Giải SGK Khoa học tự nhiên 9 Bài 21 (Kết nối tri thức): Sự khác nhau cơ bản giữa phi kim và kim loại

Giải bài tập KHTN 9 Bài 21: Sự khác nhau cơ bản giữa phi kim và kim loại

Mở đầu trang 100 Bài 21 KHTN 9: Các phi kim như carbon, lưu huỳnh hay chlorine là những chất không thể thiếu trong công nghiệp cũng như trong cuộc sống hàng ngày. Tính chất của chúng có gì khác so với kim loại?

Trả lời:

* Sự khác nhau về tính chất vật lí:

– Trong khi các kim loại dẫn điện tốt thì phi kim thường không dẫn điện.

– Phần lớn các phi kim có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp hơn kim loại.

– Phần lớn các phi kim có khối lượng riêng nhỏ hơn kim loại.

* Sự khác nhau về tính chất hoá học:

– Trong phản ứng hoá học, các kim loại dễ nhường electron để tạo ra ion dương, còn các phi kim dễ nhận electron để tạo ion âm.

– Kim loại tác dụng với oxygen thường tạo thành oxide base, trong khi đó phi kim tác dụng với oxygen thường tạo thành oxide acid.

I. Ứng dụng của một số phi kim quan trọng

Hoạt động trang 101 KHTN 9: Sử dụng Hình 21.2, kết hợp với những hiểu biết của em trong thực tế, em hãy trình bày một số ứng dụng của các phi kim như carbon, lưu huỳnh, chlorine trong cuộc sống.

Trả lời:

* Ứng dụng của carbon: Carbon có nhiều ứng dụng như: carbon ở dạng than hoạt tính được sử dụng trong mặt nạ phòng độc, chất khử màu, khử mùi; than cốc dùng làm nhiên liệu, nguyên liệu trong công nghiệp luyện kim, …; than chì dùng làm điện cực, chất  bôi trơn, ruột bút chì, …; kim cương dùng làm đồ trang sức, mũi khoan, dao cắt kính, …

* Ứng dụng của lưu huỳnh: Lưu huỳnh có nhiều ứng dụng như: lưu hoá cao su, sản xuất dược phẩm, sản xuất sulfuric acid, sản xuất thuốc diệt nấm, sản xuất pháo hoa, sản xuất diêm …

*Ứng dụng của chlorine: Chlorine có nhiều ứng dụng trong cuộc sống và trong các ngành công nghiệp như khử trùng nước sinh hoạt; sản xuất nước Javel, chất tẩy rửa, … ; tẩy trắng vải, sợi, bột giấy, …; sản xuất chất dẻo, …

II. Sự khác nhau giữa phi kim và kim loại

Câu hỏi 1 trang 102 KHTN 9: Giải thích tại sao trong phản ứng giữa kim loại và phi kim, phi kim thường nhận electron.

Trả lời:

Các nguyên tử kim loại thường có 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng còn các nguyên tử phi kim thường có 5, 6, 7 electron ở lớp ngoài cùng.

Để đạt trạng thái bền vững giống các khí hiếm gần nhất (với 8 electron ở lớp ngoài cùng hoặc 2 electron ở lớp ngoài cùng giống He) các nguyên tử kim loại khi tham gia phản ứng hoá học có xu hướng cho electron để tạo thành các ion dương; trong khi đó, các nguyên tử phi kim khi tác dụng với kim loại lại có xu hướng nhận electron để tạo thành các ion âm.

Câu hỏi 2 trang 102 KHTN 9: Lấy ví dụ minh hoạ sự khác nhau giữa kim loại và phi kim về tính chất vật lí và tính chất hoá học.

Trả lời:

* Sự khác nhau về tính chất vật lí:

– Trong khi các kim loại dẫn điện tốt thì phi kim thường không dẫn điện.

Ví dụ: Các phi kim thường không dẫn điện, silicon tinh khiết là chất bán dẫn, than chì có tính dẫn điện nhưng yếu hơn kim loại.

– Phần lớn các phi kim có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp hơn kim loại.

Ví dụ:

– Phần lớn các phi kim có khối lượng riêng nhỏ hơn kim loại.

Ví dụ:

– Khối lượng riêng của lưu huỳnh là 2,07 gam/cm³; khối lượng riêng của phosphorus là 1,82 gam/cm³.

– Khối lượng riêng của kim loại sắt là 7,87 gam/cm³; khối lượng riêng của kim loại vàng là 19,29 gam/cm³.

* Sự khác nhau về tính chất hoá học:

– Trong phản ứng hoá học, các kim loại dễ nhường electron để tạo ra ion dương, còn các phi kim dễ nhận electron để tạo ion âm.

Ví dụ: Trong phản ứng giữa Na và Cl₂ tạo NaCl:

Na → Na⁺ + 1e;

Cl + 1e → Cl⁻

– Kim loại tác dụng với oxygen thường tạo thành oxide base, trong khi đó phi kim tác dụng với oxygen thường tạo thành oxide acid.

Ví dụ:

S + O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ SO₂ (oxide acid)

2Cu + O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2CuO (oxide base)

Em có thể trang 102 KHTN 9: Biết được ưu điểm của khẩu trang hoạt tính so với khẩu trang thông thường.

Trả lời:

Carbon ở dạng than hoạt tính được sử dụng để làm khẩu trang. Than hoạt tính có tính hấp phụ, có khả năng giữ trên bề mặt của nó các phân tử chất khí, chất tan trong dung dịch. Do đó, khẩu trang than hoạt tính có nhiều tính năng hơn khẩu trang thông thường, không chỉ ngăn ngừa bụi bẩn mà còn ngăn được một số loại hoá chất và khí độc hại như CO₂, CO, H₂S, SO₂ …

Em có thể trang 102 KHTN 9: Biết được vai trò của than hoạt tính trong các máy lọc nước.

Trả lời:

Than hoạt tính có tính hấp phụ, có khả năng giữ trên bề mặt của nó các phân tử chất khí, chất tan trong dung dịch. Do đó, trong các máy lọc nước, than hoạt tính có tác dụng loại bỏ mùi, giảm mức độ chlorine và các hợp chất có hại trong nước …

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

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

Bài 24. Alkene

Bài 25. Nguồn nhiên liệu

Lý thuyết KHTN 9 Bài 21: Sự khác nhau cơ bản giữa phi kim và kim loại

I. Ứng dụng của một số phi kim quan trọng

1. Carbon

– Trong tự nhiên, đơn chất carbon tồn tại ở các dạng chính như: kim cương, than chì (graphite), carbon vô định hình (than gỗ, than xương, mồ hóng,…)

– Các loại than như than gỗ, than xương,… có khả năng giữ trên bề mặt của nó các phân tử chất khí, chất tan trong dung dịch. Tính chất này được gọi là tính hấp phụ.

– Carbon có rất nhiều ứng dụng:

+ Carbon ở dạng than hoạt tính được dùng trong mặt nạ phòng độc, khử màu, khử mùi.

+ Than cốc dùng làm nhiên liệu, nguyên liệu trong công nghiệp luyện kim,…

+ Than chì làm điện cực, chất bôi trơn, ruột bút chì,…

+ Kim cương làm đồ trang sức, mũi khoan, dao cắt kính,…

2. Lưu huỳnh

Lưu huỳnh là nguyên liệu quan trọng cho nhiều ngành công nghiệp.

3. Chlorine

Cholorine có nhiều ứng dụng trong cuộc sống và trong các ngành công nghiệp như khử trùng nước sinh hoạt; sản xuất nước Javen, chất tẩy rửa,…; tẩy trắng vải, bột giấy,…; sản xuất chất dẻo.

II. Sự khác nhau giữa phi kim và kim loại

1. Sự khác nhau về tính chất vật lí

a) Tính dẫn điện

– Các kim loại dẫn điện tốt thì phi kim thường không dẫn điện.

– Silicon tinh khiết là chất bán dẫn. Than chì có tính dẫn điện nhưng yếu hơn kim loại.

b) Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi

– Phần lớn các phi kim có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp hơn kim loại.

– Ở nhiệt độ thường, hầu hết các kim loại ở thể rắn (riêng thuỷ ngân ở thể lỏng), phi kim có thể tồn tại ở thế khí (hydrogen, nitrogen, oxygen, fluorine, chlorine,…), thể lỏng (bromine) hay thể rắn (carbon, silicon, phosphorus, lưu huỳnh,…).

c) Khối lượng riêng

Phần lớn phi kim có khối lượng riêng nhỏ hơn kim loại.

2. Sự khác nhau về tính chất hoá học

a) Phản ứng của kim loại với phi kim

Trong phản ứng hoá học, các kim loại dễ nhường eletron để tạo ra ion dương, còn các phi kim dễ nhận electron tạo ion âm.

Ví dụ:

$\mathrm{N}\mathrm{a}\to \mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}+1\mathrm{e};$

$\mathrm{C}\mathrm{l}+1\mathrm{e}\to \mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-};$

$2\mathrm{N}\mathrm{a}+\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2\to 2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}$

b) Phản ứng của phi kim và kim loại với oxygen

– Kim loại tác dụng với oxygen thường tạo thành oxide base.

Ví dụ: $2\mathrm{M}\mathrm{g}+{\mathrm{O}}_2\stackrel{{\mathrm{t}}^{°}}{\to }2\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{O}$

– Phi kim tác dụng với oxygen thường tạo thành oxide acid.

Ví dụ: $\mathrm{S}+{\mathrm{O}}_2\stackrel{{\mathrm{t}}^{°}}{\to }\mathrm{S}{\mathrm{O}}_2$