Lý tuyết và bài tập về Kim loại Kiềm

KIM LOẠI KIỀM
VÀ HỢP CHẤT CỦA KIM LOẠI KIỀM
A. ĐƠN CHẤT
I. Vị trí và cấu tạo nguyên tử
1. Vị trí của kim loại kiềm trong bảng tuần hoàn
Sáu nguyên tố hoá học đứng sau các nguyên tố khí hiếm là liti (Li), natri (Na),
(K), rubiđi (Rb), xesi (Cs), franxi (Fr) được gọi là các kim loại kiềm. Các kim loại kiềm

kali
thuộc

nhóm IA, đứng ở đầu mỗi chu kì (trừ chu kì 1).
2. Cấu tạo và tính chất của nguyên tử kim loại kiềm
Cấu hình electron : Kim loại kiềm là những nguyên tố s. Lớp electron ngoài cùng

của

nguyên tử chỉ có 1e, ở phân lớp ns1 (n là số thứ tự của chu kì). So với những electron

khác

trong nguyên tử thì electron ns1 ở xa hạt nhân nguyên tử nhất, do đó dễ tách khỏi nguyên

tử.

Năng lượng ion hoá : Các nguyên tử kim loại kiềm có năng lượng ion hoá I1 nhỏ

nhất

so với các kim loại khác. Thí dụ :
Kim loại :

Na
Mg
Al
I1 (kJ/mol):
497
738
578
Do vậy, các kim loại kiềm có tính khử rất mạnh :

Fe
759

Zn
906

M → M+ + e
Trong nhóm kim loại kiềm, năng lượng ion hoá I1 giảm dần từ Li đến Cs.
Số oxi hoá : Trong các hợp chất, nguyên tố kim loại kiềm chỉ có số oxi hoá +1.
Thế điện cực chuẩn : Các cặp oxi hoá - khử M+/M của kim loại kiềm đều có thế điện cực chuẩn có giá trị
rất âm.
II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ
Một số hằng số vật lí của kim loại kiềm
Nguyên tố
Nhiệt độ sôi (oC)
Nhiệt độ nóng chảy (oC)
Khối lượng riêng (g/cm3)
Độ cứng (kim cương có

Li
1330

180
0,53
0,6

độ cứng là 10)
Mạng tinh thể

Na
892
98
0,97
0,4

K
760
64
0,86
0,5

Rb
688
39
1,53
0,3

Cs
690
29
1,90
0,2

Lập phương tâm khối

III. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
Bảng : Một số đại lượng đặc trưng của kim loại kiềm
Nguyên tố
Cấu hình electron
Bán kính nguyên tử (nm)
Năng lượng ion hoá I1

Li
[He]2s1
0,123
520

Na
[Ne]3s1
0,157
497

-1-

K
[Ar]4s1
0,203
419

Rb
[Kr]5s1
0,216

403

Cs
[Xe]6s1
0,235
376


(kJ/mol)
Độ âm điện
Thế điện cực chuẩn

Eo

M+ / M

0,98
- 3,05

0,93
- 2,71

0,82
- 2,93

0,82
- 2,92

0,79
- 2,92

(V)

Các nguyên tử kim loại kiềm đều có năng lượng ion hoá I1 thấp và thế điện cực chuẩn EO có giá
trị rất âm. Vì vậy kim loại kiềm có tính khử rất mạnh.
1. Tác dụng với phi kim
Hầu hết các kim loại kiềm có thể khử được các phi kim. Thí dụ, kim loại Na cháy trong môi
trường khí oxi khô tạo ra natri peoxit Na2O2. Trong hợp chất peoxit, oxi có số oxi hoá -1 :
2Na

+

O2

→ Na2O2 (r)

Natri tác dụng với oxi trong không khí khô ở nhiệt độ phòng, tạo ra Na2O :
4Na

O2 → 2Na2O (r)

+

2. Tác dụng với axit
o
Do thế điện cực chuẩn của cặp oxi hoá - khử E 2H + / H = 0,00 V, thế điện cực chuẩn của cặp oxi
2

hoá - khử của kim loại kiềm có giá trị từ –3,05 V đến –2,94 V, nên các kim loại kiềm đều có thể khử dễ
dàng ion H+ của dung dịch axit (HCl, H2SO4 loãng) thành khí H2 (phản ứng gây nổ nguy hiểm) :

2M + 2H+ → 2M+ + H2↑
3. Tác dụng với nước
Xem phim 1
o

Vì thế điện cực chuẩn ( E M + / M ) của kim loại kiềm nhỏ hơn nhiều so với thế điện cực chuẩn của
o

nước ( E H O / H = -0,41 V) nên kim loại kiềm khử được nước dễ dàng, giải phóng khí hiđro :
2
2
2M + H2O →

2MOH (dd)

+ H2↑

Do vậy, các kim loại kiềm được bảo quản bằng cách ngâm chìm trong dầu hoả.

B. MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI KIỀM
I. NATRI HIĐROXIT, NaOH
1. Tính chất
Natri hiđroxit là chất rắn, không màu, dễ hút ẩm, dễ nóng chảy (322oC), tan nhiều trong nước.
Natri hiđroxit là bazơ mạnh, khi tan trong nước nó phân li hoàn toàn thành ion :
NaOH(dd)

→ Na+ (dd)

Tác dụng với axit, oxit axit tạo thành muối và nước.
Xem phim 2

-2-

+

OH– (dd)


Tác dụng với một số dung dịch muối, tạo ra bazơ không tan. Thí dụ :
Cu2+ (dd)

+

→

2OH– (dd)

Cu(OH)2 (r)

2. Điều chế
Điện phân dung dịch NaCl (có vách ngăn) :
®iÖn ph©n


→ H2↑ + Cl2↑ + 2NaOH
2NaCl + 2H2O 
cã v¸ch ng¨n
Dung dịch NaOH thu được có lẫn nhiều NaCl. Người ta cho dung dịch bay hơi nước nhiều lần,
NaCl ít tan so với NaOH nên kết tinh trước. Tách NaCl ra khỏi dung dịch, còn lại là dung dịch NaOH.
II. NATRI HIĐROCACBONAT VÀ NATRI CACBONAT
1. Natri hiđrocacbonat, NaHCO3

Bị phân huỷ bởi nhiệt :
o

t
2NaHCO3 
→ Na2CO3 + H2O + CO2↑

Tính lưỡng tính :
Xem phim 3
NaHCO3 là muối của axit yếu, tác dụng được với nhiều axit
NaHCO3

+ HCl

→ NaCl

+ H2O

+ CO2↑

Phương trình ion rút gọn :
HCO3− + H+ → H2O + CO2↑
Trong phản ứng này, ion HCO3− nhận proton, thể hiện tính chất của bazơ.
NaHCO3 là muối axit, tác dụng được với dung dịch bazơ tạo ra muối trung hoà :
NaHCO3 + NaOH

→ Na2CO3 + H2O

Phương trình ion rút gọn :
HCO3− + OH– →

CO32−

+ H2O

Trong phản ứng này, ion HCO3− nhường proton, thể hiện tính chất của axit.
Nhận xét: Muối NaHCO3 có tính lưỡng tính, là tính chất của ion HCO3− : Khi tác dụng với axit, nó thể
hiện tính bazơ ; khi tác dụng với bazơ, nó thể hiện tính axit. Tuy nhiên, tính bazơ chiếm ưu thế.
2. Natri cacbonat, Na2CO3
Natri cacbonat dễ tan trong nước, nóng chảy ở 850OC.
Na2CO3 là muối của axit yếu, tác dụng được với nhiều axit :
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2↑
Phương trình ion rút gọn :
CO32− + 2H+ → H2O

-3-

+

CO2↑


Ion CO32− nhận proton, có tính chất của một bazơ. Muối Na2CO3 có tính bazơ.

BÀI TẬP
Câu 1: Để điều chế Na người ta dùng phương pháp nào sau đây ?
A. Nhiệt phân NaNO3.

B. Điện phân dung dịch NaCl.

C. Điện phân NaCl nóng chảy.

D. Cho K phản ứng với dung dịch NaCl.

Câu 2: Trong công nghiệp, natri hiđroxit được sản xuất bằng phương pháp
A. điện phân dung dịch NaCl, không có màng ngăn điện cực.
B. điện phân dung dịch NaNO3, không có màng ngăn điện cực.
C. điện phân dung dịch NaCl, có màng ngăn điện cực.
D. điện phân NaCl nóng chảy.
Câu 3: Sản phẩm của sự điện phân dung dịch natri clorua với điện cực trơ, không có màng ngăn xốp là
A. natri hiđroxit, clo và oxi.

B. natri hipoclorit và hiđro.

C. natri clorat, hiđro và clo.

D. natri hiđroxit, hiđro và clo.

Câu 4: Thực hiện các thí nghiệm sau:
(I) Cho dung dịch NaCl vào dung dịch KOH.
(II) Cho dung dịch Na2CO3 vào dung dịch Ca(OH)2.
(III) Điện phân dung dịch NaCl với điện cực trơ, có màng ngăn.
(IV) Cho Cu(OH)2 vào dung dịch NaNO3.
(V) Sục khí NH3 vào dung dịch Na2CO3.
(VI) Cho dung dịch Na2SO4 vào dung dịch Ba(OH)2.
Các thí nghiệm đều điều chế được NaOH là
A. II, III và VI.

B. I, II và III.

C. I, IV và V.

D. II, V và VI.

Câu 5: Cho sơ đồ phản ứng: NaCl → (X) → NaHCO3 → (Y) → NaNO3
X và Y có thể là
A. NaOH và NaClO.

B. Na2CO3 và NaClO.

C. NaClO3 và Na2CO3.

D. NaOH và Na2CO3.

Câu 6: Có thể phân biệt 3 dung dịch: KOH, HCl, H2SO4 (loãng) bằng một thuốc thử là

-4-


A. giấy quỳ tím.

B. Zn.

C. Al.

D. BaCO3.

Câu 7: Muối Na2CO3 bị lẫn tạp chất là NaHCO3. Dùng cách nào sau đây để loại bỏ được tạp chất trên ?
A. Hoà tan vào nước rồi lọc.

B. Hoà tan trong HCl rồi cô cạn.

C. Hoà tan trong NaOH dư rồi cô cạn.

D. Nung đến khối lượng không đổi.

Câu 8: Khi nhiệt phân hoàn toàn từng muối X, Y thì đều tạo ra số mol khí nhỏ hơn số mol muối tương
ứng. Đốt một lượng nhỏ tinh thể Y trên đèn khí không màu, thấy ngọn lửa có màu vàng. Hai muối X, Y
lần lượt là
A. KMnO4 và NaNO3.

B. Cu(NO3)2 và NaNO3.

C. CaCO3 và NaNO3.

D. NaNO3 và KNO3.

Câu 9: Điện phân 250 ml dung dịch NaCl 1,6M có màng ngăn, điện cực trơ cho đến khi ở catot thoát ra
20,16 lít khí (đktc) thì thể tích khí thoát ra ở anot (ở đktc) là
A. 12,32 lít.

B. 1,2 lít.

C. 16,8 lít.

D. 13,25 lít.

Câu 10 : Nhỏ từ từ 0,25 lít dung dịch NaOH 1,04M vào dung dịch gồm

0,024 mol FeCl3, 0,016

mol Al2(SO4)3 và 0,04 mol H2SO4 thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là
A. 2,568.

B. 1,560.

C. 4,128.

D. 5,064.

Câu 11 : Cho 1,9 gam hỗn hợp muối cacbonat và hiđrocacbonat của kim loại kiềm M tác dụng hết với
dung dịch HCl (dư), sinh ra 0,448 lít khí (ở đktc). Kim loại M là
A. Na.

B. K.

C. Rb.

D. Li.

Câu 12 : Dung dịch X chứa hỗn hợp gồm Na2CO3 1M, K2CO3 1,5M và KHCO3 1M. Nhỏ từ từ từng
giọt cho đến hết 200 ml dung dịch HCl 2M vào 100 ml dung dịch X, sinh ra V lít khí (ở đktc). Giá trị
của V là
A. 2,24.

B. 1,12.

C. 4,48.

D. 3,36.

Câu 13: Cho từ từ dung dịch chứa a mol HCl vào dung dịch chứa b mol Na2CO3 đồng thời khuấy
đều, thu được V lít khí (ở đktc) và dung dịch X. Khi cho dư nước vôi trong vào dung dịch X thấy có
xuất hiện kết tủa. Biểu thức liên hệ giữa V với a, b là
A. V = 22,4(a – b).

B. V = 11,2(a – b).

C. V = 11,2(a + b).

D. V = 22,4(a + b).

Câu 14: Dung dịch X chứa a mol KHCO3 và b mol K2CO3. Tiến hành hai thí nghiệm sau:
- Thêm (a + b) mol BaCl2 vào dung dịch X thu được m1 gam kết tủa.
- Thêm (a + b) mol Ba(OH)2 vào dung dịch X thu được m2 gam kết tủa.
So sánh giá trị m1 và m2 là

-5-


A. m1 < m2.

B. m1 > m2.

C. m1 = m2.

D. m1 ≤ m2.

Câu 15: Cho một mẩu Na để lâu trong không khí, bị chuyển hoá thành hỗn hợp rắn X gồm Na, Na 2O,
NaOH, Na2CO3. Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp X bằng H2SO4 loãng, sau phản ứng thu được dung dịch Y.

Làm bay hơi nước từ từ thu được
A. 0,575 gam.

8,05 gam tinh thể Na2SO4.10H2O. Khối lượng mẩu Na là

B. 1,15 gam.

C. 2,3 gam.

D. 1,725 gam.

Câu 16: Dung dịch X gồm Na2CO3, K2CO3, NaHCO3 được chia thành hai phần bằng nhau: Phần 1 tác
dụng với nước vôi trong dư, thu được 20 gam kết tủa ; Phần 2 tác dụng với dung dịch HCl dư, thu được V
lít khí CO2 (đktc). Giá trị của V là
A. 2,24.

B. 4,48.

C. 6,72.

-6-

D. 3,36.


1C
9A

2C
10C

3B
11A

4A
12D

-7-

5D
13A

6D
14A

7D
15B

8A
16B