Bài 17: Vị trí và cấu tạo của kim loại

I.TÓM TẮT LÍ THUYẾT

1. Vị trí của kim loại trong Bảng tuần hoàn

Nhóm IA (trừ H), nhóm IIA, IIIA (trừ B) và một phần của các nhóm IVA, VA, VIA.
Các nhóm B (từ IB đến VIIIB)
Họ lantan và actini.

2. Cấu tạo của kim loại

a. Cấu tạo nguyên tử

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

Ví dụ: Na: [Ne]3s¹ Mg: [Ne]3s² Al: [Ne]3s²3p¹

Trong chu kì, nguyên tử của nguyên tố kim loại có bán kính nguyên tử lớn hơn và điện tích hạt nhân nhỏ hơn so với các nguyên tử của nguyên tố phi kim.

Ví dụ: ₁₁Na ₁₂Mg ₁₃Al ₁₄Si ₁₅P ₁₆S ₁₇Cl

0,157 0,136 0,125 0,117 0,110 0,104 0,099

b. Cấu tạo tinh thể

Ở nhiệt độ thường, trừ Hg ở thể lỏng, còn các kim loại khác ở thể rắn và có cấu tạo tinh thể.

Các electron hoá trị liên kết yếu với hạt nhân nên dễ tách khỏi nguyên tử và chuyển động tự do trong mạng tinh thể.
Tinh thể kim loại có 3 loại mạng tinh thể sau:
- Lập phương tâm diện: Cu, Ag, Au, Al...
- Lập phương tâm khối: Li, Na, K,...
- Lục phương: Be, Mg, Zn...

3. Liên kết kim loại

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

II.GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA

Câu 1.(Trang 82 SGK)

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

Bài làm:

Trong bảng tuần hoàn có gần 90 nguyên tố kim loại. Các nguyên tố kim loại có mặt ở:

IA (trừ hiđrô); nhóm IIA, nhóm IIIA (trừ bố) và một phần nhóm IVA, VÀ, VIA;
Các nhóm B (từ IB đến VIIIB);
Họ lantan và actini được xếp riêng thành 2 hàng ở cuối bảng.

Câu 2.(Trang 82 SGK)

Nguyên tử kim loại và tinh thể kim loại có cấu tạo như thế nào?

Bài làm:

Cấu tạo nguyên tử

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

Cấu tạo mạng tinh thể

Ở nhiệt độ thường, trừ thủy ngân ở thể lỏng, còn các kim loại khác ở thể rắn và có cấu tạo tinh thể
Trong tinh thể kim loại, nguyên tử và ion kim loại nằm ở những nut mạng tinh thể. Các eletron hóa trị liên kết yếu với hạt nhân nên dễ tách khỏi nguyên tử và chuyển động tự do trong mạng tinh thể.
- Mạng tinh thể lục phương có độ đặc khít 74%.
- Mạng tinh thể lập phương tâm diện có độ đặc khít 74%.
- Mạng tinh thể lập phương tâm khối có độ đặc khít 68%.

Câu 3.(Trang 82 SGK)

Liên kết kim loại là gì? So sánh với liên kết ion và liên kết cộng hoá trị?

Bài làm:

Khái niệm: Liên kết kim loại là liên kết sinh ra bởi lực hút tĩnh điện giữa các electron tự do và các ion dương, kết dính các ion dương kim loại với nhau.

So sánh liên kết kim loại với liên kết cộng hóa trị:

Giống nhau: có sự dùng chung electron.
Khác nhau:
- Liên kết cộng hóa trị: sự dùng chung electron giũa hai nguyên tử tham gia liên kết.
- Liên kết kim loại: sự dùng chung electron toàn bộ electron trong nguyên tử kim loại.

So sánh liên kết kim loại với liên kết ion.

Giống nhau: đều là liên kết sinh ra bởi lực hút tĩnh điện.
Khác nhau
- Liên kết ion: do lực hút tĩnh điện giữa hai ion mang điện tích trái dấu.
- Liên kết kim loại: lực hút tĩnh điện sinh ra do các electron tự do trong kim loại và ion dương kim loại.

Câu 4.(Trang 82 SGK)

Mạng tinh thể kim loại 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.

Bài làm:

Đáp án B

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

Câu 5.(Trang 82 SGK)

Cho cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶.

Dãy nào sau đây gồm các 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.

Bài làm:

Đáp án D

Na⁺, F^-, Ne đều cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶

Câu 6.(Trang 82 SGK)

Cation R⁺ có cấu hình electron ở phân lớp ngoài cùng là 2p⁶. Nguyên tử R là

A. F

B. Na

C. K

D. Cl

Bài làm:

Đáp án B

Nguyên tử Na có cấu hình là 1s²2s²2p⁶3p¹

=>Na⁺ có cấu hình electron là 1s²2s²2p⁶

Câu 7.(Trang 82 SGK)

Hoà tan 1,44 gam một kim loại hoá trị II trong 150 ml dung dịch H₂SO₄ 0,5M . Để trung hoà 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

Bài làm:

Đáp án C

Gọi kim loại cần tìm là R.

n_H2SO4 = 0,15. 0,5 = 0,075 (mol)

n_NaOH = 0,03.1 = 0,03 (mol)

R + H₂SO₄ → RSO₄ +H₂ (1)

H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + H₂O (2)

(mol) 0,015 0,03

Từ (2) => Số mol H₂SO₄ phản ứng là: 0,075 – 0,015 = 0,06 mol

Từ (1) => n_{H2SO4 (1)}= n_R = 0,06 mol

=>M_R = \[\frac{1,44}{0,06}\] = 24 (g/mol)

Vậy R là Mg

Câu 8.(Trang 82 SGK)

Hoà tan hoàn toàn 15,4 gam hỗn hợp Mg và Zn trong dung dịch HCl dư thấy có 0,6 gam khí H₂ bay ra. Khối lượng muối tạo ra trong dung dịch là?

A. 36,7 gam

B. 35,7 gam

C. 63,7 gam

D. 53,7 gam.

Bài làm:

Đáp án A

Gọi công thức chung của Mg và Zn là M

M + 2HCl → MCl₂ +H₂

n_H2 = \[\frac{0,6}{2}\] = 0,3 (mol)

Từ phương trình hóa học => n_HCl = 0,6.2 (mol)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m_{kim loại}+ m_HCl = m_muối + m_H2

=> m_muối = 15,4 + 0,6.36,5 - 0,6 = 36,7 (gam)

Câu 9.(Trang 82 SGK)

Cho 12,8 gam kim loại A hoá trị II phản ứng hoàn toàn với khí Cl₂ thu được muối B. Hoà tan B vào nước để được 400 ml dung dịch C. Nhúng thanh sắt nặng 11,2 gam vào dung dịch C, sau một thời gian thấy kim loại A bám vào thanh sắt và khối lượng thanh sắt lúc này là 12,0 gam; nồng độ FeCl₂ trong dung dịch là 0,25M. Xác định kim loại A và nồng độ mol của muối B trong dung dịch C.

Bài làm:

Gọi số mol của Fe phản ứng với số mol của ACl₂ là x

PTHH

A + Cl₂ → ACl₂ (1)

Fe + ACl₂ → FeCl₂ + A (2)

(mol) x x x

Ta có n_FeCl2 = 0,25.0,4 = 0,1 (mol)

Khối lượng thanh sắt tăng là: m_A – m_Fe = xM_A - 56x = 0,8 (g)

Thay x bằng 0,1 ta được: A = 64 => A là Cu

n_Cu = n_CuCl2 = \[\frac{12,8}{64}\] = 0,2 (mol)

=>Nồng độ dung dịch CuCl₂ là:

C_MCuCl2= \[\frac{0,2}{0,4}\] = 0,5M