Kim loại nào trong số dưới đây có tính khử yếu nhất? - Xem đáp án và giải thích

1. Đáp án: Kim loại nào có tính khử yếu nhất trong số các lựa chọn?

Câu hỏi: Kim loại nào có tính khử yếu nhất trong các lựa chọn sau?

A. Na.

B. Mg.

C. Cu.

D. K.

Đáp án chính xác: C. Cu.

Giải thích:

Dãy điện hóa của kim loại, hay còn gọi là dãy hoạt động hóa học của kim loại, là bảng phân loại các kim loại theo mức độ hoạt động hóa học của chúng. Mức độ hoạt động của mỗi kim loại trong dãy này phụ thuộc vào khả năng của chúng tham gia vào các phản ứng hóa học với các chất khác.

Khi xem xét dãy điện hóa, chúng ta nhận thấy một số đặc điểm quan trọng của các kim loại. Tính oxi hóa của các ion kim loại (cation) tăng dần từ trái sang phải trong dãy. Điều này có nghĩa là các kim loại phía bên trái có xu hướng tạo ion với số oxi hóa dương cao hơn. Ngược lại, tính khử của kim loại giảm từ trái sang phải, tức là các kim loại bên trái có khả năng khử các chất khác mạnh mẽ hơn.

2. Tính khử của kim loại là gì?

Tính khử của kim loại thể hiện ở khả năng của chúng trong việc cung cấp electron trong một phản ứng hóa học. Trong quá trình này, kim loại bị giảm oxi hóa (mất electron) và chuyển từ trạng thái ion dương sang ion âm, trở thành chất khử trong phản ứng.

Tính khử của kim loại thường liên quan đến khả năng của chúng trong các phản ứng oxi hóa-khử, nơi chất khử giúp chất oxi hóa nhận electron. Chất khử chuyển electron cho chất oxi hóa, hỗ trợ cân bằng phản ứng hóa học. Một số kim loại có tính khử mạnh, dễ dàng cung cấp electron, trong khi các kim loại khác có tính khử yếu hơn. Tính khử của kim loại rất quan trọng trong các phản ứng oxi hóa-khử và nhiều ứng dụng hóa học thực tiễn.

3. Các đặc điểm của kim loại trong dãy điện hóa

3.1. Phản ứng với phi kim

Một số kim loại trong dãy điện hóa phản ứng với các phi kim như oxi, clo và lưu huỳnh để tạo ra các muối tương ứng. Những phản ứng này có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và hóa học, thường được dùng để sản xuất các hợp chất quan trọng như muối, oxit và sulfat. Ví dụ:

- Oxi (O2): Oxi là một phi kim quan trọng và thường phản ứng với nhiều kim loại để tạo thành oxit. Ví dụ, sắt (Fe) phản ứng với oxi để tạo thành oxit sắt (Fe2O3), còn được gọi là sắt(III) oxit.

- Clo (Cl2): Clo là một nguyên tố phi kim và thường dùng để kết hợp với kim loại tạo thành các hợp chất clo. Ví dụ, khi natri (Na) phản ứng với clo, sẽ tạo ra muối natri clorua (NaCl), còn gọi là muối ăn.

- Lưu huỳnh (S): Lưu huỳnh là một nguyên tố phi kim, thường tham gia vào phản ứng với kim loại để hình thành các hợp chất lưu huỳnh. Ví dụ, khi sắt kết hợp với lưu huỳnh, sẽ tạo ra sắt sulfua (FeS), hay còn gọi là sắt(II) sulfua.

3.2. Phản ứng với axit

Nhiều kim loại phản ứng với dung dịch axit để tạo ra muối, đồng thời giải phóng khí hoặc nước. Ví dụ:

Sắt (Fe) và axit clohidric (HCl): Sắt phản ứng với dung dịch axit clohidric tạo ra muối sắt clorua (FeCl2 hoặc FeCl3), tùy thuộc vào trạng thái của sắt và loại axit. Trong quá trình này, khí hiđro (H2) được giải phóng.

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

Nhôm (Al) phản ứng với dung dịch axit clohidric (HCl) để tạo thành muối nhôm clorua (AlCl3) và giải phóng khí hiđro:

2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2

Kali (K) và axit sulfuric (H2SO4): Khi kali phản ứng với dung dịch axit sulfuric, tạo ra muối kali sulfat (K2SO4) và giải phóng khí hiđro sunfua (H2S):

K2SO4 + 2H2SO4 → 3H2 + 3SO2 + 2K2SO4

3.2. Phản ứng với nước

Các kim loại nhóm IA và IIA trong bảng tuần hoàn thường phản ứng với nước để tạo ra dung dịch kiềm và giải phóng khí hiđro.

Ví dụ: Nhóm IA (kim loại kiềm):

Natri (Na): Khi natri phản ứng với nước, nó tạo ra dung dịch kiềm natri hidroxit (NaOH) và giải phóng khí hiđro (H2).

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

Ví dụ: Nhóm IIA (kim loại kiềm thổ):

Canxi (Ca): Khi canxi phản ứng với nước, nó tạo ra dung dịch kiềm canxi hidroxit (Ca(OH)2) và giải phóng khí hiđro.

Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2

3.3. Phản ứng với muối

Các kim loại có thể phản ứng với muối để tạo ra các muối mới. Ví dụ, phản ứng giữa đồng (Cu) và muối bạc nitrat (AgNO3) sẽ tạo ra các muối và kim loại mới.

Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag

Trong phản ứng này, đồng (Cu) tương tác với muối bạc nitrat (AgNO3), tạo ra muối đồng nitrat (Cu(NO3)2) và giải phóng bạc (Ag) dưới dạng kim loại.

4. Tầm quan trọng của kim loại trong cuộc sống và công nghiệp

Kim loại có vai trò rất quan trọng trong đời sống hàng ngày cũng như trong các ngành công nghiệp. Chúng là các nguyên tố cơ bản trong bảng tuần hoàn và có mặt trong nhiều hợp chất hóa học phức tạp, bao gồm muối, oxit, và các hợp chất hữu cơ.

Kim loại có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, nên chúng rất phù hợp cho các ứng dụng trong điện tử, dây dẫn điện, và ống dẫn nhiệt. Chúng cũng rất bền vững và ổn định trong các điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ cao, áp suất lớn và môi trường ẩm ướt, làm cho chúng lý tưởng cho các ứng dụng trong môi trường khắc nghiệt. Khả năng dễ dàng gia công và định hình cũng giúp chúng trở thành lựa chọn tuyệt vời cho thiết kế và sản xuất các sản phẩm đa dạng.

Kim loại thường được áp dụng trong xây dựng cấu trúc, từ công trình hạ tầng như cầu và tòa nhà cao tầng đến các công trình xây dựng khác. Đặc tính bền bỉ và khả năng chống ăn mòn của kim loại làm cho chúng trở thành vật liệu không thể thiếu. Kim loại có khả năng chịu đựng tốt trong điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ cao, áp suất lớn và độ ẩm cao, vì vậy chúng là sự lựa chọn lý tưởng cho các công trình xây dựng như cầu, tòa nhà và cơ sở hạ tầng. Một số loại kim loại, chẳng hạn như thép không gỉ và nhôm, có khả năng chống ăn mòn vượt trội, điều này rất phù hợp cho các ứng dụng ngoài trời hoặc trong môi trường có tiếp xúc với nước và chất ăn mòn khác. Kim loại còn dễ dàng gia công và lắp đặt, giúp tiết kiệm thời gian và công sức trong quá trình xây dựng.

Kim loại đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp, từ sản xuất đến gia công các sản phẩm. Các kim loại như đồng, chì và vàng được sử dụng trong các ứng dụng năng lượng, chẳng hạn như ắc quy và mạch điện tử. Chúng rất quan trọng trong việc chế tạo máy móc, công cụ, thiết bị điện tử và nhiều sản phẩm khác. Ví dụ, thép, nhôm và đồng thường được dùng trong chế tạo máy móc, thiết bị công nghiệp và phụ kiện cơ khí. Đồng, bạc và vàng được dùng trong sản xuất mạch điện tử, dây dẫn điện và linh kiện điện tử nhờ tính dẫn điện tốt của chúng. Thép không gỉ và các loại kim loại khác còn được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống để đảm bảo an toàn và vệ sinh. Kim loại cũng đóng vai trò quan trọng trong cung cấp và lưu trữ năng lượng, cũng như sản xuất các linh kiện mạch điện và thiết bị liên quan đến năng lượng và điện tử.

Kim loại đóng góp quan trọng trong lĩnh vực y tế, với các ứng dụng như titan và thép không gỉ trong cấy ghép xương và thiết bị y tế. Titan được sử dụng để chế tạo các bộ phận như ghép cố định và ghép vít trong phẫu thuật cấy ghép xương, giúp duy trì sự ổn định của cấy ghép. Thép không gỉ, nhờ vào tính chống ăn mòn và dễ dàng vệ sinh, là vật liệu lý tưởng để sản xuất các dụng cụ phẫu thuật như dao mổ, kéo và kìm.

Kim loại có thể được tái chế và sử dụng lại, giúp giảm thiểu lãng phí và bảo vệ môi trường khỏi ô nhiễm. Quá trình tái chế kim loại tiêu tốn ít năng lượng hơn so với sản xuất kim loại mới từ quặng, từ đó giúp giảm khí thải nhà kính và tiết kiệm năng lượng. Tái chế kim loại còn có thể giảm chi phí sản xuất, vì việc khai thác và chế biến quặng kim loại mới thường tốn kém và yêu cầu nhiều năng lượng hơn.