Bài 17: VỊ TRÍ CỦA KIM LOẠI TRONG BẢNG TUẦN HOÀN VÀ CẤU TẠO CỦA KIM LOẠI

B. LỜI GIẢI CHI TIẾT CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

I. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CƠ BẢN

1. Hãy cho biết vị trí của kim loại trong bảng tuần hoàn.

Trả lời:

Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, kim loại có mặt ở:

- Nhóm IA (trừ nguyên tố hiđro) và IIA. Các kim loại này là nguyên tố s.

- Nhóm IIIA (trừ nguyên tố bo), một phần của các nhóm IVA, VA, VIA. Các kim loại này là nguyên tố p.

- Các nhóm B (từ IB đến VIIB). Các kim loại nhóm B thường là các kim loại chuyển tiếp, chúng là những nguyên tố d.

– Họ lantan và actini. Các kim loại ở 2 họ này là những nguyên tố f, chúng được xếp thành 2 hàng ở cuối bảng.

Như vậy, các nguyên tố kim loại có mặt trong hầu hết các nhóm. Trong 110 nguyên tố hiện nay đã biết, có tới gần 90 nguyên tố là kim loại.

2. Nguyên tố kim loại và tinh thể kim loại có cấu tạo như thế nào?

Trả lời:

- Nguyên tử của hầu hết các nguyên tố kim loại đều có ít electron ở lớp ngoài cùng 1, 2 hoặc 3e.

- Hầu hết các kim loại ở điều kiện thường đều tồn tại dưới dạng tinh thể (trừ Hg). Trong tinh thể kim loại nguyên tử và ion kim loại đều 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.

3. Liên kết kim loại là gì? So sánh liên kết ion và liên kết cộng hóa trị.

Trả lời:

- Liên kết kim loại là liên kết được hình thành giữa các nguyên tử và ion kim loại trong mạng tinh thể do sự tham gia của các electron tự do.

- Khác với liên kết cộng hóa trị do những đôi electron tạo nên, liên kết kim loại là do tất cả các electron tự do trong kim loại tham gia.

- Khác với liên kết ion do tương tác tĩnh điện giữa các ion dương và ion âm, liên kết kim loại là do tương tác tĩnh điện giữa các ion dương và các electron tự do.

4. Mạng tinh thể kim loại gồm có

A. nguyên tử, ion kim loại và các electron độc thân.

B. nguyên tử, ion kim loại và các electron tự do.

C. nguyên tử kim loại và các electron độc thân.

D. ion kim loại và các electron độc thân.

Trả lời:

Chọn B. Mạng tinh thể kim loại gồm có nguyên tử, ion kim loại và các electron tự do.

5. Cho cấu hình electron sau: $1s^{2}2s^{2}2p^{6}$. Dãy nào sau đây gồm cả nguyên tử và ion có cấu hình electron như trên?

A.$K^{+}$, Cl, Ar.

B.$Li^{+}$, Br, Ne.

C.$Na^{+}$, Cl, Ar.

D.$Na^{+}$, $F^{-}$, Ne.

Trả lời: Chọn D.

Cả $Na^{+}$, $F^{-}$, Ne đều có cấu hình electron như trên.

6. Cation $R^{+}$ có cấu hình electron ở phân lớp ngoài cùng là 2$p^{6}$. Nguyên tử R là:

A.F.

B.Na.

C.K.

D.CI.

Trả lời:

Chọn B. R là Na vì $Na^{+}$ có cấu hình là $1s^{2}2s^{2}2p^{6}$.

7. Hòa tan 1,44g một kim loại hóa trị II trong 150ml dung dịch $H_{2}SO_{4}$ 0,5M. Muốn trung hòa axit dư trong dung dịch thu được, phải dùng hết 30 ml dung dịch NaOH 1M. Kim loại đó là:

A.Ba.

B.Ca.

C.Mg.

D.Be.

Giải: Chọn C.

-Các phương trình hóa học là:

$2NaOH+H_{2}SO_{4}\rightarrow Na_{2}SO_{4}+2H_{2}O$ (1)

$M+H_{2}SO_{4}\rightarrow MSO_{4}+H_{2}$ (2)

-Ta có:

+ số mol $H_{2}SO_{4}$ trong 100ml dung dịch $H_{2}SO_{4}$ 0,5M là:

$n_{H_{2}SO_{4}}$ = $\large \frac{150.0,5}{1000}$ = 0,075mol

+ số mol NaOH để trung hòa lượng axit dư là: $n_{NaOH}$ = $\large \frac{30.1}{1000}$ = 0,03mol

+ số mol $H_{2}SO_{4}$ tham gia phản ứng trung hòa là:

$n'_{H_{2}SO_{4}}$ = $\large \frac{1}{2}$$n_{NaOH}$ = 0,015mol

+ số mol $H_{2}SO_{4}$ phản ứng với kim loại là:

$n"_{H_{2}SO_{4}}$ = 0,075 - 0,015 = 0,06mol

- Phân tử khối của kim loại M là: M= $\large \frac{1,44}{0,06}$ = 24. Kim loại đó là Mg.

8. Hòa tan hoàn toàn 15,4g hỗn hợp Mg và Zn trong dung dịch HCl dư thấy có 0,6g $H_{2}$ bay ra. Khối lượng muối tạo ra trong dung dịch là:

A. 36,7g

B. 35,7g

C. 63,7g

D. 53,7g.

Giải: Chọn A.

- Số mol $H_{2}$ thoát ra là: $n_{H_{2}}$ = $\large \frac{0,6}{2}$ = 0,3 mol

⇒ $n_{H}$ = 0,6 mol

- Khi cho hai kim loại tác dụng với dung dịch HCl thì:

+ Khi có 0,3 mol khí $H_{2}$ thoát ra thì cũng có 0,6 mol clo tạo muối nên:

$m_{Cl}$ = 0,6.35,5= 21,3g.

+ Khối lượng muối tạo thành là: 15,4 + 21,3 = 36,7g

9. Cho 12,8 g kim loại A hóa trị II phản ứng hoàn toàn với khí $Cl_{2}$ thu được muối B. Hòa tan B vào nước để được 400 ml dung dịch C. Nhúng thanh sắt nặng 11,2g vào dung dịch C, sau một thời gian thấy kim loại A bám vào thanh sắt và khối lượng thanh sắt tăng 0,8g, nồng độ $FeCl_{2}$ trong dung dịch là 0,25M. Xác định kim loại A và nồng độ mol của muối B trong dung dịch C.

Giải:

-Các phương trình hóa học:

$A+Cl_{2}\overset{t^{0}}{\rightarrow}ACl_{2}$ (1)

$Fe+ACl_{2}\rightarrow FeCl_{2}+A$ (2)

- Số mol $FeCl_{2}$ trong 400ml dung dịch X là: $n_{FeCl_{2}}$ = 0,4.0,25 = 0,1 mol

-Từ phương trình (2), suy ra số mol Fe đã phản ứng là:

$n_{Fe}$ = $n_{FeCl_{2}}$ = 0,1 mol

-Vì khối lượng thanh sắt tăng 0,8g nên:

0,1.$M_{A}$ - 0,1.56 = 0,8

⇒ $M_{A}$ - 56 = $\large \frac{0,8}{0,1}$ = 8 ⇒ $M_{A}$ = 64 nên A là Cu và muối B là $CuCl_{2}$.

- Số mol $CuCl_{2}$ ban đầu (theo phương trình (1)) là: $\large \frac{12,8}{64}$ = 0,2 mol

-Số mol $CuCl_{2}$ sau phản ứng với Fe trong dung dịch C là:

0,2 - 0,1 = 0,1 mol

-Nồng độ dung dịch $CuCl_{2}$ là: $C_{M(CuCl_{2})}$ = $\frac{0,1}{0,4}$ = 0,25M.

II. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP MỞ RỘNG, NÂNG CAO

1. Kim loại nào sau đây mềm nhất trong tất cả các kim loại?

A.Liti.

B.Xesi.

C.Natri.

D.Kali.

Trả lời:

Chọn B. Kim loại mềm nhất trong tất cả các kim loại hiện nay là Xesi. Xesi có thể rạch được bằng móng tay, so với kim cương thì Xesi có độ cứng bằng 2%.

2. Kim loại nào sau đây dẻo nhất trong tất cả các kim loại?

A.Bạc.

B.Vàng.

C.Nhôm.

D.Đồng.

Trả lời:

Chọn B. Vàng có thể được dát mỏng đến mức ánh sáng có thể xuyên qua được (1/20 micromet).

3. Kim loại nào sau đây dẫn điện tốt nhất trong tất cả các kim loại?

A. Bạc.

B. Vàng.

C. Nhôm.

D. Đồng.

Trả lời:

Chọn A. Bạc là kim loại dẫn điện tốt nhất trong các kim loại hiện nay nhưng do giá thành cao nên người ta ít dùng bạc làm dây dẫn điện.

4. Kim loại nào sau đây có nhiệt độ nóng chảy cao nhất trong tất cả các kim loại?

A.Vonfram.

B.Sắt.

C.Đồng.

D.Kẽm.

Trả lời:

Chọn A. Vonfram là kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao nhất trong các kim loại hiện nay: $t_{nc}$= 3410°C nên được làm dây tóc bóng đèn.

5. Từ phản ứng hóa học: $Fe+CuSO_{4}\rightarrow Cu+FeSO_{4}$ thì để có 6,4g Cu thì khối lượng Fe cần dùng là

A.2,8g.

B.5,6g.

C.11,2g.

D.56g.

Trả lời:

Chọn B. Từ phản ứng trên ta thấy cứ 5,6g (0,1mol) Fe sẽ tạo ra 6,4g (0,1 mol) Cu.

6. Có một mẫu kim loại đồng lẫn một ít bạc kim loại. Nêu hai phương pháp hóa học điều chế đồng (II) nitrat tinh khiết từ mẫu kim loại đồng nói trên. Viết các phương trình hóa học.

Trả lời:

- Cách 1: Nghiền nhỏ mẫu kim loại rồi ngâm trong dung dịch $AgNO_{3}$ vừa đủ. Lọc bỏ kim loại rắn (Ag), nước lọc là dung dịch $Cu(NO_{3})_{2}$:

$Cu+2AgNO_{3}\rightarrow Cu(NO_{3})_{2}+2Ag$

- Cách 2: Nghiền nhỏ mẫu kim loại rồi ngâm trong dung dịch $HNO_{3}$ đặc được dung dịch hai muối $Cu(NO_{3})_{2}$ và $AgNO_{3}$. Xử lí dung dịch hai muối này bằng bột Cu dư ta được nước lọc là dung dịch $Cu(NO_{3})_{2}$:

$Cu+4HNO_{3}\rightarrow Cu(NO_{3})_{2}+2NO_{2}$ + $2H_{2}O$

$Ag+2HNO_{3}\rightarrow AgNO_{3}+NO_{2}$ + $H_{2}O$

$Cu+2AgNO_{3}\rightarrow Cu(NO_{3})_{2}+2Ag$

7. Ngâm một lá kẽm nhỏ trong dung dịch có chứa 2,25g ion kim loại có điện tích 2+, phản ứng xong thấy khối lượng lá kẽm tăng thêm 0,94g. Xác định ion kim loại trong dung dịch.

Giải:

- Phương trình ion thu gọn: Zn + $M^{2+}$ → $Zn^{2+}$ + M

- Khối lượng Zn tan vào dung dịch là: $m_{Zn}$ = 2,25 - 0,94 = 1,31g .

- Số mol Zn tham gia phản ứng là: $n_{Zn}$ = $\large \frac{1,31}{65}$ = 0,02mol

⇒ $n_{M}$ = $n_{Zn}$ = 0,02mol

- Phân tử khối của M là: M = $\large \frac{2,25}{0,02}$ = 112,5g/mol.

Vậy: M là Cadimi (Cd) và ion kim loại là $Cd^{2+}$.