Dạng 14 : Bài tập lí thuyết về kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ và nhôm

Nội dung lý thuyết

Các phiên bản khác

KIM LOẠI KIỀM-KIỀM THỔ-NHÔM

I.Kim loại kiềm

1. Vị trí – cấu hình electron nguyên tử :

- Kim loại kiềm thuộc nhóm IA,gồm Na,K,Rb,Cs,Fr.

- Cấu hình e ngoài cùng ns1

2. Tính chất vật lí: 

-Các kloại kiềm có màu trắng bạc và có ánh kim, dẫn điện tốt, tonc, tos thấp, khối lượng riêng nhỏ, độ cứng thấp.

3. Tính chất hóa học: 

-Các nguyên tử kim loại kiềm có năng lượng ion hóa nhỏ, vì vậy kim loại kiềm có tính khử rất mạnh. Tính khử tăng dần từ liti đến xesi.

-Trong hợp chất, các kim loại kiềm  có số oxi hóa+1.

a. Tác dụng với phi kim

2Na + O2 →Na2O2 

          4Na + O2→2Na2O

          2K + Cl2→2KCl

b. Tác dụng với axit 

2Na+2HCl→2NaCl+H2 

c. Tác dụng với H2

2K+2H2O→2KOH+H2

Na nóng chảy và chạy trên mặt nước, K bùn cháy, Rb&Cs gây nổ.

Kim loại kiềm tác dụng dễ dàng với H2O, O2 nên người ta bảo quản nó trong dầu hỏa.

4. Ứng dụng - điều chế

a.Ứng dụng : 

- Chế tạo hợp  kim có t0nc thấp

- Hợp kim Li-Al dùng trong kỉ thuật hàng không

- Cs làm tế bào quang điện

b. Điều chế : 

- Khử ion của kim loại kiềm thành kim loại tự do M++e→M  bằng cách điện phân nóng chảy muối halogenua của kim loại kiềm

2NaCl2 →Na+Cl2

II.Hợp chất của kim loại kiềm

1. Natri hidroxit

-NaOH(xút ăn da) là chất rắn, không màu, dễ nóng chảy, hút ẩm mạnh tỏa nhiều nhiệt

-NaOH tác dụng được với axit, oxit axit, muối

        CO2+2NaOH→Na2CO3 + H2O

        CO2+NaOH→NaHCO3

        HCl+NaOH→NaCl+H2O:          

        CuSO4+2NaOH→Na2SO4+Cu(OH)2

-Ứng dụng: Làm xà phòng, phẩm nhuộm, tơ nhân tạo,luyện nhôm, tinh chế dầu mỏ.

2. Natri hiđrocacbonat

– Na2CO3 là chất rắn, màu trắng tan nhiều trong nước.

– Ứng dụng: Na2COdùng trong công nghiệp thủy tinh, bột giặt, phẩm nhuộm.

3. Kali nitrat: 

- KNO3 là những tinh thể không màu, bền trong không khí, tan nhiều trong nước.

- Bị nhiệt phân         2KNO3→2KNO2+O2

- Ứng dụng : Dùng làm phân bón, tạo thuốc nổ.

 

III. Kim loại kiềm thổ

1.Vị trí và cấu tạo :

- Kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA, gồm Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Ra.

- Cấu hình electron lớp ngoài cùng ns2,

2.Tính chất vật lý: 

- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tương đối thấp.Độ cứng có cao hơn kim loại kiềm nhưng vẫn thấp. Khối lượng riêng tương đối nhỏ,là những kim loại nhẹ hơn nhôm.(trừ Ba)

3.Tính chất hoá học:

- Các nguyên tử kim loại kiềm có năng lượng ion hóa tương đối nhỏ, vì vậy

- Kim loại kiềm  thổ có tính khử manh.Tính khử tăng dần từ Be đến Ba:  M→M2+ +2e.

-Trong các hợp chất , kim  loại kiềm thổ có số oxi hóa là +2.

a.Tác dụng với phi kim:

          2Mg  +  O2 →2MgO

b. Tác dụng với axit:

* Axit HCl, H2SO4 loãng

         Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2

* Axit HNO3, H2SO4 đặc

         4Mg + 10HNO3 loãng  → 4Mg(NO3)3 + NH4NO3  + 3H2O

          ( Sản phẩm khử cua N+5 có thể là NO2, NO, N2O, N2 hoặc NH4+)

         4Mg + H2SO4 đặc  → 4MgSO4  + H2S  + 4H2O

          ( Sản phẩm khử của S+6 có thể là SO2, S hoặc H2S)

c. Tác dụng với nước:

-Ca,Sr,Ba tác dụng với nước ở nhiệt độ thường thành dung dịch bazơ.

- Be không tác dụng với nước.

- Mg tác dụng chậm với nước ở nhiệt độ thường, tác dụng nhanh với nước ở nhiệt độ cao.

 

IV. Hợp chất của kim loại kiềm thổ

1. Canxi hiđroxit:

- Ca(OH)2 rắn ,màu trắng , ít tan trong nước

- Dung dịch canxi hiđroxit là một dd bazơ mạnh. Tác dụng với oxit axit, axit ,muối.

-Ứng dụng: chế tạo tạo vữa xây nhà,khử chua, tẩy trùng ,khử trùng, sx amoniac, clorua vôi, vật liệu xây dựng.

2. Canxi cacbonat:

- CaCOChất rắn màu trắng ,không tan trong nước, là muối của một axit yếu và không bền,tác dụng với nhiều axit vô cơ và hữu cơ giải phóng khí CO2

CaCO3+ 2HCl→  CaCl+H2O +CO

-CaCO3 tan dần trong nước có chứa khí CO2 :

                CaCO3 + H2O +CO↔  Ca(HCO3)2

phản ứng xảy ra theo 2 chiều :chiều (1)  giải thích sự xâm thực của nước mưa,chiều (2) giải thích sự tạo thành thạch nhũ trong hang động.

3. Canxi sunphat:

- CaSO4chất rắn  màu trắng , ít tan trong nước.Có 3 loại:

         + CaSO4.2H2O :thạch cao sống,bền ở nhiẹt độ thường.        

         + CaSO4.H2O: thạch cao nung thường dùng đúc tượng, làm phấn viết    bảng, bó bột khi gãy xương…

         + CaSO4: thạch cao khan, điều chế bằng cách nung thạch cao sống ở nhiệt độ cao hơn.

 

V. Nhôm

1. Vị trí và cấu tạo: 

- Nhôm có số hiệu nguyên tử 13, thuộc chu kì 3, nhóm IIIA, chu kì 3 BTH

- Cấu hình e: [Ne]3s23p

- Số oxi hoá trong hợp chất: +3

2. Tính chất vật lí:

- Nhôm là kim loại màu trắng bạc, mềm, dễ kéo sợi và dát mỏng, dẫn điện và nhiệt tốt.

3. Tính chất hóa học: 

- Nhôm là kim loại có tính khử mạnh sau kim loại kiềm và kiềm thổ.

a. Tác dụng với phi kim: 

- Tác dụng trực tiếp và mạnh với nhiều phi kim như: O2, Cl2, S,…

          2Al  + 3Cl2  → 2AlCl3

b. Tác dụng với axit 

* Với HCl và H2SO4 loãng

2Al + 6HCl → 2AlCl3 +  3H2↑          

*Với HNO3 , H2SO4 đặc

Al + 4HNO3 loãng→ Al(NO3)3 + NO + 2H2O

2Al + 6H2SO4 đặc, nóng → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Với HNO3 và H2SO4 đặc nguội: Al không tác dụng (bị thụ động hóa).

c. Tác dụng với nước.

- Nhôm không tác dụng được với nước vì được phủ màng Al2O3 rất mỏng, mịn, bền nên không cho nước và khí thấm qua.

d. Tác dụng với dung dịch kiềm.

- Nhôm tan trong dung dịch kiềm :

               2Al + 2NaOH + 2H2O →  2NaAlO2(dd) + 3H2

e. Tác dụng với oxit kim loại:

- Ở nhiệt độ cao, Al khử được nhiều oxit kim loại tạo thành kim loại.

               2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe

-Hỗn hợp (Al + Fe2O3) được gọi là tecmit, có ứng dụng để hàn đường ray.

4. Ứng dụng và sản xuất.

a. Ứng dụng:

Chế tạo máy bay, ô tô, tên lửa, tàu vũ trụ, trang trí nội thất, bột nhôm trộn bột sắt( tecmit) dùng hàn đường ray.

b. Sản xuất: 

- Nhôm được điều chế bằng cách điện phân nóng chảy nhôm oxit.

 

VI. Hợp chất của nhôm

1. Nhôm oxit

- Al2O3 là chất rắn màu trắng, không tác dụng với nước và không tan trong nước.

- Al2O3 là một oxit lưỡng tính.

              Al2O+ 6HCl  2 AlCl3 + 3H2

              Al2O3 + 2 NaOH  2NaAlO2+ 3 H2O     

-Ứng dụng : Làm đồ trang sức, CN kỷ thuật  cao, vật liệu mài ( đá mài ), nguyên liệu sản xuất nhôm kim loại

2. Nhôm hidroxit 

- Al(OH)3 là chất rắn màu trắng, kết tủa keo trong nước.

-Al(OH)3 là một hidroxit lưỡng tính :

              Al(OH)3 + 3 HCl  → AlCl3 +  3H2O                                                   

              Al(OH) + NaOH   →  NaAlO2+ 2H2

3.Nhôm sunfat :

-Phèn chua K2SO4. Al2(SO4)3 .24H2O.

-Nếu thay K+ bằng Na+, Li+ hay NH4+ 

-Ứng dụng: phèn chua được sử dụng trong thuộc da, công nghiệp giấy, chất cầm màu, làm trong nước.