Tiêu đề Chuyên đề 7 - Kim loại kiềm.docx ✅

Tên Chuyên Đề: KIM LOẠI KIỀM Phần A: Lí Thuyết I. ĐƠN CHẤT 1. Đặc điểm chung Nguyên tố Tên nguyên tố Cấu hình electron Vị trí Cấu hình electron lớp ngoài cùng Hóa trị Li Lithium [He] 2s 1 Nhóm IA ns 1 I Na Sodium [Ne] 3s 1 K Potassium [Ar] 4s 1 Rb Rubidium [Kr] 5s 1 Cs Caesium [Xe] 6s1 2. Trạng thái tự nhiên Trong tự nhiên, các kim loại kiềm không có ở dạng đơn chất mà chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. - Nước biển, mỏ muối, quặng halide có nhiều NaCl - Quặng sylvinite (NaCl.KCl). 3. Tính chất vật lí - t o sôi , t o nóng chảy thấp nên được dùng làm chuông báo cháy. - Khối lượng riêng nhỏ - Độ cứng thấp Do kim loại kiềm có mạng tinh thể lập phương tâm khối, cấu trúc tương đối rỗng, kích thước nguyên tử và ion lớn nên kim loại kiềm có khối lượng riêng nhỏ. Mặt khác, trong tinh thể các nguyên tử và ion liên kết với nhau bằng liên kết kim loại yếu. Vì vậy, kim loại kiềm có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp, độ cứng thấp. 4. Tính chất hóa học Tính kim loại tăng dần: Li < Na < K, các kim loại kiềm đều là các kim loại mạnh. a. Tác dụng với phi kim 2Na + Cl 2  2NaCl 4Na + O 2  2Na 2 O (sodium oxide) 2Na + O 2 khô  Na 2 O 2 (sodium peroxide) b. Tác dụng với H 2 O: Kim loại kiềm khử nước dễ dàng ở nhiệt độ thường, giải phóng khí hiđro. 222Na + 2HO2NaOH + H Từ Li đến Cs phản ứng với nước xảy ra ngày càng mãnh liệt. Sodium bị nóng chảy và chạy trên mặt nước, potassium bùng cháy kèm tiếng nổ nhẹ.
→ Vì các kim loại kiềm dễ tác dụng với nước, với không khí nên để bảo quản, người ta ngâm chìm trong dầu hỏa. c. Tác dụng với dung dịch muối: - Kim loại kiềm tác dụng với H 2 O trước, sau đó sản phẩm mới tác dụng với dung dịch muối (nếu có) Ví dụ: Cho mẩu sodium vào dung dịch CuSO 4 , nêu hiện tượng xảy ra và viết phản ứng minh họa Hiện tượng: sủi bọt khí, có kết tủa màu xanh lam, màu xanh của dung dịch nhạt đi 2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 2NaOH + CuSO 4 → Cu(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4 5. Điều chế - Điều chế: Điện phân muối chloride nóng chảy VD: 2NaCl Ðpnc 2Na + Cl 2 Sodium được sản xuất trong công nghiệp bằng cách điện phân muối NaCl ở trạng thái nóng chảy. Sơ đồ bình điện phân Down được cho ở hình vẽ: Hình 1: Sơ đồ bình điện phân Down - Anode thường làm bằng than chì để không bị ăn mòn, cathode làm bằng sắt + Tại cathode: Na + + 1e → Na (quá trình khử) + Tại anode: 2Cl - → Cl 2 + 2e (quá trình oxi hóa) 2NaCl Ðpnc 2Na + Cl 2 II. HỢP CHẤT CỦA KIM LOẠI NHÓM IA 1. Đặc điểm chung: - Thường dễ tan trong nước tạo thành dung dịch chất điện li mạnh. - Ở nhiệt độ thường, các ion kim loại nhóm IA đều không màu. - Khi đốt nóng kim loại kiềm hoặc hợp chất trên ngọn lửa không màu có màu đặc trưng: Li + màu đỏ tía; Na + màu vàng; K + màu tím nhạt. 2. Một số hợp chất quan trọng a. NaCl (Sodium chloride) Ứng dụng: Trong đời sống (gia vị, bảo quản và chế biến thực phẩm,…), trong y học (nước muối sinh lí, chất điện giải,…), trong công nghiệp hóa chất (sản xuất chlorine, kiềm, nước Javel,…) b. Sodium hydrogencarbonate, sodium carbonate Sodium hydrogencarbonate (baking Sodium carbonate (soda)
soda) NaHCO 3 Na 2 CO 3 Tính chất - Kém bền với nhiệt (dễ bị nhiệt phân) 2NaHCO 3 0t Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O → Ứng dụng: làm bột nở - Tính lưỡng tính NaHCO 3 + HCl → NaCl + CO 2 + H 2 O NaHCO 3 + NaOH→ Na 2 CO 3 + H 2 O → Ứng dụng: làm thuốc chữa bệnh đau dạ dày,… - Bền với nhiệt (không nhiệt phân) - Tính chất của muối: tác dụng với acid, muối, base sản phẩm phản ứng phải có chất kết tủa, bay hơi,…) Na 2 CO 3 +2 HCl → 2NaCl + CO 2 ↑ + H 2 O Na 2 CO 3 + Ba(OH) 2 → BaCO 3 ↓+ 2NaOH Na 2 CO 3 + CaCl 2 → CaCO 3 ↓ + 2NaCl 3Na 2 CO 3 + 2AlCl 3 + 3H 2 O → Al(OH) 3 +3CO 2 + 6NaCl Chú ý: - dung dịch Na 2 CO 3 có môi trường kiềm (pH > 7), làm quỳ tím chuyển xanh. Ứng dụn g + Dược phẩm (chữa đau dạ dày do thừa acid) + Thực phẩm (bột nở) + Làm chất chữa cháy dạng bột + Xử lí nước (điều chỉnh pH khi nước dư acid) - Nguyên liệu sản xuất thủy tinh, xà phòng, bột giặt, chất tẩy rửa,... - Xử lí nước nhiễm phèn (tách loại ion Fe 3+ ra khỏi nước). - Làm mềm nước (tách loại ion Ca 2+ , Mg 2+ ). - Tẩy sạch vết dầu mỡ trên chi tiết máy,... Sản xuất Phương pháp Solvay - Nguyên liệu: đá vôi, muối ăn, ammonia và nước - Sản xuất: 1. Hòa tan bão hòa NaCl trong dung dịch NH 3  đặc. 2. Nung CaCO 3  ở 950 - 1100 °C rồi dẫn khí thoát ra vào dung dịch bão hòa của NaCl trong NH 3 , thực tế trong công nghiệp người ta sử dụng các phản ứng này [1] : CaCO 3  → CaO + CO 2 NaCl + NH 3  + CO 2  + H 2 O ⇄ NaHCO 3  + NH 4 Cl 3. Tách NaHCO 3  khỏi dung dịch nhờ tính tan. Nung NaHCO 3  ở nhiệt độ 450 - 500 °C thu được soda: 2NaHCO 3   ot Na 2 CO 3  + CO 2  + H 2 O Quá trình nhiệt phân NaHCO 3  đã giải phóng một nửa lượng CO 2  đã sử dụng, khí này tiếp tục được đưa vào quá trình sản xuất. Còn sản phẩm phụ khác là NH 4 Cl được chế hóa với vôi tôi (Ca(OH) 2 ) để thu lại khí NH 3  và sau đó khí này cũng được đưa trở lại quá trình: 2NH 4 Cl + Ca(OH) 2  → CaCl 2  + 2NH 3  + 2H 2 O
Các khí CO 2 , NH 3  bay lên được tuần hoàn trở lại, chất thải chính của quá trình là CaCl 2  và một số chất không phản ứng khác. NH 3  được tuần hoàn trong quá trình sản xuất, vì vậy phương pháp này còn gọi là phương pháp tuần hoàn amonia. Phần B: Bài Tập Được Phân Dạng (mỗi dạng tối thiểu 10 câu) Dạng 1: BÀI TẬP LÍ THUYẾT - Phương pháp: nắm vững các phản ứng liên quan - Ví dụ minh họa (chỉ cần giải mẫu 1 hoặc 2 câu): Ví dụ 1. Từ hai muối X và Y thực hiện các phản ứng sau: Tìm X, Y? Hướng dẫn giải X: CaCO 3 , Y: NaHCO 3 . CaCO 3 0t CaO + CO 2 X X 1 CaO + H 2 O ¾¾¾® Ca(OH) 2 X 1 X 2 Ca(OH) 2 + NaHCO 3  CaCO 3 + NaOH + H 2 O X Y X Y 1 Ca(OH) 2 + 2NaHCO 3  CaCO 3 + Na 2 CO 3 + H 2 O X 2 Y X Y 2