Các kim loại nhóm IA (nhóm kim loại kiềm) và hợp chất của chúng có nhiều ứng dụng như: sản xuất pin lithium, nước Javel, phân kali, tế bào quang điện, đồng hồ nguyên tử,...

Vậy, đơn chất nhóm IA có đặc điểm gì nổi bật về tính chất vật lí và tính chất hoá học? Các hợp chất nhóm IA quan trọng như xút, soda được sản xuất trong công nghiệp như thế nào?

Một số đại lượng đặc trưng của các nguyên tố nhóm IA được trình bày trong Bảng 24.1:

Tại sao các nguyên tố kim loại nhóm IA không tồn tại ở dạng đơn chất trong tự nhiên?

Một số thông số vật lí của kim loại nhóm IA được trình bày ở Bảng 24.2:

Thực hiện các yêu cầu sau:

1. Nhận xét về xu hướng biến đổi nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các kim loại nhóm IA.

2. Dựa vào Bảng 24.2, hãy nhận xét về khối lượng riêng và độ cứng của các kim loại nhóm IA.

Lithium, sodium, potassium tác dụng với nước, chlorine, oxygen

Ba thí nghiệm về phản ứng của lithium, sodium, potassium với nước, chlorine, oxygen đã được thực hiện và quan sát thấy các hiện tượng như được mô tả dưới đây:

Hoá chất: kim loại lithium, sodium, potassium, nước.

Dụng cụ: 3 bình tam giác đựng khí oxygen, 3 bình tam giác đựng khí chlorine, 3 chậu thuỷ tinh, muôi sắt, dao, kẹp sắt.

Thí nghiệm 1: Tác dụng với nước

Tiến hành:

Cho mỗi mẩu kim loại vào một chậu thuỷ tinh chứa nước, hiện tượng xảy ra được ghi lại ở Bảng 24.3.

Thực hiện các yêu cầu sau:

1. So sánh mức độ phản ứng của Li, Na, K với nước.

2. Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra. Nêu cách nhận biết môi trường của các dung dịch sau phản ứng.

Thí nghiệm 2: Tác dụng với chlorine

Tiến hành:

Cho mỗi mẩu kim loại Li, Na, K vào một muôi sắt, hơ nóng trên ngọn lửa đèn cồn đến khi nóng chảy, rồi đưa nhanh vào bình đựng khí chlorine.

Hiện tượng xảy ra như sau: Các kim loại bốc cháy với mức độ tăng dần từ Li đến K. Thực hiện yêu cầu sau:

Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra.

Thí nghiệm 3: Tác dụng với oxygen

Tiến hành:

Cho mỗi mẩu kim loại Li, Na, K vào một muôi sắt, hơ nóng trên ngọn lửa đèn cồn đến khi nóng chảy rồi đưa nhanh vào lọ đựng khí oxygen.

Hiện tượng xảy ra như sau: Các kim loại bốc cháy với mức độ tăng dần từ Li đến K.

Thực hiện yêu cầu sau:

Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra.

Trong phòng thí nghiệm:

a) Khi kim loại nhóm IA (Li, Na, K) tác dụng với nước thì cần lấy mẩu kim loại nhỏ. Giải thích.

b) Sodium được dùng để loại nước khỏi một số dung môi hữu cơ như ether. Giải thích.

a) Tại sao có thể bảo quản Na, K bằng cách ngâm trong dầu hoả?

b) Có thể sử dụng alcohol (ví dụ ethanol) để bảo quản kim loại nhóm IA không? Giải thích.

Phân biệt Li⁺, Na⁺, K⁺ bằng ngọn lửa (học sinh quan sát video thí nghiệm)

Hoá chất: các dung dịch bão hoà: LiCl, NaCl, KCl.

Dụng cụ: ống nghiệm, giá ống nghiệm, dây platinum (hoặc nickel); đèn khí Bunsen (khí gas).

Tiến hành:

- Nhúng dây platinum vào ống nghiệm chứa dung dịch LiCl bão hoà.

- Hơ nóng đầu dây trên ngọn lửa đèn khí.

- Tiến hành thí nghiệm tương tự với dung dịch NaCl bão hoà và dung dịch KCl bão hoà.

Quan sát hiện tượng xảy ra qua video thí nghiệm và thực hiện yêu cầu sau:

Nhận xét về màu ngọn lửa các ion kim loại trong thí nghiệm.

Viết các quá trình oxi hoá, quá trình khử xảy ra ở mỗi điện cực và viết phương trình hoá học của quá trình điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn.

NaHCO₃ là hợp chất kém bền nhiệt, bắt đầu bị phân huỷ ở khoảng 120 ^oC:

2NaHCO₃(s)  Na₂CO₃(s) + CO₂(g) + H₂O (g)

Trong thực tiễn, NaHCO₃ được sử dụng làm bột nở trong chế biến thực phẩm và làm chất chữa cháy dạng bột. Giải thích cơ sở của các ứng dụng đó.

Viết các phương trình hoá học để giải thích cơ sở các ứng dụng sau:

a) Viên sủi chứa NaHCO₃ và acid hữu cơ (viết gọn là HX) có khả năng tạo bọt khí khi hoà tan vào nước.

b) Trong kĩ thuật xử lí nước, NaHCO₃ được dùng để điều chỉnh pH khi nước dư acid (H⁺).

Trong thực tiễn, sodium carbonate có một số ứng dụng.

1. Tách loại ion Mg²⁺ và Ca²⁺ ra khỏi nước (để làm mềm nước).

2. Tách loại ion Fe³⁺ ra khỏi nước ở dạng kết tủa Fe(OH)₃ (để xử lí nước nhiễm phèn).

Viết phương trình hoá học để giải thích các ứng dụng trên.

a) Trong quá trình Solvay viết các phương trình hoá học của phản ứng:

- Nung vôi để cung cấp vôi sống và carbon dioxide.

- Tái chế ammonia từ vôi sống và dung dịch ammonium chloride.

b) Quy trình Solvay đã giảm thiểu được tác động đến môi trường bằng cách quay vòng các sản phẩm trung gian (như CO₂ và NH₃) để tái sử dụng trong quy trình sản xuất.

Từ sơ đồ quá trình Solvay, hãy làm sáng tỏ nhận định trên.

- Bảo quản kim loại kiềm đúng cách.

- Giải thích được cơ sở của quá trình sản xuất chlorine – kiềm, quá trình Solvay.