Giáo án Hóa học 12 bài 25: Kim loại kiềm và hợp chất quan trọng của kim loại kiềm

GIÁO ÁN HÓA HỌC LỚP 12 – CƠ BẢN
Bài 25. KIM LOẠI KIỀM VÀ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI
KIỀM
I/ VỊ TRÍ TRONG BẢNG TUẦN HOÀN VÀ TÍNH CHẤT VẬT LÍ.
1. Vị trí và cấu hình electron.
 Kim loại kiềm thuộc nhóm IA (phân nhóm chính nhóm I) trong bảng tuần hoàn.
 Gồm các nguyên tố: (có cấu hình lớp ngoài cùng là: ns1)
Li �
He�
: 2s1, Na �
Ne�
: 3s1, K �
Ar �
: 4s1, Rb �
Kr �
: 5s1, Cs �
Xe�
: 6s1, Fr (nguyên tố
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
phóng xạ).
2. Tính chất vật lí.
 Kim loại kiềm có màu trắng bạc và có ánh kim, dẫn điện tốt, nhiệt độ nóng chảy

và nhiệt độ sôi thấp, khối lựợng riêng nhỏ, độ cứng thấp (có thể dùng dao cắt
chúng dễ dàng).
 Nó có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp, khối lượng riêng nhỏ và độ cứng thấp
là do chúng có cấu tạo dạng mạng tinh thể lập phương tâm khối, cấu trúc tương
đối rỗng.
 Đi từ Li đến Cs thì nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi giảm dần.
 Khối lượng riêng nhỏ và tăng dần từ Li đến Cs.
II/ TÍNH CHẤT HÓA HỌC.
Các nguyên tử kim loại kiềm có năng lượng ion hóa I1 nhỏ, vì vậy kim loại kiềm có
tính khử rất mạnh. Tính khử tăng dần từ Liti đến Xesi.
M ��� M + + 1e

Trong hợp chất, các kim loại kiềm có số oxi hóa +1.
Na tri và hợp chất của nó khi cháy cho ngọn lửa màu vàng.

1. Tác dụng với phi kim.
a/ Tác dụng với oxi.
 Li, Na, K. ở nhiệt độ thường, tạo thành lớp oxi trên bề mặt. Khi đốt nóng thì cháy
mãnh liệt, tạo thành oxit (Na2O, K2O, Li2O), nếu dư oxi sẽ tạo thành peoxit M2O2


GIÁO ÁN HÓA HỌC LỚP 12 – CƠ BẢN
(Li2O2, Na2O2, K2O2). Những peoxit này là chất rắn, tan trong nước tạo thành nước
oxi già H2O2.
4Na + O2 ��� 2Na 2O ( natri oxit ) ;
2Na + O2 ��� Na 2O2

( natri peoxit )

 Rb, Cs bốc cháy trong oxi ở nhiệt độ thường.

b/ Tác dụng với các phi kim khác.
 Kim loại kiềm phản ứng mạnh với halogen ở nhiệt độ thường hoặc đun nhẹ.
2M + X2 ��� 2MX : 2K + Cl2 ��� 2KCl

 Khi đun nóng phản ứng với S, H2 và một số phi kim khác.
1
2K + S ��� K 2S
Na + H 2 ��� NaH( r ) ( Natri hidrua)
2
2. Tác dụng với nước.
 Kim loại kiềm khử nước dễ dàng ở nhiệt độ thường tạo ra dd kiềm và giải phóng
khí H2.
1
1
M + H 2O ��� MOH + H2 �: Na + H 2 O ��� NaOH + H 2 �.
2
2

 Do nó dễ dàng khử nước, nên bảo quản kim loại kiềm: phải ngâm trong dầu hỏa
khan.
3. Tác dụng với axit.
Kim loại kiềm khử dễ dàng ion H+ trong dung dịch axit (HCl, H2SO4 loãng,…) tạo
muối và giải phóng khí H2 :

2Na + 2HCl � 2NaCl + 2H 2 �

III/ ĐIỀU CHẾ – ỨNG DỤNG – NHẬN BIẾT KIM LOẠI KIỀM.
1. Điều chế.
Điện phân nóng chảy muối clorua hoặc hidroxit của chúng.
dpnc

2NaCl ���
� 2Na
{ + Cl
{2
Catot

Anot

dpnc
4NaOH ���
�4
{Na + 2H 2O + O
{2
Catot

Anot


GIÁO ÁN HÓA HỌC LỚP 12 – CƠ BẢN
2. Ứng dụng.





Dùng để chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp.
Kim loại Cs dùng để chế tạo tế bào quang điện.
Tạo hợp kim siêu nhẹ dùng trong hàng không.
Điều chế một số kim loại hiếm bằng phương pháp nhiệt, làm xúc tác cho nhiều
phản ứng hữu cơ.

3. Nhận biết kim loại kiềm.
Để nhận biết kim loại kiềm, người ta đốt nóng hợp chất của nó (bằng cách nhúng
dây platin sạch vào dd chứa ion kim loại kiềm hoặc đơn chất) trên ngọn lửa không
màu. Nếu:
Ngọn lửa cho màu vàng là Na.

Ngọn lửa cho màu tím là K.

Ngọn lửa cho màu đỏ là Li.

Ngọn lửa cho màu đỏ tía là Rb.

Ngọn lửa cho màu xanh da trời là Cs.
III/ MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI KIỀM.
1. Natrihidroxit NaOH, còn gọi là xút
a/ Tính chất vật lí: NaOH là chất rắn, màu trắng, tan nhiều trong nước, nóng
chảy ở 3220C và không bị nhiệt phân.

b/ Tính chất hóa học: NaOH là một bazơ mạnh.
 Phân li mạnh: NaOH ��� Na + + OH Tác dụng với axit: tạo ra muối và nước
2NaOH + H 2SO 4 ��� Na 2SO 4 + 2H 2O .
 Tác dụng với oxit axit CO2 và SO2:
n NaOH
�1 � Sản phẩm là NaHCO3 (muối axit).
+ Nếu tỉ lệ
n CO
2

1: 1

NaOH + CO 2 ���
� NaHCO3 (CO2 dư).


GIÁO ÁN HÓA HỌC LỚP 12 – CƠ BẢN

+ Nếu tỉ lệ

n NaOH
n CO

�2 � Sản phẩm là Na2CO3 (muối trung hòa).

2

2:1
2NaOH + CO 2 ���
� Na 2CO3 + H 2O (NaOH dư).

+ Nếu tỉ lệ 1 <

n NaOH
n CO

2

�NaHCO
3
< 2 � Sản phẩm là hỗn hợp gồm 2 muối �
�

�
Na
CO
�
� 2 3

�NaOH + CO ��� NaHCO
�
2
3
�
�
2NaOH + CO 2 ��� Na 2CO3 + H 2O
�
�

 Tác dụng với dung dịch muối: Tạo ra muối mới và bazơ mới.
2NaOH + CuSO 4 ��� Na 2SO 4 + Cu ( OH ) �
2

2NaOH + MgCl2 ��� 2NaCl + Mg ( OH ) �
2

3NaOH + AlCl3 ��� 3NaCl + Al ( OH )

3

( *)

Trong phản ứng (*) , nếu thừa NaOH sẽ có phản ứng hòa tan Al(OH)3:

NaOH + Al(OH)3 ��� 2H 2O + NaAlO 2 (tan)

 Tác dụng với các nguyên tố lưỡng tính như Al, Zn, Be và axit – hidroxit của
chúng:
2NaOH + 2Al + 2H 2O ��� 2NaAlO 2 + 3H 2 �
2NaOH + Zn ��� Na 2ZnO 2 + H 2 �
2NaOH + Al 2O3 ��� 2NaAlO 2 + H 2O
NaOH + Al(OH)3 ��� NaAlO 2 + 2H 2O
2NaOH + ZnO ��� Na 2ZnO 2 + H 2O
2NaOH + Zn(OH)2 ��� Na 2ZnO 2 + 2H 2O


GIÁO ÁN HÓA HỌC LỚP 12 – CƠ BẢN

c/ Điều chế: Trong công nghiệp, điều chế NaOH bằng cách điện phân dung dịch
NaCl có màng ngăn xốp giữa hai điện cực (điện cực trơ).
đpdd

Có màng ngăn

2NaCl + 2H 2O ������
� 2NaOH + Cl2 �+H 2 �
Nước Javen

Lưu ý rằng: Nếu không có màng ngăn, clo tạo thành sẽ tác dụng với
NaOH, sinh ra nước Javen với phương trình phản ứng:
Cl2 + 2NaOH ��� NaClO + NaCl + H 2O
144444444424444444443

d/ Ứng dụng.

 NaOH là một nguyên liệu quan trọng, đứng hàng thứ hai sau axit sunfuric.
 NaOH được dùng để nấu xà phòng (giải thích xút – NaOH ăn da), chế phẩm
nhuộm, tơ nhân tạo, luyện nhôm, làm giấy và là nguyên liệu quan trọng trong cho
nhiều ngành công nghiệp đầu mỏ,…
2. Natri hiđrocacbonat NaHCO3
a/ Tính chất vật lí: Là chất rắn màu trắng, tan ít trong nước, dễ bị nhiệt phân hủy.
0

t
2NaHCO3 ���
� Na 2CO3 + H 2O + CO 2 �

b/ Tính chất hóa học.
 Dung dịch NaHCO3 có tính bazơ do bị thủy phân: (phản ứng kiềm yếu)
���
�
NaHCO3 + HOH ��
�
�NaOH + H 2CO 3
���
�
HCO-3 + HOH ��
�H 2CO3 + OH

 NaHCO3 là chất lưỡng tính (vừa có tính axit, vừa có tính bazơ):
NaHCO3 + HCl ��� NaCl + H 2O + CO 2 (thể hiện tính bazơ)


GIÁO ÁN HÓA HỌC LỚP 12 – CƠ BẢN
NaHCO3 + NaOH ��� Na 2CO 3 + H 2O

(thể hiện tính axit)

c/ Ứng dụng: NaHCO3 được dùng trong công nghiệp dược phẩm (chế thuốc đau
dạ dày,…) và
công nghiệp thực phẩm (làm bột nở,…).

3. Natri cacbonat Na2CO3, còn gọi là sô–đa
a/ Tính chất vật lí.
Là chất rắn màu trắng, tan nhiều trong nước. Ở nhiệt độ thường, Na2CO3 tồn tại
ở dạng muối ngậm nước Na2CO3.10H2O. Ở nhiệt độ cao, muối này mất dần
nước kết tinh trở thành Na2CO3 khan, nóng chảy ở 8500C và không bị nhiệt
phân (khó bị phân hủy bởi nhiệt).
b/ Tính chất hóa học.
 Na2CO3 có phản ứng kiềm mạnh (làm quỳ tím hóa xanh, phenlolphatalein hóa
hồng) do bị thủy phân, thể hiện qua một trong các phản ứng:
+
���
�
Na 2CO3 + 2HOH ��
�
�H 2CO3 + 2Na + 2OH
Na 2CO3 ��� 2Na + + CO322CO32- + H 2O ��� HCO-3 + OHHCO-3 + H 2O ��� H 2CO3 + OH-

 Na2CO3 là một muối của axit yếu (axit cacbonic H2CO3) nên có những tính chất
chung của muối:
�
+ 2NaCl .
 Phản ứng với muối: Na 2CO3 + BaCl2 ��� BaCO(trắng)
3

 Phản ứng với axit mạnh: Na 2CO3 + 2HCl ��� 2NaCl + CO 2 �+H 2O .
 Lưu ý rằng: Nếu cho từ từ dung dịch axit vào dung dịch Na2CO3, thì 1 lúc mới
có khí bay ra,
phản ứng này xảy ra theo hai giai đoạn kế tiếp:
Na 2CO3 + HCl ��� NaHCO3 + NaCl

( 1)


GIÁO ÁN HÓA HỌC LỚP 12 – CƠ BẢN
NaHCO3 + HCl ��� NaCl + H 2O + CO 2 �

( 2)

c/ Điều chế: Trong công nghiệp Na2CO3 được điều chế bằng phương pháp
Slovay.
CO2 + NH3 + H2 O ��� NH 4 HCO3
NH 4 HCO3 + NaCl ��� NH 4 Cl + NaHCO3
0

t
2NaHCO3 ���
� Na 2CO3 + H 2O + CO 2 �

d/ Ứng dụng: Na2CO3 là hóa chất quan trọng trong công nghiệp thủy tinh, bột
giặc, phẩm
nhuộm, giấy, sợi,…

4. Kali nitrat KNO3
a/ Tính chất.

Kali nitrat (KNO3) là những tinh thể không màu, bền trong không khí, tan nhiều
trong nước. Chúng dễ bị nhiệt phân thành O2 và KNO2:
t
2KNO3 ���
� 2KNO 2 + O 2 �
o

b/ Ứng dụng.
Kali nitrat được dùng làm phân bón (phân đạm, phân kali) và được dùng làm
thuốc nổ. Thuốc nổ thông thường (thuốc súng) là hỗn hợp gồm: 68%KNO3,
15%S và 17%C (than).
Phản ứng cháy của thuốc súng xảy ra theo phương trình:
o

t
2KNO3 + 3C + S ���
� N 2 + 3CO 2 �+ K 2S

5. Natri clorua NaCl (muối)


GIÁO ÁN HÓA HỌC LỚP 12 – CƠ BẢN
a/ Lí tính: Là chất rắn, màu trắng, dễ tan trong nước, có tonc = 8000C .
b/ Công dụng: Thực phẩm quan trọng cho người và gia súc. Nguyên liệu điều
chế nhiều hóa
chất quan trọng: Cl2, axit HCl, NaOH, Na, nước Javen.
c/ Khai thác: Từ nước biển, quặng muối.