Title 20.1.Chuyen de 20. Kim loai nhom IA, IIA. Nguyen Thi Ket Lan.OK.docx ✅

Dự án soạn TL BDHSG Hóa 10-11-12 nhóm thầy Dương Thành Tính – THPT Chuyên Thủ Khoa Nghĩa – Châu Đốc – An Giang GV soạn: Nguyễn Thị Kết Lan – Trường THPT Lộc Thành. Tỉnh Lâm Đồng 1 CHUYÊN ĐỀ 20. KIM LOẠI NHÓM IA, IIA Phần I: HỆ THỐNG LÝ THUYẾT CƠ BẢN VÀ NÂNG CAO A. KIM LOẠI NHÓM IA (KIM LOẠI KIỀM) I. VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO NGUYÊN TỬ Kim loại kiềm là những kim loại thuộc nhóm IA, đứng đầu các chu kì (trừ chu kì I) gồm có các nguyên tố: Lithium (Li), Sodium (Na), Potassium (K), Rubidium (Rb), Caesium (Cs), Francium (Fr) => Đây là những nguyên tố s, có 1e lớp ngoài cùng (ns 1 ), có năng lượng ion hóa thấp nên những nguyên tử này dễ dàng nhường đi 1e để có được cấu hình bền vững khi tham gia phản ứng hóa học. II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ - Có màu trắng bạc và có ánh kim - Liên kết kim loại yếu - Là những kim loại rất nhẹ và mềm, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt. - Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp, giảm từ Li đến Fr. - Độ cứng nhỏ - Cấu tạo đơn chất: các đơn chất nhóm IA đều có cấu tạo mạng lập phương tâm khối. III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC - Các kim loại kiềm có tính khử rất mạnh: M → M +  + 1e. - Trong mọi hợp chất, kim loại kiềm có số oxi hóa +1. 1. Tác dụng với phi kim * Tác dụng với O 2 - Trong O 2 khô tạo thành peroxide: 2Na + O 2  → Na 2 O 2 - Trong không khí khô: 4Na + O 2  → 2Na 2 O - Các kim loại kiềm tự do cũng như hợp chất của chúng khi bị đốt sẽ cháy cho ngọn lửa có màu đặc trưng: + Li cho ngọn lửa màu đỏ tía. + Na cho ngọn lửa màu vàng. + K cho ngọn lửa màu tím. + Rb cho ngọn lửa màu tím hồng. + Cs cho ngọn lửa màu xanh lam. * Tác dụng với phi kim khác: 2K + Cl 2  → 2KCl 2. Tác dụng với axit (HCl, H 2 SO 4  loãng) để sinh ra muối mới + khí H 2 2Na + 2HCl → 2NaCl +  H 2 ↑     Na dư + H 2 O → NaOH + 1 2 H 2 ↑ TQ: 2M + 2H +  → 2M +   + H 2 3. Tác dụng với nước Kim loại kiềm dễ dàng tác dụng với nước để sinh ra dung dịch kiềm tương ứng + khí H 2  Na + H 2 O → NaOH + 1 2 H 2 ↑ TQ: M   +  H 2 O → MOH    +   1 2  H 2 4. Tác dụng với dung dịch muối - Khi cho Na tác dụng với dd muối CuSO 4  sẽ có bọt khí và kết tủa Cu(OH) 2  màu xanh.     2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 ↑     2NaOH + CuSO 4  → Na 2 SO 4  + Cu(OH) 2 ↓ Chú ý: Khi cho kim loại kiềm vào dung dịch muối, đầu tiên kim loại kiềm sẽ tác dụng với nước sau đó base sinh ra có thể tác dụng với muối (của kim loại có hydroxide không tan). IV. ỨNG DỤNG VÀ ĐIỀU CHẾ 1. Ứng dụng - Chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp dùng trong thiết bị báo cháy,... - Các kim loại K và Na dùng làm chất trao đổi nhiệt trong một vài loại lò phản ứng hạt nhân. - Kim loại Cs dùng chế tạo tế bào quang điện. - Kim loại kiềm được dùng để điều chế một số kim loại hiếm bằng phương pháp nhiệt luyện.
Dự án soạn TL BDHSG Hóa 10-11-12 nhóm thầy Dương Thành Tính – THPT Chuyên Thủ Khoa Nghĩa – Châu Đốc – An Giang GV soạn: Nguyễn Thị Kết Lan – Trường THPT Lộc Thành. Tỉnh Lâm Đồng 2 - Kim loại kiềm được dùng làm chất xúc tác trong nhiều phản ứng hữu cơ. 2. Điều chế Điện phân nóng chảy muối của kim loại kiềm: 222dpncNaClNaCl B. MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI KIỀM I. Sodium hydroxide (NaOH) 1. Tính chất vật lí Là chất rắn, không màu dễ hút ẩm, dễ nóng chảy, tan nhiều trong nước 2. Tính chất hóa học: Là base mạnh (hay còn gọi là kiềm hay chất ăn da); làm quỳ tím hóa xanh, phenolphtalein hóa hồng. NaOH có đầy đủ tính chất của một hydroxide.        + Tác dụng với acid, oxide acid tạo thành muối và nước NaOH + HCl → NaCl + H 2 O     Chú ý: Khi tác dụng với acid, oxide acid trung bình, yếu thì tùy theo tỉ lệ mol các chất tham gia mà muối thu được có thể là muối acid, muối trung hòa hay cả hai. 2NaOH + CO 2  → Na 2 CO 3  + H 2 O NaOH + CO 2  → NaHCO 3        + Tác dụng với oxide và hydroxide lưỡng tính: 2NaOH + Al 2 O 3  → 2NaAlO 2  + H 2 O NaOH + Al(OH) 3  → NaAlO 2  + 2H 2 O        + Tác dụng với dung dịch muối: CuSO 4  + 2NaOH → Cu(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4  (xanh lam) NH 4 Cl + NaOH → NaCl + NH 3  + H 2 O        + Tác dụng với một số phi kim, như halogen ... 2NaOH + Cl 2  → NaCl + NaClO + H 2 O        + Tác dụng với các kim loại có hydroxide lưỡng tính như Al, Zn, Be, Cr, Sn, Pb, ... NaOH + Al + H 2 O → NaAlO 2  + 3/2 H 2 3. Điều chế: Điện phân dung dịch NaCl (có màng ngăn) 2NaCl   +   2H 2 O   dpdd,cmn  H 2   +  Cl 2    +   2NaOH II. SODIUM BICARBONATE (NaHCO 3 ) NaHCO 3 còn gọi là Sodium bicarbonate hay baking soda 1. Tính chất vật lí: Là chất rắn, ít tan trong nước 2. Tính chất hóa học - Bị phân hủy bởi nhiệt: 2NaHCO 3    ot Na 2 CO 3   +   H 2 O  +  CO 2 - NaHCO 3  tác dụng với cả dung dịch axit và dung dịch base: NaHCO 3     +   HCl     →    NaCl    +    H 2 O    +   CO 2 NaHCO 3   +   NaOH    →  Na 2 CO 3    +  H 2 O => NaHCO 3  có tính lưỡng tính. 3. Ứng dụng: Sodium bicarbonate được dùng trong y học (làm thuốc chữa đau dạ dày), công nghệ thực phẩm, sản xuất nước giải khát, ... III. SODIUM CARBONATE (Na 2 CO 3 ) 1. Tính chất vật lí: Dễ tan trong nước, nóng chảy ở 850 o C. 2. Tính chất hóa học: Là muối có khả năng tác dụng với dung dịch axit, một số dung dịch muối: Na 2 CO 3    +  2HCl  →  2NaCl   +   H 2 O   +   CO 2 Na 2 CO 3   + CaCl 2  → 2NaCl + CaCO 3 3. Ứng dụng - Là nguyên liệu trong công nghiệp sản xuất thủy tinh, xà phòng, giấy, .... - Dùng trong công nghiệp sản xuất chất tẩy rửa, ... IV. SODIUM CHLORIDE (NaCl) 1. Trạng thái tự nhiên: NaCl là hợp chất rất phổ biến trong tự nhiên (có trong nước biển, nước của hồ nước mặn, khoáng vật halite (thạch diêm, đá muối) gọi là muối mỏ). 2. Tính chất vật lí:        + Tinh thể NaCl không có màu và hoàn toàn trong suốt.        + Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao, t o nc  = 800 o C, t o s  = 1454 o C.
Dự án soạn TL BDHSG Hóa 10-11-12 nhóm thầy Dương Thành Tính – THPT Chuyên Thủ Khoa Nghĩa – Châu Đốc – An Giang GV soạn: Nguyễn Thị Kết Lan – Trường THPT Lộc Thành. Tỉnh Lâm Đồng 3        + Dễ tan trong nước và độ tan không biến đổi nhiều theo nhiệt độ nên không dễ tinh chế bằng cách kết tinh lại.        + Độ tan của NaCl ở trong nước giảm xuống khi có NaOH, HCl, MgCl 2 , CaCl 2 , ... do đó người ta thường sục khí HCl vào dung dịch muối ăn bão hòa để điều chế NaCl tinh khiết. 3. Tính chất hóa học: Khác với các muối khác, NaCl không phản ứng với kim loại, axit, bazơ ở điều kiện thường.         + NaCl phản ứng với một muối: NaCl + AgNO 3  → NaNO 3  + AgCl↓         + Ở trạng thái rắn, NaCl phản ứng với H 2 SO 4  đậm đặc (phản ứng sản xuất HCl, nhưng hiện nay rất ít dùng vì phương pháp tạo ra nhiều khí độc hại, gây nguy hiểm tới hệ sinh thái, ô nhiễm môi trường). NaCl + H 2 SO 4  → NaHSO 4  + HCl 2NaCl + H 2 SO 4  → Na 2 SO 4  + 2HCl         + Điện phân dung dịch NaCl: 2NaCl + 2H 2 O dd,dpcmn 2NaOH + H 2  + Cl 2     - Ứng dụng         + Là nguyên liệu để điều chế Na, Cl 2 , HCl, NaOH và hầu hết các hợp chất quan trọng khác của Sodium.         + Ngoài ra, NaCl còn được dùng nhiều trong các ngành công nghiệp như thực phẩm (muối ăn...), nhuộm, thuộc da và luyện kim.     - Điều chế         + Người ta thường khai thác muối từ mỏ bằng phương pháp ngầm, nghĩa là qua các lỗ khoan dùng nước hòa tan muối ngầm ở dưới lòng đất rồi bơm dung dịch lên để kết tinh muối ăn.         + Cô đặc nước biển bằng cách đun nóng hoặc phơi nắng tự nhiên, người ta có thể kết tinh muối ăn. C. KIM LOẠI KIỀM THỔ I. VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO 1. Vị trí - Kim loại kiềm thổ là những nguyên tố s (ns 2 ) thuộc nhóm IIA, gồm các kim loại: Beryllium (Be), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Strontium (Sr), Barium (Ba)  => Trong mỗi chu kì, các kim loại kiềm thổ đứng sau kim loại kiềm. 2. Cấu tạo. II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ - Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tương đối thấp - Do cấu tạo mạng tinh thể của các nguyên tố khác nhau nên nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi không thay đổi dựa theo điện tích hạt nhân
Dự án soạn TL BDHSG Hóa 10-11-12 nhóm thầy Dương Thành Tính – THPT Chuyên Thủ Khoa Nghĩa – Châu Đốc – An Giang GV soạn: Nguyễn Thị Kết Lan – Trường THPT Lộc Thành. Tỉnh Lâm Đồng 4 - Là những chất rắn màu trắng bạc hoặc xám nhạt, có ánh kim, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt. - Độ cứng: kim loại kiềm thổ cứng hơn kim loại kiềm, nhưng nhìn chung kim loại kiềm thổ có độ cứng thấp; độ cứng giảm dần từ Be → Ba (Be cứng nhất có thể vạch được thủy tinh; Ba chỉ hơi cứng hơn chì). - Khối lượng riêng tương đối nhỏ, độ cứng tuy cao hơn kim loại kiềm nhưng vẫn nhỏ hơn nhôm. III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC - Nguyên tử kim loại kiềm thổ có 2e lớp ngoài cùng, năng lượng ion thấp => có xu hướng nhường 2e khi tham gia phản ứng hóa học: M → M 2+ + 2e => Kim loại kiềm thổ có tính khử mạnh. 1. Tác dụng với phi kim * Với O 2 - Ở t o  thường, Be và Mg bị oxi hóa chậm tạo thành lớp màng oxide bảo vệ, các kim loại còn lại tác dụng với O 2 mạnh hơn. - Khi đốt nóng tất cả các kim loại nhóm IIA đều cháy thành oxide. 2Mg   +    O 2   ot 2MgO  - Với halogen: phản ứng dễ dàng ở nhiệt độ thường: M + X 2  → MX 2 Ví dụ: Ca   +  Cl 2  → CaCl 2 - Với phi kim kém hoạt động phải đun nóng: 22otCaCCaC (Calcium carbide) 22 o t CaHCaH ( Calcium hydride) 2323otMgNMgN (Magnesium nitride) 2. Tác dụng với axit a) Tác dụng với HCl, H 2 SO 4  loãng: Ca  +  2HCl   →  CaCl 2   +  H 2 b) Tác dụng với HNO 3 , H 2 SO 4  đặc - Khử N +5 , S +6  thành các hợp chất mức oxi hoá thấp hơn. 4Ca + 10HNO 3  (l) → 4Ca(NO 3 ) 2  + NH 4 NO 3  + 3H 2 O Mg + 4HNO 3  đ → Mg(NO 3 ) 2  + 2NO 2  + 2H 2 O 3. Tác dụng với nước - Ca, Sr, Ba tác dụng với nước ở nhiệt độ thường tạo dung dịch bazơ: Ca     +   2H 2 O      →      Ca(OH) 2      +   H 2 - Mg không tan trong nước lạnh, tan chậm trong nước nóng tạo thành MgO. Mg     +    H 2 O   0t   MgO    +   H 2 - Be không tác dụng với nước. IV. ỨNG DỤNG - Kim loại Be được dùng làm chất phụ gia để chế tạo những hợp kim có tính đàn hồi cao, bền chắc, không bị ăn mòn. - Kim loại Mg dùng để chế tạo những hợp kim có đặc tính cứng, nhẹ, bền. Những hợp kim này được dùng để chế tạo máy bay, tên lửa, ôtô,... Kim loại Mg còn được dùng để tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ. Bột Mg trộn với chất oxi hoá dùng để chế tạo chất chiếu sáng ban đêm.  - Kim loại Ca dùng làm chất khử để tách oxygen, sulfur ra khỏi thép. Ca còn được dùng để làm khô một số hợp chất hữu cơ. V. ĐIỀU CHẾ Điện phân nóng chảy muối kim loại kiềm thổ: CaCl 2     dpnc Ca     +    Cl 2 D. MỘT SỐ HỢP CHẤT CỦA CALCIUM I. CALCIUM OXIDE-VÔI SỐNG (CaO)     - CaO là chất rắn màu trắng.     - Là basic oxide, tác dụng mãnh liệt với nước tạo thành base mạnh.     - Tác dụng với nhiều acid và acid oxide: CaO + 2HCl → CaCl 2  + H 2 O CaO + CO 2  → CaCO 3 II. CALCIUM HYDROXIDE- VÔI TÔI: Ca(OH) 2 1. Tính chất vật lý: là chất rắn màu trắng, ít tan trong nước. Dung dịch của nó gọi là nước vôi trong.