Giải KHTN 9 Bài 18 (Kết nối tri thức): Tính chất chung của kim loại

Giải KHTN 9 Bài 18: Tính chất chung của kim loại

Giải KHTN 9 trang 87

Mở đầu trang 87 Bài 18 KHTN 9: Thép, thành phần chính là sắt (iron), được dùng làm khung chịu lực của các công trình xây dựng; đồng (copper) dùng làm dây dẫn điện; vàng (gold) dùng làm đồ trang sức; … Các ứng dụng đó dựa trên những tính chất nào của kim loại?

Trả lời:

Những ứng dụng của kim loại sắt (iron), đồng (copper), vàng (gold)… dựa trên các tính chất vật lí của kim loại (như: tính dẻo; tính dẫn điện, dẫn nhiệt; tính ánh kim) và tính chất hoá học của kim loại.

Ví dụ:

- Kim loại đồng dẫn điện tốt, bền nên được dùng làm dây dẫn điện.

- Kim loại vàng có ánh kim đẹp, bền với môi trường (không bị oxi hoá bởi oxygen, hơi nước … có trong không khí) nên được dùng làm đồ trang sức.

- Thép cứng và bền nên được dùng làm khung chịu lực của các công trình xây dựng.

I. Tính chất vật lí của kim loại

Hoạt động trang 87 KHTN 9: Trả lời các câu hỏi sau:

1. Khi uốn các thanh thuỷ tinh, gỗ, nhôm (aluminium), thép (thành phần chính là sắt), thanh nào có thể bị uốn cong mà không gãy?

2. Khi dùng búa đập vào các vật thể bằng đồng, gỗ, vàng, nhôm, cao su, sứ, vật thể nào bị biến dạng (vỡ vụn, dát mỏng,...)

3. Khi nhúng thìa nhôm vào cốc nước sôi, tay cầm cán thìa sẽ thấy nóng. Hiện tượng này chứng tỏ tính chất gì của nhôm?

4. Dựa vào các số liệu trong Bảng 11.3 (trang 57), hãy giải thích vì sao dây dẫn điện thường làm bằng đồng và nhôm mà không làm bằng sắt.

5. Quan sát bề mặt viên gạch, mảnh nhôm, mảnh đồng, bề mặt nào có vẻ sáng lấp lánh (ánh kim)?

Trả lời:

1. Các thanh nhôm (aluminium), thép (thành phần chính là sắt) có thể uốn cong mà không bị gãy.

2. Các vật thể bằng đồng, vàng, nhôm, sứ có thể bị biến dạng, trong đó:

+ Vật liệu bằng đồng, vàng, nhôm bị dát mỏng.

+ Vật liệu bằng sứ bị vỡ vụn.

3. Khi nhúng thìa nhôm vào cốc nước sôi, tay cầm cán thìa sẽ thấy nóng. Hiện tượng này chứng tỏ tính dẫn nhiệt của nhôm.

4. Điện trở suất của đồng và nhôm nhỏ hơn nhiều so với sắt do đó dây dẫn điện thường làm bằng đồng và nhôm mà không làm bằng sắt.

5. Bề mặt mảnh nhôm, mảnh đồng có vẻ sáng lấp lánh (ánh kim).

Câu hỏi trang 88 KHTN 9: Quan sát Hình 18.1 và cho biết những ứng dụng của các kim loại vàng, đồng, nhôm, sắt dựa trên những tính chất vật lí nào?

Trả lời:

a) Vàng được dùng làm đồ trang sức do dễ dát mỏng, dễ kéo sợi, có ánh kim đẹp.

b) Đồng được dùng làm lõi dây dẫn điện do dẫn điện tốt.

c) Nhôm được dùng làm xoong, nồi, chảo do dẫn nhiệt tốt.

d) Thép được sử dụng trong xây dựng, cầu đường do cứng và bền.

II. Tính chất hoá học của kim loại

Giải KHTN 9 trang 89

Câu hỏi 1 trang 89 KHTN 9: Viết phương trình hoá học của phản ứng giữa kẽm (zinc), đồng với khí oxygen.

Trả lời:

Phương trình hoá học:

Câu hỏi 2 trang 89 KHTN 9: Tại sao đồ vật bằng kim loại như sắt, nhôm, kẽm, đồng,… để lâu trong không khí bị mất ánh kim, còn đồ trang sức bằng vàng để lâu trong không khí vẫn sáng đẹp?

Trả lời:

Do sắt, nhôm, kẽm, đồng … có thể phản ứng với oxygen có trong không khí tạo thành lớp oxide làm mất đi vẻ sáng (ánh kim) của kim loại.

Còn vàng không phản ứng với oxygen (hay hơi nước, CO₂ …) có trong không khí nên đồ trang sức bằng vàng để lâu trong không khí vẫn sáng đẹp.

Hoạt động trang 89 KHTN 9: Nghiên cứu phản ứng của một số kim loại với chlorine

- Thí nghiệm natri (sodium) tác dụng với chlorine được thực hiện như sau:

Đun nóng chảy một mẩu natri rồi cho nhanh vào bình khí chlorine (màu vàng lục), natri cháy trong khí chlorine tạo thành tinh thể muối ăn có màu trắng (Hình 18.3).

- Thí nghiệm sắt tác dụng với khí chlorine được thực hiện như sau:

Đốt đầu của dây sắt (đã được uốn thành hình lò xo) bằng đèn cồn đến nóng đỏ rồi đưa nhanh vào bình khí chlorine, sắt cháy trong khí chlorine tạo thành muối iron(III) chloride có màu nâu đỏ (Hình 18.4).

Thực hiện yêu cầu sau:

Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra ở trên.

Trả lời:

- Natri (sodium) tác dụng với chlorine:

2Na + Cl₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2NaCl

- Sắt tác dụng với khí chlorine:

2Fe + 3Cl₂ $\stackrel{t^o}{\to }$2FeCl₃

Giải KHTN 9 trang 90

Câu hỏi trang 90 KHTN 9: Viết phương trình hoá học của các phản ứng giữa kim loại Mg, Zn với phi kim S.

Trả lời:

Các phương trình hoá học:

Mg + S $\stackrel{t^o}{\to }$ MgS;

Zn + S $\stackrel{t^o}{\to }$ ZnS.

Câu hỏi trang 90 KHTN 9: Biết rằng ở nhiệt độ cao, hơi nước tác dụng với sắt tạo thành Fe₃O₄. Viết phương trình hoá học của phản ứng.

Trả lời:

Phương trình hoá học:

4H₂O + 3Fe $\stackrel{t^o}{\to }$ Fe₃O₄ + 4H₂

Câu hỏi 1 trang 90 KHTN 9: Phản ứng của kim loại kẽm với dung dịch hydrochloric acid được dùng để điều chế khí hydrogen trong phòng thí nghiệm. Tính lượng kẽm và thể tích dung dịch hydrochloric acid 1M cần dùng để điều chế 250 mL khí hydrogen (điều kiện chuẩn).

Trả lời:

Ta có: $n_{H_2}=\frac{0,25}{24,79}=0,1\left(mol\right)$

Phương trình hoá học:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Theo PTHH:

Câu hỏi 2 trang 90 KHTN 9: Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra khi cho kim loại magnesium vào dung dịch hydrochloric acid.

Trả lời:

Phương trình hoá học:

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂

Giải KHTN 9 trang 91

Hoạt động 1 trang 91 KHTN 9: Mô tả một số điểm khác biệt trong tính chất của các kim loại Al, Fe, Au theo gợi ý sau:

- Khác biệt trong tính chất vật lí.

- Khác biệt trong tính chất hoá học khi tác dụng với:

a) Oxygen.

b) Dung dịch hydrochloric acid

Trả lời:

- Khác biệt trong tính chất vật lí:

	Kim loại Al	Kim loại Fe	Kim loại Au
Tính chất vật lí chung	- Là kim loại có màu trắng bạc, khá mềm, dẫn nhiệt, dẫn điện tốt và nhẹ.	- Có màu trắng hơi xám, có tính dẻo, có độ cứng cao và có tính nhiễm từ.	- Là kim loại có tính dẻo, tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, có màu vàng lấp lánh.
Khối lượng riêng (g/cm3)	2,70	7,87	19,29
Nhiệt độ nóng chảy (oC)	660	1 535	1 065

- Khác biệt trong tính chất hoá học:

	Kim loại Al	Kim loại Fe	Kim loại Au
Tác dụng với O2	Phản ứng tạo thành oxide kim loại. 4Al + 3O2 $\stackrel{t^o}{\to }$ 2Al2O3	Phản ứng tạo thành oxide kim loại. 3Fe + 2O2 $\stackrel{t^o}{\to }$ Fe3O4	Không phản ứng
Tác dụng với HCl	Phản ứng tạo thành muối và giải phóng H2. 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2	Phản ứng tạo thành muối và giải phóng H2. Fe + 2HCl → FeCl2 + H2	Không phản ứng

Hoạt động 2 trang 91 KHTN 9: Nêu các ứng dụng của ba kim loại: sắt, nhôm, vàng mà em biết; chỉ rõ mối liên hệ giữa tính chất và ứng dụng của chúng.

Trả lời:

- Nhôm dẫn điện tốt và nhẹ nên được sử dụng làm dây dẫn điện. Ngoài ra, nhôm còn được dùng để sản xuất các vật dụng như khung cửa, vách ngăn, khung máy, …

- Sắt có tính dẻo, có độ cứng cao nên chủ yếu được dùng để sản xuất gang, thép.

- Vàng có ánh kim đẹp, bền với môi trường nên được dùng làm đồ trang sức. Ngoài ra vàng có thể dát mỏng đến mức có thể cho ánh sáng xuyên qua được và có khả năng dẫn điện tốt nhất trong số các kim loại nên được dùng làm một số chi tiết trong vi mạch điện tử…

Hoạt động 3 trang 91 KHTN 9: Trình bày tính chất hoá học của kim loại theo gợi ý sau:

- Nêu tính chất hoá học cơ bản của kim loại.

- Viết phương trình hoá học minh hoạ cho mỗi tính chất.

Trả lời:

Tính chất hoá học cơ bản của kim loại:

- Hầu hết các kim loại tác dụng với oxygen tạo thành oxide và với phi kim khác tạo thành muối. Ví dụ:

4Al + 3O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2Al₂O₃

3Fe + 2O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ Fe₃O₄

Zn + S $\stackrel{t^o}{\to }$ ZnS.

2Na + Cl₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2NaCl

- Một số kim loại hoạt động hoá học mạnh như Na, K, Ca … tác dụng với nước ở nhiệt độ thường tạo thành hydroxide và khí hydrogen. Ví dụ:

2K + 2H₂O → 2KOH + H₂

Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂

- Các kim loại như Zn, Fe … tác dụng với hơi nước ở nhiệt độ cao tạo thành oxide và khí hydrogen. Ví dụ:

4H₂O + 3Fe $\stackrel{t^o}{\to }$ Fe₃O₄ + 4H₂

- Một số kim loại tác dụng với HCl tạo thành muối và giải phóng khí hydrogen. Ví dụ:

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

- Khi xảy ra phản ứng hoá học giữa dung dịch muối và kim loại (trừ kim loại phản ứng được với nước như K, Na, Ca …) thường sản phẩm tạo thành là muối mới và kim loại mới. Ví dụ:

Fe + CuCl₂ → FeCl₂ + Cu

Em có thể trang 91 KHTN 9: Dựa vào tính chất của kim loại để giải thích việc lựa chọn kim loại phù hợp với mục đích sử dụng như: làm dây dẫn điện, đồ dùng nấu ăn, đồ trang sức, …

Trả lời:

- Các kim loại khác nhau có khả năng dẫn điện khác nhau. Kim loại dẫn điện tốt nhất là Ag, sau đó đến Cu, Au, Al …

Thực tế người ta chủ yếu dùng Cu và Al làm dây dẫn điện vì chúng dẫn điện tốt và có giá thành rẻ hơn so với Ag và Au.

- Các kim loại khác nhau thường có khả năng dẫn nhiệt khác nhau. Kim loại dẫn điện tốt thường cũng dẫn nhiệt tốt. Do có tính dẫn nhiệt tốt nên một số kim loại được dùng để chế tạo dụng cụ nấu ăn.

- Do có ánh kim nên một số kim loại được dùng làm đồ trang sức và các vật dụng trang trí khác.

Xem thêm lời giải bài tập Khoa học tự nhiên lớp 9 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 19: Dãy hoạt động hoá học

Bài 20: Tách kim loại và việc sử dụng hợp kim

Bài 21: Sự khác nhau cơ bản giữa phi kim và kim loại

Bài 22: Giới thiệu về hợp chất hữu cơ

Bài 23: Alkane