Giải KHTN 9 sách VNEN bài 1: Tính chất của kim loại, dãy hoạt động hóa học của kim loại

A. Hoạt động khởi động

Hãy nêu một số tính chất vật lí và tính chất hóa học của kim loại mà em biết, đồng thời đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm chứng các tính chất đó.

Trả lời:

* Tính chất vật lí:

- Tính dẻo: dùng búa đập một đoạn dây nhôm, đồng; dùng tay uốn cong một đoạn dây đồng

- Tính dẫn nhiệt: đun nồi nước, 

- Tính ánh kim: quan sát các kim loại thấy trên bề mặt sáng lấp lánh

- Tính dẫn điện: 

* Tính chất hóa học:

- Tác dụng với oxi ở nhiệt độ thường hoặc nhiệt độ cao: gỉ sắt

- Tác dụng với axit: Cho nhôm tác dụng với axi $HCl$, nhôm tan, có khí bay ra

- Tác dụng với dung dịch muối: cho nhôm tác dụng với $CuSO_4$, nhôm tan có kết tủa mà đỏ

B. Hoạt động hình thành kiến thức

I. Tính chất vật lí của kim loại

- Tiến hành thí nghiệm và ghi kết quả theo bảng sau:

- Qua các thí nghiệm, em có thể kiểm chứng được tính chất vật lí nào của kim loại ?

Trả lời:

- Qua các thí nghiệm trên ta kiểm chứng được tính dẻo, tính ánh kim của kim loại.

* Câu hỏi:

Câu 1. Kim loại có các tính chất vật lí nào?

Trả lời:

Tính chất vật lí của kim loại:

• Tính dẻo
• Tính dẫn nhiệt
• Tính dẫn điện
• Tính ánh kim

Câu 2. Dựa vào các tính chất vật lí khác nhau của kim loại, em hãy nêu ứng dụng của một số kim loại trong đời sống và sản xuất.

Trả lời:

Ứng dụng của kim loại:

- Làm dây dẫn điện

- Làm các đồ dùng nấu ăn: xoong, nồi,...

- Làm đồ trang sức, các vận dụng trang trí

- Nhôm là vật liệu dùng để chế tạo vỏ máy bay

II. Tính chất hóa học của kim loại

Tiến hành thí nghiệm ghi kết quả theo bảng sau:

- Đọc thông tin và trả lời câu hỏi (SGK KHTN 9 tập 1 trang 5)

- Nêu tính chất hóa học của kim loại, mỗi tính chất viết một phương trình hóa học để minh họa.

Trả lời:

* Phản ứng của kim loại với phi kim:

- Tác dụng với oxi: $2Cu+ O_2 \to 2CuO$

- Tác dụng với phi kim khác: $4Fe + 3O_2 \to 2Fe_2O_3$

- Phản ứng của kim loại với dd axit: $2Al + 6HCl \to 2AlCl_3 + 3H_2$

- Phản ứng của kim loại với dd muối: $Zn + CuSO_4 \to ZnSO_4 + Cu$

III. Dãy hoạt động hóa học của kim loại

1. Dãy hoạt động hóa học của kim loại được xây dựng như thế nào ?

Tiến hành các thí nghiệm và ghi kết quả vào bảng

Trả lời:

*Thí nghiệm 1:

- Ống nghiệm 1: kẽm tan ra, dd $CuSO_4$ nhạt màu, có kết tủa màu đỏ

$Zn + CuSO_4 \to ZnSO_4 + Cu$

- Ống nghiệm 2: không hiện tương bởi vì $Cu$ không tác dụng với $ZnSO_4$

*Thí nghiệm 2:

- Ống nghiệm 1: Cu tan ra, xuất hiện kết tủa trắng

$Cu + 2AgNO_3 \to Cu(NO_3)_2 + 2Ag$

- Ống nghiệm 2: không hiện tượng vì $Ag$ không tác dụng với $CuSO_4$

*Thí nghiệm 3:

- Ống nghiệm 1: Zn tan ra, có khí xuất hiện

$Zn + 2HCl \to ZnCl_2 + H_2$

- Ống nghiệm 2: không hiện tượng vì $Cu$ không tác dụng với $HCl$

*Thí nghiệm 4:

- Ống nghiệm 1:Mẩu Na tan, có khí thoát ra, cốc chuyển sang màu hồng

$2Na + 2H_2O \to 2NaOH + H_2$

NaOH làm Phenolphtalein chuyển sang màu hồng

- Ống nghiệm 2: không hiện tượng 

* Câu hỏi:

- Từ thí nghiệm 1, hãy so sánh mức độ hoạt động hóa học của $Zn$ và $Cu$.

- Từ thí nghiệm 2, hãy so sánh mức độ hoạt động hóa học của $Cu$ và $Ag$.

- Từ thí nghiệm 3, hãy so sánh mức độ hoạt động hóa học của $Zn$, $H$ và $Cu$

- Từ thí nghiệm 4, hãy so sánh mức độ hoạt động hóa học của $Na$ và $Zn$

- Từ đó, hãy sắp xếp theo chiều giảm dần mức độ hoạt động hóa học của $Cu$, $Ag$, $Na$, $Zn$, $H$

Trả lời:

= Mức độ hoạt động hóa học của $Zn > Cu$

- Mức độ hoặt động hóa học của $Cu > Ag$

- Mức độ hoạt động hóa học của $Zn > H > Cu$

- Mức độ hoạt động hóa học của $Na > Zn$

Vậy sắp xếp theo chiều giảm dần mức độ hoạt động hóa học: $Na, Zn, H, Cu, Ag$

2. Dãy hoạt động hóa học của kim loại có ý nghĩa như thế nào? 

Đọc thông tin và trả lười câu hỏi (SGK KHTN 9 tập 1 trang 7)

1. Kim loại Al có tác dụng được với dung dịch CuSO4 không? Vì sao ?

2. Kim loại Ag có tác dụng được với dung dịch H2SO4 loãng không? Vì sao ?

Trả lời:

1. Kim loại Al có tác dụng được với dung dịch CuSO4. Bởi vì Al đứng trước Cu trong dãy hoạt động hóa học nên Al hoạt động hóa học mạnh hơn Cu nên đẩy Cu ra khỏi muối.

$2Al + 3CuSO_4 \to Al_2(SO_4)_3 + 3Cu$

2. Kim loại Ag không tác dụng với $H_2SO_4$ loãng. Vì $Ag$ đứng sau $H$ trong dãy hoạt động hóa học, nên $Ag$ hoạt động hóa học kém $H$. Vì thế Ag không tác dụng với $H_2SO_4$.

C. Hoạt động luyện tập

Bài 1. Kim loại dẫn điện tốt nhất là:

A. Cu                    B. Al                    C. Au                    D. Ag

Trả lời:

1. D

Bài 2. Hãy chọn từ/cụm từ thích hợp cho trong ngoặc đơn (bền; nhẹ; dây điện; đồ trang sức; nhôm; ánh kim) điền vào chỗ trống trong các câu sau:

a. Đồng và nhôm được dùng làm .......................... là do dẫn điện tốt.

b. ....................... được dùng làm đồ dùng đun nấu (ấm, nồi...) là do bền trong không khí và dẫn nhiệt tốt.

c. Vàng, bạc được dùng làm .................... vì bền trong không khí và có .................. rất đẹp.

d. Nhôm được dùng làm vật liệu chế tạo vỏ máy bay do ............ và .................

Trả lời:

a. Đồng và nhôm được dùng làm dây điện là do dẫn điện tốt.

b. Nhôm được dùng làm đồ dùng đun nấu (ấm, nồi...) là do bền trong không khí và dẫn nhiệt tốt.

c. Vàng, bạc được dùng làm đồ trang sức vì bền trong không khí và có ánh kim rất đẹp.

d. Nhôm được dùng làm vật liệu chế tạo vỏ máy bay do bền và nhẹ.

Bài 3. Viết PTHH theo sơ đồ phản ứng sau đây (ghi rõ điều kiện nếu có)

a. ..........+.......... $ \overset{t^{o}}{\rightarrow} MgO$

b. ..........+.......... $ \overset{t^{o}}{\rightarrow} FeS$

c. $Al + HCl \to $..........+..........

d. ..........+..........$\to FeSO_4 + Cu$

e. $K + H_2O \to $..........+..........

Trả lời:

a. $Mg + O_2 \overset{t^{o}}{\rightarrow} 2MgO$

b. $Fe + S \overset{t^{o}}{\rightarrow} FeS$

c. $2Al + 6HCl \to 2AlCl_3 + 3H_2$

d. $Fe + CuSO_4 \to FeSO_4 + Cu$

e. $K + H_2O \to 2KOH + H_2$

Bài 4. Viết PTHH của các phản ứng xảy ra (nếu có) khi lần lượt cho các kim loại: $Zn, Al, Cu$ tác dụng với: $O_2$; $Cl_2$; dd $H_2SO_4$ loãng; dd $FeSO_4$.

Trả lời:

a. $O_2$

$2Zn + O_2 \overset{t^{o}}{\rightarrow} 2ZnO$

$4Al+3O2 \overset{t^{o}}{\rightarrow} 2Al2O3$

$2Cu+O2 \overset{t^{o}}{\rightarrow} 2CuO$

b. $Cl_2$

$Zn + Cl_2 \overset{t^{o}}{\rightarrow} ZnCl_2$

$2Al + 3Cl_2 \overset{t^{o}}{\rightarrow} 2AlCl_3$

$Cu + Cl_2 \overset{t^{o}}{\rightarrow} CuCl_2$

c. Dung dịch $H_2SO_4$ loãng

$Zn + H_2SO_4 \to ZnSO_4 + H_2$

$2Al + 3H_2SO_4 \to Al_2(SO_4)_3 + 3H_2$

d. Dung dịch $FeSO_4$

$Zn + FeSO_4 \to ZnSO_4 + Fe$

$2Al + 3FeSO_4 \to Al_2(SO_4)_3 + 3Fe$

Bài 5. Hãy giải thích tại sao các kim loại $K, Na, Ca$... khi tác dụng với dung dịch muối lại không đẩy các kim loại đứng sau chúng ra khỏi dung dịch muối?

Trả lời:

Bởi vì các kim loại này hoạt động rất mạnh. Khi tác dụng với dung dịch muối thì nó sẽ tác dụng với nước trước tạo thành Bazơ. Như vậy phương trình hóa học chuyển thành bazo + muối  $\to $ bazo mới + muối mới. Vì thế phản ứng không tạo ra kim loại.

Bài 6. Ngâm một lá kẽm trong 40 gam dung dịch $CuSO_4$ 10% cho đến khi kẽm không tan được nữa. Tính khối lượng kẽm đã phản ứng với dd CuSO4 và nồng độ phần trăm của dung dịch sau phản ứng.

Trả lời:

$n_{CuSO_4} = \frac{40}{160} \times 10% =  0,025 (mol)$

$Zn + CuSO_4 \to ZnSO_4 + Cu$

             0,025    $\to $   0,025        0,025

- Khối lượng $Zn$ đã phản ứng là:

             $m_{Zn}$ = 0,025 . 65 = 1,625 (g)

$m_{ddZnSO_4}$  = 0,025 . 161 = 4,025 (g)

- Khối lượng dung dịch sau phản ứng là:

$m_{ddsau} = m_{ddtr} + m_{Zn} – m_{Cu} = 40 + 1,625 + 0,025 . 64 = 40,025(g)$

- Nồng độ phần trăm của dung dịch sau phản ứng là:

$C$% $_{ZnSO_4} = \frac{m_{ZnSO_4}}{m_{ddsau}} \times 100 = \frac{m_{ZnSO_4}}{m_{ddsau}} \times 100 = 10,06$%

Bài 7. Một hỗn hợp X ở dạng bột gồm $Cu$ và $Zn$. Để xác định phần trăm khối lượng của mỗi kim loại trong X, người ta lấy 5,25 gam X cho tác dụng với dung dịch $H_2SO_4$ loãng dư thấy có 1,12 lít khí thoát ra (đktc). Viết PTHH của phản ứng xảy ra và tính phần trăm khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp X ban đầu.

Trả lời:

$n_{H_2} = \frac{1,12}{22,4} = 0,05$

$Zn + H_2SO_4 \to ZnSO_4 + H_2$

0,05                        $\leftarrow $                 0,05

$\Rightarrow  $ $m_{Zn}$ = 0,05 . 65 = 3,25 (g)

%$m_{Zn} = \frac{3,25}{5,25} \times 100% = 61,9$%

%$m_{Cu}$ = 100 - 61,9 = 38.1%

D. Hoạt động vận dụng

Bài 1. Hãy kể tên các kim loại được dùng làm vật liệu để chế tạo các vận dụng trong gia đình em và một số vật dụng trong đời sống, sản xuất. Tại sao chúng được sử dụng để làm các vật dụng đó?

Trả lời:

- Sắt: quốc,xẻng...Vì sắt rất cứng, và bền

- Nhôm: xoong, nồi, mâm...Vì nhôm bền trong không khí, dẫn nhiệt tốt

- Đồng: kèn...Vì đồng dễ gia công, chế tạo

Bài 2. Cần phải lưu ý gì khi cắm phích điện vào ổ điện hoặc khi thấy dây dẫn điện của các vận dụng bị hở lớp lõi kim loại phía trong?

Trả lời:

- Sử dụng ổ cắm phích cắm điện phải luôn đảm bảo khô ráo.

- Động tác cắm hoặc rút phích cắm cần phải rứt khoát. Đảm bảo các ổ cắm không bị phát sinh tia lửa điện khi cắm hoặc rút phích điện khỏi ổ cắm, giảm nguy cơ cháy nổ.

- Không nên để đầu phích cắm lỏng lẻo, bởi làm vậy sẽ dễ sinh ra tia lửa điện gây chập cháy

- Vị trí đặt ổ cắm, công tắc điện nên đặt ở nơi cách xa nguồn nước, dễ quan sát và thuận tiện thao tác. Bảng điện và ổ cắm phải được cố định chắc chắn vào tường và cách điện tốt, sử dụng an toàn.

- Không dùng nhiều thiết bị có công suất cao chung một lỗ cắm dễ gây ra cháy ổ điện.

- Không dùng nước để dập tắt lửa khi thấy ổ cắm bị chập cháy, mà khi đó nên bình tĩnh ngắt cầu dao nguồn điện.

- Không nắm dây của phích điện để rút ra khỏi ổ cắm vì sẽ dễ làm đứt dây điện và làm hỏng đầu phích điện.

- Dây điện vào ổ cắm, phích cắm phải được kiểm tra thường xuyên để phát hiện hư hỏng.

- Khi thấy dây dẫn điện của các vật dụng bị hở lớp lõi kim loại phía trong thì tốt nhất là nên mua dây mới về thay cho an toàn.

E. Hoạt động tìm tòi mở rộng

Hãy tìm hiểu qua tài liệu, internet,... và cho biết kim loại nào được dùng làm dây tóc của bóng đèn sợi đốt. Tại sao?

Tại sao ngày nay người ta lại ít sử dụng bóng đèn sợi đốt mà chủ yếu dùng bóng đèn huỳnh quang?

Trả lời:

- Kim loại được dùng để làm dây tóc bóng đèn là vonfram bởi vì nó có nhiệt độ nóng chảy cao 3370$^{0}$C nhiệt độ này cao hơn nhiệt độ lúc đèn sáng bình thường (2500$^{0}$C)

- Ngày nay người ta ít sử dụng bóng đèn sợi đốt mà chủ yếu dùng bóng đèn huỳnh quang bởi vì:

+ Hiệu suất phát quang lớn, gấp khoảng 5 lần so với đèn sợi đốt.

+ Tuổi thọ khoảng 8000 giờ, lớn hơn đèn sợi đốt nhiều lần.

+ Đèn sợi đốt có hiệu suất điện quang thấp chỉ có 4-5% biến đổi thành quang năng 95-96% tỏa nhiệt