Trang 2


Tóm lại: Những tính chất vật lí chung của kim loại như trên chủ yếu là do các e tự do trong kim loại gây ra. 2. Tính chất riêng  Khối lượng riêng:
- Kim loại khác nhau có khối lượng riêng khác nhau rõ rệt (nhẹ nhất Li (D = 0,5), nặng nhất (Os có D = 22,6). - Quy ước:
 Kim loại nhẹ có D < 5g/ (Na, K, Mg, Al…)
 Kim loại nặng có D > 5g/ (Fe, Zn, Pb, Cu, Ag, Hg…)
 Nhiệt độ nóng chảy:
- Kim loại khác nhau có nhiệt độ nóng rất khác nhau, thấp nhất là Hg ( ), cao nhất là W ( ). - Quy ước:
 Kim loại có nhiệt độ nóng chảy <
là kim loại dễ nóng chảy.
 Kim loại có nhiệt độ nóng chảy >
là kim loại khó nóng chảy.  Tính cứng:
- Những kim loại khác nhau có tính cứng khác nhau.
- Quy ước kim cương có độ cứng là 10 thì: 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, ví dụ Cs có độ cứng là 0,2.
Các tính chất: khối lượng riêng, nhiệt độ nóng chảy, tính cứng phụ thuộc vào độ bền của liên kết kim
loại, nguyên tử khối, kiểu mạng tinh thể… của kim loại.
II. TÍNH CHẤT HÓA HỌC CHUNG
Vì kim loại có e hóa trị ít, bán kính nguyên tử lớn, độ âm điện thấp, năng lượng ion hóa của nguyên tử
thấp nên tính chất hóa học đặc trưng của kim loại là tính khử (dễ bị oxi hóa):
1. Tác dụng với phi kim
Hầu hết kim loại đều tác dụng được với phi kim trừ Au, Ag, Pt
- Tác dụng với oxi: 4M + nO2
Ví dụ: 4Al + 3O2 2Al2O3
Chú ý: Fe có thể bị oxi hóa bởi oxi cho nhiều oxit khác nhau. 3Fe + 2O2 Fe3O4 2Fe + O2 2FeO 4Fe + 3O2 2Fe2O3
- Tác dụng với halogen (X2): 2M + nX2
Ví dụ: 2Fe + 3Cl2 2 FeCl3 Cu + Cl2 CuCl2
- Tác dụng với lưu huỳnh: 2M + nS
Ví dụ: Fe + S FeS Hg + S → HgS
2. Tác dụng với axit
a. Axit có tính oxi hóa do ion hidro (HCl, H2SO4 loãng) 2M + → + nH2 ↑ Trang 3


Ví dụ: Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 ↑ Fe + 2 HCl → FeCl2 + H2 ↑
Chú ý: Các kim loại đứng sau hidro trong dãy điện hóa không có phản ứng này.
b. Axit có tính oxi hóa không phải do nguyên tử hidro (HNO3, H2SO4 đặc)
Hầu hết kim loại tác dụng được (trừ Au và Pt), không giải phóng hidro mà tạo ra các sản phẩm của N hay S: - Với axit HNO3 Sơ đồ: M + HNO3 → + + H2O Chú ý:
+ Nếu HNO3 đặc thì giải phóng NO2.
+ Nếu HNO3loãng thì kim loại đứng sau H sẽ tạo ra NO; kim loại đứng trước H sẽ tạo ra NO hoặc (N2O, N2, ).
+ Nếu kim loại có nhiều hóa trị thì tạo ra hóa trị tối đa. - Với axit H2SO4 đặc Sơ đồ: M + H2SO4 → + + H2O
Chú ý: Al, Fe, Cr: thụ động (không tác dụng) với axit HNO3, H2SO4 đặc, nguội.
3. Tác dụng với nước
- Ở nhiệt độ thường chỉ có 5 kim loại kiềm (Li, Na, K, Rb, Cs) và 3 kim loại kiềm thổ (Ca, Sr, Ba) tác
dụng được với nước tạo ra dung dịch kiềm và khí H2. 2M + 2aH2O → 2M + aH2 ↑
Ví dụ: 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 ↑ Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2 ↑
- Một số kim loại có tính khử trung bình khử được hơi nước ở nhiệt độ cao như Zn, Fe… tạo ra oxit và hidro.
- Các kim loại có tính khử yếu như Cu, Ag, Hg… không khử được H2O dù ở nhiệt độ nào.
- Một số kim loại có hidroxit lưỡng tính thì tác dụng với H2O trong môi trường kiềm như: Al, Zn, Be, Sn, Cr.
Ví dụ: Al + H2O + NaOH → NaAlO2 + H2 ↑
Zn + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2 ↑
4. Tác dụng với dung dịch muối
a. Với các kim loại trung bình yếu (không tác dụng được với H2O ở nhiệt độ thường) có thể khử
được ion kim loại kém hoạt động hơn trong dung dịch muối thành kim loại tự do.
Ví dụ: Zn + CuCl2 → ZnCl2 + Cu 2Al + 3CuCl2 → 2AlCl3 + 3Cu
b. Với các kim loại mạnh (tác dụng được H2O ở nhiệt độ thường) thì xảy ra qua 2 giai đoạn: Trang 4