Kim Loại Kiềm Và Hợp Chất – Lý Thuyết và Các Dạng Bài Tập

Kim loại kiềm là một trong những nhóm kim loại quan trọng bậc nhất và nhiều kiến thức hay nhất trong chương trình hoá học THPT. Trong bài viết dưới đây chúng tôi sẽ tổng hợp kiến thức lý thuyết và bài tập về nhóm kim loại này.

Vị trí và cấu hình electron của kim loại kiềm

Kim loại kiềm là tập hợp những kim loại thuộc nhóm IA trong bảng tuần hoàn hoá học, bao gồm 6 nguyên tố là liti (Li), kali (K), natri (Na), rubiđi (Rb), xesi (Cs) và franxi (Fr). Trong đó, franxi là nguyên tố phóng xạ và không có đồng vị bền. Chúng ta sẽ không tìm hiểu về franxi trong bài viết này.

Cấu hình electron nguyên tử của các kim loại kiềm lần lượt như sau:

Những Món Đồ Cực Kỳ Cần Thiết Cho Mẹ và Bé Yêu Đang MIỄN PHÍ Vận Chuyển và Giảm Tới 50%

Khăn Che Bé Bú Đa Năng

Mua Ngay

Yếm Ăn Dặm Chống Thấm

Mua Ngay

Đai Đi Xe Máy Cho Bé

Mua Ngay

Dép Tập Đi Chống Ngã

Mua Ngay

  • Li: [He] 2s1
  • Na: [Ne] 3s1
  • K: [Ar]4s1
  • Rb: [Kr] 5s
  • Cs: [Xe] 6s1

Tính chất vật lý của kim loại kiềm

Tính chất vật lý của kim loại kiềm
Tính chất vật lý của kim loại kiềm (Nguồn: Internet)

Các kim loại kiềm có một số tính chất vật lý chung như sau:

  • Màu trắng bạc, ánh kim
  • Khả năng dẫn điện tốt
  • Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp, giảm dần từ Li đến Fr
  • Khối lượng riêng nhỏ
  • Độ cứng tương đối thấp do các kim loại kiềm có mạng tinh thể lập phương tâm khối, cấu trúc tương đối rỗng, trong tinh thể các nguyên tử và ion liên kết với nhau bằng liên kết kim loại yếu nên rất dễ bị bẻ gãy

Tính chất hóa học của kim loại kiềm

Do có năng lượng ion hoá nhỏ (tính oxi hoá yếu) nên các kim loại kiềm có tính khử rất mạnh. Tính khử của nhóm kim loại này tăng dần theo chiều từ liti đến xesi.

M → M+ + e

Các kim loại kiềm có số oxi hoá là +1 trong các hợp chất.

Kim loại kiềm tác dụng với nước

Ở nhiệt độ thường, kim loại kiềm có khả năng khử nước dễ dàng và giải phóng khí hidro.

Ví dụ:

2K + 2H2O → 2KOH + H2

Vì vậy, khi bảo quản các kim loại kiềm người ta sẽ thường ngâm chúng trong dầu hoả.

Tác dụng với phi kim

Khi tác dụng với phi kim, các kim loại kiềm sẽ khử các nguyên tử phi kim thành ion âm.

Ví dụ:

2K + Cl2 → 2KCl

Li + O2 → Li2O

Na + O2 → Na2O

Tác dụng với axit

Kim loại kiềm có khả năng khử mạnh ion H+ trong dung dịch axit HCl và H2SO4 loãng tạo thành khí hidro theo phương trình phản ứng chung như sau:

2M + H2O → 2MOH + H2

Ví dụ:

2K + 2HCl → 2KCl + H2

K + H2SO4 → K2SO4 + H2

Chú ý: Tất cả các kim loại kiềm đều gây ra hiện tượng nổ khi tiếp xúc với axit. Do đó, người làm thí nghiệm cần cẩn thận để đảm bảo an toàn.

Phương pháp điều chế và ứng dụng của kim loại kiềm

Phương pháp điều chế

Để điều chế kim loại kiềm, ta có các cách sau:

  • Điều chế từ hợp chất: Ta tiến hành khử các ion của chúng theo phương trình tổng quát: M+ + e → M
  • Phương pháp điện phân nóng chảy: Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến trong điều chế kim loại kiềm do ion của kim loại rất khó bị khử, đặc biệt là điện phân muối halogenua của kim loại kiềm nóng chảy.

Ứng dụng

Kim loại kiềm được ứng dụng nhiều trong cuộc sống như sau:

  • Các kim loại này được dùng để chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp (thường được dùng trong các thiết bị báo cháy)
  • Một số các kim loại kiềm như natri hay kali cũng được sử dụng để làm chất trao đổi nhiệt trong một vài lò phản ứng hạt nhân.
  • Kim loại xesi được ứng dụng trong chế tạo tế bào quang điện.

Các hợp chất quan trọng của kim loại kiềm

Dưới đây là một số các hợp chất quan trọng của kim loại kiềm, ứng dụng nhiều trong thực tế đời sống:

Natri Hidroxit (NaOH)

Natri Hidroxit (NaOH) là chất rắn không màu, dễ hút ẩm, dễ nóng chảy và tan nhiều trong nước. NaOH mang đầy đủ những tính chất của 1 bazơ điển hình khi có thể tác dụng với oxit axit, axit, một số dung dịch muối.

Phương pháp điều chế: Điện phân nóng chảy dung dịch NaCl có màng ngăn

Điện phân nóng chảy dung dịch NaCl có màng ngăn
Điện phân nóng chảy dung dịch NaCl có màng ngăn

Natri Hydrocarbonat (NaHCO3)

  • Natri Hydrocarbonat (NaHCO3) là chất rắn ít tan trong nước.
  • NaHCO3 có tính lưỡng tính, dễ bị phân huỷ bởi nhiệt, có thể tác dụng với cả dung dịch axit và dung dịch bazơ.
  • NaHCO3 được ứng dụng nhiều trong y học (điều chế thuốc chữa đau dạ dày), trong ngành thực phẩm, nước giải khát

Natri Cacbonat (Na2CO3)

  • Natri Cacbonat (Na2CO3) là một loại muối dễ tan trong nước, nóng chảy ở nhiệt độ 850oC.
  • Na2CO3 có khả năng tác dụng với các dung dịch axit và một số dung dịch muối.
  • Na2CO3 ứng nhiều trong sản xuất giấy, thuỷ tinh, xà phòng và các chất tẩy rửa.

Bài tập kim loại kiềm và hợp chất SGK hoá 12

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)dsxnsy.

Hướng dẫn giải bài tập

Đáp án A.

Bài 2 trang 111 SGK Hóa 12

Cation M+ có cấu hình electron ở phân lớp ngoài cùng là 2s2 2p6. M+ là cation nào sau đây?

A. Ag+.

B. Cu2+.

C. Na+.

D. K+.

Hướng dẫn giải bài tập

Đáp án C.

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%.

Hướng dẫn giải bài tập

Đáp án C.

K + H2O → KOH + 1/2 H2

Số mol K: nK = 39/39 = 1(mol)

Số mol KOH: nKOH = nK = 1(mol)

Khối lượng KOH là mKOH = 56.1 = 56 (g)

Số mol H2: nH2 = 1/2 nK= 0,5(mol)

Khối lượng dung dịch là mdd = 39 + 362 – 0,5.2 = 400 (g)

Nồng độ C%KOH = 56/400 .100% = 14%

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.

Hướng dẫn giải bài tập

Đáp án C.

2KHCO3 \overset{t^{\circ } }{\rightarrow} K2CO3 + CO2 + H2O

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.

Hướng dẫn giải bài tập

MCln \overset{t^{\circ } }{\rightarrow} M + n/2Cl2

Khí ở anot là Cl2. Số mol Cl2 nCl2 = 0,896/22,4 = 0,04 mol

Số mol M là nM = 0,08/n (mol)

M = 3,12.n/0,08 = 39n => n = , M = 39. M là K

Công thức muối KCl

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.

Hướng dẫn giải bài tập 

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2

Số mol CaCO3 nCaCO3 = 100/100 = 1 mol

Số mol CO2: nCO2 = nCaCO3 = 1 mol

Số mol NaOH nNaOH = 60/40 = 1,5mol

Lập tỉ lệ k = nNaOH/nCO2 = 1,5/1 = 1,5

K = 1,5 → phản ứng tạo hai muối NaHCO3 và Na2CO3

CO2 + NaOH → NaHCO3

x          x               x

CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O

y          3y             y

Gọi x, y lần lượt là số mol NaHCO3 và Na2CO3

Theo bài ra ta có hệ

x + y = 1

x + 2y = 1.5 => x = 0,5, y = 0,5

Khối lượng NaHCO3 m = 84.0,5 = 42 (g)

Khối lượng Na2CO3 m = 106.0,5 = 53 (g)

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.

Hướng dẫn giải bài tập

2NaHCO3 \overset{t^{\circ } }{\rightarrow} Na2CO3 + H2O + CO2

Gọi x, y lần lượt là số mol NaHCO3 và Na2CO3

Theo bài ra ta có hệ:

\left\{ \begin{array}{l} 106x + 84y = 100\\ 106x + 106\frac{y}{2} = 69 \end{array} \right. = > y = 1\left\{ \begin{array}{l} {m_{NaHC{O_3}}} = 1.84 = 84g\\ {m_{N{a_2}C{O_3}}} = 100 - 84 = 16g \end{array} \right.

Thành phần % theo khối lượng các chất

%mNa2CO3 = 100% – 84% = 16%

%mNaHCO4 = 100 – 16% = 84%

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.

Hướng dẫn giải bài tập

Gọi công thức chung cho hai kim loại kiềm là \overline M

Số mol H2: nH2 = 1,12/22,4 = 0,05 (mol)

PTHH: \overline M + HCl → \overline M Cl + 1/2 H2

Số mol \overline M là: 0,1 mol

\overline M = 3,1/0,1 = 31 => 2 kim loại kiềm là Na, K

Gọi x, y lần lượt là số mol của Na và K trong hỗn hợp

\begin{array}{l} \left\{ \begin{array}{l} 23x + 39y = 3,1\\ x + y = 0,1 \end{array} \right. = > y = 1\left\{ \begin{array}{l} x = 0,05\\ y = 0,05 \end{array} \right.\\ \% {m_{Na}} = \frac{{23.0,05}}{{3,1}} = 37,1\% \\ \% {m_K} = 100\% - 37,1\% = 62,9\% \end{array}

2\overline M + 2HCl → 2MCl + H2

số mol HCl = 0,1 (mol)

thể tích dung dịch HCl VHCl = 0,1/2 = 0,05 (l) = 50 (ml)

khối lượng muối mM ̅Cl = 0,1.(31 + 35,5) = 6,65(g)

5/5 - (2 votes)

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *