xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính

Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính
A. MỞ ĐẦU
I. Lý do chọn đề tài:
Đất nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước, đã và
đang có nhiều bước nhảy vọt trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống. Công cuộc đổi mới này
đề ra những yêu cầu mới đối với hệ thống giáo dục nước ta. Giáo dục đang trở thành một
bộ phận đặc biệt của cấu trúc hạ tầng xã hội, là tiền đề quan trọng cho sự phát triển của
tất cả các lĩnh vực kinh tế, chính trị, văn hoá, quốc phòng an ninh. Bởi lẽ con người được
giáo dục tốt và giáo dục thường xuyên mới có khả năng giải quyết một cách sáng tạo và
có hiệu quả những vấn đề do sự phát triển của xã hội đặt ra. Chính vì vậy giáo dục là một
bộ phận hữu cơ rất quan trọng trong chiến lược hay kế hoạch phát triển kinh tế xã hội,
trong đó mục tiêu giáo dục phải được coi là một trong những mục tiêu quan trọng nhất
của sự phát triển đất nước.
Hiện nay ở nước ta, giáo dục đã có sự chuyển biến rõ rệt, đặc biệt là việc đổi mới
phương pháp dạy học, nâng cao trình độ của đội ngũ giáo viên, giảng viên, đặc biệt có rất
nhiều giảng viên đạt trình độ tiến sĩ và có nhiều đóng ghóp trong việc nghiên cứu khoa
học nhờ đó mà chất lượng giáo dục nước ta ngày một đi lên.
Mặc dù đã đạt được những thành tựu bước đầu song ngành giáo dục nước ta vẫn
còn một số hạn chế. Đặc biệt là trang thiết bị dạy học, số lượng và chất lượng sách giáo
trình, sách tham khảo chưa đáp ứng đầy đủ nhu cầu của người học. Mặt khác trong quá
trình học tập đôi lúc lý thuyết chưa gắn liền với thực tế, chưa làm cho người học có tính
năng động, sáng tạo.
Với những lý do trên tôi đã chọn đề tài: “Xây dựng hệ thốngbài tập ở bậc đại học
về kim loại nhóm chính”. Hy vọng góp một phần nhỏ bé của mình vào việc xây dựng hệ
thống các bài tập phù hợp với nhu cầu của sinh viên nhằm nâng cao chất lượng học tập.
II. Mục đích nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu:
Xây dựng hệ thống bài tập phần kim loại nhóm A ở bậc đại học giúp sinh viên
vận dụng kiến thức hoá học đại cương để làm rõ vấn đề hoá học vô cơ. Bài tập có mở
rộng nâng cao nhưng không làm mất đi tính cơ bản, tính hệ thống của chương trình.
Lựa chọn những bài tập nhằm vào các lĩnh vực tri thức trọng tâm để tạo điều kiện
cho học viên có thể phân loại, sắp xếp và làm sáng tỏ các vấn đề chủ chốt trong giáo trình

hoá học vô cơ phần kim loại.
Thông qua bài tập, sinh viên biết cách vận dụng tri thức và năng lực vào thực tiễn,
đồng thời làm quen với các tình huống ứng dụng.
Đưa ra những bài tập nâng cao và hiện đại phát huy tính sáng tạo tích cực của
sinh viên.
III. Nhiệm vụ nghiên cứu:
1.Nghiên cứu tổng quan về bài tập hoá học
2.Nghiên cứu nội dung chương trình hoá học vô cơ thuộc chương trình Đại học sư phạm.
3.Xây dựng hệ thống bài tập hoá vô cơ phần kim loại nhóm A.
4.Lời giải cho hệ thống bài tập hoá vô cơ phần kim loại nhóm A
IV.Phương pháp nghiên cứu:
1
GVHD: Đinh Quý Hương – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượng
Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính
1. Nghiên cứu lý luận về bài tập hoá học làm cơ sở cho việc xây dựng hệ thống bài tập
bậc đại học.
2. Nghiên cứu thực tiễn.
Tìm hiểu thực tiễn về hệ thống bài tập hoá vô cơ phần kim loại nhóm A đã dùng cho
sinh viên.
Trao đổi kinh nghiệm về việc ra bài tập hoá học vô cơ phần kim loại nhóm A cho sinh
viên.

2
GVHD: Đinh Quý Hương – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượng
Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính
B. NỘI DUNG
CHƯƠNG I - Tổng quan về bài tập hoá học
I.1.Bài tập hoá học:
Bài tập hóa học là phương tiện cơ bản để giúp sinh viên tự học, vận dụng kiến
thức đã học vào thực tế đời sống, sản xuất và tập nghiên cứu khoa học. Nó cung cấp cho

sinh viên kiến thức và con đường giành lấy kiến thức. Bài tập hoá học giữ vai trò rất quan
trọng trong việc thực hiện mục tiêu đào tạo nó, vừa là mục đích, vừa là nội dung lại, vừa
là phương pháp dạy học thực nghiệm.
I.2.Tác dụng của bài tập hoá học:
Bài tập hoá học có những tác dụng to lớn về đức dục và trí dục sau đây: Rèn luyện
cho sinh viên vận dụng các kiến thức đã học, biến chúng thành những kiến thức tiếp thu
được qua các bài giảng của giáo viên thành kiến thức của mình. Khi vận dụng được một
kiến thức nào đó, kiến thức sẽ được nhớ lâu.
Đào sâu mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động, phong phú, hấp dẫn. Chỉ có vận
dụng kiến thức vào giải bài tập, sinh viên mới nắm vững kiến thức một cách sâu sắc.
Rèn luyện kỹ năng cho sinh viên, như kỹ năng viết và cân bằng phương trình, kỹ năng
tính toán theo công thức. Phát triển năng lực nhận thức, rèn luyện tri thức thông minh cho
sinh viên, phát huy tính tích cực, tự lực của sinh viên và hình thành phương pháp học tập
hợp lý.
Bài tập hoá học là phương tiện kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng của sinh viên
một cách chính xác.
I.3.Cơ sở phân loại bài tập hoá học:
Có nhiều cách phân loại bài tập hoá học dựa vào các cơ sở sau:
- Khối lượng kiến thức
- Tính chất bài tập
- Hình thái hoạt động của học sinh
- Mục đích dạy học
- Cách tiến hành giải
- Phương pháp hình thành kỹ năng giải bài tập hoá học
- Hoạt động nhận thức của học sinh
- Tính đặc thù của nội dung
- Đặc điểm bài tập
Tuy nhiên các cách phân loại bài tập không có ranh giới rõ rệt vì có những bài tập
vừa mang nội dung phong phú vừa có tính chất đặc trưng nổi bật vừa có thuật toán riêng.
I.4.Cơ sở phân loại bài tập hoá học vô cơ phần kim loại nhóm A thuộc bậc đại học

Dựa trên những tiêu chí chung về việc phân loại bài tập hoá học ở mục I.3. Theo
chúng tôi việc phân loại bài tập hoá học vô cơ phần kim loại nhóm A dựa vào ba đặc tính
sau:
Dựa vào nội dung chương trình hoá học vô cơ phần kim loại nhóm A.
Dựa vào tính đặc thù của nội dung chương trình hoá học vô cơ phần kim loại nhóm A.
Dựa vào mục tiêu dạy học hoá học vô cơ phần kim loại nhóm A.
I.5. Cụ thể hoá cơ sở phân loại bài tập hoá học vô cơ phần kim loại nhóm A bậc đại
học.
3
GVHD: Đinh Quý Hương – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượng
Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính
I.5.1.Nội dung chương trình hoá học vô cơ phần kim loại nhóm A
ChươngI: CÁC NGUYÊN TỐ KIM LOẠI KIỀM
- Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu trúc electron, bán kính nguyên tử, bán kính ion,
năng lượng ion hoá, ái lực electron, độ âm điện, thế điện cực chuẩn của các kim loại
kiềm.
- Trạng thái thiên nhiên
- Điều chế các kim loại kiềm
- Tính chất lý học
- Tính chất hoá học
- Ứng dụng của các kim loại kiềm
- Các oxit của kim loại kiềm: Phương pháp điều chế, tính chất lý - hoá học và ứng
dụng của oxit, peoxit và supeoxit.
- Phương pháp điều chế, tính chất lý - hoá học và ứng dụng của các hiđroxit của kim
loại kiềm.
- Phương pháp điều chế, tính chất lý - hoá học và ứng dụng các muối halogen,
cacbonat, sunfat của kim loại kiềm.
ChươngII: CÁC NGUYÊN TỐ KIM LOẠI KIỀM THỔ
- Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu trúc electron, bán kính nguyên tử, năng lượng ion
hoá, ái lực electron, độ âm điện, thế điện cực chuẩn của các kim loại kiềm thổ.

- Trạng thái thiên nhiên, các phương pháp điều chế
- Tính chất lý - hoá học và ứng dụng
- Phương pháp điều chế, tính chất lý - hoá học và ứng dụng các hợp chất hiđrua của
các kim loại kiềm thổ.
- Phương pháp điều chế, tính chất lý - hoá học và ứng dụng các oxit, peoxit và
supeoxit của kim loại kiềm thổ.
- Phương pháp điều chế, tính chất lý - hoá học và ứng dụng của các hiđroxit kim loại
kiềm thổ.
- Phương pháp điều chế, tính chất lý - hoá học và ứng dụng của các muối halogen,
nitrat, cacbonat, sunfat của kim loại kiềm thổ.
- Nước cứng và phương pháp làm mềm nước cứng.
Chương III: CÁC NGUYÊN TỐ KIM LOẠI NHÓM IIIA
(Al, Ga, In, Tl)
- Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu trúc electron, bán kính nguyên tử, bán kính ion,
năng lượng ion hoá, ái lực electron, độ âm điện, trạng thái oxi hoá, thế điện cực chuẩn
của Al, Ga, In và Tl.
* Nhôm
- Trạng thái thiên nhiên. Phương pháp luyện nhôm
- Tính chất lý - hoá học và ứng dụng của nhôm
- Phương pháp điều chế, tính chất lý - hoá học và ứng dụng của các hợp chất hiđrua,
oxit và hiđroxit của nhôm.
- Phương pháp điều chế, tính chất lý - hoá học và ứng dụng các muối halogen, sunfat,
nitrat, phèn nhôm.
*Gali, Indi, Tali
- Trạng thái thiên nhiên. Phương pháp điều chế
- Tính chất lý - hoá học và ứng dụng của Ga, In, Tl
4
GVHD: Đinh Quý Hương – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượng
Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính
- Điều chế, tính chất lý - hoá học và ứng dụng của oxit M

2
O
3
, Hiđroxit M(OH)
3
và các
muối M(III)
Chương IV: CÁC NGUYÊN TỐ KIM LOẠI NHÓM IVA (Ge, Sn, Pb)
- Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu trúc electron, bán kính nguyên tử, năng lượng ion
hoá, ái lực electron, độ âm điện, trạng thái oxi hoá, thế điện cực chuẩn của Ge, Sn, Pb.
- Trạng thái thiên nhiên, các phương pháp điều chế
- Tính chất lý - hoá học và ứng dụng của Ge, Sn, Pb.
- Phương pháp điều chế, tính chất lý - hoá học và ứng dụng của các oxit (MO, MO
2
)
- Phương pháp điều chế, tính chất lý - hoá học và ứng dụng của hiđroxit dạng
M(OH)
2
, M(OH)
4
và các muối halogen, sunfua.
I.5.2.Tính đặc thù của nội dung chương trình hoá vô cơ.
Là phần hóa học nguyên tố nghiên cứu các vấn đề chính sau:
- Cấu tạo nguyên tử và liên kết kim loại
- Tính chất vật lý.
- Tính chất hoá học.
- Điều chế và ứng dụng.
- Khả năng tạo phức.
I.5.3.Mục tiêu dạy học phần hoá học vô cơ.
- Xây dựng hệ thống kiến thức cơ bản về những tính chất vật lý, hoá học, cấu trúc

phương pháp điều chế các đơn chất và hợp chất vô cơ.
- Vận dụng kiến thức cơ sở về hoá học đại cương để giải thích tính chất của đơn chất và
hợp chất mang tính chất định lượng hơn về cấu hình không gian, chiều hướng phản ứng,
các đặc điểm liên kết có liên quan đến khả năng phản ứng.
5
GVHD: Đinh Quý Hương – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượng
Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính
CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ KIM LOẠI NHÓM CHÍNH
I.Các nguyên tố nhóm IA (Các kim loại kiềm)
Bài1:
1. Nêu vị trí của kim loại kiềm trong bảng hệ thống tuần hoàn? Vì sao kim loại này có
tính khử mạnh?
2. Tại sao kim loại kiềm mềm và dễ bay hơi?
3. So sánh khả năng phản ứng của kim loại kiềm và hiđro. Có thể giải thích như thế nào
khi biết rằng hiđro cũng có phản ứng khác hẳn kim loại kiềm mặc dù lớp vỏ ngoài cùng
có cấu trúc như nhau?
Trả lời:
1. Các kim loại kiềm nằm ở phân nhóm chính nhóm I, ở đầu mỗi chu kì và từ chu kì 2 trở
đi. Sở dĩ kim loại kiềm có tính khử mạnh vì chúng có một electron ở lớp ngoài cùng nên
dễ dàng nhường đi một electron để trở thành cấu hình bền của khí hiếm.
2. Các kim loại kiềm kết tinh theo mạng lập phương tâm khối, năng lượng kim loại trong
mạng xếp khít không lớn và chỉ có một electron hoá trị ở mỗi nguyên tử kim loại. Vì vậy
kim loại kiềm mềm, có nhiệt độ nóng chảy thấp và dễ bay hơi.
3. Năng lượng ion hoá của hiđro lớn gấp vài ba lần năng lượng ion hoá của kim loại
kiềm. Khả năng nhường electron của kim loại kiềm dễ hơn hiđro. Nguyên tử hiđro cũng
giống như kim loại kiềm có một electron hoá trị nên dễ dàng nhường đi một electron tạo
thành ion H
+
nhưng ion H
+

không tồn tại trong dung dịch nước do H
+
có một AO 1s trống
duy nhất nên dễ dàng nhận cặp electron tự do của nước tạo ra H
3
O
+
. Còn các ion kim loại
kiềm không có khả năng này mà các ion kim loại kiềm tồn tại độc lập do các ion này có
cấu hình khí trơ rất bền vững.
Bài2:
1. Các kim loại kiềm đều có độ dẫn điện cao nhưng còn kém hơn so với Ag. Au, Cu.
Điều đó có mâu thuẫn gì không khi so sánh hoạt tính hoá học của kim loại kiềm với các
kim loại Ag, Au, Cu. Giải thích nguyên nhân?
2. Cho khối lượng riêng của các kim loại kiềm theo bảng sau:
Li Na K Rb Cs
Khối lượng
riêng (g/cm
3
)
0,53 0,97 0,86 1,53 1,87
Dựa vào giá trị khối lượng riêng hãy tính số nguyên tử kim loại trong 1cm
3
kim loại
ở trạng thái rắn.
3. Giải thích tại sao Natri lại có độ dẫn điện cao hơn các nguyên tố còn lại mặc dù có số
nguyên tử kim loại trong 1cm
3
kim loại bé hơn so với Liti ở trạng thái rắn?
Trả lời:

1.Khả năng hoạt động của các nguyên tố phụ thuộc vào cấu trúc electron. Các kim loại
kiềm có khả năng hoạt động mạnh là do có một electron ở lớp ngoài lớp vỏ khí trơ nên
kim loại này dễ nhường đi một điện tử. Còn độ dẫn điện của kim loại phụ thuộc vào khối
lượng riêng của kim loại tức phụ thuộc vào số nguyên tử kim loại trong 1cm
3
kim loại ở
trạng thái rắn.
Ví dụ : Theo tính toán số nguyên tử Na trong 1cm
3
: 0,25. 10
23
Số nguyên tử Ag trong 1cm
3
: 5,85. 10
23
6
GVHD: Đinh Quý Hương – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượng
Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính
Tương tự số nguyên tử Cu, Au lớn hơn rất nhiều so với kim loại kiềm trong 1cm
3
kim loại.
2. Số nguyên tử trong 1cm
3
kim loại ở trạng thái rắn của kim loại nào nhiều hơn sẽ có khả
năng dẫn điện tốt hơn (vì chứa nhiều electron tự do hơn).
1cm
3
Li có số nguyên tử: = 0,46.10
23
nguyên tử

1cm
3
Na có số nguyên tử: = 0,25.10
23
nguyên tử
1cm
3
K có số nguyên tử: = 1,33.10
22
nguyên tử
1cm
3
Rb có số nguyên tử: = 1,08.10
22
nguyên tử
1cm
3
Cs có số nguyên tử: = 8,46.10
21
nguyên tử
3. Na có độ dẫn điện cao hơn các kim loại kiềm khác mặc dù dù có số nguyên tử kim loại
trong 1cm
3
kim loại bé hơn so với Li ở trạng thái rắn nhưng trong nguyên tử Na còn có
các obitan d trống, electron từ vùng hóa trị sang vùng dẫn sẽ thuận tiện hơn so với
nguyên tử Li nên tính dẫn điện của Na cao hơn Li. Từ K đến Cs đều có obitan d trống
như Na nhưng bán kính nguyên tử tăng nên độ dẫn điện giảm từ Na đến Cs.
Bài 3:
1.So sánh nhiệt độ nóng chảy và độ hòa tan trong nước của NaCl và RbCl?
2. Để điều chế NaCl tinh khiết người ta thường cho HCl qua dung dịch bão hoà muối ăn.

Giải thích cơ sở lý luận của phương pháp đó?
Trả lời:
1. Nhiệt độ nóng chảy của NaCl > RbCl và độ hòa tan trong nước của NaCl < RbCl do
bán kính của ion Na
+
< Rb
+
nên tinh thể NaCl bền hơn.
2. NaCl tan trong nước. Độ tan của chúng giảm xuống khi sục HCl vào vì nồng độ Cl
-
tăng làm cho cân bằng chuyển dịch sang trái tạo thành NaCl.
Bài4:
1.Nêu vai trò của NaCl và KCl khi điện phân nóng chảy NaCl để điều chế kim loại Na.
2.Viết phương trình phản ứng xảy ra trên bề mặt điện cực khi điện phân NaCl nóng chảy
hoặc NaOH nóng chảy.
Trả lời:
1.Vai trò của NaCl và KCl khi điện phân nóng chảy NaCl là để làm giảm nhiệt độ nóng
chảy, cho phép điện phân ở nhiệt độ 610
o
C – 650
o
C.
2. Na được sản xuất chủ yếu bằng phương pháp điện phân NaCl nóng chảy.
Ở catot 2Na
+
+ 2e 2Na
(l)
Ở anot 2Cl
-
Cl

2(k)
+ 2e
2NaCl 2Na + Cl
2
Ngoài ra, Na còn được điều chế bằng phương pháp điện phân NaOH nóng chảy.
Ở catot 4Na
+
+ 4e 4Na
(l)
Ở anot 4OH
-
O
2(k)
+ 2H
2
O + 4e
4NaOH 4Na + O
2
+ 2H
2
O
Bài5:
1.Điều chế LiH như thế nào? Tại sao LiH lại bền hơn NaH?
2.Viết phương trình của các phản ứng:
a. LiH + N
2
b. NaH + Cl
2
c. NaH + O
2

d. LiH + H
2
O
7
GVHD: Đinh Quý Hương – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượng
Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính
Trả lời:
1.LiH được điều chế bằng cách cho Li tác dụng trực tiếp với H
2
:
2Li + H
2
2LiH
LiH bền hơn NaH vì khoảng cách giữa hai hạt nhân của Li và H ngắn hơn khoảng
cách hạt nhân giữa Na và H.
2. Phương trình phản ứng:
a. 2LiH + 3N
2
2LiN
3
+ H
2
b. 2NaH + Cl
2
2NaCl + H
2
c. 4NaH + O
2
2

Na
2
O + 2H
2
d. LiH + H
2
O LiOH + H
2
Bài 6:
1.Bằng phương pháp nào điều chế được các oxit: Li
2
O, Na
2
O, K
2
O?
2.Tại sao các kim loại kiềm dễ tạo ra các peoxit? Tại sao Li không có khả năng đó?
Trả lời:
1.Trừ oxit của Li
2
O các oxit của kim loại kiềm khác đều hấp thụ oxi tạo thành peoxit nên
việc điều chế monooxit rất khó khăn. Li
2
O tinh khiết có thể điều chế bằng cách nung
LiOH, Li
2
CO
3
, LiNO
3

trong luồng khí hiđro ở 800
o
C : 2LiOH Li
2
O + H
2
O
Còn các oxit của các kim loại kiềm khác điều chế bằng cách cho peoxit hoặc hiđroxit tác
dụng với kim loại kiềm tương ứng.
M
2
O
2
+ 2M 2M
2
O
Ví dụ: 2NaOH + 2Na 2Na
2
O + 2H
2
KO
2
+ 3K 2K
2
O
2. Khả năng tạo peoxit phụ thuộc vào bán kính nguyên tử và năng lượng ion hoá của các
kim loại. Vì ái lực electron của phân tử oxi rất nhỏ bằng 0,87eV (còn ái lực electron của
nguyên tử oxi là 1,46eV). Do đó các nguyên tử có năng lượng ion hoá càng nhỏ bán kính
càng lớn thì khả năng tạo ra peoxit càng lớn. Chẳng hạn như Na
2

O
2
. Nguyên nhân đó đã
gây ra khả năng chuyển 2 electron hóa trị của 2 nguyên tử Na cho phân tử oxi để tạo ra
ion O
2
2-
hình thành phân tử ion Na
2
O
2
. Với Li không có khả năng tạo ra peoxit vì năng
lượng ion hoá thứ nhất I
1
= 5,339 eV là khá cao, bán kính r
Li
= 0,68 Å

lại bé nên không đủ
sức để giữ anion O
2
2-
.
Bài 7: Độ tan (mol/lit) ở 18
o
C của muối florua và iotua kim loại kiềm có giá trị sau:
Li
+
Na
+

K
+
Rb
+
Cs
+
Muối florua 0,1 1,1 15,9 12,5 24,2
Muối iotua 12,2 11,8 8,6 7,2 2,8
Hãy giải thích vì sao muối florua có độ hòa tan tăng từ liti đến xezi nhưng độ tan của
muối iotua lại giảm?
Trả lời:
Độ tan của các chất phụ thuộc hai yếu tố chính:
- Năng lượng mạng lưới của tinh thể.
- Năng lượng hidrat hóa của cation.
Cả hai yếu tố đều ảnh hưởng mạnh đến độ hòa tan các chất. Năng lượng mạng lưới giảm
độ hòa tan các chất tăng. Năng lượng hiđrat hóa càng bé độ hòa tan các chất càng giảm.
Năng lượng mạng của muối florua có giá trị như sau:
8
GVHD: Đinh Quý Hương – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượng
Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính
LiF NaF KF RbF CsF
(kJ/mol) 991,6 891,2 786,6 753,1 728,0
Năng lượng hidrat hóa của cation kim loại kiềm có giá trị như sau:
Li
+
Na
+
K
+
Rb

+
Cs
+
(kJ/mol) 506 397 313 288 255
Như vậy theo chiều tăng từ Li+ đến Cs
+:
-Trong các florua các kim loại kiềm, năng lượng mạng lưới giảm nhanh nên độ hòa
tan nhanh.
-Trong các muối iotua các kim loại kiềm, năng lượng hidrat hóa giảm nên độ hòa tan
giảm.
Bài 8:
1.Trong hai hiđroxit KOH và CsOH. Hiđroxit nào có tính bazơ mạnh hơn? Giải thích?
2.Tại sao trong các hiđrôxit của kim loại kiềm chỉ có LiOH là có khả năng tạo ra Li
2
O?
Trả lời:
1.Tinh thể KOH cũng như CsOH là tinh thể ion, khi hoà tan trong nước các tinh thể đó
chuyển thành ion với độ điện li thực bằng đơn vị. Tuy nhiên độ điện li của hai chất đó
không như nhau vì ion K
+
tương tác mạnh với ion OH
-
hơn Cs
+
.
2. Các hiđroxit của kim loại kiềm đều bền với nhiệt, chúng có thể nóng chảy bay hơi mà
không bị phân huỷ, riêng LiOH khi bị nung đến sôi thì bị phân huỷ thành Li
2
O và nước.
Sở dĩ có sự khác biệt này vì ion Li

+
có kích thước đặc biệt nhỏ so với ion kim loại kiềm
khác, lớp vỏ electron của nó quá mỏng (chỉ có 2e) nên nó hút mạnh ion O
2-
trong OH
-
.
2LiOH Li
2
O + H
2
O
Còn các kim loại kiềm khác không có khả năng này vì kích thước của ion lớn, có 8
electron ở lớp ngoài cùng.
Bài 9: Hãy giải thích tại sao CsI
3
(r) bền, còn NaI
3
(r) lại không bền?
Trả lời:
Bán kính của các ion Cs
+
, Na
+
, I
3
-
tương ứng là 0,167; 0,102 và 0,3 nm. Do bán
kính của Na
+

quá nhỏ so với I
3
-
nên NaI
3
không bền. Thực tế, nó không tồn tại trong dung
dịch.
Na
+
(dd)
+ I
3
-
(dd)
NaI
(r)
+ I
2(r)
Bài 10:
Bán kính r của các ion kim loại kiềm, kim loại kiểm thổ, bo và nhôm như sau:
Ion
r, Å
Ion
r, Å
Ion
r, Å
Li
+
0,60 Be
2+

0,31 B
3+
0,20
Na
+
0,95 Mg
2+
0,65 Al
3+
0,50
K
+
1,33 Ca
2+
0,99
Rb
+
1,48 Sr
2+
1,13
Cs
+
1,69 Ba
2+
1,35
a. Giải thích tại sao trong mỗi phân nhóm, bán kính ion tăng khi tăng số thứ tự
nguyên tử của nguyên tố.
b. Hãy giải thích tại sao trong mỗi chu kì bán kính ion giảm khi tăng số thứ tự
nguyên tố?
c. Trong số các ion trên, ion nào dễ tạo thành nhất, ion nào khó tạo thành nhất?

9
GVHD: Đinh Quý Hương – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượng
Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính
Trả lời:
a. Bán kính ion tăng do lớp vỏ electron tăng (n tăng).
b. Các ion có cùng số electron nhưng điện tích hạt nhân tăng lên nên hạt nhân hút
electron mạnh hơn nên trong mỗi chu kì bán kính ion giảm.
c. Cs
+
dễ tạo thành nhất do có r lớn nhất, B
3+
khó tạo thành nhất do có r nhỏ nhất.
Bài 11:
1. Cạnh của tế bào tinh thể Na là 4,29 Å. Hỏi khoảng cách ngắn nhất giữa 2 nguyên
tử trong tế bào là bao nhiêu?
2. Khoảng cách ngắn nhất giữa 2 nguyên tử trong tế bào tinh thể K là 4,5986 Å. Hỏi
độ dài cạnh của tế bào tinh thể K là bao nhiêu?
Trả lời:
1.Vì kim loại Na kết tinh theo mạng lập phương tâm khối nên khoảng cách ngắn nhất
giữa 2 hạt nhân nguyên tử bằng ½ đường chéo của hình lập phương.
d = = 3,715 Å
2.Vì kim loại K kết tinh theo mạng lập phương tâm khối nên ½ đường chéo hình lập
phương là 4,5986 Å. Do đó độ dài cạnh của tế bào tinh thể K là:
= 4,5986  a = 5,31 Å
Bài 12:
1. Viết phương trình phản ứng khi thủy phân Na
2
CO
3
và NaHCO

3
và cho biết trong
trường hợp nào dung dịch có tính kiềm mạnh hơn?
2. Năm 1791, người ta sản xuất sođa theo phương pháp của Blanc bằng cách nung
hỗn hợp Na
2
SO
4
, đá vôi và than ở 1000
o
C. Hiện nay chỉ dùng phương pháp
amoniac của Solvay. Viết phương trình phản ứng điều chế và phân tích ưu nhược
điểm của từng phương pháp.
Trả lời:
1.Khi tan trong nước, natri cacbonat bị thủy phân làm cho dung dịch có phản ứng kiềm:
Na
2
CO
3
+ H
2
O NaHCO
3
+ NaOH
Khi tan trong nước, natri hiđrocacbonat bị thủy phân cho môi trường kiềm rất yếu có thể
phát hiện bằng quỳ nhưng không thể phát hiện được bằng phenolphtalein.
NaHCO
3
+ H
2

O H
2
CO
3
+ NaOH
2. Trước đây, sođa (Na
2
CO
3
) được sản xuất theo phương pháp sunfat do Blanc đề ra năm
1791 bằng cách nung hỗn hợp Na
2
SO
4
, đá vôi và than ở 1000
o
C.
Na
2
SO
4
+ 2C Na
2
S + 2CO
2
Na
2
S + CaCO
3
CaS + Na

2
CO
3
Hòa tan hỗn hợp sản phẩm phản ứng vào nước sẽ tách được CaS ít tan ra khỏi
Na
2
CO
3
. Ưu điểm của phương pháp này là nhanh chóng, dễ thực hiện. Nhược điểm của
phương pháp này là tiêu tốn nguồn nguyên liệu lớn, phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao,
Na
2
CO
3
sinh ra có thể lẫn CaS.
Ngày này, sođa hầu như chỉ được sản xuất theo phương pháp amoniac do Solvay
đề ra năm 1864. Phương pháp này dựa chủ yếu vào phản ứng hóa học:
NaCl + NH
4
HCO
3
NaHCO
3
+ NH
4
Cl
Đây là phản ứng thuận nghịch, cả 4 chất đều tan trong nước nhưng NaHCO
3
hơi ít
tan hơn. Thực tế trong công nghiệp người ta cho khí NH

3
rồi khí CO
2
đi qua dung dịch
NaCl bão hòa:
10
GVHD: Đinh Quý Hương – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượng
Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính
NaCl + CO
2
+ NH
3
+ H
2
NaHCO
3
+ NH
4
Cl
Lọc tách NaHCO
3
ra và đun nóng để chuyển thành Na
2
CO
3
khan. Quá trình này
giải phóng một nửa lượng CO
2
đã sử dụng. Khí CO
2

này được đưa lại vào quá trình sản
xuất. Chế hóa sản phẩm phụ NH
4
Cl với vôi tôi để tái sinh NH
3
và đưa lại vào quá trình
sản xuất. Trong khi nung với khí CO
2
giải phóng cũng được đưa vào quá trình sản xuất.
Như vậy từ những nguyên liệu ban đầu là NaCl và CaCO
3
phương pháp Sonvay cho phép
điều chế những sản phẩm là Na
2
CO
3
và CaCl
2
mà về mặt lí thuyết phản ứng:
NaCl + CaCO
3
Na
2
CO
3
+ CaCl
2
không thể thực hiện được. Ưu điểm của
phương pháp trên là nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm, cho chất lượng sản phẩm cao, thực hiện
ở nhiệt độ không cao. Nhược điểm của phương pháp này là hiệu suất thấp, đầu tư xây

dựng cơ sở sản xuất lớn, thải ra lượng lớn phế thải cần xử lí.
Bài 1 3 : Vì sao các kim loại kiềm tan được trong ammoniac lỏng?
Trả lời:
Các kim loại kiềm tan được trong amoniac lỏng. Dung dịch loãng có màu xanh và dẫn
điện được, dung dịch với nồng độ cao hơn có màu đỏ đồng và có tính ánh kim. Trong
dung dịch loãng kim loại kiềm phân li thành ion và electron được solvat hóa bởi amoniac:
M + (x + y)NH
3
→ [M(NH
3
)
x
]
+
+ [e(NH
3
)
y
]
-

chính những electron amoniac hóa này gây nên màu xanh của dung dịch. Bằng phương
pháp phổ cộng hưởng từ electron, xác định được sự tồn tại của electron tự do trong dung
dịch (dung dịch có tính thuận từ). Tuy nhiên, tính thuận từ giảm xuống khi nồng độ của
dung dịch tăng lên, bởi vì các electron được amoniac hóa có thể kết hợp với nhau tạo nên
hợp chất nghịch từ chứa cặp electron
[(NH
3
)
y

e]
-
+ [e(NH
3
)
y
]
-
→ (NH
3
)
y
e
2
(NH
3
)
y
.
Dung dịch kiềm trong NH
3
lỏng có tính khử rất tốt, được ứng dụng nhiều trong
hóa học vô cơ và hữu cơ.
Bài 14: Một hợp chất A được tạo thành khi cho một kim loại nhóm IA tác dụng với O
2
.
A phản ứng với H
2
O tạo thành AOH, còn M phản ứng với H
2

O (ở điều kiện thích hợp)
tạo thành MOH và một sản phẩm B khác. Hãy xác định M, A và B. Viết các phương trình
phản ứng. So sánh phản ứng của O
2
với M và với kim loại nhóm IA khác.
Trả lời:
Do A phản ứng với H
2
O tạo thành MOH nên A phải là oxit M
2
O. Do đó M là Li.
Các phản ứng xảy ra như sau:
4Li + O
2
2Li
2
O
Li
2
O + H
2
O 2LiOH
2Li + 2H
2
O 2LiOH + H
2
Như vậy, M là Li, A là Li
2
O và B là H
2

.
Trong số các kim loại nhóm IA, chỉ có Li phản ứng với O
2
tạo thành oxit, còn các
kim loại khác phản ứng với oxi cho sản phẩm chủ yếu là các peoxit và supeoxit, ví dụ
như Na
2
O
2
, KO
2
, RbO
2
, CsO
2
.
Bài 15: Tại sao người ta không bao giờ đun nóng chảy hiđroxit của kim loại kiềm trong
ống thủy tinh, chén sứ và cả chén Pt khi có không khí?
Trả lời:
11
GVHD: Đinh Quý Hương – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượng
Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính
Ở trạng thái nóng chảy, các hiđroxit của kim loại kiềm ăn mòn thủy tinh, sứ và cả
chén Pt khi có không khí nên không thể thực hiện được phản ứng kiềm chảy. Cho nên để
nấu chảy chúng cần phải dùng các dụng cụ bằng sắt, niken hoặc bạc.
Bài 16: Viết phương trình phản ứng nếu có xảy ra khi cho Na
2
O
2
lần lượt tác dụng với

H
2
O, CO, CO
2
, H
2
O + CO
2
, dung dịch HCl loãng nguội, S, C, Al, dung dịch KMnO
4
/
H
2
SO
4
, dung dịch NaI/ H
2
SO
4
, dung dịch FeSO
4
/ H
2
SO
4
, dung dịch Na
3
[Cr(OH)
6
] nóng.

Trả lời:
2Na
2
O
2
+ 2H
2
O → O
2
+ 4NaOH
Na
2
O
2
+ CO → Na
2
CO
3
2Na
2
O
2
+ 2CO
2
→ 2Na
2
CO
3
+ O
2

Na
2
O
2
+ H
2
O + CO
2
→ Na
2
CO
3
+ H
2
O
2
2Na
2
O
2
+ C → Na
2
CO
3
+ Na
2
O
2Na
2
O

2
+ S Na
2
SO
3
+ Na
2
O
3Na
2
O
2
+ 2Al
(bột)
→ 2NaAlO
2
+ 2Na
2
O
Na
2
O
2
+ 2HCl
(loãng, nguội)
→ 2NaCl + H
2
O
2
5Na

2
O
2
+ 2KMnO
4
+ 8H
2
SO
4
→ K
2
SO
4
+ 2MnSO
4
+ 5 Na
2
SO
4
+ 5O
2
+ 8H
2
O
Na
2
O
2
+ 2NaI + 2H
2

SO
4
→ I
2
+ 2Na
2
SO
4
+ 2H
2
O
Na
2
O
2
+ FeSO
4
+ H
2
SO
4
→ Fe
2
(SO
4
)
3
+ Na
2
SO

4
+ H
2
O
3Na
2
O
2
+ 2Na
3
[Cr(OH)
6
]
(nóng)
→ 2Na
2
CrO
4
+ 8NaOH + 2H
2
O.
12
GVHD: Đinh Quý Hương – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượng
Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính
II.Các nguyên tố nhóm IIA (Các kim loại kiềm thổ)
Bài 17: Nêu nhận xét sự biến thiên các đặc tính trong dãy từ Be đến Ra, so sánh với kim
loại kiềm. Nguyên nhân của sự biến đổi đó?
Trả lời:
Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, độ dẫn điện từ Be đến Ra biến đổi không đều
đặn, đều cao hơn so với kim loại kiềm. Nguyên nhân do các kim loại kiềm thổ có cấu trúc

mạng lưới tinh thể khác nhau. Be, Mg có cấu trúc lục phương. Ca, Ba, Ra có cấu trúc lập
phương tâm mặt và lập phương tâm khối dẫn đến nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của
chúng biến đổi không theo một quy luật nhất định như đối với kim loại kiềm.
Bài 18:
1.Tại sao các kim loại kiềm thổ có I
2
lớn hơn I
1
nhưng lại tạo ra ion M
2+
dễ dàng hơn M
+
?
2. Thế ion hoá của kim loại kiềm thổ lớn hơn thế ion hoá của kim loại kiềm nhưng tại sao
thế điện cực lại tuơng đương?
Trả lời:
1.Trong dung dịch ion M
2+
tạo ra có năng lượng hiđrat hoá lớn nhiệt tạo ra có thể bù lại
cho năng lượng ion hoá lớn do đó làm cho kim loại kiềm thổ rất dễ mất 2 electron trở
thành ion M
2+
.
2.Thế điện cực phụ thuộc vào năng lượng ion hoá và năng lượng hiđrat hoá. Đối với kim
loại kiềm có năng lượng ion hoá thấp nhưng lại có năng lượng hiđrat hoá kém kim loại
kiềm thổ. Còn kim loại kiềm thổ mặc dù có thế ion hoá lớn nhưng năng lượng hiđrat hoá
âm nhiều do đó thế điện cực của kim loại kiềm thổ vẫn tương đương kim loại kiềm.
Bài 19:
1. Tại sao kim loại kiềm thổ có độ dẫn điện cao mặc dù vùng hoá trị trong tinh thể đã lấp
đầy e?

2. Thế điện cực của Be cao hơn (dương hơn) so với kim loại kiềm thổ khác nhưng thế
điện cực của Li thấp hơn (âm hơn) so với kim loại kiềm khác. Thực tế có mâu thuẩn gì
với nhau không?
Trả lời:
1. Kim loại kiềm thổ có vùng năng lượng ns đã được lấp đầy số electron nên việc kích
thích electron từ vùng hoá trị lên vùng tự do rất khó. Để giải thích tính dẫn điện cao của
kim loại kiềm thổ ta phải giả thiết các vùng ns và np đã xen phủ vào nhau tạo thành vùng
năng lượng chưa lấp đầy electron do đó không thể tạo thành chất cách điện mà tạo ra chất
có độ dẫn điện cao.
2. Không mâu thuẫn với Li có năng lượng hiđrat hoá cao có thể bù lại năng lượng ion
hoá cao do đó Li có thế điện cực âm hơn các kim loại kiềm khác, còn Be có năng lượng
hiđrat hoá lớn nhưng không bù lại cho năng lượng ion hoá cao của Be do đó Be có thế
điện cực dương hơn các kim loại kiềm thổ khác.
Bài 20:
1.Tại sao Be có khuynh hướng tạo hợp chất cộng hoá trị?
2.Tại sao phân tử X - Be - X chỉ tồn tại trong pha khí?
Trả lời:
1. Be có bán kính ion rất nhỏ, năng lượng ion hoá và năng lượng thăng hoa lớn, do đó
trong trường hợp này năng lượng hiđrat hoá lớn không để tách hoàn toàn điện tích. Do đó
ngay cả BeF
2
và BeO thể hiện như hợp chất cộng hoá trị, còn hợp chất cộng hoá trị liên
13
GVHD: Đinh Quý Hương – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượng
Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính
kết với cacbon rất bền. Để tạo thành 2 liên kết cộng hoá trị cần kích thích nguyên tử từ
trạng thái 2s
2
đến trạng thái 2s2p. Do đó phân tử BeX
2

thẳng hàng.
2. Để tạo thành 2 liên kết cộng hoá trị cần kích thích nguyên tử từ trạng thái 2s
2
đến trạng
thái 2s2p. Do đó phân tử BeX
2
phải thẳng. Nhưng các phân tử như thế không bão hoà
phối trí. Ở pha ngưng tụ tạo thành hợp chất số phối trí 4. Chúng chỉ tồn tại ở pha khí.
Bài 21:
1. Khi Mg cháy phát ra ánh sáng chói giàu tia tử ngoại, nhưng khi đốt cháy kim loại kiềm
hoặc kiềm thổ khác không có hiện tượng đó. Giải thích, ứng dụng hiện tượng này là gì?
2. Có dùng nước để dập tắt đám cháy Mg được không? Vì sao?
Trả lời:
1. Mg cháy trong không khí phát ra ánh sáng chói giàu tia tử ngoại. Có hiện tượng đó là
do ion Mg
2+
và ion O
2-
đều có bán kính nhỏ kết hợp với nhau tạo ra mạng tinh thể chặt
khít của MgO và phát nhiệt rất mạnh (năng lượng mạng lưới của MgO là 3924 kJ/mol)
lớn nhất trong các oxit kim loại kiềm thổ. Chính lượng nhiệt lớn này đã nung nóng mạnh
các hạt MgO làm phát ra ánh sáng chói và giàu tia tử ngoại. Lợi dụng hiện tượng này
người ta đã trộn Mg với các chất oxi hóa như KClO
3
, KMnO
4
, KNO
3
để phát ra pháo
sáng, đạn lửa và trước kia dùng chiếu sáng trong kĩ thuật chụp ảnh.

2. Không dùng nước cũng như CO
2
, SiO
2
để dập tắt đám cháy Mg vì khi Mg được đốt
nóng phản ứng mảnh liệt với nước, cũng như CO
2
,SiO
2
toả nhiệt lớn.
Mg + H
2
O MgO + H
2
Bài 22:
1. Tính chất hiđroxit của kim loại kiềm thổ M(OH)
2
biến đổi như thế nào? Đưa ra các số
liệu chứng minh.
2. Tại sao hiđroxit của các kim loại kim loại kiềm thổ bị nhiệt phân để tạo ra oxit tương
ứng, nhưng hiđroxit của kim loại kiềm không có khả năng này.
3.Tại sao trong thực tế người ta không điều chế hidroxit kim loại kiềm thổ theo phương
pháp điều chế kim loại kiềm và ngược lại.
Trả lời:
1.
M(OH)
2
Be(OH)
2
Mg(OH)

2
Ca(OH)
2
Sr(OH)
2
Ba(OH)
2
Tích số tan 2.10
-18
6.10
-10
5,5.10
-6
3,2.10
-4
5,0.10
-3
Khi tan trong nước chúng là những bazơ mạnh. Tính bazơ của chúng yếu hơn so
với các hiđroxit của kim loại kiềm trong cùng một chu kì và cũng biến đổi theo cùng một
quy luật là tăng theo số thứ tự.
Be(OH)
2
Mg(OH)
2
Ca(OH)
2
Sr(OH)
2
Ba(OH)
2

Lưỡng tính Trung tính Bazơ mạnh
Độ bền nhiệt tăng dần từ Be(OH)
2
đến Ba(OH)
2
.
Be(OH)
2
mất nước ở 138
o
C. Mg(OH)
2
mất nước ở 150
o
C. Ca(OH)
2
mất nước ở 580
o
C.
Ba(OH)
2
mất nước ở nhiệt độ >1000
o
C
2. Hiđroxit của kim loại kiềm thổ bị nhiệt phân tạo ra oxit do độ phân cực hoá của cation
M
2+
với nguyên tử oxi trong nhóm OH
-
dễ bị biến dạng. Vì vậy hiđroxit của kim loại

kiềm thổ kém bền vững hơn hiđroxit của kim loại kiềm.
14
GVHD: Đinh Quý Hương – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượng
Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính
3. Một trong những phương pháp thông dụng để điều chế hiđroxit của kim loại kiềm là
điện phân dung dịch muối có màng ngăn. Đối với kim loại kiềm thổ ta không thể áp dụng
phương pháp này vì phần lớn kim loại kiềm thổ tồn tại ở dạng hợp chất như muối
cacbonat, sunfat, khi nhiệt phân tạo thành oxit. Oxit này dễ dàng tác dụng với nước tạo
thành hiđroxit.
Bài 23:
1. Độ cứng của nước là gì? Phân loại độ cứng của nước. Tác hại của nước cứng đối với
công nghiệp và sinh hoạt.
2. Trong một cốc nước cứng chứa 0,01 mol Na
+
, 0,02 mol Ca
2+
, 0,01 mol Mg
2+
, 0,05 mol
HCO
3
-
và 0,02 mol Cl
-
a. Hỏi nước trong cốc thuộc loại độ cứng gì?
b. Nếu đun sôi nước thì nước còn cứng không?
c. Có thể dùng hoá chất nào trong các chất sau để làm mềm dung dịch nước trên:
Ca(OH)
2
, dd HCl, dd Na

2
CO
3
, Na
3
PO
4
. Viết phương trình phản ứng.
d. Ngày nay người ta sử dụng phương pháp nào để làm mềm nước cứng.
Trả lời:
1. Độ cứng của nước là để chỉ nước có nhiều ion Ca
2+
và Mg
2+
.
- Độ cứng của nước bao gồm:
* Độ cứng tạm thời: do các muối hiđrocacbonat M(HCO
3
)
2
gây nên.
* Độ cứng vĩnh cữu: là do muối Ca
2+
và Mg
2+
.
* Độ cứng toàn phần.
- Tác hại của nước cứng: Nước gây nhiều tác hại trong sinh hoạt và trong kĩ thuật. Nước
cứng làm kết tủa xà phòng do đó làm mất tác dụng giặt rửa của nó và làm bẩn sợi vải do
kết tủa bám vào.Ví dụ:

M
2+
+ 2C
17
H
33
COONa 2Na + M(C
17
H
33
COONa)
(xà phòng)
Nước cứng tạo ra một lớp cặn bám vào thành các nồi đun nước, các ống dẫn nước nóng,
và các nồi cấp hơ nước. Lớp cặn này gây nhiều tác hại, chẳng hạn làm giảm hiệu suất
truyền nhiệt của nồi hơi, làm nồi hơi mau hỏng và dễ bị vỡ.
2.
* Nếu ta có:
Ca
2+
+ 2HCO
3
-
Ca(HCO
3
)
2
Mg
2+
+ 2HCO
3

-
Mg(HCO
3
)
2
Theo hai phương trình trên ta they tỉ lệ số mol Ca
2+
, Mg
2+
và HCO
3
-
là tỉ lệ 1: 2. Mà
tổng số mol Mg
2+
và Ca
2+
là 0,03 mol và số mol HCO
3
-
bằng 0,03 mol. Vậy HCO
3
-
thiếu,
nghĩa là khi đun sôi độ cứng của nước chưa mất hẳn. Vậy nước ban đầu vừa có độ cứng
tạm thời vừa có độ cứng vĩnh cữu.
*Nếu khi đun sôi thì:
Ca
2+
+ 2HCO

3
-
CaCO
3
+ H
2
O + CO
2
15
GVHD: Đinh Quý Hương – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượng
Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính
Mg
2+
+ 2HCO
3
-
MgCO
3
+ H
2
O + CO
2
Theo hai phương trình trên: tổng số mol Ca
2+
, Mg
2+
tạo kết tủa với số mol HCO
3
-
=0,025 mol.

Sau khi đun sôi xong tổng số mol Ca
2+
, Mg
2+
còn lại là 0,005 mol. Vậy nước sau khi
đun vẫn còn cứng.
Dùng Na
2
CO
3
, Na
3
PO
4
làm mềm nước trên và có thể dùng Ca(OH)
2
nhưng phải vừa đủ.
*Phương pháp trao đổi ion(Zeolit, nhựa trao đổi ion) để làm mềm nước cứng.
Bài 24: Hiđroxiapatit Ca
5
(PO
4
)
3
OH có trong thành phần của men răng. Trong miệng, các
ion Ca
2+
, PO
4
3-

có trong nước bọt tham gia vào việc tạo thành và phân hủy hiđroxiapatit.
Ion hiđroxit của hiđroxiapatit có thể được thay thế bằng ion florua tạo thành floapatit
Ca
5
(PO
4
)
3
F có độ tan nhỏ hơn.
a. Tính độ tan (theo mol/lit) của hiđroxiapatit và floapatit trong nước.
b. Tính hằng số cân bằng của phản ứng tạo thành floapatit từ hiđroxiapatit.
Cho tích số tan (T) của hiđroxiapatit và floapatit lần lượt bằng 6,8.10
-37
và 10
-60
Trả lời:
a. Độ tan của hiđroxiapatit và floapatit trong nước:
Trong dung dịch:
Ca
5
(PO
4
)
3
OH
(r)
5Ca
2+
+ 3PO
4

3-
+ OH
-

x 5x 3x x
với x là độ tan của hiđroxiapatit
Ta có:
T = [Ca
2+
]
5
.[ PO
4
3-
]
3
. [OH
-
]
(5x)
2
. (3x)
3
. x = 6,8.10
-37
x = 2,7.10
-5
Tương tự, trong dung dịch:
Ca
5

(PO
4
)
3
F
(r)
5Ca
2+
+ 3PO
4
3-
+ F
-

x’ 5x’ 3x’ x’
với x’ là độ tan của floapatit
T = [Ca
2+
]
5
.[ PO
4
3-
]
3
. [F
-
] = 10
-60
(5x’)

2
. (3x’)
3
. x’ = 10
-60
x’ = 6,1.10
-8
b. Hằng số cân bằng của phản ứng tạo thành floapatit từ hiđroxiapatit:
Ca
5
(PO
4
)
3
OH + F
-
Ca
5
(PO
4
)
3
F + OH
-
K
Cân bằng trên là tổ hợp của hai cân bằng:
Ca
5
(PO
4

)
3
OH
(r)
5Ca
2+
+ 3PO
4
3-
+ OH
-
T
1
5Ca
2+
+ 3PO
4
3-
+ F
-
Ca
5
(PO
4
)
3
F
(r)
T
2

-1

Vậy K = T
1
. T
2
-1
= 6,8.10
-37
: 10
-60
= 6,8.10
23
Vì K quá lớn nên phản ứng xảy ra rất dễ dàng.
Bài 25: Bằng dung dịch NH
3
, người ta có thể làm kết tủa hoàn toàn ion Al
3+
trong dung
dịch nước ở dạng hiđroxit, nhưng chỉ làm kết tủa được một phần ion Mg
2+
trong dung
dịch nước ở dạng hiđroxit. Hãy làm sáng tỏ các điều nói trên bằng phép toán cụ thể. Cho
biết tích số tan của Al(OH)
3
là 5.10
-33
, tích số tan của Mg(OH)
2
là 4.10

-12
; hằng số phân ly
bazơ của NH
3
là 1,8.10
-5
16
GVHD: Đinh Quý Hương – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượng
Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính
Trả lời:
Tính hằng số cân bằng K của phản ứng kết tủa hiđroxit:
3 x NH
3
+ H
2
O NH
4
+
+ OH
-
K
NH3
= 1,8.10
-5
- Al(OH)
3
Al
3+
+ 3OH
-

K
S/Al(OH)3
= 5.10
-33

Al
3+
+ 3NH
3
+ H
2
O Al(OH)
3
+ NH
4
+
K = : K
S/Al(OH)3
= 1,17.10
-18
Tương tự như vậy đối với phản ứng:
Mg
2+
+ 2NH
3
+ 2H
2
O Mg(OH)
2
+ 2NH

4
+

Phản ứng thuận nghịch, Mg
2+
không kết tủa hoàn toàn dưới dạng magiê hiđroxit như Al
3+
.
Bài 26: Dung dịch bão hòa CaCO
3
trong nước có độ pH = 9,95. Hằng số axit của axit
cacbonic là K
a1
= 4,5.10
-7
, K
a2
= 4,7.10
-11
a. Hãy tính độ tan của CaCO
3
trong nước và tích số tan của CaCO
3
b. Hãy tính nồng độ tối đa của ion Ca
2+
trong dung dịch CaCO
3
với pH = 7,4; K
sp
=

5,2.10
-9
và [HCO
3
-
] = 0,022M.
Trả lời:
CaCO
3
hòa tan trong nước, ion CO
3
2-
hình thành phản ứng tiếp với nước thành ion
HCO
3
-
dẫn đến giá trị pH = 9,95. Phản ứng tiếp tục tạo thành H
2
CO
3
không ảnh hưởng
đến giá trị của pH.
a. Ta có:
CaCO
3(r)
Ca
2+
+ CO
3
2-

(1)
x x – C
CO
3
2-
+ H
2
O HCO
3
-
+ OH
-
(2)
x – C C C
Với C = [OH
-
] = 10
-14
: [H
+
] = 10
-4,05
, x là độ tan của CaCO
3
Hằng số cân bằng của phản ứng (2) là:
K
b
= =
=
x = 1,26.10

-4
mol/l
Vậy độ hòa tan của CaCO
3
là 1,26.10
-4
mol/l
Tích số tan của CaCO
3
là:
K
sp
= x(x – C) = 1,26.10
-4
. (1,26.10
-4
– 10
-4,05
) = 4,65.10
-9
mol/l
b. Ta có: K
a2
=
[CO
3
2-
] = K
a2
. = 4,7.10

-11
. = 2,6.10
-5
mol/l
[Ca
2+
]
max
= = = 2.10
-4
mol/l
Bài 27: Một dung dịch chứa BaCl
2
0,01M và SrCl
2
0,1M. Tìm khoảng pH tối ưu để tách
hoàn toàn Ba
2+
ra khỏi Sr
2+
bằng dung dịch K
2
Cr
2
O
7
1M.
Cho pK
s
(BaCrO

4
) = 10
-9,93
; pK
s
(SrCrO
4
) = 10
-4,65
Cr
2
O
7
2-
+ H
2
O 2CrO
4
2-
+ 2H
+
K = 10
-14,64
Trả lời:
Các cân bằng trong dung dịch:
Cr
2
O
7
2-

+ H
2
O 2CrO
4
2-
+ 2H
+
K = 10
-14,64
Ba
2+
+ CrO
4
-
BaCrO
4
K
s1
-1
= 10
9,93
Sr
2+
+ CrO
4
-
SrCrO
4
K
s2

-1
= 10
4,65
Để Ba
2+
kết tủa hoàn toàn thì xem như [Ba
2+
] = 10
-6
M
17
GVHD: Đinh Quý Hương – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượng
Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính
Nếu không có kết tủa SrCrO
4
thì: = 10
-3,93
Nếu kết tủa hoàn toàn Ba
2+
mà không kết tủa SrCrO
4
thì trong dung dịch phải có:
10
-3,65
10
-3,93
Cr
2
O
7

2-
+ H
2
O 2CrO
4
2-
+ 2H
+
K = 10
-14,64
1 - C x
Có thể coi 1 - = 1 vì hằng số cân bằng K rất bé, x là [H
+
] cần thiết lập.
Ta có: = 10
-14,64
nên C =
10
-3,65
10
-3,93
nên 3,39 pH 3,67
Bài 28: MgF
2
(r)

→
¬ 
Mg
2+

(aq) + 2 F
-
(aq)
Trong dung dịch bão hoà MgF
2
ở 18°C, nồng độ của Mg
2+
là 1,21.10
-3
M.
(a) Hãy viết biểu thức tích số tan T, và tính giá trị này ở 18°C.
(b) Hãy tính nồng độ cân bằng của Mg
2+
trong 1,000 lit dung dịch MgF
2
bão hoà ở 18°C
chứa 0,100 mol KF.
(c) Hãy dự đoán kết tủa MgF
2
có tạo thành không khi trộn 100,0 ml dung dịch Mg(NO
3
)
2
3.10
-3
M với 200,0 ml dung dịch NaF 2,00.10
-3
M ở 18°C.
Trả lời :
a. Biểu thức tính tích số tan: = [Mg

2+
].[ F
-
]
2
MgF
2
(r)

→
¬ 
Mg
2+
(aq) + 2F
-
(aq)
1,21.10
-3
M 2,42. 10
-3
M
Tích số tan của MgF
2
ở 18°C là:
= [Mg
2+
].[ F
-
]
2

= 1,21.10
-3
.(2,42. 10
-3
)
2
= 7,09.10
-9
b.
KF K
+
+ F
-
0,1M 0,1M
MgF
2
(r)

→
¬ 
Mg
2+
(aq) + 2F
-
(aq)
Ban đầu 1M 0 0,1M
Phản ứng x x 2x
Cân bằng 1 – x x 0,1 + 2x
Vì nhiệt độ không thay đổi nên tích số tan cũng chính là hằng số cân bằng. Ta có:
K = = 7,09.10

-9
 x = 7,09.10
-7
Vậy nồng độ cân bằng của Mg
2+
trong 1,000 lit dung dịch MgF
2
bão hoà ở 18°C chứa
0,100 mol KF là 7,09.10
-7
M.
c. Nồng độ Mg
2+
sau khi trộn là: = 10
-3
Nồng độ F
-
sau khi trộn là: = 10
-3
[Mg
2+
].[F
-
]
2
= 10
-3
.(10
-3
)

2
= 1,78.10
-9
< nên không có kết tủa tạo thành.
Bài 29: Một dung dịch chứa BaCl
2
và SrCl
2
có cùng nồng độ là 0,01 M. Câu hỏi đặt ra là
liệu có thể tách hoàn toàn hai muối này ra khỏi nhau bằng cách thêm dung dịch bão hòa
natri sunfat hay không. Biết điều kiện để tách hoàn toàn là ít nhất 99,9% Ba
2+
đã bị kết
tủa ở dạng BaSO
4
và SrSO
4
chiếm không quá 0,1 % khối lượng kết tủa. Biết các giá trị
tích số tan như sau: T
BaSO
4
= 1× 10
-10
và T
SrSO
4
= 3× 10
-7
. Hãy tính nồng độ của Ba
2+

còn
18
GVHD: Đinh Quý Hương – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượng
Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính
lại trong dung dịch khi 99,9% Ba
2+
đã bị kết tủa và cho biết phương pháp này có dùng
được để tách hoàn toàn hai muối ra khỏi nhau hay không?
Trả lời:
MBa
52
10.0,101,0
100
9,99100
][
−+
=×
−
=
Sau khi 99,9% Ba
2+
đã bị kết tủa thì nồng độ SO
4
2-
trong dung dịch là:
M
Ba
T
SO
BaSO

5
5
10
2
2
4
10
10.0,1
10.1
][
][
4
−
−
−
+
−
===
⇒
MM
SO
T
Sr
SrSO
01,010.3
10.0,1
10.3
][
][
2

5
7
2
4
2
4
>===
−
−
−
−
+
⇒
Sr
2+
chưa kết tủa. Vậy có thể sử dụng phương pháp này để tách hoàn toàn hai muối
ra khỏi nhau.
Bài 30: Có tạo kết tủa Mg(OH)
2
không khi:
a. Trộn 100 ml dung dịch Mg(NO
3
)
2
1,5.10
-3
M với 50 ml dung dịch NaOH 3.10
-5
M.
b. Trộn hai thể tích bằng nhau của hai dung dịch Mg(NO

3
)
2
2.10
-3
M và NH
3
4.10
-3
M.
Biết rằng = 10
-11
và = 1,8.10
-5
Trả lời:
a. = = 10
-3
M
= = 10
-5
M
Mg
2+
+ 2OH
-
Mg(OH)
2
Ta có [Mg
2+
].[ OH

-
]
2
= 10
-3
.(10
-5
)
2
= 10
-13
= 10
-11
nên vẫn chưa tạo kết tủa
Mg(OH)
2
b. Sau khi trộn thể tích dung dịch tăng gấp đôi nên nồng độ mỗi chất giảm đi một
nửa: = 10
-3
M, = 2.10
-3
M
Trước hết tính [OH
-
] trong dung dịch NH
3
2.10
-3
M với giả thiết là chưa xảy ra sự kết
tủa Mg(OH)

2
Vì K
b
.C
b
= 1,8.10
-5
.2.10
-3
10
-14
nên
NH
3
+ H
2
O NH
4+
+ OH
-
Ban đầu 2.10
-3
M
Cân bằng 2.10
-3
– x x x
K
b
= = 1,8.10
-5

 x = 1,8095.10
-4
 x
2
= [OH
-
]
2
= 3,27.10
-8
Từ đó [Mg
2+
].[ OH
-
]
2
= 10
-3
.(3,27.10
-8
)
2
= 3,27.10
-11
= 10
-11
nên có tạo kết tủa
Mg(OH)
2
Bài 31: Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra để chứng tỏ BeF

2
là hợp chất
lưỡng tính.
Trả lời:
Chứng minh BeF
2
là axit: 2KF + BeF
2
K
2
[BeF
4
]
Chứng minh BeF
2
là bazơ: BeF
2
+ SiF
4
Be[SiF
6
]
Bài 32: Canxi xianamit (CaCN
2
) là một loại phân bón đa năng và có tác dụng tốt. Nó có
thể được sản xuất rất dễ dàng từ các loại hóa chất thông thường như CaCO
3
. Quá trình
19
GVHD: Đinh Quý Hương – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượng

Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính
nhiệt phân của CaCO
3
cho ra một chất rắn màu trắng XA và một khí không màu XB
không duy trì sự cháy. Một chất rắn màu xám XC và khí XD được hình thành bởi phản
ứng khử XA với cacbon. XC và XD còn có thể bị oxi hóa để tạo thành các sản phẩm có
mức oxi hóa cao hơn. Phản ứng của XC với nitơ cuối cùng cũng dẫn tới việc tạo thành
CaCN
2
.
a. Viết tất cả các phương trình phản ứng xảy ra.
b. Khi thuỷ phân CaCN
2
thì thu được chất gì? Viết phương trình phản ứng
Trả lời:
a.Các phương trình phản ứng xảy ra:
1) CaCO
3
CaO + CO
2
2) CaO + 3C → CaC
2
+ CO
3) CaC
2
+ N
2
→ CaCN
2
+ C

Quá trình trên được gọi là quá trình Frank – Caro. Quá trình này rất quan trọng trong
kỹ thuật.
b.Khi thủy phân CaCN
2
thu được CaCO
3
và khí amoniac.
CaCN
2
+ 3H
2
O → CaCO
3
+ 2NH
3

Bài 33: Một học sinh điều chế dung dịch bão hòa magie hiđroxit trong nước tinh khiết tại
25
o
C. Trị số pH của dung dịch bão hòa được tính bằng 10,5.
a. Dùng kết quả này để tính độ tan của magie hiđroxit trong nước. Phải tính độ tan theo
mol.l
-1
cũng như g/100ml.
b. Hãy tính tích số tan của magie hiđroxit.
c. Hãy tính độ tan của magie hiđroxit trong dung dịch NaOH 0,01M tại 25
o
C.
Trả lời:
a. Mg(OH)

2
Mg
2+
+ 2OH
-
pOH = 14 – 10,5 = 3,5 [OH
-
] = 10
-3,5
= 3,2.10
-4
M
Tương ứng với [Mg
2+
] = [Mg(OH)
2
điện ly] = độ tan của Mg(OH)
2
= 1,6.10
-4
M hay
9,2.10
-4
g/100ml.
b. = [Mg
2+
].[OH
-
]
2

= 1,6.10
-11
M
c. NaOH Na
+
+ OH
-
0,01M 0,01M
Mg(OH)
2
Mg
2+
+ 2OH
-
x 0,01 + 2x
= [Mg
2+
].[OH
-
]
2
= x.(0,01 + 2x)
2
= 1,6.10
-11
 x = 1,6.10
-7
M
Độ tan bằng 1,6.10
-7

hay 9.10
-7
g/100ml
Bài 34: Một dung dịch chứa BaCl
2
và SrCl
2
đều ở nồng độ 0,01M. Khi ta thêm một dung
dịch bão hòa natri sunfat vào dung dịch thì 99,9% BaCl
2
sẽ kết tủa dưới dạng BaSO
4
và
SrSO
4
chỉ có thể kết tủa nếu trong dung dịch còn dưới 0,1% BaSO
4
. Tích số tan của các
chất được cho sau đây: T
BaSO4
= 10
-10
và T
SrSO4
= 3.10
-7
a.Viết các phương trình tạo kết tủa.
b.Tính nồng độ Ba
2+
còn lại trong dung dịch khi SrSO

4
bắt đầu kết tủa.
c.Tính %Ba
2+
sau khi tách ra.
Trả lời:
a. Các phản ứng tạo kết tủa:
Ba
2+
+ SO
4
2-
BaSO
4

20
GVHD: Đinh Quý Hương – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượng
Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính
Sr
2+
+ SO
4
2-
SrSO
4

b. Kết tủa BaSO
4
sẽ xảy ra khi [SO
4

2-
] = = 10
-8
M
Kết tủa SrSO
4
sẽ xảy ra khi [SO
4
2-
] = 3.10
-5
M
Nếu không xảy ra các điều kiện về động học (như sự hình thành kết tủa BaSO
4
là vô
cùng chậm) thì BaSO
4
sẽ được tạo thành trước, kết tủa sẽ có sự giảm nồng độ Ba
2+
. Khi
nồng độ SO
4
2-
thỏa mãn yêu cầu kết tủa SrSO
4
thì lúc này nồng độ còn lại của ion Ba
2+
trong dung dịch có thể được tính từ công thức:
= [Ba
2+

][SO
4
2-
] = [Ba
2+
].(3.10
-5
)
2
= 10
-10
[Ba
2+
] = 0,333.10
-5
M
%Ba
2+
còn lại trong dung dịch = = 0,033%
Bài 35 : Xét các giá trị năng lượng ion hóa (tính theo eV) của natri và magie: 5,1; 7,6;
15,0; 47,3; 71,6; 80,1; 98,9; 109,3. Điền các giá trị này vào bảng dưới đây và giải thích.
Nguyên tố I
1
I
2
I
3
I
4
Na … … … …

Mg … … … …
Trả lời :
Với mỗi nguyên tố I
1
< I
2
< I
3
… Thông thường I
1
(Na) < I
1
(Mg), trừ trường hợp của
I
2
(Na) > I
2
(Mg) do Na
+
đạt cấu hình bền của khí hiếm gần kề.
Nguyên tố I
1
I
2
I
3
I
4
Na
1s

2
2s
2
2p
6
3s
1
5,1
1s
2
2s
2
2p
6
47,3
1s
2
2s
2
2p
5
71,6
1s
2
2s
2
2p
4
98,9
1s

2
2s
2
2p
3
Mg
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
7,6
1s
2
2s
2
2p
6
3s
1
15,0
1s
2
2s
2
2p
6

80,1
1s
2
2s
2
2p
5
109,3
1s
2
2s
2
2p
4
Bài 36: Viết phương trình thực hiện chuyển hóa sau:
Thạch cao sống thạch cao nung thạch cao khan thạch cao chết
Trả lời:
Thạch cao sống tồn tại ở dạng CaSO
4
.2H
2
O. Khi đun nóng đến gần 128
o
C thạch
cao mất một phần H
2
O kết tinh thành hemihi đ rat 2CaSO
4
.H
2

O gọi là thạch cao nung.
2[CaSO
4
.2H
2
O] 2CaSO
4
.H
2
O + 2H
2
O
Khi nung trong khoảng 200 – 350
o
C thạch cao nung chuyển thành CaSO
4
khan tan
được trong nước:
2CaSO
4
.H
2
O 2CaSO
4
+ H
2
O
Khi nung đến gần 500
o
C, chuyển thành dạng không tan trong nước, không tương

tác với nước gọi là thạch cao chết.
Bài 37: Nhận xét về độ tan các muối halogenua, nitrat, sunfat, cacbonat của các kim loại
nhóm IIA và cho biết yếu tố ảnh hưởng đến độ tan của các muối này là yếu tố nào?
Trả lời:
Các muối halogenua của kim loại kiềm thổ đều dễ tan, trừ các florua MF
2
ít tan. Muối
nitrat của các kim loại kiềm thổ đều dễ tan trong nước, trừ Ba(NO
3
)
2
ít tan. Các muối
cacbonat của kim loại kiềm thổ đều là chất ở dạng tinh thể, đều khó tan trong nước.
Các muối Sunfat đều khó tan trong nước, trừ BeSO
4
và MgSO
4
dễ tan trong nước.
Độ tan của các muối phụ thuộc vào 2 yếu tố: Năng lượng mạng lưới của tinh thể
muối và năng lượng hiđrat hóa của cation. Năng lượng mạng lưới giảm, độ hòa tan của
21
GVHD: Đinh Quý Hương – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượng
Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính
muối tăng (và ngược lại); năng lượng hiđrat hóa của cation giảm, độ hòa tan giảm (và
ngược lại), tùy theo trường hợp mà có một yếu tố là chủ yếu.
Từ CaSO
4
đến BaSO
4
: yếu tố ảnh hưởng chính đến độ tan là năng lượng hiđrat

hóa. Từ Ca
2+
đến Ba
2+
năng lượng hiđrat hóa giảm (từ 377 kcal/ mol ở Ca
2+
đến 308 kcal/
mol ở Ba
2+
) nên độ tan giảm.
Từ CaF
2
đến BaF
2
: yếu tố quyết định đến độ tan là năng lượng mạng lưới. Từ CaF
2
đến BaF
2
năng lượng mạng lưới giảm (từ 624 kcal/ mol ở CaF
2
đến 566 kcal/ mol ở BaF
2
)
nên độ tan tăng.
Bài 38: Giải thích vì sao BeCl
2
có cấu tạo mạch polime ở nhiệt độ thường, có cấu tạo
đường thẳng ở thể hơi? Vì sao dễ tan trong benzen?
Trả lời:
BeCl

2
có khả năng trùng hợp tạo nên cấu trúc mạch ở trạng thái rắn vì lớp vỏ hóa
trị của Be còn thiếu electron. Be chỉ có 4 electron ở lớp vỏ hóa trị, có thể nhận thêm 2 cặp
electron của nguyên tử Cl (liên kết cho nhận) của phân tử BeCl
2
bên cạnh để vỏ hóa trị
đạt cấu trúc bền của khí hiếm (quy tắc bát tử). Xung quanh mỗi nguyên tử Be có 4
nguyên tử Cl, 2 nguyên tử Cl tạo liên kết cộng hóa trị, 2 nguyên tử Cl còn lại tạo liên kết
cho nhận.
BeCl
2
tồn tại dạng đi me ở trạng thái hơi, bị phân hủy thành monome ở 120
o
C.
BeCl
2
là hợp chất cộng hóa trị, tan tốt trong các dung môi hữu cơ. Vì vậy mà nó
tan tốt trong benzen.
Bài 39: Vì sao thực tế người ta thường dùng CaCl
2
làm chất làm khô một số khí và một
số dung môi hữu cơ như ete, benzen? Có thể dùng CaCl
2
để làm khan NH
3
, C
2
H
5
OH,

(CH
3
)
2
CO không?
Trả lời:
CaCl
2
khan là hợp chất ở dạng tinh thể lập phương không màu, hút ẩm rất mạnh
nên được dùng để làm khô các khí và một số dung môi hữu cơ như ete, benzen. Nó rất dễ
tan trong nước và phát ra nhiều nhiệt.
CaCl
2
khan có thể kết hợp với amoniac, rượu, axeton tạo nên những sản phẩm như
CaCl
2
.8NH
3
, CaCl
2
.3C
2
H
5
OH, CaCl
2
.(CH
3
)
2

CO. Do đó không thể dùng CaCl
2
để làm khô
những chất như NH
3
, C
2
H
5
OH, (CH
3
)
2
CO.
22
GVHD: Đinh Quý Hương – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượng
Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính
III.Các kim loại nhóm IIIA
Bài 40:
1. Nhận xét sự thay đổi bán kính nguyên tử, thế ion hoá của các nguyên tố nhóm IIIA ?
Giải thích sự thay đổi bất thường đó.
2.Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nguyên tố nhóm IIIA có giá trị sau:
B Al Ga In Tl
T
o
n/c
(
o
C) 2030 660 30 156 303
T

o
sôi
(
o
C) 3930 2520 2230 2000 1460
Nhiệt độ sôi giảm liên tục, nhiệt độ nóng chảy thay đổi bất thường. Tại sao nhiệt độ nóng
chảy rất cao ở B nhưng lại thấp ở Ga?
Trả lời:
1. Bán kính nguyên tử của các nguyên tố IIIA biến đổi không theo quy luật, từ Al đến Ga
giảm đột ngột còn từ Ga đến Tl thì tăng dần. Còn năng lượng ion hoá tăng từ Al đến Ga,
giảm từ Ga đến In, từ In đến Tl lại tăng dẫn đến tính kim loại không tăng theo một chiều
từ Al đến Tl mà thực tế từ Al đến Ga tính kim loại hơi giảm, sau đó lại tăng lên ở In và
rồi lại giảm xuống ở Tl. Sỡ dĩ như vậy vì: ở Ga và In sau lớp vỏ khí hiếm còn có 10
electron phân lớp (n – 1)d, ở Tl còn có 4 electron (n – 2)f và 10 electron (n – 1)d nữa.
Chính sự khác nhau này đã làm cho tính chất của các kim loại nhóm IIIA không giống
nhau như kim loại kiềm và kiềm thổ. Mặt khác cũng do ảnh hưởng của các electron của
phân lớp 3d
10
đến Ga (sự co d) và của các electron phân lớp 4f
14
đến Tl (sự co f) tính kim
loại không tăng theo một chiều.
2. Tinh thể Bo có cấu tạo đặc khít. Nó bao gồm những hình hai chục mặt B
12
(cứ 12
nguyên tử B tạo ra một tế bào tinh thể hai chục mặt). Liên kết giữa các nguyên tử B là
liên kết cộng hoá trị, do đó B rất khó nóng chảy. Trái lại tinh thể Gali có mạng lưới phân
tử, tại mắt mạng lưới là phân tử Ga
2
, vì vậy Gali có nhiệt độ nóng chảy thấp. Nhưng nhiệt

độ bay hơi cao là do khi sôi phân tử Ga
2
phải phân huỷ thành Ga nguyên tử.
Bài 41:
1. Sự biến thiên tính bazơ trong dãy Al(OH)
3
đến Tl(OH)
3
. Giải thích nguyên nhân?
2. So sánh tính axit của các oxit M
2
O
3
Trả lời:
1.Tính bazơ tăng dần từ Al(OH)
3
đến Tl(OH)
3
điều đó liên quan đến sự tăng kích thước
và sự giảm phân cực của ion M
3+
(M là Al, Ga, In, Tl)
Al(OH)
3
Ga(OH)
3
In(OH)
3
Tl(OH)
3

Hiđrôxit lưỡng tính Tính bazơ và tính
axit gần bằng nhau
Tính bazơ mạnh hơn
tính axit
Tính axit rất yếu
2.Tính axit của các oxit giảm dần từ B đến Tl.
B
2
O (axit yếu) > Al
2
O
3
> Ga
2
O
3
> In
2
O
3
> Tl
2
O
3
(bazơ mạnh)
(oxit lưỡng tính)
Bài 42: Nhôm được sản xuất với quy mô công nghiệp bằng phương pháp điện phân nóng
chảy của Al
2
O

3
và Na
3
AlF
6
.
1. Viết phương trình phản ứng xảy ra ở mỗi điện cực trong quá trình điện phân. Nêu vai
trò của criolit.
2. Tại sao không thể điều chế phân tử dung dịch muối nhôm tan trong nước bằng cách
điện phân?
23
GVHD: Đinh Quý Hương – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượng
Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính
Trả lời:
1.Nhôm oxit nóng chảy ở nhiệt độ rất cao (2050
o
C ) do đó yếu tố then chốt của việc sản
xuất nhôm bằng phương pháp điện phân là dùng criolit nóng chảy hoà tan nhôm oxit. Khi
đó chỉ cần đến gần 1000
o
C là đã có dung dịch điện giải dạng nóng chảy.
Vỏ thép ghép liền với than chì làm thành catôt
Al
3+
+ 3e Al
(l)
Ở anôt:
2O
2-
O

2
+ 4e
Oxi tạo ra phản ứng với C tạo ra CO
2
và CO
Criolit (Na
3
AlF
6
) có vai trò quan trọng nhất là làm giảm nhiệt độ nóng chảy của Al
2
O
3
từ
2050
o
C xuống khoảng 900
o
C, ngoài ra nó còn làm tăng độ dẫn điện của hệ và tạo lớp
ngăn cách giữa các sản phẩm điện phân và môi trường ngoài. Anot làm bằng than chì thì
điện cực bị ăn mòn dần do chúng cháy trong oxi mới sinh:
C + O
2
CO
2
và 2C + O
2
2CO
Qua phản ứng với các điện cực thấy: Cần 3 Farađay để tạo thành 1mol Al tức là 27g Al.
Vậy mỗi Faraday chỉ sản xuất được 27/3 = 9g Al.

Khi điện phân MgCl
2
và CaCl
2
nóng chảy.
Mg
2+
+ 2e Mg
Ca
2+
+ 2e Ca
Mỗi Faraday sản xuất được 1/2 mol Mg tức là 24/2 = 12g Mg
Cũng như vậy, mỗi Faraday sản xuất được 1/2 mol Ca tức là 40/2 = 20g Ca.
Nếu so sánh với việc sản xuất các kim loại nhẹ bằng phương pháp điện phân thì lượng
điện năng tiêu thụ cho mỗi lượng Al lớn hơn rất nhiều so với các kim loại khác.
2.Al
3+
dễ bị thuỷ phân.
Al tan trong nước E
0
Al
3+
/Al
<< E
0
2H
+
/H2
(H
2

O).
Bài 43:
Phèn có công thức chung X
2
(SO
4
).Y
2
(SO
4
)
3
.24H
2
O hoặc XY(SO
4
)
2
.12H
2
O.
1. Xác định điện tích của X và Y. Xét xem X, Y thuộc nhóm nào trong bảng HTTH.
2. Ngoài phèn nhôm hãy viết công thức cấu tạo và gọi tên một số phèn khác
3. Viết phương trình phản ứng điêù chế phèn chua khi có dung dịch KOH, Al
2
O
3
rắn và
dung dịch H
2

SO
4.
.
Trả lời:
1.Trong công thức chung của phèn X
2
SO
4
, Y
2
(SO
4
)
3
.24H
2
O điện tích của X là 1+ và điện
tích của Y là 3+.
X thuộc nhóm IA trong bảng tuần hoàn: Li
+
, Na
+
, K
+
, Cs
+
và NH
4
+
Y thuộc nhóm IIIA như Al ngoài ra còn có thêm Fe

3+
, Cr
3+
, Mn
3+
2.Phèn sắt: K
2
SO
4
.Fe
2
(SO
4
)
3
.24H
2
O
Phèn Crom: K
2
SO
4
.Cr
2
(SO
4
)
3
.24H
2

O
Phèn Mangan: K
2
SO
4
.Mn
2
(SO
4
)
3
.24H
2
O
3.Các phương trình phản ứng thực hiện quá trình điều chế phèn chua
24
GVHD: Đinh Quý Hương – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượng
Xây dựng hệ thống bài tập ở bậc đại học về kim loại nhóm chính
K
2
SO
4
.Al
2
(SO
4
)
3
.24H
2

O
2KOH(aq) + H
2
SO
4
(aq) K
2
SO
4
+ 2H
2
O(l)
Al
2
O
3
+ 3H
2
SO
4
(aq) Al
2
(SO
4
)
3
(aq) + 3H
2
O(l)
Trộn hai dung dịch K

2
SO
4
và Al
2
(SO
4
)
3
theo tỉ lệ 1:1. Cho kết tinh tạo thành muối kép.
Bài 44:
1. LiAlH
4
được điều chế như thế nào? Tại sao nó nổ khi tiếp xúc với nước, còn LiBH
4
hoà tan trong nước.
2. Tại sao ion Tl
+
có khả năng tạo phèn như các ion kim loại kiềm? Về một số phương
diện ion Tl
+
lại giống Ag
+
. Lấy ví dụ minh hoạ.
Trả lời:
1. 4LiH + AlCl
3
LiAlH
4
+ 3LiCl

Độ bền nhiệt và hoá của anion này thay đổi phụ thuộc vào khả năng của nhóm MH
3
tham
gia với tính cách là chất nhận trong phản ứng.
MH
3
+ H
+
MH
4
+
Trên phương diện này ta quan sát thấy thứ tự sau: B > Al > Ga
BH
4
-
bền trong nước. Khi đó muối AlH
4
-
bị nước thuỷ phân nhanh và có tiếng nổ kèm
theo.
2.Bán kính của ion Tl
+
= 0,154 nm, gần với bán kính của ion K
+
, Rb
+
, và Ag
+
(0,144;
0,158 và 0,127 nm tương ứng). Vì vậy về một số phương diện ion Tl

+
giống với ion kim
loại kiềm nhưng về một số phương diện khác lại giống Ag
+
.
TlOH: màu vàng là bazơ mạnh nhưng khác NaOH và KOH bị mất nước khi nung
giống như AgOH.
Tl
2
SO
4
, Tl
2
CO
3
, TlClO
4
, TlCH
3
COO tan được trong nước nhưng ít hơn các muối
kali tương ứng.
TiCl, TlBr, TlI không tan giống muối bạc halogenua TlCl cũng bị hoá đen ngoài
ánh sáng giống AgCl.
Bài 45: Trong dung dịch nước, axit boric là một axit yếu (pK
a
= 9,25):
B(OH)
3
+ H
2

O [B(OH)
4
]
-
+ H
3
O
+
a. Hãy vẽ cấu trúc của B(OH)
3
và [B(OH)
4
]
-
b. Hãy cho ví dụ chứng minh tính axit của B(OH)
3
c. Có thể viết công thức của axit boric là H
3
BO
3
. Hãy so sánh tính axit của H
3
BO
3
và
H
3
PO
3
.

Trả lời:
a. B(OH)
3
có cấu trúc tam giác phẳng (B có lai hóa sp
2
), còn [B(OH)
4
]
-
có cấu tạo tứ
diện (B có lai hóa sp
3
)
b. Trong dung dịch nước, B(OH)
3
không phân li ra H
+
mà nó kết hợp thêm 1 nhóm
OH
-
của H
2
O, tạo thành [B(OH)
4
]
-
và giải phóng H
+
, nó là 1 axit Bronsted. Các
phản ứng thể hiện tính axit của B(OH)

3
là phản ứng của nó với rượu tạo thành
este, với dung dịch NaOH tạo thành muối borat.
c. Khác với H
3
BO
3
, H
3
PO
3
có cấu trúc tứ diện.
Do chỉ có 2 trong 3 nguyên tử H liên kết với P qua O nên nó gọi là axit 2 nấc. Sự
có mặt của liên kết đôi P=O làm liên kết O – H phân cực hơn (O có độ âm điện
25
GVHD: Đinh Quý Hương – SVTH: Phạm Thị Hồng Phượng