Đại cương kim loại trong chương trình Hóa 12 không phải là dạng kiến thức dễ đương đầu, bởi vì có rất nhiều dạng bài tập khác nhau đòi hỏi các em học sinh phải thật vững những nội dung cơ bản, nền tảng. Để có thể hiểu rõ hơn về phần này, hãy cùng tìm hiểu thêm về lý thuyết đại cương kim loại và tham khảo thêm một số dạng bài ôn tập nhé! 

đại cương kim loại
Tổng hợp Lý thuyết và bài tập nội dung đại cương kim loại

1. Vị trí của kim loại trong bảng tuần hoàn

Trong bảng tuần hoàn, các nguyên tố kim loại chiếm số đông với gần 90 nguyên tố hóa học với: 

  • Nguyên tố s: thuộc nhóm IA và IIA (trừ H, He)
  • Nguyên tố p: thuộc nhóm IIA (trừ Bo), Sn, Pb (nhóm IVA), Bi (nhóm VA) và Po (nhóm VIA)
  • Nguyên tố d: thuộc nhóm B
  • Nguyên tố f: họ Lantan và Actini 

Khi nhìn vào bảng tuần hoàn nguyên tố hóa học, ta sẽ thấy đa số kim loại sẽ tập trung ở phía dưới bên trái của bảng tuần hoàn. 

đại cương kim loại bảng tuần hoàn
Bảng tuần hoàn hóa học

2. Kim loại có cấu tạo như thế nào?

 

2.1. Cấu tạo của nguyên tử kim loại 

Nhìn chung, đa số các nguyên tử kim loại có tương đối ít e ở ngoài cùng, thường sẽ chỉ dao động trong khoảng 1 – 3e

Bán kính nguyên tử của các nguyên tố kim loại đều lớn hơn bán kính nguyên tử của các yếu tố không phải kim loại 

Kim loại có độ điện âm nhỏ và khả năng ion hóa thấp hơn hẳn các phi kim, ta có: Zkim loại < Zphi kim nên từ đó kết luận Rkim loại > Rphi kim 

 

2.2. Cấu tạo của mạng tinh thể kim loại 

Mạng tinh thể kim loại phần lớn sẽ có cấu tạo đặc khít, với 03 kiểu mạng là lập phương tâm diện (74%) lập phương tâm khối (68%) và mạng lục phương (74%)

Các cation hoặc nguyên tử dao động xung quanh vị trí nhất định sẽ được gọi là nút mạng. giữa các nút mạng đó, các electron được di chuyển tự do.

Khi các electron tự do gắn các nút mạng với nhau, nó sẽ được gọi là liên kết kim loại. 

 

3. Tính chất vật lý của kim loại là gì?

 

3.1. Tính chất chung 

Nhìn chung, kim loại có tính chất dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt và cả ánh kim. Các tính chất này có là bởi các electron tự do có trong mạng tinh thể kim loại tạo thành.

 

3.2. Tính chất riêng 

Mỗi kim loại sẽ có một tỉ khối khác nhau, dao động trong khoảng từ 0,5 đến 22,6. Cụ thể: 

  • d < 5: Kim loại nhẹ như K, Na, Mg, Al
  • d > 5: Kim loại nặng như Zn, Fe

 

Các kim loại có nhiệt độ nóng chảy khác nhau, dao động trong khoảng từ -39 độ C(Hg) đến 3410 độ C(W) với thông tin cụ thể: 

  • t < 1000 độ C: kim loại dễ nóng chảy
  • t >1500 độ C: kim loại khó nóng chảy, chịu nhiệt tốt 

 

Mỗi kim loại sẽ có tính cứng khác nhau, biến đổi từ từ mềm sang rất cứng, phụ thuộc nhiều vào mạng tinh thể, mật độ e và cả khối lượng mol 

 

4. Tính chất hóa học của kim loại được thể hiện như thế nào? 

Các kim loại đều có chung một tính chất hóa học là có tính khử: 

M → Mn+ + ne

 

4.1. Kim loại tác dụng với phi kim 

Tác dụng với oxi: 

Khi tác dụng với kim loại, đa số đều tham gia vào phản ứng trừ Au, Pt và Ag để tạo ra oxit bazơ hoặc oxit lưỡng tính:

2xM + yO2 → 2MxOy  

Các kim loại khác nhau sẽ có mức độ phản ứng với oxi khác nhau, kim loại càng mạnh thì khả năng phản ứng càng mạnh như:

  • K, Na khi cháy với lượng oxi hạn chế sẽ tạo thành oxit, oxi dư sẽ tạo thành peoxit 
  • Ca, Mg, Al, Zn, Fe cháy tạo thành oxit, nhưng khả năng phản ứng với oxi sẽ giảm dần 
  • Kim loại Pb đến Hg thì không thể cháy khi tác dụng với oxi nhưng có thể tạo thành màng oxit ở trên bề mặt 
  • Kim loại từ Ag đến Au thì không có bất kỳ phản ứng nào 

Phản ứng với oxi của kim loại phụ thuộc nhiều vào bề mặt của lớp oxit tạo thành: Nếu bề mặt không khít thì tạo thành phản ứng hoàn toàn, nếu khít thì chỉ có phản ứng bề mặt Al, Zn,…

 

Tác dụng với khi Clo 

Khi đun nóng, tất cả các kim loại đều có thể tác dụng với clo để tạo thành muối clorua 

2M + nCl2 → 2MCln 

 

Tác dụng với các phi kim khác 

Kim loại còn có thể tác dụng với khá nhiều phi kim khác có thể kể đến như Brs, I2, S,…

2Al + 3I2 → 2AlI3 (H2O)

Fe + S → FeS (t0)

 

4.2. Kim loại tác dụng với nước 

Ở nhiệt độ thường, chỉ có kim loại kiềm thổ như Na, K, Ba và Ca phản ứng với kiềm 

2M + 2nH2O → 2M(OH)n + nH2 

Ở nhiệt độ cao, Mg và Al có phản ứng phức tạp 

Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2 (1000C)

Mg + H2O → MgO + H2 (≥ 2000C)

 

còn Mn, Zn, Cr, Fe phản ứng với hơi nước tạo thành oxit kim loại và H2

3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2 (< 5700C)

Fe + H2O → FeO + H2 (> 5700C)

 

4.3. Kim loại tác dụng với dung dịch axit

Với dung dịch axit loãng HCl, H2SO4 loãng, H3PO4… (H+)        

Các kim loại đứng trước H2 mới có khả năng phản ứng với các axit loãng tạo thành muối và H2 

Fe + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2

 

Các kim loại khi cho vào dung dịch axit thì phản ứng với H+ trước rồi mới phản ứng với H2O nếu còn dư. Trường hợp đặc biệt là Pb, mặc dù đứng trước H2 nhưng không tác dụng với axit loãng do phản ứng tạo thành muộn khó tan bám vào mặt cản trở phản ứng 

 

Với dung dịch axit có tính oxi hóa mạnh HNO3, H2SO4 đặc nóng 

Hầu hết các kim loại đều có phản ứng (trừ Au và Pt) tạo thành muối và nước cùng sản phẩm được hình thành từ sự khử 

Al, Fe và Cr tác dụng thụ động với H2SO4 đặc nguội và HNO3 đặc nguội 

 

Làm ngay các bài tập chủ đề Kim loại tác dụng với axit tại đây

đại cương kim loại phản ứng hóa học
Sắt tác dụng với H2SO4 loãng

4.4. Kim loại tác dụng với muối

Na, K, Ba, Ca phản ứng với nước trước tiên, sau đó dung dịch kiềm được tạo thành sẽ có tác dụng với muối.

 

Các kim loại không tan trong nước sẽ đẩy kim loại kém hoạt động hơn (đứng sau) ra khỏi dung dịch muối của chúng theo quy tắc α.

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu

 

Các bài tập chủ đề kim loại tác dụng với muối tại đây

 

4.5. Kim loại tác dụng với kiềm 

Các kim loại có thể tan trong nước như Na, K, Ca và Ba tác dụng với nước có trong dung dịch.

Các kim loại có Hidroxit tương ứng là chất lưỡng tính và dung dịch bazơ tạo thành muối và H2.

Al + H2O + NaOH → NaAlO2 + 3/2H2

 

5. Các phương pháp điều chế kim loại là gì?

 

5.1. Phương pháp nhiệt luyện 

Phương pháp nhiệt luyện sử dụng nguyên tắc dùng các chất khử như CO, C, Al, H2 khử oxit kim loại ở trong nhiệt độ cao 

Phạm vi sử dụng: dùng trong công nghiệp

phương pháp nhiệt luyện kim loại
phương pháp nhiệt luyện kim loại

5.2. Phương pháp thủy luyện

Phương pháp thủy luyện sử dụng dung dịch thích hợp như HCL, HNO3, nước cường toan,… để hòa tan cùng nguyên liệu sau đó kim loại mạnh đẩy kim loại yếu ra khỏi dung dịch. 

Phạm vi sử dụng: trong phòng thí nghiệm để điều chế kim loại đứng sau Mg (kim loại yếu)

 

5.3. Phương pháp điện phân 

Phương pháp điện phân nóng chảy sử dụng dòng điện một chiều để khử ion kim loại ở trong chất điện ly nóng chảy (muối halogenua, oxit, hidroxit)

Phạm vi sử dụng: có thể áp dụng để điều chế tất cả những kim loại nhưng thường áp dụng với các kim loại mạnh như K, Na, Mg, Ca, Ba và Al 

Phương pháp điện phân dung dịch sử dụng dòng điện một chiều để khử ion kim loại yếu ở trong dung dịch muối 

Phạm vi sử dụng: Sử dụng để điều chế các kim loại yếu

 

Các em học sinh làm thêm các bài tập Điện phân kim loại tại đây nha!

 

6. Bài tập đại cương kim loại thường gặp trong đề thi đại học 

Cùng làm một số bài tập dưới đây nhé, đây là những câu hỏi tổng hợp trong một số đề thi TN THPT Quốc gia môn Hóa những năm gần đây:

 

Câu 1: Công thức chung của oxit kim loại thuộc nhóm IIA là

  1. R2O3.             
  2. RO2.
  3. R2O.              
  4. RO.

 

Câu 2: Nguyên tử Fe có cấu hình e là

  1. [Ar]3d64s2.              
  2. [Ar]4s13d7.
  3. [Ar]3d74s1.              
  4. [Ar]4s23d6.

 

Câu 3: Cấu hình e của Cr là

  1. [Ar]3d44s2.              
  2. [Ar]4s23d4.
  3. [Ar]3d54s1.              
  4. [Ar]4s13d5.

 

Câu 4: Kim loại Ni phản ứng được với tất cả các muối trong dung dịch ở dãy nào sau đây ?

  1. NaCl, AlCl3, ZnCl2
  2. MgSO4, CuSO4, AgNO3
  3. Pb(NO3)2, AgNO3, NaCl
  4. AgNO3, CuSO4, Pb(NO3)2

 

Câu 5: Cho ba kim loại là Al, Fe, Cu và bốn dung dịch muối riêng biệt là ZnSO4, AgNO3, CuCl2, MgSO4. Kim loại nào tác dụng được với cả bốn dung dịch muối đã cho ?

  1. Al.              
  2. Fe.
  3. Cu.              
  4. Không kim loại nào.

 

Câu 6: Cho khí CO dư đi qua hỗn hợp gồm CuO, Al2O3 và MgO (nung nóng). Khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được chất rắn gồm :

  1. Cu, Al, Mg.              
  2. Cu, Al, MgO.
  3. Cu, Al2O3, Mg.              
  4. Cu, Al2O3, MgO.

 

Câu 7: Nguyên tử kim loại khi tham gia phản ứng hoá học có tính chất nào sau đây ?

  1. Nhường electron và tạo thành ion âm.
  2. Nhường electron và tạo thành ion dương.
  3. Nhận electron để trở thành ion âm.
  4. Nhận electron để trở thành ion dương.

 

Câu 8: Cặp chất không xảy ra phản ứng là

  1. Fe + Cu(NO3)2.             
  2. Cu + AgNO3.
  3. Zn + Fe(NO3)2.              
  4. Ag + Cu(NO3)2.

 

Câu 9: Dãy gồm các kim loại đều phản ứng với nước ở nhiệt độ thường tạo ra dung dịch có môi trường bazơ là:

  1. Na, Ba, K.              
  2. Be, Na, Ca.
  3. Na, Fe, K.              
  4. Na, Cr, K.

 

Câu 10: Để loại bỏ kim loại Cu ra khỏi hỗn hợp bột gồm Ag và Cu, người ta ngâm hỗn hợp kim loại trên vào lượng dư dung dịch

  1. AgNO3.              
  2. HNO3.
  3. Cu(NO3)2.              
  4. Fe(NO3)2.

 

Làm thêm các bài tập đại cương kim loại tại đây

 

Với nội dung chi tiết về đại cương kim loại mà Học Thông Minh đã giới thiệu, hy vọng đã cung cấp cho các em học sinh đầy đủ thông tin hữu ích nhất và đầy đủ nhất về chủ đề này nhé. Học Thông Minh luôn cung cấp những bài tập trắc nghiệm online để các em khối THPT có thể luyện tập hoàn toàn miễn phí cùng những thông tin kiến thức, tin tức mới nhất về các kỳ thi. Các em học sinh mong muốn tìm hiểu thêm những thông tin nào, có thể đăng ký tài khoản và comment bên dưới bài viết cho chúng mình biết nha!