Kim loại kiềm là gì? có những tính chất hoá học và tính chất vật lý nào? là câu hỏi mà nhiều bạn học sinh THPT quan tâm khi học môn hoá.
Đang xem: Chất kiềm trong hóa học là gì, công dụng axit và kiềm là gì
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:
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 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+.
Xem thêm: Chế Độ Live View Là Gì – Kỹ Thuật Chụp Cảnh Đêm Dùng Live View
* Lời giải bài 2 trang 111 SGK Hóa 12:
Đáp án: C. Na+
– M+ có cấu hình e là: 2s22p6.
⇒ cấu hình e của M là: 2s22p63s1
⇒ M là Na ⇒ M+ là Na+
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%.
* Lời giải bài 3 trang 111 SGK Hóa 12:
Đáp án: C. 14%
– Phương trình phản ứng
K + H2O → KOH + ½H2↑
– Theo bài ra, số mol K là: nK = 39/39 = 1(mol)
– Theo PTPƯ, số mol KOH: nKOH = nK = 1(mol)
⇒ Khối lượng KOH là: mKOH = 56.1 = 56 (g)
⇒ Số mol H2: nH2 = ½ nK= 0,5 (mol)
⇒ Khối lượng dung dịch là: mdd = mK + mH2O – mH2 = 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.
* Lời giải bài 4 trang 111 SGK Hóa 12:
Đáp án: C. KHCO3
KHCO3
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.
* Lời giải bài 5 trang 111 SGK Hóa 12:
– Gọi công thức muối clorua của kim loại kiềm là MCl
– PT điện phân:
2MCl
2M + Cl2↑
– Khí ở anot là Cl2. Số mol Cl2: nCl2 = 0,896/22,4 = 0,04 (mol)
Số mol M là: nM = 2.nCl = 2.0,04 = 0,08 (mol)
⇒ M = 3,12/0,08 = 39 ⇒ M là K
⇒ Công thức muối là kali clorua: 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.
* Lời giải bài 6 trang 111 SGK Hóa 12:
– Ta có PTPƯ:
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2↑ + H2O
– Theo bài ra, ta có: nCaCO3 = 100/100 = 1 (mol)
– Theo PTPƯ, có: nCO2 = nCaCO3 = 1 (mol)
– Theo bài ra, ta có: nNaOH = 60/40 = 1,5 (mol)
– Lập tỉ lệ: k=
=
với k = 1,5 ⇒ phản ứng tạo hai muối NaHCO3 và Na2CO3
– Gọi x, y lần lượt là số mol NaHCO3 và Na2CO3
CO2 + NaOH → NaHCO3
x (mol) x x
CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O
y (mol) 2y y
– Theo bài ra ta có hệ:
nCO2 = x + y = 1 (mol) (1)
nNaOH = x + 2y = 1,5 (mol) (2)
Giải hệ PT (1) và (2) ta được, x = 0,5 và y =0,5
⇒ Khối lượng NaHCO3 : mNaHCO3 = 84.0,5 = 42 (g)
⇒ Khối lượng Na2CO3 : mNa2CO3 = 106.0,5 = 53 (g)
⇒ Tổng khối lượng muối thu được sau phản ứng là: m muối = 42 + 53 = 95 (g)
⇒ Thành phần % theo khối lượng các chất là:
%mNaHCO3 = (84/100). 100% = 84%
%mNa2CO3 = 100% – 84% = 16%
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.
* Lời giải bài 7 trang 111 SGK Hóa 12:
– Gọi x và y lần lượt là số mol của Na2CO3 và NaHCO3
– Phương trình nhiệt phân:
2NaHCO3
Na2CO3 + CO2↑ + H2O
y mol y/2
– Theo bài ra, ta có:
106x + 84y = 100 (1)
106x + 106.(y/2) = 69 (2)
– Giải hệ PT (1) và (2) ở trên, ta được y = 1, x = 0,15
⇒ mNaHCO3 = 1.84 = 84 (g)
⇒ mNa2CO3 = 100 – 84 = 16 (g)
⇒ %mNaHCO3 = (84/100).100% = 84%
⇒ %mNa2CO3 = 100% – 84% = 16%
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.
Xem thêm: Verizon Là Gì – Cách Mở Khóa Verizon Như Thế Nào
* Lời giải bài 8 trang 111 SGK Hóa 12:
a) Gọi công thức chung cho hai kim loại kiềm là
– Theo bài ra, số mol H2: nH2 = 1,12/22,4 = 0,05 (mol)
– PTHH: + H2O → OH + ½H2↑
– Theo PTHH: nM = 2.nH2 = 2.0,05 = 0,1 (mol)
⇒ M = 3,1/0,1 = 31 ⇒ Na, K
– Gọi x, y lần lượt là số mol của Na và K trong hỗn hợp
Theo bài ra ta có hệ phương trình:
23x + 39y = 3,1 (1)
x + y = 0,1 (2)
– Giải hệ PT (1) và (2) được x = y = 0,05
⇒ %mNa =
% = 37,1%
⇒ %mK =
% = 62,9%
b) + H2O → OH + ½H2↑
– Theo PTHH : nHCl = nMOH = 0,1 (mol)
⇒ VHCl = n/CM = 0,1/2 = 0,05 (l) = 50 (ml)
⇒ m(MCl) = 0,1.(31 + 35,5) = 6,65 (g)
Hy vọng với bài viết chi tiết về tính chất hoá học của kim loại kiềm, các hợp chất quan trọng của kim loại kiềm và bài tập vận dụng ở trên giúp ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em hãy để lại bình luận dưới bài viết để gocnhintangphat.com ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt.