Lời giải bài tập Hóa học lớp 12 Bài 17: Nguyên tố nhóm IA sách Chân trời sáng tạo hay, chi tiết sẽ giúp học sinh xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập môn Hóa học 12. Mời các bạn đón xem:
Giải bài tập Hóa học 12 Bài 17: Nguyên tố nhóm IA
Lời giải:
* Kim loại nhóm IA
- Tính chất:
+ 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 hóa học: Tác dụng halogen, tác dụng với nước, tác dụng với oxygen.
- Ứng dụng:
+ Chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp dùng trong thiết bị báo cháy,...
+ Các kim loại potassium và sodium dùng làm chất trao đổi nhiệt trong một vài loại lò phản ứng hạt nhân.
+ Kim loại caesium 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 nhiều trong tổng hợp hữu cơ.
* Ứng dụng của hợp chất kim loại nhóm IA
- Sodium chloride: có vai trò quan trọng trong thực phẩm, nông nghiệp, công nghiệp, chăn nuôi, y tế và trong cuộc sống hằng ngày của con người.
- Sodium hydroxide: được sử dụng trong sản xuất dược phẩm, hoá chất, dệt và nhuộm màu; công nghiệp sản xuất giấy; sản xuất tơ nhân tạo, chất giặt tẩy; chế biến thực phẩm; dầu khí; xử lí nước,...
- Sodium hydrogencarbonate: được sử dụng trong chế biến thực phẩm, trong sản xuất thuỷ tinh,... trong y học, được sử dụng để làm giảm chứng đau dạ dày do dư acid, điều trị các triệu chứng viêm loét dạ dày hoặc tá tràng.
- Sodium carbonate: Một lượng lớn được sử dụng trong công nghiệp thủy tinh, xử lí nước, sản xuất xà phòng, chất tẩy rửa, thuốc, phụ gia thực phẩm, ...
Lời giải:
Cấu hình electron : Kim loại kiềm là những nguyên tố s. Lớp electron ngoài cùng của nguyên tử chỉ có le, ở phân lớp ns1 (n là số thứ tự của chu kì). So với những electron khác trong nguyên tử thì electron ns1 ở xa hạt nhân nguyên tử nhất, do đó dễ tách khỏi nguyên tử. Do đó, khi tạo liên kết hóa học, kim loại nhóm IA chỉ nhường 1 electron để đạt cấu hình bền của khí hiếm, nên trong các hợp chất, kim loại nhóm IA đều thể hiện số oxi hoá +1.
Lời giải:
Vì kim loại nhóm IA có giá trị thế điện cực chuẩn rất nhỏ nên các kim loại nhóm IA có tính khử mạnh hay nói cách khác là kim loại nhóm IA hoạt động hóa học mạnh, chúng dễ dàng kết hợp với những chất khác để tạo thành hợp chất. Do đó trong tự nhiên kim loại nhóm lA chỉ tồn tại ở dạng hợp chất.
Phương pháp giải:
Lời giải:
Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi kim loại nhóm IA giảm dần từ Li đến Cs.
Luyện tập trang 93 Hóa học 12: Vì sao kim loại nhóm IA có khối lượng riêng nhỏ và độ cứng thấp?
Lời giải:
- Khối lượng riêng của các kim loại kiềm nhỏ là do nguyên tử của các kim loại kiềm có bán kính lớn và do cấu tạo mạng tinh thể của chúng kém đặc khít.
- Kim loại kiềm có độ cứng thấp vì liên kết kim loại trong mạng tinh thể yếu.
Lời giải:
Kim loại kiềm có 1 electron lớp ngoài cùng nên chúng có xu hướng nhường 1 electron để đạt cấu hình bền của khí hiếm, giá trị thế điện cực chuẩn của kim loại kiềm rất âm nên kim loại kiềm có tính khử mạnh.
=> Tính chất hóa học đặc trưng của kim loại nhóm IA là tính khử.
Lời giải:
- Khi cắt mẩu sodium ở trong không khí, bề mặt sodium lập tức phản ứng với oxygen trong không khí tạo Na2O nên tính ánh kim lập tức mờ đi.
- Khi cắt kim loại lithium, potassium trong không khí thì bề mặt vừa cắt có ánh kim lập tức mờ đi.
Lời giải:
Lời giải:
- Sodium và potassium dễ tác dụng với với nước, với oxygen trong không khí nên trong phòng thí nghiệm sodium và potassium thường được bảo quản trong dầu hoả. Vì sodium và potassium nặng hơn dầu hỏa, nên khi ở trong dầu hỏa, các kim loại này sẽ chìm trong dầu hỏa, không tiếp xúc được với oxygen và hơi nước trong không khí.
- Lithium không được bảo quản bằng cách ngâm trong dầu hỏa, vì lithium nhẹ, nên khi ở trong dầu hỏa, lithium nổi trên dầu hỏa và tiếp xúc được với nitrogen, oxygen trong không khí. Xảy ra phản ứng mãnh liệt giữa lithium với nitrogen, oxygen trong không khí, kết quả của phản ứng này khi xảy ra trên dầu hỏa là lithium bốc cháy.
Câu hỏi 7 trang 94 Hóa học 12: Kim loại nhóm IA hoạt động hóa học mạnh. Tại sao?
Lời giải:
Kim loại kiềm là những nguyên tố s. Lớp electron ngoài cùng của nguyên tử chỉ có le, ở phân lớp ns1 (n là số thứ tự của chu kì). So với những electron khác trong nguyên tử thì electron ns1 ở xa hạt nhân nguyên tử nhất, do đó dễ tách 1 electron khỏi nguyên tử để trở thành ion M+. Vì thế kim loại loại nhóm IA hoạt động hóa học mạnh.
Lời giải:
Trong cùng nhóm IA, tính kim loại (tính khử) tăng dần từ Li đến K nên mức độ mãnh liệt của phản ứng giữa các kim loại nhóm IA với oxygen và nước cũng tăng dần từ Li đến K.
Lời giải:
- 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 nhóm IA bằng màu ngọn lửa.
Lời giải:
- Trích các dung dịch trên làm mẫu thử và đánh số thứ tự.
- Nhúng đầu dây inox sạch vào một mẫu thử, rồi đưa vào ngọn lửa không màu của đèn khí. Lặp lại tương tự với mẫu thử còn lại:
+ Mẫu thử nào cháy cho ngọn lửa vàng chứa dung dịch NaCl, Na2SO4.
+ Mẫu thử nào cháy cho ngọn lửa tím nhạt chứa dung dịch KCl.
+ Mẫu thử nào cháy cho ngọn lửa đỏ tía chứa dung dịch LiNO3.
- Nhỏ vài giọt dung dịch BaCl2 vào hai mẫu thử chứa dung dịch NaCl, Na2SO4:
+ Mẫu thử không xuất hiện hiện tượng chứa dung dịch NaCl.
+ Mẫu thử xuất hiện kết tủa trắng chứa dung dịch Na2SO4.
PTHH:
Phương pháp giải:
- Các sản phẩm trong công nghiệp chlorine – kiềm: sodium hydroxide, chlorine và hydrogen.
- Ứng dụng:
+ Sodium hydroxide còn gọi là “xút” được sử dụng trong sản xuất dược phẩm, hoá chất, dệt và nhuộm màu; công nghiệp sản xuất giấy; sản xuất tơ nhân tạo, chất giặt tẩy; chế biển thực phẩm; dầu khí; xử lí nước,...
+ Chlorine thường dùng trong khử trùng nước sinh hoạt, hô bơi, tẩy trắng vải, sợi, bột giấy, điều chế nhựa PVC, chất dẻo, cao su, chất màu, sản xuất chất chống nấm mốc, diệt côn trùng, sản xuất dược phẩm, ...
+ Hydrogen sử dụng như một nhiên liệu hay hoá chất để tổng hợp ammonia, methanol, hydrochloric acid,...
Lời giải:
Dựa vào các thông tin trên để vẽ sơ đồ tư duy, trình bày các sản phẩm cơ bản của công nghiệp chlorine-kiềm và những ứng dụng quan trọng của chúng.
Câu hỏi 11 trang 97 Hóa học 12: Giải thích tại sao NaHCO3 được dùng làm bột nở.
Lời giải:
NaHCO3 được dùng làm bột nở vì:
+ Dưới tác dụng của nhiệt độ, muối sodium bicarbonate bị nhiệt phân:
+ Quá trình nhiệt phân tạo khí CO2 và hơi nước giúp bánh nở và xốp.
Lời giải:
Trong dung dịch, NaHCO3 phân li tạo các ion sau:
Trong môi trường acid xảy ra phản ứng sau:
Phản ứng trên tạo bọt khí CO2 và làm giảm lượng H+ trong dung dịch, giúp tăng pH dung dịch.
Phương pháp giải:
- Phương pháp Solvay (mang tên nhà hoá học Ernest Solvay) sử dụng nguồn nguyên liệu dễ tìm trong tự nhiên là muối ăn (NaCl), đá vôi (CaCO3) và ammonia (NH3).
- Quá trình diễn ra như sau:
+ Hoà tan NaCl vào dung dịch NH3 đặc đến bão hoà.
+ Nung CaCO3 rồi dẫn khí thoát ra vào dung dịch bão hoà của NaCl trong NH3:
+ Do NaHCO3 ít tan hơn các muối khác nên kết tinh trước. Tách NaHCO3 khỏi dung dịch, nung ở nhiệt độ cao, thu được soda:
+ Sản phẩm NH4Cl được chế hoá với vôi tôi, thu khí NH3:
Lời giải:
- Trong phương pháp Solvay, vì ammonia được đưa vào rồi sử dụng lại nên phương pháp Solvay được gọi là phương pháp tuần hoàn ammonia.
- Ưu điểm:
+ Nguyên liệu sản xuất rẻ.
+ Các phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ không cao, áp suất gần với áp suất khí quyển.
+ 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.
+ Quá trình sản xuất được thực hiện liên tục trong dòng nguyên liệu khí – lỏng là chủ yếu, do đó dễ cơ giới hóa và tự động hóa sản xuất.
+ Soda và baking soda thu được có độ tinh khiết cao.
Luyện tập trang 98 Hóa học 12: Hãy vẽ sơ đồ tổng hợp Na2CO3 theo phương pháp Solvay.
Lời giải:
Bài tập
Bài 1 trang 99 Hóa học 12: Phương pháp điều chế NaOH trong công nghiệp là
A. Cho kim loại Na tác dụng với nước.
B. Cho Na2O tác dụng với nước.
C. Điện phân dung dịch NaCl bão hoà có màng ngăn.
D. Điện phân dung dịch NaCl bão hoà, không có màng ngăn.
Phương pháp giải:
Trong công nghiệp, NaOH được điều chế bằng cách điện phân dung dịch NaCl bão hoà, có màng ngăn.
Lời giải:
Phương pháp điều chế NaOH trong công nghiệp là điện phân dung dịch NaCl bão hoà có màng ngăn.
→ Chọn C.
Lời giải:
- Phương trình hoá học:
Sản phẩm tạo thành là potassium chloride tan tốt trong nước.
- Ứng dụng của potassium chloride:
+ Làm phân bón.
+ Bảo quản thực phẩm.
+ Sử dụng trong công nghệ luyện kim.
+ Thuốc,…
Bài 3 trang 99 Hóa học 12: Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra trong các thí nghiệm sau:
a) Cho một mẩu kim loại sodium vào cốc nước.
b) Sục khí CO2 vào dung dịch KOH.
c) Nhỏ dung dịch HCl vào ống nghiệm có chứa sẵn Na2CO3.
d) Nhỏ dung dịch HCl vào ống nghiệm có chứa sẵn KHCO3.
e) Cho một lượng NaHCO3 rắn vào ống nghiệm rồi đun nóng trên ngọn lửa đèn cồn.
Lời giải:
Lý thuyết Nguyên tố nhóm IA
A. Đơn chất
1. Vị trí, cấu tạo và trạng thái tự nhiên
- Đặc điểm của kim loại nhóm IA:
+ Cấu hình electronh lớp ngoài cùng là ns1
+ Giá trị của thế điện cực chuẩn rất nhỏ.
+ Tồn tại trong tự nhiên ở dạng hợp chất.
2. Tính chất vật lí
- Kim loại nhóm IA có bán kính nguyên tử lớn, cấu trúc mạng tinh thể kém đặc khít nên khối lượng riêng nhỏ. Lithium là kim loại nhẹ nhất trong tất cả kim loại.
- 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.
3. Tính chất hóa học
Do kim loại kiềm có giá trị rất nhỏ nên chúng có tính khử mạnh: M M+ + e
- Tác dụng với nước, oxygen và chlorine.
Các kim loại kiềm phản ứng mạnh với nước, oxygen, chlorine và nhiều chất oxi hóa khác,… Mức độ phản ứng của kim loại kiềm với chất oxi hóa tăng dần từ lithium đến caesium. Vì vậy:
+ Trong tự nhiên, các nguyên tố nhóm IA chỉ tồn tại dạng hợp chất.
+ Các kim loại kiềm được bảo quản bằng cách ngâm trong dầu hỏa khan hoặc trong bình khí hiếm.
B. Hợp chất
1. Tính tan
- Phần lớn các hợp chất của kim loại nhóm IA tan tốt trong nước, khi tan trong nước phân li thành ion.
2. Nhận biết ion
Có thể nhận biết ion kim loại kiềm bằng cách thử màu ngọn lửa.
+ 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.
3. Sodium chloride
NaCl là hợp chất phổ biến nhất của sodium trong tự nhiên, được khai thác từ nước biển, muối mỏ.
- NaCl có vai trò quan trọng trong thực phẩm, nông nghiệp, công nghiệp, chăn nuôi, y tế và trong cuộc sống hằng ngày của con người
4. Điện phân dung dịch sodium chloride
- Điện phân dung dịch NaCl bão hòa có màng ngăn tạo ra các sản phẩm cơ bản của công nghiệp chlorine – kiềm: sodium hydroxide, chlorinde vvà hydrogen.
5. Sodium hydrogencarbonate, sodium carbonate
1. Sodium hydrogencarbonate
- NaHCO3 còn gọi là baking soda, là chất rắn màu trắng, bền ở nhiệt độ thường, bị phân hủy khi đun nóng.
NaHCO3 có thể tác dụng được với dung dịch acid và dung dịch kiềm:
NaHCO3 + HCl NaCl + CO2 + H2O
NaHCO3 + NaOH Na2CO3 + H2O
NaHCO3 được sử dụng trong chế biến thực phẩm, trong sản xuất thủy tinh,…
- Trong y học, NaHCO3 được sử dụng để làm giảm chứng đau dạ dày, do dư acid, điều trị các triệu chứng viêm loét dạ dày hoặc tá tràng.
2. Sodium carbonate
- Na2CO3 được gọi là soda, là chất rắn màu trắng, dễ tan trong nước.
- Một lượng lớn Na2CO3 được sử dụng trong công nghiệp thủy tinh.
3. Phương pháp Solvay
- Phương pháp Solvay dùng để sản xuất soda và baking soda
Quá trình cụ thể
(1) Hòa tan NaCl vào dung dịch NH3 đặc đến bão hòa.
(2) Nung CaCO3 rồi dẫn khí thoát ra vào dung dịch bão hòa của NaCl trong NH3
(3) Do NaHCO3 ít tan hơn các muối khác nên kết tinh trước. Tách NaHCO3 khỏi dung dịch, nung ở nhiệt độ cao, thu được soda:
(4) Sản phẩm NH4Cl được chế hóa với vôi tôi, thu khí NH3:
2NH4Cl + Ca(OH)2 CaCl2 + 2NH3 + 2H2O
Sơ đồ tư duy Nguyên tố nhóm IA
Xem thêm các bài giải bài tập Hóa Học lớp 12 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:
Bài 15. Các phương pháp tách kim loại
Bài 16. Hợp kim – Sự ăn mòn kim loại
Bài 19. Đại cương về kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất
Bài 20. Sơ lược về phức chất và sự hình thành phức chất của ion kim loại chuyển tiếp trong dung dịch