Bài 25: Kim loại kiềm và hợp chất quan trọng của kim loại kiềm

Bài 25: Kim loại kiềm và hợp chất quan trọng của kim loại kiềm

BÀI 25: KIM LOẠI KIỀM

HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI KIỀM

A. KIM LOẠI KIỀM

I. VỊ TRÍ TRONG BẢNG TUẦN HOÀN – CẤU TẠO ELECTRON NGUYÊN TỬ:

Ø  Kim loại kiềm thuộc nhóm IA (nguyên tố đứng đầu mỗi chu kỳ trừ CK1)

Ø  Gồm : Liti(Li) , natri (Na), kali (K), rubiđi (Rb) , xesi (Cs), franxi ( Fr).

Ø  Cấu hình elctron nguyên tử:  ngoài cùng : ns1 → nguyên tố s.

         Li: [He] 2s1 ;  Na: [Ne] 3s1 ; K: [Ar] 4s1 ;  Rb: [Kr] 5s1 ; Cs: [Xe] 6s1 

II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ:

Ø  Kim loại kiềm có màu trắng bạc, có ánh kim, dẫn điện tốt

Ø  Liên kết kim loại trong mạng tinh thể yếu nên:

v  Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp ( giảm dần từ Li→Cs )

v  Độ cứng thấp ( mềm)

Ø  Mạng tinh thể lập phương tâm khối, cấu trúc tương đối rỗng nên khối lượng riêng nhỏ ( từ 0,53 →1,9)

Màu ngọn lửa: - Li cho màu đỏ tía     - Na màu vàng - K màu tím - Rb màu tím hồng –

                           - Cs màu xanh lam.

III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC:

Năng lượng ion hóa của kim loại kiềm nhỏ, vì vậy kim loại kiềm có tính khử rất mạnh: tăng từ Li đến xesi :              
M    M+  +  e    
trong hợp chất kim loại kiềm có số oxi hóa +1

1. Tác dụng với phi kim:

a. Với oxi:  tạo oxit . Natri cháy trong không khí tạo ra natri oxit:  

                                                          2Na + O2 Na2O

                               Natri cháy trong khí oxi khô tạo natri peoxit Na2O2 :    

                                                         2Na +  O2Na2O2

b. với halogen, lưu huỳnh, photpho :  tạo muối.

                           2Na +  Cl2  → 2NaCl.                      Na + S    Na2S

2. Tác dụng với axit: mãnh liệt, các kim loại kiềm đều nổ khi tiếp xúc với axit.

                                    Tổng quát:    2M +  2H+  2M+ +  H2

               Thí dụ:   2Na  +   2HCl     2NaCl + H2

3. Tác dụng với nước: phản ứng mãnh liệt tạo dung dịch kiềm và phóng thích khí H2

Khả năng phản ứng tăng dần từ Li → Cs.  Để bảo quản , người ta ngâm kim loại kiềm trong dầu hỏa.             Tổng quát: 2M + 2H2O → 2MOH + H2

Thí dụ:       2Na + 2H2O  → 2NaOH + H2            2K + 2H2O → 2KOH + H2

IV. ỨNG DỤNG – TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN – ĐIỀU CHẾ:

1. ỨNG DỤNG:  * chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp dùng trong thiết bị báo cháy

                                   * hợp kim Li-Nhôm siêu nhẹ dùng trong kỹ thuật hàng không

                                    * hợp kim K-Na dùng làm chất trao đổi nhiệt trong lò phản ứng hạt nhân.

                                   * Xesi dùng làm tế bào quang điện.

2. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN: Tồn tại dạng hợp chất, nước biển chứa nhiều NaCl, đất chứa nhiều natri silicat ( Na2SiO3). Natri aluminat ( NaAlO2)

3. ĐIỀU CHẾ:

Ø  Khử cation kim loại kiềm bằng dòng điện tại catot :  M+  +  e  → M

Ø  Phương  pháp : điện phân nóng chảy muối halogennua với cực dương ( anot) bằng than chì và cực âm ( catot) bằng thép.

 

 

                                                                                                                         

Molten : nóng chảy

Iron Screen: màn sắt ( thép)                       

Sơ đồ thùng điện phân NaCl nóng chảy

 

B. HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI KIỀM.

(Học sinh tự học bài này ở nhà )

I. NATRI HIDROXIT (NaOH) :

1. Lý tính: Natri hidroxit là chất rắn, không màu, dễ nóng chảy ( 322oC), hút ẩm mạnh( dễ chảy rữa), tan nhều trong nước , khi tan tỏa nhiều nhiệt.

2. Hóa tính:

a. điện li:  hoàn toàn :  NaOH → Na+ +  OH  . làm quỳ tím hóa xanh, phenolphtalein không màu hóa hồng.

b. với axit: ( phản ứng trung hòa) :  NaOH + HCl     H2O + NaCl

                     phương trình ion thu gọn:                 OH +  H+  → H2O

c. với oxit axit: (CO2, SO2, P2O5…)

·         CO2 + 2NaOH( dư)    H2O + Na2CO3: PT ION: CO2 + 2OH  CO32− + H2O(1)

·         CO2(dư)  + NaOH    NaHCO3

 

k≤1

1<k<2

k≥2

Phản ứng (1) xảy ra tạo muối NaHCO3 và dư CO2

k=1 phản ứng vừa đủ

Phản ứng (1) và (2) xảy ra tạo NaHCO3 và Na2CO3

Phản ứng (2) xảy ra tạo muối Na2CO3 và dư NaOH.

k=2 phản ứng vừa đủ

 

·         Cho từ từ CO2 vào dung dịch NaOH sẽ xảy ra 2 phản ứng theo thứ tự :

CO2 + NaOH      → Na2CO3 + H2O

CO2 + Na2CO3 + H2O → 2NaHCO3

d. với dung dịch muối:     CuSO4+2NaOH àNa2SO4+Cu(OH)2

                                            NaOH +  NH4Cl → H2O + NaCl + NH3

3. Ứng dụng: nấu  xà phòng, chế phẩm nhuộm, tơ nhân tạo, tinh chế quặng nhôm, Công Nghiệp chế biến dầu mỏ.

 

II. NATRI HIDROCACBONAT: (NaHCO3)

1. lý tính: chất rắn màu trắng, ít tan trong nước, dễ bị nhiệt phân hủy:

                               2 NaHCO3    H2O       +          Na2CO3          +          CO2

2. hóa tính: lưỡng tính:

a. tính axit: phản ứng với baz: NaHCO3 + NaOH → H2O  + Na2CO3

pt ion thu gọn:                            HCO3 + OH  CO32- + H2O.

ion HCO3 cho proton H+ : thể hiện tính axit.

b. tính baz: phản ứng với axit:  NaHCO3 + HCl → H2O + NaCl     + CO2

                   pt ion thu gọn:                             HCO3  + H+ → H+ + HCO3                                       

                   ion HCO3 nhận proton H+ : thể hiện tính baz.

3. ứng dụng:

NaHCO3 dùng trong công nghiệp dược phẩm ( thuốc đau dạ dày), công nghiệp thực phẩm ( bột nở)

III. NATRI CACBONAT: ( Na2CO3)

1. lý tính:  chất rắn màu trắng, tan nhiều trong nước, tồn tại dạng muối ngậm nước

                                                                                                                Na2CO3.10H2O.

2. hóa tính:  có tính chất của một muối:  Na2CO3 + 2HCl → H2O + 2NaCl +         CO2

                       Phương trình ion thu gọn:                CO32− +  2H+  CO2 + H2O

                                                                        Na2CO3 +   BaCl2  2NaCl  + BaCO3

                       Phương trình ion thu gọn:               CO32− +  Ba2+    BaCO3

3. Ứng dụng: hóa chất quan trọng trong công nghiệp thủy tinh, bột giặt, phẩm nhuộm, giấy, sợi…..

IV. KALI NITRAT: (KNO3)

1. Lý tính: tinh thể không màu, tan nhiều trong nước, bền trong khí, nóng chảy ở 333oC.

2. Hóa tính: không bền ở nhiệt độ cao, khi nung nóng ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy, KNO3 bị phân hủy :  KNO3                2KNO2 + O2

3. Ứng dụng : làm phân bón, thuốc nổ. Thuốc súng là hỗn hợp KNO3 (68%), S (15%), C (17%)

                   2KNO3 + 3C + S           N2  +  3CO2 +  K2S.