Giải KHTN 9 Bài 16 (Cánh diều): Dãy hoạt động hoá học

Giải KHTN 9 Bài 16: Dãy hoạt động hoá học

Mở đầu trang 83 Bài 16 KHTN 9: Quan sát hiện tượng xảy ra khi nhúng lá kẽm vào dung dịch copper(II) sulfate, có thể kết luận rằng kẽm là kim loại có mức độ hoá học mạnh hơn đồng.

Hãy đề xuất phương án thí nghiệm để so sánh mức độ hoạt động hoá học giữa các kim loại natri, sắt và đồng.

Trả lời:

Đề xuất thí nghiệm:

Thí nghiệm 1: Khảo sát phản ứng của các kim loại Na, Fe, Cu với nước

Chuẩn bị: 1 mẩu kim loại natri bằng hạt đậu xanh, đinh sắt và dây đồng; 2 ống nghiệm đựng nước được đánh số (1), (2), chậu thuỷ tinh dựng nước.

Tiến hành: Cho mẩu natri vào chậu thuỷ tinh đựng nước, đinh sắt vào ống nghiệm (1), dây đồng vào ống nghiệm (2).

Quan sát hiện tượng xảy ra và thực hiện các yêu cầu sau:

Dựa vào khả năng phản ứng với nước, có thể chia các kim loại natri, đồng và sắt thành mấy nhóm? So sánh mức độ hoạt động hoá học của các nhóm kim loại này.

Thí nghiệm 2: Khảo sát phản ứng của kim loại Fe, Cu với dung dịch acid

Chuẩn bị: đinh sắt, dây đồng, hai ống nghiệm đựng cùng một lượng dung dịch HCl cùng nồng độ.

Tiến hành: Cho đinh sắt, dây đồng vào từng ống nghiệm riêng biệt đựng dung dịch HCl.

Quan sát hiện tượng xảy ra và thực hiện các yêu cầu sau:

a) Hãy cho biết kim loại nào phản ứng được với dung dịch HCl (đẩy được hydrogen ra khỏi acid).

b) So sánh mức độ hoạt động hoá học của sắt, đồng với hydrogen.

c) So sánh mức độ hoạt động hoá học của sắt với đồng

I. Xây dựng dãy hoạt động hoá học

Thực hành trang 83 KHTN 9: Thí nghiệm 1

Chuẩn bị:

- Dụng cụ: ống nghiệm, kẹp ống nghiệm, giá để ống nghiệm.

- Hoá chất: dung dịch AgNO₃ 0,1M, phoi đồng.

Tiến hành thí nghiệm và thảo luận:

- Cho khoảng 2 – 3 mL dung dịch AgNO₃ vào ống nghiệm chứa phoi đồng.

- Quan sát thí nghiệm, mô tả và giải thích các hiện tượng xảy ra. Viết phương trình hoá học minh hoạ.

- So sánh mức độ hoạt động hoá học giữa đồng và bạc.

Trả lời:

- Hiện tượng:

+ Màu của dung dịch chuyển dần từ không màu sang xanh.

+ Có lớp kim loại trắng sáng bám ngoài phoi đồng.

- Giải thích: Kim loại đồng đã đẩy kim loại bạc ra khỏi muối để được muối mới (tan vào dung dịch có màu xanh) và kim loại mới (màu trắng bạc).

- Phương trình hoá học:

Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag

- So sánh: Đồng hoạt động hoá học mạnh hơn bạc.

Luyện tập 1 trang 84 KHTN 9: Các phản ứng dưới đây có xảy ra không? Nếu có hãy hoàn thành phương trình hoá học của phản ứng đó.

a) Fe + HCl →

b) Cu + HCl →

Trả lời:

Chỉ có phản ứng (a) xảy ra.

Phương trình hoá học:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

Thực hành trang 84 KHTN 9: Thí nghiệm 2

Chuẩn bị:

- Dụng cụ: 3 ống nghiệm đã được dán nhãn là tên của mỗi kim loại sẽ cho vào, giá để ống nghiệm, ống hút nhỏ giọt.

- Hoá chất: dung dịch HCl 1M, mảnh magnesium, đinh sắt, phoi đồng.

Tiến hành thí nghiệm và thảo luận:

­- Đặt 3 ống nghiệm trên giá ống nghiệm, cho vào mỗi ống nghiệm khoảng 3 mL dung dịch HCl.

- Cho từng kim loại Mg, Fe, Cu vào mỗi ống nghiệm đã dán nhãn tương ứng.

- Quan sát thí nghiệm, mô tả hiện tượng xảy ra trong các thí nghiệm (nếu có). Giải thích sự tạo thành bọt khí và viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra.

- Chỉ ra kim loại hoạt động hoá học kém hơn hydrogen (H).

- Dựa vào tốc độ sủi bọt khí trong các ống nghiệm, sắp xếp các kim loại trên và hydrogen theo chiều giảm dần mức độ hoạt động hoá học.

Trả lời:

Hiện tượng:

+ Ống nghiệm chứa kim loại Cu không có hiện tượng gì xuất hiện.

+ Ống nghiệm chứa kim loại Mg có phản ứng xảy ra mạnh, mẩu Mg tan dần, khí thoát ra mạnh.

+ Ống nghiệm chứa kim loại Fe có phản ứng xảy ra nhưng êm dịu hơn so với Mg, có khí thoát ra.

- Khí thoát ra là H₂. Các phương trình hoá học minh hoạ:

Cu + HCl → không phản ứng

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

- Kim loại hoạt động hoá học kém hơn hydrogen (H) là Cu.

- Sắp xếp các kim loại và hydrogen theo chiều giảm dần mức độ hoạt động hoá học là:

Mg, Fe, H, Cu.

Luyện tập 2 trang 84 KHTN 9: Mức độ phản ứng của kim loại với dung dịch H₂SO₄ loãng tương tự như với dung dịch HCl.

a) Trong hai kim loại Mg và Cu, kim loại nào phản ứng được với dung dịch H₂SO₄ loãng?

b) Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra.

Trả lời:

a) Trong hai kim loại Mg và Cu, chỉ có kim loại Mg phản ứng được với dung dịch H₂SO₄ loãng.

b) Phương trình hoá học:

Mg + H₂SO_{4 loãng} → MgSO₄ + H₂

Câu hỏi 1 trang 84 KHTN 9: Kim loại magnesium có phản ứng được với dung dịch muối copper (II) nitrate không? Giải thích.

Trả lời:

Kim loại magnesium có phản ứng được với dung dịch muối copper(II) nitrate. Do magnesium (Mg) hoạt động hoá học mạnh hơn đồng (copper, Cu) nên đẩy được Cu ra khỏi muối.

Mg + Cu(NO₃)₂ → Mg(NO₃)₂ + Cu

Thực hành trang 84 KHTN 9: Thí nghiệm 3

Chuẩn bị:

- Dụng cụ: 2 cốc thuỷ tinh (loại 250 mL) có dán nhãn là tên kim loại sẽ cho vào, ống đong, ống hút nhỏ giọt.

- Hoá chất: nước cất, mảnh magnesium, mẩu natri nhỏ (khoảng hạt đậu xanh), dung dịch phenolphthalein.

Tiến hành thí nghiệm và thảo luận:

- Cho khoảng 40 – 50 mL nước cất và 2 giọt dung dịch phenolphthalein vào mỗi cốc thuỷ tinh.

- Cho từng kim loại Na, Mg vào cốc thuỷ tinh đã dán nhãn tương ứng.

- Quan sát thí nghiệm, mô tả và giải thích hiện tượng xảy ra trong mỗi cốc. Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra.

- So sánh mức độ hoạt động hoá học giữa natri và magnesium.

Trả lời:

Hiện tượng:

+ Viên Na phản ứng mãnh liệt với nước, giải phóng khí, dung dịch sau phản ứng có màu hồng.

+ Phản ứng xảy ra rất chậm, thấy có màu hồng trên bề mặt mẩu Mg.

Phương trình hoá học:

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

Mg + 2H₂O → Mg(OH)₂ + H₂

Mức độ hoạt động hoá học của natri mạnh hơn magnesium.

Câu hỏi 2 trang 84 KHTN 9: Calcium phản ứng với nước, vàng không phản ứng với nước. Vậy kim loại nào có mức độ hoạt động hoá học mạnh hơn?

Trả lời:

Calcium phản ứng với nước, vàng không phản ứng với nước. Vậy kim loại calcium hoạt động mạnh hơn kim loại vàng.

Luyện tập 3 trang 85 KHTN 9: Từ các thí nghiệm 1, 2 và 3, hãy sắp xếp các kim loại Mg, Fe, Cu, Ag, Na thành dãy theo chiều giảm dần mức độ hoạt động hoá học.

Trả lời:

Thí nghiệm 1 cho thấy: Cu hoạt động hoá học mạnh hơn Ag.

Thí nghiệm 2 cho thấy mức độ hoạt động của các kim loại giảm dần theo thứ tự: Mg, Fe, Cu.

Thí nghiệm 3 cho thấy: Na hoạt động hoá học mạnh hơn Mg.

Vậy sắp xếp các kim loại theo chiều giảm dần mức độ hoạt động hoá học là: Na, Mg, Fe, Cu, Ag.

III. Ý nghĩa dãy hoạt động hoá học

Luyện tập 4 trang 85 KHTN 9: Dựa vào dãy hoạt động hoá học, hoàn thành các phương trình hoá học của phản ứng xảy ra giữa các cặp chất dưới đây (nếu có):

a) Zn và dung dịch HCl.

b) Zn và dung dịch MgSO₄.

c) Zn và dung dịch CuSO₄.

d) Zn và dung dịch FeCl₂.

Trả lời:

a) Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂;

b) Zn + MgSO₄ → không phản ứng;

c) Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu;

d) Zn + FeCl₂ → ZnCl₂ + Fe.

Vận dụng trang 85 KHTN 9: Tìm hiểu và giải thích về cách bảo quản kim loại kali (potassium, K).

Trả lời:

Kim loại kali (potassium, K) là kim loại hoạt động hoá học mạnh. Ở ngay điều kiện thường, kali có thể phản ứng với các tác nhân có trong không khí như O₂, CO₂, hơi nước … do đó, để bảo quản kim loại kali, người ta thường ngâm chìm nó trong dầu hoả.