Tiêu đề HSG12-CĐ7-KIM LOẠI NHÓM IA, IIA.pdf ✅

1 CHUYÊN ĐỀ 7. 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 (ns1 ), có năng lượng ion hóa thấp nên những nguyên tử này dễ dàng nhƣờng 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 O2 - Trong O2 khô tạo thành peroxide: 2Na + O2 → Na2O2 - Trong không khí khô: 4Na + O2 → 2Na2O - 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 + Cl2 → 2KCl 2. Tác dụng với axit (HCl, H2SO4 loãng) để sinh ra muối mới + khí H2 2Na + 2HCl → 2NaCl + H2↑ Na dƣ + H2O → NaOH + 1 2 H2↑ TQ: 2M + 2H+ → 2M+ + H2 3. Tác dụng với nƣớc Kim loại kiềm dễ dàng tác dụng với nước để sinh ra dung dịch kiềm tương ứng + khí H2
2 Na + H2O → NaOH + 1 2 H2↑ TQ: M + H2O → MOH + 1 2 H2 4. Tác dụng với dung dịch muối - Khi cho Na tác dụng với dd muối CuSO4 sẽ có bọt khí và kết tủa Cu(OH)2 màu xanh. 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑ 2NaOH + CuSO4 → Na2SO4 + 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. - 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: 2 2 2 dpnc NaCl Na Cl   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 h a 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 + H2O Ch : 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 + CO2 → Na2CO3 + H2O NaOH + CO2 → NaHCO3 + Tác dụng với oxide và hydroxide lư ng tính: 2NaOH + Al2O3 → 2NaAlO2 + H2O NaOH + Al(OH)3 → NaAlO2 + 2H2O + Tác dụng với dung dịch muối: CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + Na2SO4 (xanh lam) NH4Cl + NaOH → NaCl + NH3 + H2O
3 + Tác dụng với một số phi kim, như halogen ... 2NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O + Tác dụng với các kim loại có hydroxide lư ng tính như Al, n, Be, Cr, Sn, Pb, ... NaOH + Al + H2O → NaAlO2 + 3/2 H2 3. Điều chế: Điện phân dung dịch NaCl (có màng ngăn) 2NaCl + 2H2O  dpdd,cmn H2 + Cl2 + 2NaOH II. SODIUM BICARBONATE (NaHCO3) NaHCO3 còn gọi là Sodium bicarbonate hay baking soda 1. Tính chất vật lí: Là chất rắn, ít tan trong nước 2. Tính chất h a học - Bị phân hủy bởi nhiệt: 2NaHCO3 o t Na2CO3 + H2O + CO2 - NaHCO3 tác dụng với cả dung dịch axit và dung dịch base: NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2 NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O => NaHCO3 có tính lư ng 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 (Na2CO3) 1. Tính chất vật lí: Dễ tan trong nước, nóng chảy ở 850oC. 2. Tính chất h a học: Là muối có khả năng tác dụng với dung dịch axit, một số dung dịch muối: Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2 Na2CO3 + CaCl2 → 2NaCl + CaCO3 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, to nc = 800oC, to s = 1454oC. + 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, MgCl2, CaCl2, ... do đó người ta thường sục khí HCl vào dung dịch muối ăn bão hòa để điều chế NaCl tinh khiết. 3. Tính chất h a học: Khác với các muối khác, NaCl không phản ứng với kim loại, axit, bazơ ở điều kiện thường.
4 + NaCl phản ứng với một muối: NaCl + AgNO3 → NaNO3 + AgCl↓ + Ở trạng thái rắn, NaCl phản ứng với H2SO4 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 + H2SO4 → NaHSO4 + HCl 2NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl + Điện phân dung dịch NaCl: 2NaCl + 2H2O  dp cmn dd, 2NaOH + H2 + Cl2 - Ứng dụng + Là nguyên liệu để điều chế Na, Cl2, 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 (ns2 ) 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.