BÀI 17: NGUYÊN TỐ NHÓM IA

MỞ ĐẦU

Nguyên tố nhóm IA và một số hợp chất của chúng có nhiều ứng dụng trong thực tiễn (Hình 17.1).

a) Nêu một số ứng dụng của đơn chất và hợp chất của nguyên tố nhóm IA mà em biết.

b) Kim loại nhóm IA có những tính chất vật lí và tính chất hóa học đặc trưng nào?

Giải nhanh:

a) Trong kỹ thuật hàng không, sản xuất thủy tinh, chế tạo tế bào quang điện...

b) TCVL: tính dẻo, ánh kim, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt.

TCHH: tác dụng được với phi kim, acid, nước và dung dịch muối.

I. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

Câu hỏi 1: Hãy nêu công thức hóa học của hai hợp chất sodium và hai hợp chất potassium có nhiều ứng dụng trong thực tế mà em biết.

Giải nhanh:

- Sodium: NaCl (muối ăn), NaHCO₃ (baking soda).

- Potassium: KNO₃ (thuốc súng), K₂SO₄ (phân bón).

II. ĐƠN CHẤT

Câu hỏi 2: Khối lượng riêng của dầu hỏa khan khoảng 0,80 g/cm^-3. Có thể quan sát được hiện tượng gì khi cho một mẩu lithium vào dầu hỏa khan? Vì sao?

Giải nhanh:

Lithium nổi lên trên bề mặt dầu hỏa khan. Vì lithium có khối lượng riêng nhỏ hơn dầu hoả khan.

Câu hỏi 3: Dự đoán potassium hay lithium phản ứng với nước mạnh hơn.

Giải nhanh:

Potasium vì .

Thí nghiệm 1: Tác dụng với nước.

Dùng panh lấy mẩu kim loại (Li, Na hoặc K) cho vào chậu thủy tinh chứa khoảng thể tích nước. Thêm vài giọt dung dịch phenolphthalein vào chậu sau khi kim loại tan hết.

Yêu cầu: Nêu các hiện tượng và so sánh mức độ phản ứng.

Giải nhanh:

- Với Li: Li chạy từ từ trên mặt nước, khí bay lên mãnh liệt. 

- Với Na: Na chạy nhanh trên mặt nước, có khí thoát ra.

- Với K: K phát nổ nhẹ khi vừa cho vào nước, có khí thoát ra.

- Sau khi cho phenolphthalein thấy phenolphthalein chuyển thành màu hồng vì môi trường sau phản ứng là môi trường base.

- Mức độ phản ứng theo thứ tự giảm dần: Li, K, Na.

Thí nghiệm 2: Tác dụng với oxygen.

Dùng panh lấy mẩu kim loại (Li, Na hoặc K) cho vào muỗng đốt hóa chất (muỗng được xuyên qua một nút cao su). Đốt kim loại trong muỗng trên ngọn lửa đèn cồn và đưa nhanh vào bình tam giác chịu nhiệt chứa khí oxygen. Đậy nhanh nút cao su gắn với muỗng vào miệng bình tam giác. 

Yêu cầu: Quan sát hiện tượng thí nghiệm.

Giải nhanh:

- Ion Li: ngọn lửa có màu đỏ tía.

- Ion Na: ngọn lửa có màu vàng.

- Ion K: ngọn lửa có màu tím.

Luyện tập 1: Viết phương trình hóa học của phản ứng giữa Na lần lượt với H₂O, Cl₂ và O₂.

Giải nhanh:

Thí nghiệm 3: Tác dụng với chlorine.

Dùng panh lấy mẩu kim loại (Li, Na hoặc K) cho vào muỗng đốt hóa chất (muỗng được xuyên qua một nút cao su). Đốt kim loại trong muỗng trên ngọn lửa đèn cồn và đưa nhanh vào bình tam giác chịu nhiệt chứa khí chlorine. Đậy nhanh nút cao su gắn với muỗng vào miệng bình tam giác.

Yêu cầu: Quan sát hiện tượng thí nghiệm.

Giải nhanh:

Màu vàng khí chlorine mất dần, kim loại bị đốt cháy sáng và thấy chất rắn màu trắng bám vào thành bình.

III. HỢP CHẤT

Vận dụng: Ống dẫn nước của bồn rửa bát thường có lớp dầu, mỡ bám vào. Tìm hiểu để giải thích vì sao nên dùng soda, không nên dùng baking soda để tẩy rửa lớp bám này.

Giải nhanh:

Vì soda có tính kiềm cao hơn, tiết kiệm hơn; đồng thời, nó xử lý được nhiều loại viết bẩn, kể cả vết bẩn cũ, baking soda thì chỉ xử lý được những vết bẩn mới.

Câu hỏi 4: Nêu một số lợi ích của việc tái tạo và tái sử dụng ammonia trong phương pháp Solvay.

Giải nhanh:

Giảm lượng khí thải độc hại ra ngoài môi trường, sử dụng tuần hoàn, tiết kiệm chi phí mua các hóa chất này.

Thí nghiệm 4: Phân biệt các cation Li⁺, Na⁺, K⁺.

Nhúng đầu que đốt bằng platinum đã được rửa sạch bằng nước vào dung dịch lithium chloride nồng độ khoảng 25% rồi đưa lên ngọn lửa đèn khí. 

Thực hiện thao tác tương tự đối với mỗi dung dịch sodium chloride 25% và dung dịch potassium chloride 25%.

Yêu cầu: Nêu hiện tượng quan sát được.

Giải nhanh:

- Lithium chloride: ngọn lửa có màu đỏ tía.

- Sodium chloride: ngọn lửa có màu vàng.

- Potassium chloride: ngọn lửa có màu tím.

Luyện tập 2: Nhúng đầu dây platinum vào dung dịch hydroxide của một kim loại kiềm; sau đó, đưa đầu dây platinum vào ngọn lửa đèn khí thì có hiện tượng như hình dưới đây. Hãy cho biết dây platinum đã được nhúng vào dung dịch nào sau đây: LiOH, NaOH, KOH.

Giải nhanh:

Dung dịch LiOH vì ngọn lửa có màu đỏ tía.

BÀI TẬP

Bài 1: 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.

Giải nhanh:

Đặc điểm (1) và (4).

Bài 2: Vì sao trong tự nhiên không tìm thấy đơn chất kim loại kiềm?

Giải nhanh:

Vì kim loại kiềm là những kim loại mạnh, dễ phản ứng với các chất ở môi trường ở xung quanh nó để tạo thành hợp chất.

Bài 3: 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.

Giải nhanh:

- Đốt dung dịch soda: ngọn lửa có màu vàng, có khí bay lên là CO₂

- Đốt dung dịch lithium chloride: ngọn lửa có màu đỏ tía

- Đốt dung dịch potassium carbonate: ngọn lửa có màu tím, có khí bay lên