Lý thuyết Hóa học 12 Bài 17: Nguyên tố nhóm IA - Cánh diều

---

Haylamdo biên soạn tóm tắt lý thuyết Hóa 12 Bài 17: Nguyên tố nhóm IA sách Cánh diều hay nhất, chi tiết sẽ giúp học sinh lớp 12 nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Hóa học 12.

Lý thuyết Hóa 12 Bài 17: Nguyên tố nhóm IA - Cánh diều

I. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

- Nhóm IA gồm các nguyên tố lithium (Li), natri (sodium, Na), kali (potassium, K), rubidium (Rb), caesium (Cs) và francium (Fr). Sodium và potassium phổ biển hơn các nguyên tố còn lại trong nhóm.

- Trong vỏ Trái Đất, các nguyên tố nhóm IA tồn tại ở dạng hợp chất trong các khoáng vật.

- Trong nước mặt, nước ngầm...., các nguyên tố sodium, potassium tồn tại ở dạng cation Na⁺ và K⁺.

- Kim loại nhóm IA còn được gọi là các kim loại kiềm.

II. ĐƠN CHẤT

1. Tính chất vật lí

Bên cạnh tính chất chung của các kim loại, các đơn chất kim loại nhóm IA còn có một số tính chất vật lí đặc trưng.

a) Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi

Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy của kim loại kiềm có xu hướng giảm từ lithium đến caesium.

b) Khối lượng riêng và độ cứng

Các kim loại kiềm có khối lượng riêng nhỏ và độ cứng thấp hơn nhiều so với các kim loại nhóm khác. Các kim loại kiềm dễ được cắt nhỏ bởi dao, kéo,... Đó là do chúng có cấu tạo tinh thể khá rỗng và có lực liên kết kim loại yếu.

Chú ý: Ở điều kiện thường, tất cả các kim loại kiềm đều có cùng kiểu mạng tinh thểlập phương tâm khối.

2. Tính chất hóa học

a) Xu hướng chung

Do kim loại kiềm có giá trị $E_{M^{+}/M}^0$ rất nhỏ nên chúng có tính khử mạnh.

M $\stackrel{}{\to }$ M⁺ + e

Trong nhóm IA, tính khử các kim loại kiềm tăng từ lithium đến caesium.

b) Tác dụng với nước, oxygen và chlorine

Các kim loại kiềm phản ứng mạnh với nước, oxygen, chlorine và nhiều chất oxi hoá khác,... Mức độ phản ứng của kim loại kiềm với chất oxihoá tăng dần từ lithium đến caesium. Vì vậy:

- Trong tự nhiên, nguyên tố nhóm IA chỉ tồn tại dạng hợp chất.

- Các kim loại kiềm được bảo quản bằng cách ngâm trong dầu hoả khan hoặc trong bình khí hiếm.

III. HỢP CHẤT

1. Khả năng hoà tan trong nước

Ở điều kiện thường, đa số các hợp chất của kim loại kiềm tan tốt trong nước.

2. Một số hợp chất quan trọng

a) Sodium chloride

- Sodium chloride được dùng trong chế biến và bảo quản thực phẩm, làm nguyên liệu chính của quy trình công nghiệp chlorine - kiềm. Công đoạn chính của công nghiệp chlorine - kiềm là điện phân dung dịch sodium chloride bão hoà trong bể điện phân có màng ngăn xốp.

- Phương trình hoá học của phản ứng điện phân dung dịch NaCl bão hoà trong bể điện phân có màng ngăn:

2NaCl_(aq) + 2H₂O_(l)$\underset{comangngan}{\overset{dienphan}{\to }}$ 2NaOH_(aq) + Cl_2(g) + H_2(g)

- Dung dịch thu được sau điện phân có thành phần chính là NaOH nhưng còn lẫn NaCl. Cô đặc dung dịch, NaCl tan ít hơn so với NaOH nên kết tinh trước. Tách NaCl ra khỏi dung dịch. Tiếp tục cô đặc dung dịch NaOH, làm lạnh để tách được NaOH rắn.

- Các sản phẩm của công nghiệp chlorine - kiềm có nhiềuứng dụng:

+ Sodium hydroxide: Được dùng trong chế biến dầu mỏ, sản xuất nhôm, giấy,xà phòng và nhiều hoá chất khác.

+ Chlorine: Được dùng để sản xuất chất tẩy trẳng và sát trùng; sản xuất hydrochloric acid, potassium chlorate,...

+ Hydrogen: Được dùng đề sản xuất hydrochloric acid, ammonia,...

b) Sodium hydrogencarbonate (NaHCO₃)

- Sodium hydrogencarbonate có dạng bột, màu trắng, còn được gọi là baking soda.

- Trong y học, NaHCO₃ được sử dụng để điều trị triệu chứng dư acid ở dạ dày. Vai trò của NaHCO₃ là làm giảm nồng độ cation H⁺ theo phươn trình hóa học:

$HC{O_3^{-}}_{\left(aq\right)}+{H^{+}}_{\left(aq\right)}\to H_2{O}_{\left(l\right)}+C{O_2}_{\left(g\right)}\left(*\right)$

Trong điều trị bệnh, sodium hydrogencarbonate còn được gọi là sodium bicarbonate, được sử dụng ở dạng viên uống hoặc dung dịch truyền tĩnh mạch.

- Trong sản xuất và đời sống, baking soda có một số ứng dụng như:

+ Điều chỉnh vị chua của nước giải khát theo phản ứng (*).

+ Làm tăng độ xốp của bánh, làm mềm thực phẩm.

c) Sodium carbonate

- Sodium carbonate (Na₂CO₃) có dạng bột, màu trắng, còn được gọi là soda.

- Dung dịch soda có môi trường kiềm nên chất béo trong dầu, mỡ bị thuỷ phân trong dung dịch này. Do đó, soda được sử dụng để tẩy rửa dầu, mỡ bám trên các dụng cụ, thiết bị.

- Soda thường được dùng để làm mềm nước cứng, làm nguyên liệu quan trọng trong sản xuất thuỷ tinh, giấy và nhiều hoá chất khác. Soda còn được sử dụng thay cho sodium hydroxide trong sản xuất xà phòng từ chất béo.

- Lượng lớn soda được sản xuất theo phương pháp Solvay bằng cách cho khí CO₂ (thu từ quá trình nhiệt phân đá vôi) vào dung dịch chứa sodium chloride bão hoà và ammonia bão hoà:

NaCl_(aq) + CO_2(aq) +NH_3(aq) +H₂O_(l) ⇌ NaHCO_3(s) + NH₄Cl_aq)

Trong dung dịch phản ứng, NaHCO₃ có độ tan kém hơn nên kết tinh trước và tách ra khỏi dung dịch. Nhiệt phân NaHCO₃ thu được soda.

2NaHCO_3(s) $\stackrel{t^0}{\to }$Na₂CO_3(s) + H₂O_(g) + CO_2(g)

Để tái sử dụng NH₃, người ta cho dung dịch NH₄Clphản ứng với CaO (thu được từ quá trình nhiệt phân đá vôi). Phương trình hoá học của phản ứng là:

2NH₄Cl_(aq) + CaO_(s) $\stackrel{}{\to }$ 2NH_3(g) + CaCl_2(aq) + H₂O_(l)

3. Phân biệt các ion kim loại

Có thể nhận biết hoặc phân biệt các hợp chất của kim loại kiềm dựa vào màu ngọn lửa khi đốt chúng.

+ Hợp chất của Li: ngọn lửa có màu đỏ tía.

+ Hợp chất của Na: ngọn lửa có màu vàng.

+ Hợp chất của K: ngọn lửa có màu tím.