Nguyên tố nhóm IA lớp 12 (Chuyên đề dạy thêm Hóa 12)

Tài liệu Nguyên tố nhóm IA Hóa học lớp 12 gồm các dạng bài tập từ cơ bản đến nâng cao với phương pháp giải chi tiết và bài tập tự luyện đa dạng giúp Giáo viên có thêm tài liệu giảng dạy Hóa học 12.

Xem thử

Chỉ từ 300k mua trọn bộ Chuyên đề dạy thêm Hóa học 12 (sách mới) bản word có lời giải chi tiết:

• B1: gửi phí vào tk: 0711000255837 - NGUYEN THANH TUYEN - Ngân hàng Vietcombank (QR)
• B2: Nhắn tin tới Zalo VietJack Official - nhấn vào đây để thông báo và nhận giáo án

A. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM

I. Đơn chất nhóm IA

1. Vị trí và cấu tạo

- Nhóm IA được gọi là nhóm kim loại kiềm, bao gồm các kim loại: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr (phóng xạ).

- Cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns¹.

- Thế điện cực chuẩn rất nhỏ.

- Trong hợp chất, các kim loại nhóm IA chỉ có số oxi hóa +1.

- Các kim loại kiềm đều có cấu trúc mạng tinh thể lập phương tâm khối (kém đặc khít).

2. Trạng thái tự nhiên

- Trong tự nhiên, các nguyên tố nhóm IA chỉ tồn tại ở dạng hợp chất.

VD: Na thường gặp dạng NaCl (trong nước biển, mỏ muối, quặng halite).

        K thường gặp dạng khoáng vật sylvinite (NaCl.KCl), carnallite (KCl.MgCl₂.6H₂O).

3. Tính chất vật lí

- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi: Các kim loại nhóm IA có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp và có xu hướng giảm dần từ Li đến Cs.

- Khối lượng riêng: Các kim loại nhóm IA có khối lượng riêng nhỏ (đều là kim loại nhẹ) do có bán kính nguyên tử lớn và cấu trúc mạng tinh thể kém đặc khít. Li là kim loại nhẹ nhất trong tất cả các kim loại.

- Độ cứng: Do có liên kết kim loại yếu nên các kim loại nhóm IA có độ cứng thấp, có thể cắt bằng dao, kéo. Cs là kim loại mềm nhất trong tất cả các kim loại.

4. Tính chất hóa học

- Do kim loại kiềm có điện cực chuẩn rất nhỏ nên chúng có tính khử mạnh và tính khử tăng dần từ Li đến Cs.                                     M → M⁺ + 1e

(a) Tác dụng với oxygen

Thí nghiệm: Kim loại kiềm tác dụng với oxygen

- Cho mỗi mẩu kim loại Li, Na, K vào một muôi sắt, hơ nóng trên ngọn lửa đèn cồn đến khi nóng chảy rồi đưa nhanh vào lọ đựng khí oxygen.

- Hiện tượng: Các kim loại bốc cháy mức độ tăng dần từ Li đến K.

- Các kim loại kiềm tác dụng với oxygen trong không khí theo mức độ tăng dần từ Li đến K và cho màu sắc các ngọn lửa khác nhau.

+ Li cháy cho ngọn lửa màu đỏ tía: 4Li + O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2Li₂O

+ Na cháy cho ngọn lửa màu vàng: 4Na + O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2Na₂O

+ K cháy cho ngọn lửa màu tím nhạt: 4K + O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2K₂O

(b) Tác dụng với chlorine

Thí nghiệm: Kim loại kiềm tác dụng với khí chlorine

- Cho mỗi mẩu kim loại Li, Na, K vào một muôi sắt, hơ nóng trên ngọn lửa đèn cồn đến khi nóng chảy, rồi đưa nhanh vào bình đựng khí chlorine.

- Hiện tượng: Các kim loại bốc cháy với mức độ tăng dần từ Li đến K.

- Các kim loại kiềm tác dụng với khí chlorine theo mức độ tăng dần từ Li đến K tạo muối chloride.

2Li + Cl₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2LiCl                

2Na + Cl₂ → 2NaCl               

2K + Cl₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2KCl

(c) Tác dụng với nước

Thí nghiệm: Kim loại kiềm tác dụng với nước.

- Cho mỗi mẩu kim loại Li, Na, K vào một chậu thủy tinh chứa nước. Sau khi kim loại tan hết thêm phenolphthalein vào chậu.

- Hiện tượng: Li: mẩu kim loại chuyển động chậm trên mặt nước.

                       Na: mẩu kim loại trở thành khối cầu, chạy nhanh trên mặt nước.

                       K: mẩu kim loại cháy kèm theo tiếng nổ nhẹ.

Kim loại sau khi tan hết thêm phenolphthalein vào chậu thấy dung dịch chuyển sang màu hồng.

 - Các kim loại kiềm tác dụng mạnh với nước tạo thành dung dịch kiềm và giải phóng H₂.

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑                       

2K + 2H₂O → 2KOH + H₂↑                       

$\Rightarrow$ Do kim loại nhóm IA dễ tác dụng với nước và oxygen trong không khí nên trong phòng thí nghiệm Na, K thường được bảo quản trong dầu hỏa; Li, Rb, Cs thường bảo quản trong ống thủy tinh kín hoặc bình khí hiếm.

II. Hợp chất của kim loại nhóm IA

1. Tính tan

- Hầu hết hợp chất của các kim loại kiềm tan tốt trong nước và phân li thành ion.

2. Nhận biết Li⁺, Na⁺, K⁺

v Thí nghiệm phân biệt các ion Li⁺, Na⁺, K⁺ bằng màu ngọn lửa

- Nhúng dây platinium vào ống nghiệm chứa dung dịch LiCl bão hòa, hơ nóng đầu dây trên ngọn lửa đèn khí.

- Tiến hành tương tự với dung dịch NaCl bão hòa và dung dịch KCl bão hòa.

- Hiện tượng: Muối LiCl cháy cho ngọn lửa màu đỏ tía, NaCl cháy cho ngọn lửa màu vàng, KCl cháy cho ngọn lửa màu tím nhạt.

- Có thể phân biệt các hợp chất của kim loại kiềm bằng màu ngọn lửa khi đốt chúng.

3. Hợp chất kim loại kiềm

(a) Sodium chlorine

+ Ứng dụng

+ Điện phân dung dịch NaCl

- Trong công nghiệp chlorine – kiềm, công đoạn chính là điện phân dung dịch NaCl bão hòa, có màng ngăn xốp: 2NaCl + 2H₂O $\underset{có màng ngăn}{\overset{\text{đpdd}}{\to }}$ 2NaOH + H₂ + Cl₂

- Màng ngăn xốp ngăn cản không cho Cl₂ tạo thành tác dụng với NaOH, nếu không có màng ngăn xốp thì sản phẩm thu được là nước Javel (NaCl, NaClO).

- Các sản phẩm của công nghiệp chlorine – kiềm có nhiều ứng dụng.

+ NaOH: Dùng trong chế biến dầu mỏ, sản xuất nhôm, giấy, xà phòng, …

+ Cl₂: Dùng để sản xuất chất tẩy trắng và sát trùng, sản xuất HCl, KClO₃, …

+ H₂: Dùng để sản xuất HCl, NH₃, …

(b) Sodium hydrogencarbonate và sodium carbonate

Ứng dụng

Sodium hydrogencarbonate (NaHCO3)

Sodium carbonate (Na2CO3)

- NaHCO3 còn được gọi là baking soda. - Dễ bị phân hủy khi đun nóng nên được dùng làm bột nở trong chế biến thực phẩm và chất chữa cháy dạng bột: 2NaHCO3 $\stackrel{t^o}{\to }$ Na2CO3 + CO2 + H2O - Có tính lưỡng tính, tác dụng được với cả dung dịch acid và dung dịch kiềm: NaHCO3 + NaOH $\stackrel{t^o}{\to }$ Na2CO3 + H2O NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O - Vì tác dụng được với acid nên trong y học NaHCO3 dùng để chữa chứng đau dạ dày do dư thừa acid.

- Na2CO3 còn được gọi là soda. - Soda dùng để tẩy rửa vết dầu, mỡ bám trên các dụng cụ, thiết bị do chất béo trong dầu mỡ bị thủy phân trong môi trường kiềm của dung dịch soda. - Soda được sử dụng làm mềm nước cứng, sản xuất thủy tinh, giấy, xà phòng, bột giặt, …

Phương pháp Solvay sản xuất NaHCO₃ và Na₂CO₃

- Nguyên liệu: Đá vôi, muối ăn, ammonium và nước.

- Quá trình sản xuất trải qua hai giai đoạn chính:

+ GĐ1: Tạo NaHCO₃          NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O $\stackrel{}{\rightleftharpoons }$ NaHCO₃ + NH₄Cl

+ GĐ2: Tạo Na₂CO₃            2NaHCO₃ $\stackrel{t^o}{\to }$ Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O

❖ BÀI TẬP TỰ LUẬN

Câu 1. [CD - SGK] Các kim loại kiềm khác nhau về những đặc điểm nào sau đây?

(1) Cấu hình electron của nguyên tử.

(2) Số electron hóa trị của nguyên tử.

(3) Số oxi hóa trong các hợp chất.

(4) Mức độ thể hiện tính khử.

Câu 2. Viết phương trình hóa học của phản ứng giữa Na, K lần lượt với H₂O, Cl₂, Br₂ và O₂ (tạo Na₂O và K₂O).

Câu 3. Hoàn thành chuỗi phản ứng sau:

$NaCl\underset{\left(2\right)}{\overset{\left(1\right)}{\rightleftarrows }}Na\stackrel{\left(3\right)}{\to }N{a}_{2}O\stackrel{\left(4\right)}{\to }NaOH\stackrel{\left(5\right)}{\to }NaHC{O}_3\stackrel{\left(6\right)}{\to }N{a}_{2}C{O}_3\stackrel{\left(7\right)}{\to }CaC{O}_3$

Câu 4. [CTST - SGK] Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra trong các thí nghiệm sau:

(a) Cho một mẩu kim loại sodium vào cốc nước.

(b) Sục khí CO₂ từ từ đến dư vào dung dịch KOH.

(c) Nhỏ dung dịch HCl từ từ đến dư vào ống nghiệm có chứa sẵn Na₂CO₃.

(d) Nhỏ dung dịch HCl vào ống nghiệm có chứa sẵn KHCO₃.

(e) Cho một lượng NaHCO₃, rắn vào ống nghiệm rồi đun nóng trên ngọn lửa đèn cồn. 

Câu 5. [CD - SBT] Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra khi thực hiện phản ứng giữa sodium lần lượt với lượng dư chlorine, oxygen và lưu huỳnh. Giả sử sodium bị oxi hóa hết trong mỗi phản ứng. Cho một lượng nước thích hợp vào mỗi sản phẩm thu được ở trên để thu được các dung dịch có nồng độ khoảng 0,1 M. Dự đoán pH của mỗi dung dịch thu được và giải thích.

Câu 6. [CTST - SBT] Dựa vào đồ thị về độ tan của các chất rắn trong nước ở hình bên, hãy cho biết độ tan của các muối NaNO₃, KBr, KNO₃, NaCl, Na₂SO₄ ở nhiệt độ 10⁰C và 60⁰C. 

Câu 7. [CTST - SBT] Cho giá trị độ tan trong nước ở 298 K của một số chất trong bảng sau:

Chất	Li2CO3	LiI	Na2CO3	NaOH	Cs2CO3	KNO3
Độ tan (g/100 g H2O)	1,33	165	21,5	109	234	31,6

(a) Hợp chất nào sau đây tan ít nhất trong nước ở 298 K: Li₂CO₃, LiI, Na₂CO₃, NaOH, Cs₂CO₃, KNO₃?

(b) Hợp chất nào sau đây xảy ra phản ứng khi thêm vào nước ở 298 K: RbOH, NaNO₃, Na₂O, Li₂SO₄, K₂CO₃, LiF?

Câu 8. [CD - SGK] Có ba ống nghiệm chứa riêng biệt: dung dịch soda, dung dịch lithium chloride, dung dịch potassium carbonate. Với mỗi dung dịch, nhúng đầu dây platinum vào rồi đem đốt trên ngọn lửa đèn khí. Dự đoán hiện tượng xảy ra khi đốt mỗi dung dịch

Câu 9. [CTST - SBT] (a) Có ba dung dịch NaCl, LiCl, KCl trong các lọ bị mất nhãn. Hãy nêu các phương pháp dùng để nhận biết các dung dịch trên.

(b) Chỉ dùng quì tím, hãy nhận biết các dung dịch sau: Na₂CO₃, NaOH, HCl, NaNO₃.

Câu 10. [CTST - SGK] Dung dịch của mỗi chất sau đều không màu: NaCl, Na₂SO₄, KCl, LiNO₃. Hãy đề xuất cách phân biệt các dung dịch trên.

Câu 11.  Hãy giải thích tại sao:

(a) để bảo quản kim loại Na, K người ta ngâm chúng trong dầu hoả? Li có dùng cách này được không?

(b) trong tự nhiên không tìm thấy đơn chất kim loại kiềm?

(c) NaHCO₃ dùng làm bột nở?

(d) NaHCO₃ dùng để tạo bọt và tăng pH trong các loại thuốc sủi bọt

Câu 12. [CTST - SBT] Thành phần của dịch dạ dày gồm 95% là nước, enzyme và hydrochloric acid. Sự có mặt của hydrochloric acid làm cho pH của dịch vị trong khoảng 2 – 3. Khi nồng độ acid trong dịch vị dạ dày tăng thì dễ bị triệu chứng ợ chua, ợ hơi, ói mửa, buồn nôn, loét dạ dày, tá tràng. Đề làm giảm bớt lượng acid dư trong dịch vị dạ dày, người ta thường uống “thuốc muối dạ dày” (bột NaHCO₃) từng lượng nhỏ và cách quãng. Hãy cho biết vai trò của NaHCO₃ trong việc làm giảm bớt lượng acid dư trong dịch vị dạ dày. Viết phương trình hóa học minh họa cho phản ứng.

Câu 13. [CTST - SBT] Hãy giải thích ứng dụng của Na₂CO₃ trong các trường hợp sau:

(a) Bên cạnh việc phải lọc nước thường xuyên thì cần sử dụng hóa chất Na₂CO₃ trong xử lí nước bể bơi để đảm bảo được chất lượng loại bỏ vi khuẩn, giúp xử lí nước hồ bơi hiệu quả và nhanh chóng.

(b) Soda chiếm 13% - 15% nguyên liệu sản xuất thủy tinh.

Câu 14. [CTST - SBT] Sơ đồ dưới đây mô tả quá trình Solvay để điều chế Na₂CO₃ trong công nghiệp.

Dựa vào sơ đồ trên, hãy:

(a) Viết phương trình của phản ứng tổng quát tạo Na₂CO₃.

(b) Viết phương trình cân bằng của cặp muối NaCl/ NH₄HCO₃.

(c) Viết phương trình hình thành NH₄HCO₃.

(d) Nêu vai trò của Ca(OH)₂ trong quá trình và viết phương trình phản ứng.

Câu 15. [CD - SBT] Giá trị biến  thiên tạo thành chuẩn  (kJ mol^-1) của NaHCO₃(s), Na₂CO₃(s), CO₂(g) và H₂O(g) lần lượt là -960,81; -1130,70; -393,51 và -241,8.

(a) Tính giá trị biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng sau:

2NaHCO₃(s) → Na₂CO₃(s) + H₂O(g) + CO₂(g)

(b) Phản ứng trên có thuận lợi về mặt năng lượng không?

(c) Theo em, vì sao baking soda không bị phân hủy theo phản ứng ở ý (a) khi được bảo quản ở nơi thoáng mát.

Câu 16. [CD - SBT] Trong thực tế, trong quá trình điện phân dung dịch sodium chloride bão hòa, sau một thời gian, dung dịch NaCl tại anode được gọi là “nước muối nghèo” và được đưa ra khỏi bể điện phân; đồng thời dung dịch NaCl bão hòa mới được bổ sung vào để tiếp tục quá trình điện phân (như dưới đây). Hãy giải thích việc làm này, viết phương trình hóa học (nếu có). Biết rằng, dung dịch tại bể anode có pH = 3; $E_{C{l}_2/2Cl-}^o$= 1,36 V; $E_{O_2,4H^{+}/2H_{2}O }^o$= 1,23 V.

Nước muối bão hòa có nồng độ 300 g L^–1 , trong khi đó “nước muối nghèo” có nồng độ 220 g L^-1. Với mỗi lít nước muối bão hòa ban đầu thì thu được bao nhiêu gam sodium hydroxide, nếu hiệu suất của quá trình là 80%?

................................

................................

................................

Xem thử

Xem thêm Chuyên đề dạy thêm Hóa học lớp 12 các chủ đề hay khác:

• Chủ đề 5: Ôn tập chương 6

• Chủ đề 2: Nguyên tố nhóm IIA

• Chủ đề 3: Ôn tập chương 7

• Chủ đề 1: Đại cương về kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất

• Chủ đề 2: Sơ lược về phức chất

• Chủ đề 3: Ôn tập chương 8

---