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 + O2 → Na2O2
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)
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.