Tính chất hoá học của kim loại kiềm, hợp chất của kim loại kiềm và bài tập - hoá 12 bài 25

Vậy kim loại kiềm có những tính chất hoá học và tính chất vật lý đặc trưng nào, nó có gì khác với các kim loại thông thường khác, và kim loại kiềm có những hợp chất nào quan trọng, chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

I. Vị trí cấu tạo của Kim loại kiềm

- Kim loại kiềm thuộc nhóm IA. Gồm các nguyên tố: liti (Li), natri (Na), kali (K), rubiđi (Rb), Xêsi (Cs) và Franxi (Fr).

- Cấu hình electron nguyên tử: Li: [He]2s¹ Na: [Ne]3s¹ K: [Ar]4s¹ Rb: [Kr]5s¹ Cs: [Xe]6s¹

II. Tính chất vật lý của kim loại kiềm

- Kim loại kiềm có năng lượng ion hóa nhỏ ⇒ dễ cho e thể hiện tính khử mạnh

- Số oxi hóa: trong mọi hợp chất, nguyên tố kim loại kiềm chỉ có số oxi hóa +1

- Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp.

- Khối lượng riêng nhỏ (Li là kim loại có khối lượng riêng nhỏ nhất)

- Độ cứng nhỏ: các kim loại kiềm đều mềm, có thể cắt bằng dao

* Nguyên nhân: Kim loại kiềm có cấu trúc 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

III. Tính chất hoá học của Kim loại kiềm

1. Kim loại kiềm tác dụng với hầu hết các phi kim

a) Tác dụng với Oxi

 - Natri cháy trong khí oxi khô tạo ra natri peoxit Na₂O₂, trong không khí khô ở nhiệt độ thường tạo ra natri oxit Na₂O

 2Na + O₂ → Na₂O₂

 2Na + ½O₂ → Na₂O

b) Tác dụng với Clo

 2K + Cl₂  → 2KCl

* Với halogen, lưu huỳnh:

- Các kim loại kiềm bốc cháy trong khí clo khi có mặt hơi ẩm ở nhiệt độ cao. Với brom lỏng, K, Rb, Cs nổ mạnh, Li và Na chỉ tương tác trên bề mặt. Với iot, các kim loại kiềm chỉ tương tác mạnh khi đun nóng. Khi nghiền kim loại kiềm với bột lưu huỳnh sẽ gây phản ứng nổ.

* Với nitơ, cacbon, silic: Chỉ có Li có thể tương tác trực tiếp tạo Li₃N, Li₂C₂, Li₆Si₂ khi đun nóng.

2. Kim loại kiềm tác dụng với axit

- Kim loại kiềm khử mạnh ion H⁺ trong dung dịch axit HCl và H₂SO₄ loãng thành khí hidro (phản ứng mạnh thường gây nổ khi tiếp xúc axit)

 2Na + 2HCl → 2NaCl + H₂↑

 2K + 2HCl → 2KCl + H₂↑

Tổng quát: 2M+2H⁺→ 2M⁺+H₂↑

3. Kim loại kiềm tác dụng với nước H₂O

- Các kim loại kiềm có thế điện cực rất âm, vì thế chúng phản ứng mạnh với nước giải phóng khí hidro

 2K + 2H₂O → 2KOH + H₂↑

* Tổng quát: 2M + 2H₂O → 2MOH + H₂↑

IV. Một số hợp chất quan trọng của Kim loại kiềm

1. Natri hidroxit (NaOH)

a) Tính chất vật lí của Natri hidroxit

- Chất rắn, không màu, dễ nóng chảy (t = 322⁰C), hút ẩm mạnh (dễ chảy rữa), tan nhiều trong nước.

- Khi tan trong nước, NaOH phân li hoàn toàn thành ion: NaOH → Na⁺ + OH^-

b) Tính chất hóa học của Natri hidroxit

* NaOH tác dụng với axit: NaOH + HCl

 HCl + NaOH → NaCl + H₂O

* NaOH tác dụng với oxit axit: NaOH + CO₂

 NaOH + CO₂ → NaHCO₃

(tỉ lệ số mol NaOH : CO₂ là 1:1)

 2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃

(tỉ lệ số mol NaOH : CO2 là 2:1)

* NaOH tác dụng với dung dịch muối: NaOH + CuSO₄

 CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

c) Ứng dụng của natri hidroxit

- 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.

2. Natri hidrocacbonat NaHCO₃

a) Tính chất vật lí của natri hidrocacbonat

- Chất rắn, màu trắng, ít tan trong nước.

b) Tính chất hóa học của natri hidrocacbonat

* Phản ứng phân hủy:

 2NaHCO₃ -^t0→ Na₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O

* NaHCO₃ là hợp chất lưỡng tính: vừa tác dụng với dd axit vừa tác dụng với dd bazơ

 NaHCO₃ + HCl → NaCl + CO₂↑ + H₂O

 NaHCO₃ + NaOH → Na₂CO₃ + H₂O

c) Ứng dụng của natri hidrocacbonat

- Dùng trong công nghiệp dược phẩm (chế thuốc đau dạ dày,…) và công nghiệp thực phẩm (làm bột nở,…)

3. Natri cacbonat (Na₂CO₃)

a) Tính chất vật lí Natri cacbonat

- Chất rắn màu trắng, tan nhiều trong nước. Ở nhiệt độ thường tồn tại dưới dạng muối ngậm nước Na₂CO₃.10H₂O, ở nhiệt độ cao muối này mất dần nước trở thành Na CO khan, nóng chảy ở 850 C

b) Tính chất hóa học Natri cacbonat

* Na₂CO₃ phản ứng với axit: Na₂CO₃ + HCl

 Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂ + H₂O

* Na₂CO₃ phản ứng với kiềm:  Na₂CO₃ + Ba(OH)₂

 Na₂CO₃ + Ba(OH)₂ → BaCO₃↓ + 2NaOH

* Na₂CO₃ phản ứng với muối:  Na₂CO₃ + CaCl₂

 Na₂CO₃ + CaCl₂ → CaCO₃ + 2NaCl

c) Ứng dụng của Natri cacnonat

- Là hoá chất quan trọng trong công nghiệp thuỷ tinh, bột giặt, phẩm nhuộm, giấy, sợi

4. Kali nitrat (KNO₃)

a) Tính chất vật lí Kali nitrat

- Là những tinh thể không màu, bền trong không khí, tan nhiều trong nước.

b) Tính chất hóa học Kali nitrat

- Bị phân huỷ ở nhiệt độ cao:  2KNO₃ -^t0→ 2KNO₂ + O₂

c) Ứng dụng của Kali nitrat

- Dùng làm phân bón (phân đạm, phân kali) và chế tạo thuốc nổ. Thuốc nổ thông thường (thuốc súng) là hỗn hợp 68% KNO₃ , 15%S và 17%C (than) Phản ứng cháy của thuốc súng:

 2KNO₃ + 3C + S -^t0→ N₂ + 3CO₂ + K₂S

IV. Bài tập về Kim loại kiềm và các hợp chất kim loại kiềm

* Bài 1 trang 111 SGK Hóa 12: Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử kim loại kiềm là:

A. ns¹.

B. ns².

C. ns²np¹.

D. (n-1)ds^xns^y.

>> Giải bài 1 trang 111 SGK Hóa 12

* Bài 2 trang 111 SGK Hóa 12: Cation M⁺ có cấu hình electron ở phân lớp ngoài cùng là 2s²2p⁶. M⁺ là cation nào sau đây?

A. Ag⁺.   B. Cu²⁺.

C. Na⁺.   D. K⁺.

>> Giải bài 2 trang 111 SGK Hóa 12

* Bài 3 trang 111 SGK Hóa 12: Nồng độ phần trăm của dung dịch tạo thành khi hòa tan 39 g kali kim loại vào 362 g nước là kết quả nào sau đây?

A. 15,47%.     B. 13,87%.

C. 14%.     D. 14,04%.

>> Giải bài 3 trang 111 SGK Hóa 12

* Bài 4 trang 111 SGK Hóa 12: Trong các muối sau, muối nào dễ bị nhiệt phân:

A. LiCl.  B. NaNO₃.

C. KHCO₃.  D. KBr.

>> Giải bài 4 trang 111 SGK Hóa 12

* Bài 5 trang 111 SGK Hóa 12: Điện phân muối clorua kim loại kiềm nóng chảy, thu được 0,896 lít khí (đktc) ở anot và 3,12 g kim loại ở catot.

Hãy xác định công thức phân tử của muối kim loại kiềm.

>> Giải bài 5 trang 111 SGK Hóa 12

* Bài 6 trang 111 SGK Hóa 12: Cho 100g CaCO₃ tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCl để lấy khí CO₂ sục vào dung dịch chứa 60 g NaOH. Tính khối lượng muối natri thu được.

>> Giải bài 6 trang 111 SGK Hóa 12

* Bài 7 trang 111 SGK Hóa 12: Nung 100g hỗn hợp gồm Na₂CO₃ và NaHCO₃ cho đến khi khối lượng của hỗn hợp không đổi, được 69 g chất rắn. Xác định thành phần % khối lượng của mỗi chất trong hỗn hợp ban đầu.

>> Giải bài 7 trang 111 SGK Hóa 12

* Bài 8 trang 111 SGK Hóa 12: Cho 3,1 g 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 kiềm.

a) Xác định tên 2 KL đó và tính thành phần phần trăm khối lượng mỗi kim loại

b) Tính thể tích dd HCl 2M cần dùng để trung hòa dd kiềm và khối lượng muối clorua thu được.

>> Giải bài 8 trang 111 SGK Hóa 12