SGK Hóa Học 12 - Bài 25: Kim loại kiềm và hợp chất quan trọng của kim loại kiềm

I 
Chương
KIM LOẠI I KIM LOẠI I
9
WHOM
CQ Vị trí của kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, nhôm trong bảng tuấn hoàn.
Đ2 Tính chất vật lí và hoá học của kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, nhôm.
ứng dụng và điều chế một số hợp chất quan trọng của kim loại kiểm, kim loại kiềm thổ, nhôm.
Thạch nhũ trong hang động núi đá vôi
KIM LOẠI KIÊM VÀ HỌP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI KIÊM
Biết vị trí cúa kim loại kiềm trong bảng tuần hoàn, cấu tạo nguyên tử, tính chất vật lí, hoá học và phương pháp điều chế kim loại kiềm.
Biết tính chất và ứng dụng của một số hợp chất quan trọng cúa kim loại kiềm.
A. KIM LOẠI KIỀM
- VỊ TRÍ TRONG BÀNG TUẦN HOÀN, CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỪ
Kim loại kiềm thuộc nhóm IA của bảng tuần hoàn, gồm các nguyên tố : liti (Li), natri (Na), kali (K), rubiđi (Rb), xesi (Cs) và franxi (Fry.
Cấu hình electron nguyên tử :
Li : [He] 2s1 ; Na : [Ne] 3s1 ; K : [Ar]4s* ; Rb : [Kr] 5s1 ; Cs : [Xe] 6s1
- TÍNH CHẤT VẬT LÍ
Các kiiTi loại kiềm,có màu trắng bạc và có ánh kim. dẫn điện tốt, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp, khối lượng riêng nhỏ. độ cứng thấp (xem bảng 6.1).
Bảng 6.1. Một sô hằng sô vật lí quan trọng của các kim loại kiểm
Nguyên tô
Nhiệt độ nóng chảy (°C)
Nhiêt đô sôi (°C)
Khối lượng riêng (g/cni3)
Độ cứng (lâ'y độ cứng của kim cương bằng 10)
Li
180
1330
0,53
0,6
Na
98
892
0,97
0,4
K
64
760
0,86
0,5
Rb
39
688
1,53
0,3
Cs
29
690
1,90
0,2
Franxi là-nguyên tô' phóng xạ, không có đồng vị bền, chúng ta không tìm hiểu trong nội dung bài này.
Sở dĩ kim loại kiềm có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp, khối lượng riêng nhỏ và độ cứng thấp là do kim loại kiềm có mạng tinh thể lập phương tâm khối, cấu trúc tương đối rỗng. 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.
Ill	- TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
Các nguyên tử kim loại kiềm có năng lượng ion.hoá nhỏ, vì vậy kim ĩoại kiềm có tính khử rất mạnh. Tính khử tăng dần từ liti đến xesi.
M —» M+ + e
Trong hợp chất, các kim loại kiềm có số oxi hoá +1.
Tác dụng vói phi kim
Kim loại kiềm khử dễ dàng các nguyên tử phi kim thành ion âm :
Tác dụng với oxỉ
Natri cháy trong khí oxi khô tạo ra natri peoxit (Na9O2), trong không khí khô ở nhiệt độ thường tạo ra natri oxit (Na2O).
2Na + O2 —> NaợOọ (natri peoxit)
4Na + Ch, —» 2Na->0 (natri oxit)
Tác dụng với clo
2K + Cl2 -> 2KC1
Tác dụng với axit
Kim loại kiềm khử mạnh ion H+ trong dung dịch axit HC1 và H,SO4 loãng thành khí hiđro : 2Na + 2HC1 -> 2NaCl + H2t
Phản ứng xảy ra rất mãnh liệt. Tất cả các kim loại kiềm đều nổ khi tiếp xúc với axit.
Tác dụng với nước
Kim loại kiềm khử nước dễ dàng ở nhiệt độ thường, giải phóng khí hiđro.
2K + 2H2O -> 2K0H + H2t
Từ Li đến Cs phản ứng với nước xảy ra ngày càng mãnh liệt. Natri bị nóng chảy và chạy trên mặt nước. Kali tự bùng cháy, rubiđi và xesi phản ứng mãnh liệt khi tiếp xúc với nước. Vì các kim loại kiềm dễ tác dụng với nước, với oxi trong không khí nên để bảọ quản, người ta ngâm chìm các kim loại kiềm trong dầu hoả.
- ÚNG DỤNG, TRẠNG THÁI Tự NHIÊN VÀ ĐIÊU CHÉ
ứng dụng
Kim loại kiềm có nhiều ứng dụng quan trọng :
Dùng chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp. Thí dụ, hợp kim natri-kali có nhiệt độ nóng chảy là 70°C dùng làm chất trao đổi nhiệt trong một số lò phản ứng hạt nhân.
Hợp kim liti - nhôm siêu nhẹ, được dùng trong kĩ thuật hàng không.
Xesi được dùng làm tế bào quang điện.
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. Trong nước biển có chứa một lượng tương đối lớn muối NaCl. Đất cũng chứa một số hợp chất của kim loại kiềm ở dạng silicat và aluminat.
Điều chê
. Muốn điềũ chế kim loại kiềm từ các hợp chất, cần phải khử các ion của chúng. M+ + e > M
Vì ion kim loại kiềm rất khó bị khử nên phải dùng dòng điện (phương pháp điện phân). Quan trọng nhất là điện phân muối halogenua của kim loại kiềm nóng chảy. Thí dụ, người ta điện phân NaCl nóng chảy để điều chế natri (hình 6.1).
Hình 6.1. Sơ đồ tlìùng điện phân NaCl nóng chảy điều chế natri
B. MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI KIỀM
- NATRI HIĐROXIT
Tính chất
Natri hiđroxit (NaOH) hay xút ăn da là chất rắn, không màu, dễ nóng chảy (tnc = 322°C), hút ẩm mạnh (dễ chảy rữa), tan nhiều trong nước và toả ra một lượng nhiệt lớn nên cần phải cẩn thận khi hoà tan NaOH trong nước.
Khi tan trong nước, NaOH phân li hoàn toàn thành ion :
NaOH -» Na++ OH~
Natri hiđroxit tác dụng được với oxit axit, axit và muối :
co2 + 2NaOH -» Na2CO3 + H2O
co2 + 2OH- -> CO3- +H2O
HCl + NaOH -> NaCl + H2O H+ + OH- -> H2O
CuSO4 + 2NaOH -> Na2SO4 + Cu(OH)2ị Cu2+ +2OH- -> Cu(OH)2ị
ứng dụng
Natri hiđroxit là hoá chất quan trọng, đứng hàng thứ hai sau axit sunfuric.
Natri hiđroxit được dùng để nấu xà phòng, chế phẩm nhuộm, tơ nhân tạo, tinh chế quặng nhôm trong công nghiệp luyện nhôm và dùng trong công nghiệp chế biến dầu mỏ,...
- NATRI HIĐROCACBONAT
Tính chất
Natri hiđrocacbonat (NaHCO3) là chất rắn màu trắng, ít tan trong nước, dễ bị nhiệt phân huỷ tạo ra Na9CO3 và khí CO2 :
2NaHCO3 —Na2CO3 + CO2t + H2O
NaHCO3 có tính lưỡng tính (vừa tác dụng được với dung dịch axit, vừa tác dụng được với dung dịch bazơ).
NaHCO3 + HC1 -4 NaCl + CO2t + H20 NaHCO3 + NaOH -> Na2CO3 + H20
ứng dụng
NaHCO3 được dùng trong công nghiệp dược phẩm (chế thuốc đau dạ dày,...) và công nghiệp thực phẩm (làm bột nở,...).
Ill	- NATRI CACBONAT
Tính chất
Natri cacbonat (Na9CO3) là chất rắn màu trắng, tan nhiều trong nước, ớ nhiệt độ thường, natri cacbonat tồn tại ở dạng muối ngậm nước Na7CO3.10HọO, ở nhiệt độ cao muối này mất dần nước kết tinh trở thành natri cacbonat khan, nóng chảy ở 850°C.
Naọco3 là muối của axit yếu (axit cacbonic) và có những tính chất chung của muối.
Muối cacbonat của kim loại kiềm trong dung dịch nước cho môi trường kiềm.
ứng dụng
Na2CO3 là hoá chất quan trọng trong công nghiệp thuỷ tinh, bột giặt, phẩm nhuộm, giấy, sợi,...
- KALI NITRAT
Tính chất
Kali nitrat (KNO3) là những tinh thể không màu, bền trong không khí, tan nhiều trong nước. Khi đun nóng ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy (333°C), KNO3 bắt đầũ bị phân huỷ thành O2 và KNO-,.
2KNO3 —2KNO2 + O2T
ứng dụng
KNO3 được dùng làm phân bón (phân đạm, phân kali) và được dùng để chế tạo thuốc nổ. Thuốc nổ thông thường (thuốc súng) là hỗn hợp gồm 68% KNO3, 15%Syà 17% c (than).
Phản ứng cháy của thuốc súng xảy ra theo phương trình :
2KNO3 + 3C + s —N2T + 3CO2T + K2S
BÀI TẬP
cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử kim loại kiềm là
A. ns1.	B. ns2.
c. ns2np1.	D. (n-1)dxnsy.
Cation M+ có cấu hình electron ở lớp ngoài cùng là 2s Cho 3,1 gam hỗn hợp gồm hai kim loại kiềm ở hai chu kì kế tiếp nhau trong bảng tuần
 hoàn tác dụng hết với nước thu được 1,12 lít H2 ở đktc và dung dịch kiểm.
 Xác định tên hai kim loại đó và tính thành phần phần trăm khối lượng mỗi kim loại.
2pTính thể tích dung dịch HCI 2M cẩn dùng để trung hoà dung dịch kiềm và khối lượng hỗn hợp muối clorua thu được.
Ra là nguyên tố phóng xạ (được phát hiện có trong quặng urani vào năm 1898).
. M+ là cation nào sau đây ?
A. Ag+.	B. Cu+.	c. Na+.	D. K+.
Nồng độ phấn trăm của dung dịch tạo thành khi hoà tan 39 gam kali kim loại vào 362 gam nước là kết quả nào sau đây ?
A. 15,47%.	B. 13,97%.	c. 14%.	D. 14,04%.
Trong các muối sau, muối nào dễ bị nhiệt phân ?
A. LiCI.	B. NaNO3.	c. KHCO3.	D. KBr.
Điện phân muối clorua của một kim loại kiềm nóng chảy, thu được 0,896 lít khí (đktc) ở anot và 3,12 gam kim loại ở catot. Hãy xác định công thức phân tử của muối kim loại kiềm đó.
Cho 100 gam CaCO3 tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCI thu được một lượng khí co2. Sục lượng khí co2 thu được vào dung dịch chứa 60 gam NaOH. Tính khối lượng muối tạo thành.
Nung 100 gam hỗn hợp gồm Na2CO3 và NaHCO3 cho đến khi khối lượng của hỗn hợp không đổi, được 69 gam chất rắn. Xác định thành phần phần trăm khối lượng của mỗi chất trong hỗn hợp ban đầu.