BC HOÁ VÔ CƠ KIM LOẠI KIỀM

BÁO CÁO THỰC TẬP HOÁ VÔ CƠ

1


BÀI 1: KIM LOẠI KIỀM (PHÂN NHÓM IA)
I. ĐIỀU CHẾ Na2SO3 BẰNG PHƯƠNG PHÁP SOLVAY
1. Tiến hành và hiện tượng

Sục CO2 vào erlen chứa 50ml dung dịch NaCl bão hòa trong NH3

Ngâm lạnh
Lọc chân không

Tinh thể trắng

ít tinh
thểtinh
cho vào cốc nước + 1 giọt phenol
Cho một ít tinh thể vào ống nghiệm, đậy bằng nút cao su có Một
gắn ống
thủy

Đun nóng
Dẫn khí vào nước vôi trong

Màu hồng

Nước vôi trong bị đục dần

Nước vôi bị đục sẽ trong trở lại sau một thời gian

2


2. Giải thích
−

CO2 phản ứng với nước tạo thành carbonic acid H 2CO3 (phản ứng thuận
nghịch)
CO2 + H2O 

−

H2CO3

H2CO3 (acid yếu) sẽ tác dụng với NH3 (base yếu) cho ra muối, muối không
bền phân ly ra ion NH4+ và HCO3NH3 + H2CO3  NH4+ + HCO3-

−

Anion HCO3- tạo muối với cation Na+
 NaHCO3

HCO3- + Na+
−

4 muối NaCl, NH4HCO3, NaHCO3 và NH4Cl đều tan trong nước nhưng



NaHCO3 ít tan hơn nên tách ra dưới dạng tinh thể khi ngâm lạnh.

Đây là sự cân bằng giữa khả năng phản ứng và tốc độ phản ứng. Nhiệt độ
vừa phải để vận tốc không chậm và độ tan của NaHCO 3 không lớn hơn độ



tan của NaCl.
Dung dịch phenolphtalein hoá hồng
Tinh thể NaHCO3 là muối tan trong H2O có tính base yếu

−

H2O + HCO3-  OH- + H2CO3
H2CO3

 CO2 + H2O

Carbonic acid là acid yếu và không bền dễ bị thuỷ phân tạo CO2

−

(qua 2 bước) làm cân bằng của phản ứng dịch chuyển về phía tạo ra OH
−

(bước 1) làm phenolphtalein hóa hồng.
Vẩn đục nước vôi trong
Khi đun nóng, muối natri bicarbonate NaHCO3 bị phân huỷ sinh ra
khí CO2, khí này được dẫn qua nước vôi trong sẽ tạo muối calci carbonate

−

(tủa trắng) nên làm vẩn đục nước vôi trong.
Sau một thời gian, Ca(OH)2 sẽ phản ứng hết với CO2, CO2 dư phản
ứng với nước và tủa muối nên xảy ra hiện tượng hoà tan tủa, nước vôi trong
lại.
3


o

2NaHCO3

t

→

Na2CO3 + CO2 + H2O

CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O
CO2 + H2O + CaCO3  Ca(HCO3)2 tan
3. Kết luận
Có thể điều chế muối NaHCO3 dựa vào sự khác nhau về độ tan đủ lớn khi
thay đổi nhiệt độ. Trong công nghiệp ta có thể thu lại CO 2 bị giải phóng khi nhiệt
phân NaHCO3 cũng như khi nung đá vôi để sử dụng cho giai đoạn đầu của quy
trình điều chế
II. QUAN SÁT MÀU NGỌN LỬA CỦA KIM LOẠI KIỀM
1. Tiến hành và hiện tượng
1.1. Thí nghiệm với kim loại Li

Nhúng đầu giấy lọc vào dung dịch LiCl bão hòa

Ngọn lửa đèn cồn

Ngọn lửa đỏ tía

Nhúng đầu giấy lọc vào dung dịch Li2SO4 bão hòa

Ngọn lửa đèn cồn

Ngọn lửa đèn cồn không đổi màu
4


1.2. Thí nghiệm với kim loại Na

Nhúng đầu giấy lọc vào dung dịch NaCl bão hòa

Ngọn lửa đèn cồn

Ngọn lửa vàng
1.3. Thí nghiệm với kim loại Kali

Nhúng đầu giấy lọc vào dung dịch KCl bão hòa

Ngọn lửa đèn cồn

Ngọn lửa tím
2. Giải thích
−

Ở trong ngọn lửa, những electron của nguyên tử và ion kim loại kiềm được

kích thích nhảy lên các mức năng lượng cao hơn. Các mức năng lượng này
không bền và khi trở về những mức năng lượng ban đầu, các electron này
phát ra năng lượng dưới dạng các bức xạ trong vùng khả kiến và đặc trưng

−

cho từng kim loại.
Khi nhúng đầu giấy lọc vào dung dịch Li 2SO4 bão hoà thì ngọn lửa đèn cồn
không đổi màu vì anion

SO42 −

giữ electron chặt hơn Cl- nên năng lượng từ
5


ngọn lửa đèn cồn không đủ lớn để kích thích electron lên trạng thái kích
thích nên Li+ trong Li2SO4 không thể hiện được tính chất như LiCl.
3. Kết luận
Khi đốt cháy cation kim loại kiềm (trong hợp chất với anion thích hợp) sẽ
cho ngọn lửa có màu đặc trưng. Trong phân nhóm chính nhóm IA trong bảng tuần
hoàn khi đi từ trên xuống dưới màu đặc trưng của ngọn lửa sẽ chuyển từ đỏ đến
tím, nghĩa là năng lượng tăng dần do bán kính nguyên tử tăng, electron dễ chuyển
sang mức năng lượng cao hơn.
III. PHẢN ỨNG CỦA KIM LOẠI KIỀM VỚI NƯỚC
1. Tiến hành
1.1. Thí nghiệm Na với nước

Cho nước vào chén sứ đến ½ thể tích + 1 giọt phenolphtalein

Cắt 1 mẫu Na cho vào chén sứ

óng lên, khói trắng bốc lên, mẫu Na chạy trên mặt nước, dung dịch chuyển sang màu hồng

6


1.2. Thí nghiệm Na trong dung dịch CuSO4

CuSO4 0.5M vào chén sứ đến ½ thể tích + 1 giọt phenolphtalein

Cắt 1 mẫu Na cho vào chén sứ

Na bốc cháy kèm theo tiếng nổ, khói trắng bốc lên, có kết tủa màu lam và tại chỗ bốc cháy có tủa màu đen.
Dung dịch chuyển sang màu hồng sau đó mất màu hồng đi

2. Giải thích


Đối với mẫu Na trong nước
1
2

Na + H2O  NaOH + H2h

(1)

1
2

-

H2 + O2 g H2O
(2)
Khói trắng là hỗn hợp của H2 và hơi nước. Do phản ứng (1) tỏa nhiệt rất

-

lớn tạo điều kiện cho phản ứng (2) xảy ra.
Do phản ứng sinh ra NaOH là một base mạnh nên làm dung dịch có
chứa phenolphtalein hóa hồng. Một phần NaOH sinh ra bao quanh mẫu
làm giảm bề mặt tiếp xúc của Na với H 2O nên ban đầu phản ứng xảy ra
mãnh liệt sau chậm dần. H2 sinh ra phân bố không đồng đều tạo nên lực



nâng và lực đẩy, đẩy Na chạy trên mặt nước.
Đối với mẫu Na trong CuSO4 0.5M

7


1
2

Na + H2O  NaOH + H2h
(1)
2NaOH + CuSO4 g Cu(OH)2i + Na2SO4 (2)
-

Na phản ứng mãnh liệt hơn vì:
• Trong TN 1.1 NaOH vừa tạo thành bao quanh mẫu Na làm
•

-

giảm bề mặt tiếp xúc giữa Na với H2O.
Trong TN 1.2 NaOH vừa tạo thành đã phản ứng ngay với

CuSO4 nên không làm giảm bề mặt tiếp xúc giữa Na với H2O.
Dung dịch chứa phenolphtalein ban đầu chuyển sang màu hồng nhưng
sau đó mất màu hồng do phản ứng tạo ra NaOH nhưng NaOH mới

-

sinh ra phản ứng tức thời với lượng dư CuSO4.
Kết tủa màu xanh lam và tại chỗ bốc cháy có tủa đen là do NaOH sinh
ra phản ứng với CuSO4 dư tạo tủa Cu(OH)2 có màu xanh lam và nhiệt
tỏa ra phân huỷ Cu(OH)2 thành CuO có màu đen
o

Cu(OH)2

t

→

CuO + H2O

3. Kết luận

Kim loại kiềm mềm, dễ cắt, rất hoạt động về mặt hóa học. Trong các phản ứng
chúng thể hiện tính khử mạnh. Ở điều kiện thường, trong không khí khô kim loại
thường được phủ 1 lớp oxide. Trong không khí ẩm thì lớp oxide sẽ kết hợp với
hơi nước tạo thành các hydroxide, sau đó phản ứng với CO2 trong không khí tạo
muối carbonate.


Vì vậy kim loại kiềm thường được bảo quản trong bình kín hoặc ngâm
trong dầu hỏa.

IV. ĐỘ TAN CỦA CÁC MUỐI KIM LOẠI KIỀM
1. Tiến hành và hiện tượng

8


Ống nghiệm 2: 1ml LiCl 0.5M + 5 giọt NH4OH đậm đặc
Ống nghiệm 1: 1ml LiCl 0.5M + 5 giọt NH4OH đậm đặc
1ml NaF 0.5M

1ml NaH2PO4

Lắc đều, để yên vài phút

Tủa trắng

Tủa trắng
Thêm NH4OH

Tủa trắng nhiều hơn

Tủa trắng không tan

2. Giải thích


Ống nghiệm 1
NaF + LiCl g NaCl + LiFi

Vì NH4OH làm dung môi phân cực hơn mà LiF có một phần liên kết cộng hóa trị
nên tủa nhiều hơn.


Ống nghiệm 2
OH- + H2PO4- g H2O + HPO42OH- + HPO42- g H2O + PO433Li+ + PO43- g LiPO4i

3. Kết luận
9


-

Đa số các muối kim loại kiềm là dễ tan trừ một số muối của Li.
Các muối của K+ dễ tan hơn của Li+ vì khi thay LiCl bằng KCl thì trong các
ống đều không có hiện tượng.

V.
1. Tiến hành và hiện tượng
1.1. Thí nghiệm 1

0.5g LiCl + 0.5g KCl + 3ml cồn
Lắc 5 phút
Lọc và rửa phần rắn với 1ml cồn x 3 lần
Gộp cồn lọc + cồn dùng
Đun cách thuỷ

Khối rắn trên giấy lọc
Hoà tan với 2ml nước

Ống 2: 1ml dịch thử + 10 giọt picric acid

g 1: 1ml dịch thử + 1ml NaF + 5 giọt NH4OH đậm đặc

Không có hiện tượng

Tủa hình kim
10


1.2. Thí nghiệm 2
Làm tương tự với mẫu rắn thu được do cô cạn thì thấy trong
•
•

Ống 1: có kết tủa màu trắng
Ống 2 : không có hiện tượng

2. Giải thích
-

Khi hòa tan hỗn hợp muối LiCl và KCl bằng cồn, do Li+ có bán kính
nguyên tử nhỏ hơn nên lực hút hạt nhân với electron ngoài cùng lớn làm
cho độ phân cực trong muối LiCl giảm, mà cồn là dung môi phân cực yếu
nên LiCl được hòa tan tốt trong cồn. Còn KCl thì không tan trong cồn do
bán kính nguyên tử lớn hơn, tính phân cực mạnh. Vì vậy, phần qua lọc có





chứa LiCl còn mẫu rắn trên giấy lọc là KCl.
Chất rắn trên giấy lọc chỉ chứa ion K+, trong dung dịch thu được có chứa
ion Li+.
Khối rắn trên giấy lọc chứa ion K+
+
+
• Ống nghiệm 1: do ion K hoạt động hoá học yếu hơn ion Na nên
•

không thể đẩy ion Na+ ra khỏi muối.
Ống nghiệm 2: ion K+ phản ứng với picric acid tạo kali picrate, đây
là tinh thể hình kim.



Khối rắn do cô cạn dung dịch chứa ion Li+
+
+
• Ống nghiệm 1: ion Li hoạt động hoá học mạnh hơn cation Na , nên
đẩy Na+ ra khỏi muối NaF và tạo tủa muối LiF. Vì NH 4OH làm dung

11


môi phân cực hơn mà LiF có một phần liên kết cộng hóa trị nên tủa
nhiều hơn.
•

NaF + LiCl g NaCl + LiFi
Ống nghiệm 2: cation Li+ tạo muối tan lithium picrate với picric acid

3. Kết luận
-

Trong phân nhóm IA khi đi từ trên xuống thì độ phân cực của muối kim

-

loại tăng dần do bán kính nguyên tử tăng dần.
Các chất sẽ tan dễ dàng trong dung môi có cùng bản chất với nó: chất phân
cực tan trong dung môi phân cực, chất không cực dễ tan trong dung kém/
không phân cực

12