BÀI 17. NGUYÊN TỐ NHÓM IA

MỞ ĐẦU

Pháo hoa thường được sử dụng trong các dịp lễ, Tết. Để tạo màu cho pháo hoa, người ta dùng một số muối hay oxide kim loại, trong đó có hợp chất kim loại nhóm IA như lithium carbonate tạo màu đỏ, sodium nitrate tạo màu vàng,…

Kim loại nhóm IA và hợp chất của chúng có những tính chất và ứng dụng nào?

Đáp án chuẩn:

- Tính chất: bán kính nguyên tử lớn, khối lượng riêng nhỏ, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và độ cứng tương đối thấp, tính khử mạnh nhất, mức độ tăng dần từ Li đến Cs. 

- Tồn tại dạng hợp chất, dễ tan trong nước, nhận biết bằng màu ngọn lửa. 

- Sản xuất pin lithium, nước Javel, phân kali, tế bào quang điện, đồng hồ nguyên tử,…

A. ĐƠN CHẤT

1. VỊ TRÍ, CẤU TẠO VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

Thảo luận 1: Dựa vào cấu hình electron và bán kính nguyên tử (Bảng 17.1), hãy giải thích trong các hợp chất, kim loại nhóm IA  đều thể thể hiện số oxi hoá +1.

Đáp án chuẩn:

Trong các hợp chất, kim loại nhóm IA đều thể hiện số oxi hoá +1 vì cấu hình electron của các kim loại này đều có 1 electron lớp ngoài cùng nên nó dễ dàng nhường 1 electron này đi để đạt trạng thái bão hoà.

Thảo luận 2: Giải thích tại sao trong tự nhiên kim loại nhóm IA chỉ tồn tại ở dạng hợp chất.

Đáp án chuẩn:

Trong tự nhiên kim loại nhóm IA chỉ tồn tại ở dạng hợp chất vì đây là những kim loại hoạt động rất mạnh. Khi ở ngoài môi trường không khí, các kim loại này dễ dàng tác dụng với xung quanh tạo thành hợp chất.

2. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

Thảo luận 3: Dựa vàng Bảng 17.2, nêu xu hướng biến đổi nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các kim loại nhóm IA từ Li đến Cs.

Đáp án chuẩn:

Giảm dần 

Luyện tập: Vì sao kim loại nhóm IA có khối lượng riêng nhỏ và độ cứng thấp?

Đáp án chuẩn:

- Khối lượng riêng nhỏ vì bán kính lớn, cấu trúc mạng tinh thể kém đặc khít.

- Độ cứng thấp vì liên kết kim loại yếu.

3. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

Thảo luận 4: Dựa vào cấu hình electron nguyên tử và giá trị thế điện cực chuẩn, dự đoán tính chất hoá học đặc trưng của kim loại nhóm IA.

Đáp án chuẩn:

Khử mạnh.

Thảo luận 5: Khi cắt mẩu sodium ở trong không khí, bề mặt vừa cắt có ánh kim lập tức mờ đi. Giải thích. Hãy dự đoán hiện tượng xảy ra khi cắt kim loại lithium, potassium trong không khí.

Đáp án chuẩn:

- Vì sodium đã bị oxi hoá bởi O₂ và H₂O tạo thành các hỗn hợp chất rắn

- Hiện tượng: bề mặt vừa cắt có ánh kim lập tức mờ đi.

Luyện tập: Viết phương trình hoá học của các phản ứng sau (viết tên sản phẩm):

a) Li + O₂ →

b) Na + Cl₂ →

c) K + Br₂ →

Đáp án chuẩn:

a) 2Li₂O (lithium oxide)

b) 2NaCl (sodium chloride)

c) 2KBr (potassium bromide)

Thảo luận 6: Tại sao để bảo quản kim loại Na, K người ta ngâm chúng trong dầu hoả? Li có dùng cách này được không? Giải thích.

Đáp án chuẩn:

- Vì Na, K phản ứng mạnh với nước ở điều kiện thường.

- Không thể dùng vì Li gặp dầu hoả sẽ nổi lên và bốc cháy.

Thảo luận 7: Kim loại nhóm IA hoạt động hoá học mạnh. Tại sao?

Đáp án chuẩn:

Vì đều có 1 electron lớp ngoài cùng nên có xu hướng mất đi một electron để biến thành ion dương.

B. HỢP CHẤT

1. TÍNH TAN CỦA CÁC HỢP CHẤT KIM LOẠI NHÓM IA

Thảo luận 8: Kim loại nhóm IA phản ứng dễ dàng với oxygen và nước, mức độ mãnh liệt của phản ứng tăng dần từ Li đến K. Giải thích.

Đáp án chuẩn:

Vì tính oxi hoá của các kim loại tăng dần từ Li đến K.

Thảo luận 9: Quan sát thí nghiệm thử màu ngọn lửa, nêu hiện tượng quan sát được. Rút ra kết luận.

Đáp án chuẩn:

+ Muối Li: đỏ tía.

+ Muối Na: màu vàng.

+ Muối K: tím nhạt.

- Kết luận: nhận biết bằng màu ngọn lửa.

Luyện tập: Dung dịch của mỗi chất sau đều không màu: NaCl, Na₂SO₄, KCl, LiNO₃. Hãy đề xuất cách phân biệt các dung dịch trên.

Đáp án chuẩn:

- Đốt cháy: muối Na màu vàng; muối K tím nhạt và muối Li đỏ tía.

- Cho BaCl₂ vào ống nghiệm:

+ Tủa trắng:  Na₂SO₄ 

+ Không hiện tượng: NaCl

 PTHH: BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaCl

3. SODIUM CHLORIDE

4. ĐIỆN PHÂN DUNG DỊCH SODIUM CHLORIDE

Thảo luận 10: Sử dụng sơ đồ tư duy, trình bày các sản phẩm cơ bản của công nghiệp chlorine – kiềm và những ứng dụng quan trọng của chúng.

Đáp án chuẩn:

Thảo luận 11: Giải thích tại sao NaHCO₃ được dùng làm bột nở.

Đáp án chuẩn:

Vì nhiệt độ cao, NaHCO₃ dễ bị nhiệt phân, sinh ra chất khí và hơi làm tăng thể tích và tạo độ xốp cho bánh.

Vận dụng: NaHCO₃ dùng để tạo bọt và tăng pH trong các loại thuốc sủi bọt. Hãy tìm hiểu và giải thích.

Đáp án chuẩn:

- NaHCO₃ tiếp xúc acid, tạo ra khí CO₂, tăng diện tích tiếp xúc giữa thuốc và dạ dày khi dùng, giúp hấp thụ thuốc nhanh và hiệu quả hơn. 

- NaHCO₃ khi tan trong nước tạo thành NaOH, giúp làm dịu acid trong dạ dày, giảm cảm giác khó chịu hoặc đau do acid.

Thảo luận 12: Vì sao phương pháp Solvay được gọi là phương pháp tuần hoàn ammonia. Nêu những ưu điểm của phương pháp.

Đáp án chuẩn:

- Vì ammonia được tái sử dụng liên tục, không tiêu hao hoặc thoát ra môi trường.

- Ưu:

+ Nguyên liệu muối ăn, đá vôi, rẻ tiền, sẵn có, dễ thực hiện.

+ Thu hồi tối đa các khí nguyên liệu NH₃, CO₂; bảo đảm không thoát ra môi trường, giữ môi trường sạch.

+ Chất lượng cao, thỏa mãn nhiều nhu cầu

Luyện tập: Hãy vẽ sơ đồ tổng hợp Na₂CO₃ theo phương pháp Solvay.

Đáp án chuẩn:

NaCl NaHCO₃ Na₂CO₃ (soda)  

CaCO₃ CO₂ 

BÀI TẬP

Bài 1: Phương pháp điều chế NaOH trong công nghiệp là

A. cho kim loại Na tác dụng với nước.

B. cho Na₂O tác dụng với nước.

C. điện phân dung dịch NaCl bão hoà có màng ngăn.

D. điện phân dung dịch NaCl bão hoà, không có màng ngăn.

Đáp án chuẩn:

C

Bài 2: Viết phương trình hoá học của phản ứng khi cho potassium tác dụng với chlorine. Sản phẩm của phản ứng có tan tốt trong nước không? Tìm hiểu một số ứng dụng của nó.

Đáp án chuẩn:

- 2K + Cl₂ → 2KCl

-Có tan tốt.

+ Làm phân bón, là nguyên liệu cung cấp K cho cây trồng.

+ Chất ổn định.

+ Bào chế thuốc và thuốc tiêm.

+ Là thành phần trong bình chữa cháy, đặc biệt là bình chữa cháy khô.

+ Công nghiệp dầu khí, công nghiệp cao su, mạ điện,…

Bài 3: 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 vào dung dịch KOH.

c) Nhỏ dung dịch HCl 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.

Đáp án chuẩn:

a) 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

b) 

CO₂ + 2KOH → K₂CO₃ + H₂O

CO₂ + KOH → KHCO₃

c) Na₂CO₃ +HCl → NaCl + CO₂ + H₂O

d) KHCO₃ + HCl → KCl + CO₂ + H₂O

e) 2NaHCO₃ Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O