Giải SGK Hóa học 12 CTST Bài 17. Nguyên tố nhóm IA có đáp án

* Kim loại nhóm IA:

- Tính chất vật lí: Kim loại nhóm IA có ánh kim, dẫn điện tốt, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp, khối lượng riêng nhỏ, độ cứng tương đối thấp.

- Tính chất hoá học: Kim loại nhóm IA có tính khử mạnh, tính khử tăng dần từ Li đến Cs.

* Một số hợp chất của kim loại nhóm IA:

- Sodium chloride (NaCl): là chất rắn, không màu; có vai trò quan trọng trong thực phẩm, nông nghiệp, công nghiệp, chăn nuôi, y tế và trong cuộc sống hàng ngày của con người.

- Sodium hydrogencarbonate (NaHCO₃): là chất rắn, màu trắng, bền ở nhiệt độ thường, bị phân huỷ khi đun nóng; NaHCO₃ có thể tác dụng được với cả dung dịch acid và dung dịch kiềm. Về ứng dụng, NaHCO₃ được sử dụng trong chế biến thực phẩm, sản xuất thuỷ tinh; trong y học, NaHCO₃ được sử dụng để làm giảm chứng đau dạ dày do dư acid, điều trị các chứng viêm loét dạ dày hoặc tá tràng …

- Sodium carbonate (Na₂CO₃): là chất rắn màu trắng, dễ tan trong nước; Na₂CO₃ bị thuỷ phân trong dung dịch cho môi trường kiềm. Về ứng dụng, một lượng lớn Na₂CO₃ được sử dụng trong công nghiệp thuỷ tinh. Ngoài ra, Na₂CO₃ còn được dùng trong xử lí nước, sản xuất xà phòng, chất tẩy rửa, thuốc, phụ gia thực phẩm …

Kim loại nhóm IA có 1 electron ở lớp ngoài cùng; có bán kính nguyên tử lớn nhất (so với các nguyên tố thuộc cùng chu kì) do đó, dễ nhường electron khi tham gia phản ứng hoá học, tạo thành hợp chất trong đó kim loại nhóm IA có số oxi hoá là +1.

Kim loại nhóm IA có thế điện cực chuẩn $E_{M^{+}/M}^o$rất nhỏ nên dễ tách electron hoá trị ra khỏi nguyên tử. Do đó, trong tự nhiên kim loại nhóm IA chỉ tồn tại dưới dạng hợp chất. 

Trong nhóm IA, đi từ Li đến Cs:

+ Nhiệt độ nóng chảy giảm dần;

+ Nhiệt độ sôi giảm dần.

Do các ion kim loại liên kết với nhau bằng liên kết kim loại yếu nên kim loại nhóm IA có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp và độ cứng tương đối thấp.

Kim loại nhóm IA có 1 electron ở lớp ngoài cùng; có thế điện cực chuẩn $E_{M^{+}/M}^o$rất nhỏ nên kim loại nhóm IA có tính khử mạnh, tính khử tăng dần từ Li đến Cs.

Khi cắt mẩu sodium ở trong không khí, bề mặt vừa cắt có ánh kim lập tức mờ đi do lớp sodium ở bề mặt vết cắt ngay lập tức phản ứng với các tác nhân có trong không khí như oxygen, hơi nước …

4Na + O₂ → 2Na₂O

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

Hiện tượng khi cắt kim loại lithium, potassium trong không khí cũng xảy ra tương tự như khi cắt mẩu sodium ở trong không khí: bề mặt vừa cắt có ánh kim lập tức mờ đi.

- Kim loại nhóm IA dễ tác dụng với nước, với oxygen trong không khí nên trong phòng thí nghiệm Na và K thường được bảo quản trong dầu hoả. Li, Rb và Cs thường được bảo quản trong các ống thuỷ tinh kín hoặc môi trường khí hiếm (như argon).

- Không thể dùng cách ngâm trong dầu hoả để bảo quản Li vì Li có khối lượng riêng nhỏ hơn khối lượng riêng của dầu hoả nên sẽ nổi phía trên dầu hoả.

Kim loại nhóm IA hoạt động hoá học mạnh do có thế điện cực chuẩn $E_{M^{+}/M}^o$ rất nhỏ.

Từ Li đến K, bán kính nguyên tử tăng dần, tính khử của kim loại cũng tăng dần. Do đó, mức độ mãnh liệt của phản ứng với oxygen và nước tăng dần từ Li đến K.

Hiện tượng:

+ Muối của lithium cháy cho ngọn lửa màu đỏ tía.

+ Muối của sodium cháy cho ngọn lửa màu vàng.

+ Muối của potassium cháy cho ngọn lửa màu tím nhạt.

Kết luận: Có thể nhận biết ion kim loại kiềm bằng cách thử màu ngọn lửa.

- Dùng phương pháp thử màu ngọn lửa:

+ Muối cháy cho ngọn lửa màu đỏ tía: LiNO₃;

+ Muối cháy cho ngọn lửa màu tím nhạt: KCl;

+ Muối cháy cho ngọn lửa màu vàng: NaCl, Na₂SO₄.

- Phân biệt 2 muối NaCl, Na₂SO₄ bằng dung dịch BaCl₂:

+ Không có hiện tượng xuất hiện là: NaCl.

+ Có kết tủa trắng xuất hiện: Na₂SO₄.

BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaCl

Học sinh vẽ sơ đồ tư duy theo ý tưởng của mình. Có thể tham khảo sơ đồ tư duy sau (nguồn Internet):

NaHCO₃ là chất rắn màu trắng, bền ở nhiệt độ thường, bị phân huỷ khi đun nóng sinh ra sản phẩm có khí CO₂ và hơi nước.

NaHCO₃ được dùng làm bột nở do ở nhiệt độ cao, NaHCO₃ phân huỷ sinh ra khí, khí thoát ra làm cho bánh phồng, xốp.

- Phần lớn các loại thuốc sủi bọt chứa tá dược rã sinh khí bao gồm NaHCO₃ (sodium hydrogencarbonate) và acid hữu cơ (citric acid hay tartaric acid). Khi bỏ viên sủi vào nước sẽ xảy ra phản ứng giữa NaHCO₃ và acid tạo ra khí CO₂ gây sủi bọt làm tan rã viên tạo thành dung dịch thuốc.

- Phản ứng giữa NaHCO₃ và acid hữu cơ tạo thành muối (muối của kim loại mạnh và gốc acid yếu), muối này bị thuỷ phân tạo thành dung dịch có môi trường base.

- Phương pháp Solvay được gọi là phương pháp tuần hoàn ammonia vì phương pháp này có sự quay vòng các sản phẩm trung gian (như CO₂ và NH₃) để tái sử dụng trong quy trình sản xuất.

- Ưu điểm của phương pháp Solvay:

+ Sử dụng nguồn nguyên liệu dễ tìm trong tự nhiên là muối ăn (NaCl), đá vôi (CaCO₃) và ammonia (NH₃).

+ 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.

+ Sản phẩm thu được NaHCO₃ và Na₂CO₃ có độ tinh khiết cao.

Học sinh vẽ sơ đồ theo quy trình cụ thể trong sách giáo khoa. Có thể tham khảo sơ đồ sau:

Đáp án đúng là: C

Phương pháp điều chế NaOH trong công nghiệp là điện phân dung dịch NaCl bão hoà có màng ngăn.$2NaCl+2H_{2}O\underset{cmn}{\overset{đpdd}{\to }}2NaOH+H_2+C{l}_2$

Phương trình hoá học:

2K + Cl₂ → 2KCl

Sản phẩm thu được là KCl (potassium chloride), tan tốt trong nước.

Một số ứng dụng của KCl là: KCl được sử dụng làm phân bón hoá học, trong y học được dùng để bào chế thuốc, được sử dụng để bảo quản thực phẩm và được dùng để gây ra ngừng tim với tư cách là thuốc thứ ba trong hỗn hợp dùng để tử hình thông qua tiêm thuốc độc…

Các phương trình hoá học xảy ra:

a) 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂.

b) CO₂ + 2KOH → K₂CO₃ + H₂O.

c) 2HCl + Na₂CO₃ → 2NaCl + CO₂ + H₂O.

d) HCl + KHCO₃ → KCl + CO₂ + H₂O.

e) 2NaHCO₃ $\stackrel{t^o}{\to }$Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O.