Giải Hóa học 12 Bài 25: Kim loại kiềm và hợp chất quan trọng của chúng

130 lượt xem

Chúng tôi giới thiệu Giải bài tập Hóa học lớp 12 Bài 25: Kim loại kiềm và hợp chất quan trọng của chúng chính xác, chi tiết nhất giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Kim loại kiềm và hợp chất quan trọng của chúng lớp 12.

Bài giảng Hóa học 12 Bài 25: Kim loại kiềm và hợp chất quan trọng của chúng

Giải bài tập Hóa học 12 Bài 25: Kim loại kiềm và hợp chất quan trọng của chúng

Câu hỏi và bài tập (trang 111 SGK Hóa Học 12)

Bài 1 trang 111 SGK Hóa Học 12: Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử kim loại kiềm là

A. ns¹. B. ns².

C. ns²np¹. D. (n-1)d^xns^y.

Phương pháp giải: Ghi nhớ:

Kim loại kiềm thuộc nhóm IA trong bảng hệ thống tuần hoàn

=> số electron lớp ngoài cùng bằng 1

=> Chọn được đáp án

Lời giải:

Kim loại kiềm có 1e lớp ngoài cùng => chọn A

Đáp án A

Bài 2 trang 111 SGK Hóa Học 12: Cation M⁺ có cấu hình electron ở lớp ngoài cùng là 2s²2p⁶. M⁺là cation nào sau đây?

A .Ag⁺. B. Cu⁺.

C. Na⁺. D. K⁺

Lời giải:

Cấu hình e đầy đủ của cation M⁺ là: 1s²2s²2p⁶

=> có tất cả 10 electron

=> M có 10+1 = 11 electron ban đầu

Vậy M là kim loại Na

M⁺ là: Na⁺

Đáp án C

Bài 3 trang 111 SGK Hóa Học 12: Nồng độ phần trăm của dung dịch tạo thành khi hòa tan 39 gam kali loại vào 362 gam nước là kết quả nào sau đây?

A.15,47%. B. 13,97%.

B.14%. D. 14,04%.

Phương pháp giải:

Tính n_K

Viết PTHH: 2K + 2H₂O → 2KOH + H₂↑

Tính n_H2 = ½ n_K = ?

n_KOH = n_K = ?

=> m_{dd sau} = m_K + m_H2O – m_H2

$C % K O H = \frac{m_{K O H}}{m d d s a u} .100 %$

Lời giải:

n_K = $\frac{39}{39}$ = 1 (mol)

PTHH: 2K + 2H₂O→ 2KOH + H₂

n_H2= $\frac{1}{2}$ .n_K= 0,5 mol; n_KOH = n_K= 1 mol;

m_{dung dịch} = m_K + m_H2O – m_H2

=39 + 362 – 0,5.2

= 400 (gam)

$C % K O H = \frac{m_{K O H}}{m d d s a u} .100 %$ = $\frac{1.56}{400} .100 %$ = 14%.

Đáp án B

Bài 4 trang 111 SGK Hóa Học 12: Trong các muối sau, muối nào dễ bị nhiệt phân?

A. LiCl. B. NaNO₃

C.KHCO₃. D. KBr.

Lời giải:

$\begin{matrix} 2 K H C O_{3} \overset{t^{0}}{\to} K_{2} C O_{3} + C O_{2} + H 2 O \\ N a N O_{3} \overset{t^{0}}{\to} N a N O_{3} + 1 / 2 O_{2} \end{matrix}$

ở đây có 2 muối đều bị nhiệt phân, nhưng xét về khả năng dễ dàng hơn thì ta chọn đáp án KHCO₃.

Đáp án C

Bài 5 trang 111 SGK Hóa Học 12: Điện phân muối clorua của một kim loại kiềm nóng chảy, thu được 0,896 lít khí (đktc) ở anot và 3,12 gam kim loại ở catot. Hãy xác định công thức phân tử của muối kim loại kiềm đó.

Phương pháp giải:

Tính n_Cl2 = ?

Viết PTHH: 2MCl $\overset{đ p n c}{\to}$ 2M + Cl₂

Dựa vào PTHH tính được n_M = 2n_Cl2 = ?

=> M = m: n

=> Tên kim loại M

Lời giải:

n_Cl2 = 0,896: 22,4 = 0,04 (mol)

2MCl $\overset{đ p n c}{\to}$ 2M + Cl₂

n_M = 2n_Cl2 = 2.0,04 = 0,08 (mol)

=> M = m : n = 3,12 : 0,08 = 39 (g/mol)

Vậy kim loại kiềm là K

Bài 6 trang 111 SGK Hóa Học 12: Cho 100 gam CaCO₃ tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCl thu được một lượng khí CO₂. Sục lượng khí CO₂ thu được vào dung dịch chứa 60 gam NaOH. Tính khối lượng muối tạo thành.

Phương pháp giải:

Đổi n_CaCO3 =? ; n_NaOH = ?

Viết PTHH:

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ ↑ + H₂O

Tính được n_CO2 = n_CaCO3 =?

Lập tỉ lệ số $k = \frac{n_{N a O H}}{n_{C O_{2}}}$

Thấy 1< k < 2 => tạo 2 muối

PTHH:

CO₂ + NaOH → NaHCO₃

x x x (mol)

CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O

y 2y y (mol)

Giải hệ 2 ẩn 2 phương trình với số mol CO₂và NaOH

m_muối = ?

Lời giải:

nCaCO₃ = $\frac{100}{100}$ = 1 (mol) ; nNaOH = $\frac{60}{40}$ = 1,5 mol

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ ↑ + H₂O

=>nCO₂ = nCaCO₃ =1 mol

Vì 1 < nNaOH : nCO₂ = 1,5 < 2 =>Tạo thành 2 muối

CO₂ + NaOH → NaHCO₃

x x x (mol)

CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O

y 2y y (mol)

Ta có hệ phương trình: ${\begin{matrix} x + y = 1 \\ x + 2 y = 1, 5 \end{matrix}$ => x = y = 0,5.

mNaHCO₃ = 84.0,5 = 42 (gam); mNa₂CO₃ = 106.0,5 = 53 (gam)

Khối lượng muối thu được:

m_muối = m_NaHCO3+m_Na2CO3

= 42 + 53 = 95 (gam).

Bài 7 trang 111 SGK Hóa Học 12: Nung 100 gam hỗn hợp gồm Na₂CO₃ và NaHCO₃ cho đến khi khối lượng của hỗn hợp không đổi, được 69 gam chất rắn. Xác định thành phần phần trăm khối lượng của mỗi chất trong hỗn hợp ban đầu.

Phương pháp giải:

Khi nung chỉ có NaHCO₃bị nhiệt phân theo phương trình:

2NaHCO₃ $\overset{t^{o}}{\to}$ Na₂CO₃ + CO₂ ↑ + H₂O ↑

Khối lượng chất rắn giảm chính là khối lượng CO₂ và H₂O thoát ra

=> ∆ rắn giảm = m_CO2 + m_H2O

=> x =?

=> n_NaHCO3 = ? (mol) => m_NaHCO3 =? (g)

%NaHCO₃= ?

% Na₂CO₃ = 100% - %NaHCO₃= ?

Lời giải:

+ Cách 1:

Gọi số mol của NaHCO₃ban đầu là x (mol)

2NaHCO₃ $\overset{t^{o}}{\to}$ Na₂CO₃ + CO₂ ↑ + H₂O ↑

x → 0,5x → 0,5x (mol)

Khối lượng chất rắn giảm chính là khối lượng CO₂ và H₂O thoát ra

=> ∆ rắn giảm = m_CO2 + m_H2O

=> (100 – 69) = 0,5x. 44 + 0,5x.18

=> 31 = 31x

=> x = 1 (mol)

=> n_NaHCO3 = 1 (mol) => m_NaHCO3 = 1. 84 = 84 (g)

%NaHCO₃= (84 :100 ).100% = 84%

% Na₂CO₃ = 100% - 84% = 16%

+ Cách 2:

Gọi x và y lần lượt là số mol Na₂CO₃ và NaHCO₃

Theo bài ra ta có hệ phương trình: ${\begin{cases} 106 x + 84 y = 100 \\ 106 x + 106. \frac{y}{2} = 69 \end{cases} \to y = 1$

$\to m_{N a H C O_{3}} = 1.84 = 84 g a m$

$\to m_{N a_{2} C O_{3}} = 100 - 84 = 16 g a m$

Thành phần % theo khối lượng các chất:

$% m_{N a_{2} C O_{3}} = \frac{16}{100} .100 % = 16 %$

$% m_{N a H C O_{3}} = 100 % - 16 % = 84 %$

Bài 8 trang 111 SGK Hóa Học 12: Cho 3,1 gam hỗn hợp gồm hai kim loại kiềm ở hai chu kì liên tiếp nhau trong bảng tuần hoàn tác dụng hết với nước thu được 1,12 lít H₂ ở đktc và dung dịch kiềm.

a) Xác định tên hai kim loại đó và tính thành phần phần trăm khối lượng mỗi kim loại.

b) Tính thể tích dung dịch HCl 2M cần dùng để trung hòa dung dịch kiềm và khối lượng hỗn hợp muối clorua thu được.

Phương pháp giải:

Gọi công thức chung của 2 kim loại kiềm là $\bar{M}$

$\bar{M}$ + H₂O → $\bar{M}$ OH + $\frac{1}{2}$ H₂

nH₂ = 0,05 mol => n $\bar{M}$ = 2nH₂ =0,1 mol

=> $\bar{M}$ = ?

=> 2 kim loại kiềm

b) Viết PTTQ

HCl + $\bar{M}$ OH → $\bar{M}$ Cl + H₂O

m_{hh muối}= m_KL + m_Cl-

Lời giải:

a) Gọi công thức chung của 2 kim loại kiềm là $\bar{M}$

$\bar{M}$ + H₂O → $\bar{M}$ OH + $\frac{1}{2}$ H₂

nH₂ = 1,12 : 22,4 = 0,05 mol => n $\bar{M}$ = 2nH₂ =0,1 mol

=> $\bar{M}$ = $\frac{3, 1}{0, 1}$ = 31 (g/mol); Vậy 2 kim loại đó là Na và K

Gọi x là số mol kim loại Na, => n_K = 0,1 – x (mol)

ta có:

m_{hỗn hợp} = m_Na + m_K

<=>3,1 = 23x + 39(0,1 - x)

=> x = 0,05

% mNa = $\frac{23.0, 05}{3, 1}$ .100% = 37,1%;

% mK = 100% - 37,1% = 62,9%.

b) HCl + $\bar{M}$ OH → $\bar{M}$ Cl + H₂O

nHCl =n $\bar{M}$ OH = 0,1 mol =>V_{dung dịch HCl} = $\frac{0, 1}{2}$ = 0,05 (lít)

m_{hh muối}= m_KL + m_Cl-

= 3,1 + 35,5.0,1

= 6,65 (gam)

Lý thuyết Bài 25: Kim loại kiềm và hợp chất quan trọng của chúng

A. KIM LOẠI KIỀM

I. VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO NGUYÊN TỬ

Kim loại kiềm là những kim loại thuộc nhóm IA, đứng đầu các chu kì (trừ chu kì I) gồm có các nguyên tố

Liti Natri Kali Rubidi Xesi Franxi

=> Đây là những nguyên tố s, có 1e lớp ngoài cùng (ns¹) nên những nguyên tử này dễ dàng nhường đi 1e để có được cấu hình bền khi tham gia phản ứng hóa học.

=> Kim loại kiềm có tính khử mạnh.

II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

- Liên kết kim loại yếu

- Là những kim loại rất nhẹ và mềm, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt.

- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp, giảm từ Li đến Fr.

- Độ cứng nhỏ

III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

- Các kim loại kiềm có tính khử mạnh: M → M+ + 1e.

- Trong mọi hợp chất, kim loại kiềm có số oxi hóa +1.

1. Tác dụng với phi kim

4Na + O₂→ 2Na₂O

K + Cl₂ → 2KCl

2. Tác dụng với axit (HCl, H₂SO₄ loãng) để sinh ra muối mới + khí H₂

2M + 2H⁺ → 2M⁺ + H₂

2Na + 2HCl → 2NaCl + H₂↑

Na dư + H₂O → NaOH + 1/2 H₂↑

3. Tác dụng với nước

Kim loại kiềm dễ dàng tác dụng với nước để sinh ra dung dịch kiềm tương ứng + khí H₂

2M + H₂O → 2MOH + H₂

Na + H₂O → NaOH + 1/2 H₂↑

4. Tác dụng với dung dịch muối

- Khi cho Na tác dụng với dd muối CuSO₄ sẽ có bọt khí và kết tủa Cu(OH)₂ màu xanh.

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑

2NaOH + CuSO₄ → Na₂SO₄ + Cu(OH)₂↓

Chú ý: Khi cho kim loại kiềm vào dung dịch muối, đầu tiên kim loại kiềm sẽ tác dụng với nước sau đó bazo sinh ra có thể tác dụng với muối.

IV. ỨNG DỤNG VÀ ĐIỀU CHẾ

1. Ứng dụng

- Chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp dùng trong thiết bị báo cháy,...

- Các kim loại kali và natri dùng làm chất trao đổi nhiệt trong một vài loại lò phản ứng hạt nhân.

- Kim loại xesi dùng chế tạo tế bào quang điện.

- Kim loại kiềm được dùng để điều chế một số kim loại hiếm bằng phương pháp nhiệt luyện.

- Kim loại kiềm được dùng làm chất xúc tác trong nhiều phản ứng hữu cơ.

2. Điều chế

Điện phân nóng chảy muối của kim loại kiềm.

B. MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI KIỀM

I. NATRI HIDROXIT (NaOH)

1.Tính chất vật lí

Là chất rắn, không màu dễ hút ẩm, dễ nóng chảy, tan nhiều trong nước

2. Tính chất hóa học

Mang đầy đủ tính chất của bazo điển hình (tác dụng với axit, oxit axit, một số dung dịch muối)

3. Điều chế

Điện phân dung dịch NaCl (có màng ngăn)

2NaCl + 2H₂O $\to_{c \tilde{a} vch ng \ddot{} n}^{i \ddot{O} n phn}$ H₂ + Cl₂ + 2NaOH

II. NATRI HIDROCACBONAT (NaHCO₃)

1. Tính chất vật lí

Là chất rắn, ít tan trong nước

2. Tính chất hóa học

- Bị phân hủy bởi nhiệt:

2NaHCO₃ $\overset{t^{o}}{\to}$ Na₂CO₃ + H₂O + CO₂

- NaHCO₃ tác dụng với cả dung dịch axit và dung dịch bazo

NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂O + CO₂

NaHCO₃ + NaOH → Na₂CO₃ + H₂O

=> NaHCO₃ có tính lưỡng tính.

3. Ứng dụng

Natri hiđrocacbonat được dùng trong y học (làm thuốc chữa đau dạ dày) , công nghệ thực phẩm, chế tạo nước giải khát,...

III. NATRI CACBONNAT (Na₂CO₃)

1. Tính chất vật lí

Dễ tan trong nước, nóng chảy ở 850^oC.

2. Tính chất hóa học

Là muối có khả năng tác dụng với dung dịch axit, một số dung dịch muối:

Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + CO₂

Na₂CO₃ + CaCl₂ → 2NaCl + CaCO₃

3. Ứng dụng

- Là nguyên liệu trong công nghiệp sản xuất thủy tinh, xà phòng, giấy, ....

- Dùng trong công nghiệp sản xuất chất tẩy rửa, ...

Phương pháp giải một số dạng bài tập về kim loại kiềm

Dạng 1: Lý thuyết về kim loại kiềm

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Câu nào sau đây mô tả đúng sự biến đổi tính chất của các kim loại kiềm theo chiều điện tính hạt nhân tăng dần ?

A. Bán kính nguyên tử giảm dần.

B. Nhiệt độ nóng chảy tăng dần.

C. Năng lượng ion hoá I₁ của nguyên tử giảm dần.

D. Khối lượng riêng của đơn chất giảm dần.

Hướng dẫn giải chi tiết:

A. Bán kính nguyên tử giảm dần. (sai, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, bán kính nguyên tử tăng dần)

B. Nhiệt độ nóng chảy tăng dần. (sai, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, nhiệt độ nóng chảy giảm dần)

C. Năng lượng ion hoá I₁ của nguyên tử giảm dần. (đúng)

D. Khối lượng riêng của đơn chất giảm dần. (sai)

Đáp án C.

Ví dụ 2: Để điều chế kim loại Na, người ta thực hiện phản ứng

A. điện phân dung dịch NaOH.

B. điện phân nóng chảy NaCl hoặc NaOH.

C. cho dung dịch NaOH tác dụng với dung dịch HCl.

D. cho dung dịch NaOH tác dụng với H₂O.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Để điều chế kim lại Na người ta thường điện phân nóng chảy NaCl hoặc NaOH

Đáp án B

Ví dụ 3: Kim loại kiềm có nhiều ứng dụng quan trọng : (1) Chế tạo các hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp ; (2) Kim loại Na và K dùng làm chất trao đổi nhiệt trong các lò phản ứng hạt nhân ; (3) Kim loại xesi dùng làm tế bào quang điện ; (4) Các kim loại Na, K dùng để điều chế các dung dịch bazơ ; (5) kim loại kiềm dùng để điều chế các kim loại hiếm bằng phương pháp nhiệt luyện. Phát biểu đúng là :

A. 1, 2, 3, 5.

B. 1, 2, 3, 4.

C. 1, 3, 4, 5.

D. 1, 2, 4, 5.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Các ứng dụng quan trọng của kim loại kiềm là:

(1) Chế tạo các hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp.

(2) Kim loại Na và K dùng làm chất trao đổi nhiệt trong các lò phản ứng hạt nhân.

(3) Kim loại xesi dùng làm tế bào quang điện.

(5) kim loại kiềm dùng để điều chế các kim loại hiếm bằng phương pháp nhiệt luyện.

Đáp án A

Dạng 2: Bài tập về kim loại kiềm tác dụng với nước và dung dịch axit

Ví dụ 1: Cho 4,017 gam một kim loại kiềm M hòa tan vào nước dư được dung dịch Y. Trung hòa dung dịch Y cần vừa đủ 0,103 mol HCl. Kim loại X là :

A. Na.

B. Li.

C. Rb.

D. K.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Ta có phương trình phản ứng:

2M + 2H₂O → 2MOH + H₂ (1)

mol: 0,103 0,103

MOH + HCl → MCl + H₂O (2)

mol: 0,103 0,103

n M = n MOH = n HCl = 0,103 mol

=> M = 4,017 : 0,103 = 39

=> M là K

Đáp án D

Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm hai kim loại A, B nằm kế tiếp nhau trong cùng nhóm IA. Lấy 6,2 gam X hoà tan hoàn toàn vào nước thu được 2,24 lít hiđro (đktc). A, B là :

A. Li, Na.

B. Na, K.

C. K, Rb.

D. Rb, Cs.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Gọi kí hiệu hóa học chung của 2 kim loại A, B là R

Ta có phương trình phản ứng :

2R + 2H₂O → 2ROH + H₂

mol: 0,2 0,1

$\bar{M} = \frac{6, 2}{0, 2} = 31$ (g/mol).

Vậy 2 kim loại là Na (23) và K (39).

Đáp án B

Ví dụ 3: Hoà tan hoàn toàn 8,5 gam hỗn hợp X gồm Na và K vào nước, thu được dung dịch Y và V lít khí H₂ (đktc). Trung hoà Y bằng H₂SO₄, sau đó cô cạn dung dịch, thu được 22,9 gam muối. Giá trị của V là :

A. 6,72.

B. 4,48.

C. 3,36.

D. 2,24.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Ta có sơ đồ phản ứng:

$\underset{8, 5 g}{{\begin{cases} N a \\ K \end{cases}} + H_{2} O \to {\begin{cases} N a O H \\ K O H \end{cases} + H_{2} S O_{4} \to \underset{22, 9 g}{{\begin{cases} K_{2} S O_{4} \\ N a_{2} S O_{4} \end{cases}}$

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng

m SO₄ có trong dung dịch là: 22,9 – 8,5 = 14,4 gam

=> n SO₄= 14,4 : 96 = 0,15 mol

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích trong dung dịch muối:

n Na⁺ + n K⁺ = 2. n SO₄^2-

=> n Na⁺ + n K⁺ = 2 . 0,15 = 0,3 (mol)

Ta có phương trình tổng quát như sau

R + H₂O → ROH + ½ H₂

=> n H₂ = ½ n R = 0,15 mol

=> V H₂ = 0,15 . 22,4 = 3,36 lít

Dạng 3: Bài tập CO₂, SO₂ tác dụng với dung dịch kiềm

* Một số lưu ý cần nhớ:

Khi cho CO₂, SO₂ vào dung dịch (NaOH, KOH) ta cần xét giá trị T = n OH- / n CO₂

Nếu T ≥ 2 => Sản phẩm tạo thành muối trung hòa

Nếu T ≤ 1 => Sản phẩm tạo thành muối axit

Nếu 1 < T < 2 => Sản phẩm tạo ra 2 muối là CO₃^2- và HCO₃^-

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Dẫn từ từ 5,6 lít CO₂ (đktc) vào 400 ml dung dịch chứa đồng thời các chất NaOH 0,3M; KOH 0,2M; Na₂CO₃ 0,1875M; K₂CO₃ 0,125M thu được dung dịch X. Thêm dung dịch CaCl₂ dư vào dung dịch X, số gam kết tủa thu được là:

Hướng dẫn giải chi tiết:

n_CO2 = 0,25 mol; n_NaOH = 0,12 mol; n_KOH = 0,08 mol; n_Na2CO3 = 0,075 mol; n_K2CO3 = 0,05 mol

=> n_CO3 = 0,125 mol ; n_OH = 0,2 mol

Vì n_OH- < n_CO2 => CO₂ phản ứng với OH^- tạo HCO₃^-

CO₂ + OH^- → HCO₃^-

0,2 ← 0,2

CO₂ + CO₃^2-+ H₂O → 2HCO₃^-

0,05 → 0,05

=> n_CO3 = 0,125 – 0,05 = 0,075 mol

=> n_CaCO3 = n_CO3 = 0,075 => m_CaCO3 = 7,5g

Ví dụ 2: Sục từ từ V lít khí CO₂ (đktc) từ từ vào 500 ml dung dịch hỗn hợp NaOH 0,6M; KOH 0,2M và Ba(OH)₂ 0,4M. Kết thúc phản ứng thu được 27,58 gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị lớn nhất của V thỏa mãn điều kiện của bài toán là

Hướng dẫn giải chi tiết:

V lớn nhất khi có hiện tượng hòa tan kết tủa

n_OH = n_NaOH + n_KOH + 2n_Ba(OH)2 = 0,8 mol

n_BaCO3 = 0,14 mol < n_Ba2+ = 0,2 mol => CO₃^2- tạo hết thành kết tủa

=> n_CO2 = n_OH – n_BaCO3 = 0,66 mol

=> V = 14,784 lít.

Giải SGK, SBT, Chuyên đề Hóa Học Lớp 12