Ôn tập TN THPT môn Hóa học - Chuyên đề: Kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, nhôm - Nguyễn Thị Nhan

Nội dung tài liệu: Ôn tập TN THPT môn Hóa học - Chuyên đề: Kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, nhôm - Nguyễn Thị Nhan

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CHUYÊN ĐỀ ÔN TẬP BẮC NINH KỲ THI TỐT NGHIỆP THPT NĂM 2023 ¯¯¯¯¯¯¯¯¯ Môn: Hóa học ¯¯¯¯¯¯¯¯ TÊN CHUYÊN ĐỀ: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHÔM. Người biên soạn: Nguyễn Thị Nhan Đơn vị công tác: Trường THPT Quế Võ Số 1 I. TÓM TẮT LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM BÀI 1:. KIM LOẠI KIỀM VÀ HỢP CHẤT CỦA KIM LOẠI KIỀM A. ĐƠN CHẤT I. Vị trí và cấu tạo nguyên tử 1. Vị trí của kim loại kiềm trong bảng tuần hoàn Sáu nguyên tố hoá học đứng sau các nguyên tố khí hiếm là liti (Li), natri (Na), kali (K), rubiđi (Rb), xesi (Cs), franxi (Fr) được gọi là các kim loại kiềm. Các kim loại kiềm thuộc nhóm IA, đứng ở đầu mỗi chu kì (trừ chu kì 1). 2. Cấu tạo và tính chất của nguyên tử kim loại kiềm Cấu hình electron : Kim loại kiềm là những nguyên tố s. Lớp electron ngoài cùng của nguyên tử chỉ có 1e, 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. Năng lượng ion hoá : Các nguyên tử kim loại kiềm có năng lượng ion hoá I1 nhỏ nhất so với các kim loại khác. Thí dụ : Kim loại : Na Mg Al Fe Zn I1 (kJ/mol): 497 738 578 759 906 Do vậy, các kim loại kiềm có tính khử rất mạnh : M M+ + e Trong nhóm kim loại kiềm, năng lượng ion hoá I1 giảm dần từ Li đến Cs. Số oxi hoá : Trong các hợp chất, nguyên tố kim loại kiềm chỉ có số oxi hoá +1. Thế điện cực chuẩn : Các cặp oxi hoá - khử M+/M của kim loại kiềm đều có thế điện cực chuẩn có giá trị rất âm.
2. II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ Một số hằng số vật lí của kim loại kiềm Nguyên tố Li Na K Rb Cs Nhiệt độ sôi (oC) 1330 892 760 688 690 Nhiệt độ nóng chảy 180 98 64 39 29 (oC) Khối lượng riêng 0,53 0,97 0,86 1,53 1,90 (g/cm3) Độ cứng (kim cương có 0,6 0,4 0,5 0,3 0,2 độ cứng là 10) Mạng tinh thể Lập phương tâm khối III. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC Bảng : Một số đại lượng đặc trưng của kim loại kiềm Nguyên tố Li Na K Rb Cs Cấu hình electron [He]2s1 [Ne]3s1 [Ar]4s1 [Kr]5s1 [Xe]6s1 Bán kính nguyên tử 0,123 0,157 0,203 0,216 0,235 (nm) Năng lượng ion hoá I1 520 497 419 403 376 (kJ/mol) Độ âm điện 0,98 0,93 0,82 0,82 0,79 Thế điện cực chuẩn - 3,05 - 2,71 - 2,93 - 2,92 - 2,92 Eo (V) M / M O Các nguyên tử kim loại kiềm đều có năng lượng ion hoá I1 thấp và thế điện cực chuẩn E có giá trị rất âm. Vì vậy kim loại kiềm có tính khử rất mạnh. 1. Tác dụng với phi kim Hầu hết các kim loại kiềm có thể khử được các phi kim. Thí dụ, kim loại Na cháy trong môi trường khí oxi khô tạo ra natri peoxit Na2O2. Trong hợp chất peoxit, oxi có số oxi hoá -1 : 2Na + O2 Na2O2 (r) Natri tác dụng với oxi trong không khí khô ở nhiệt độ phòng, tạo ra Na2O : 4Na + O2 2Na2O (r) 2. Tác dụng với axit
3. o Do thế điện cực chuẩn của cặp oxi hoá - khử E = 0,00 V, thế điện cực chuẩn của cặp 2H / H2 oxi hoá - khử của kim loại kiềm có giá trị từ –3,05 V đến –2,94 V, nên các kim loại kiềm đều có thể + khử dễ dàng ion H của dung dịch axit (HCl, H2SO4 loãng) thành khí H2 (phản ứng gây nổ nguy hiểm) : + + 2M + 2H 2M + H2 3. Tác dụng với nước Vì thế điện cực chuẩn ( Eo ) của kim loại kiềm nhỏ hơn nhiều so với thế điện cực chuẩn của M / M nước ( Eo = -0,41 V) nên kim loại kiềm khử được nước dễ dàng, giải phóng khí hiđro : H2O / H2 2M + H2O 2MOH (dd) + H2 Do vậy, các kim loại kiềm được bảo quản bằng cách ngâm chìm trong dầu hoả. B. MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI KIỀM I. NATRI HIĐROXIT, NaOH 1. Tính chất Natri hiđroxit là chất rắn, không màu, dễ hút ẩm, dễ nóng chảy (322oC), tan nhiều trong nước. Natri hiđroxit là bazơ mạnh, khi tan trong nước nó phân li hoàn toàn thành ion : NaOH Na+ + OH– Tác dụng với axit, oxit axit tạo thành muối và nước. NaOH + HCl NaCl + H2O CO2 + NaOH → NaHCO3 CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O Tác dụng với một số dung dịch muối, tạo ra bazơ không tan. Thí dụ : CuSO4 + 2NaOH Cu(OH) 2+ Na2SO4 2+ – Cu + 2OH Cu(OH)2↓ Al2(SO4)3 + 6NaOH → 2Al(OH)3↓ + 3Na2SO4 keo trắng Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O + CO2 NaHSO4 + NaOH → Na2SO4 + H2O 2. Điều chế
4. Điện phân dung dịch NaCl (có vách ngăn) : 2NaCl + 2H O ®iÖn ph©n  H  + Cl  + 2NaOH 2 cã v¸ch ng¨n 2 2 Dung dịch NaOH thu được có lẫn nhiều NaCl. Người ta cho dung dịch bay hơi nước nhiều lần, NaCl ít tan so với NaOH nên kết tinh trước. Tách NaCl ra khỏi dung dịch, còn lại là dung dịch NaOH. II. NATRI HIĐROCACBONAT VÀ NATRI CACBONAT 1. Natri hiđrocacbonat, NaHCO3 Bị phân huỷ bởi nhiệt : to 2NaHCO3  Na2CO3 + H2O + CO2 Tính lưỡng tính : NaHCO3 là muối của axit yếu, tác dụng được với nhiều axit NaHCO3 + HCl NaCl + H2O + CO2 Phương trình ion rút gọn : + HCO3 + H H2O + CO2 Trong phản ứng này, ionHCO3 nhận proton, thể hiện tính chất của bazơ. NaHCO3 là muối axit, tác dụng được với dung dịch bazơ tạo ra muối trung hoà : NaHCO3 + NaOH Na2CO3 + H2O Phương trình ion rút gọn : – 2 HCO3 + OH CO3 + H2O Trong phản ứng này, ion HCO3 nhường proton, thể hiện tính chất của axit. Nhận xét: Muối NaHCO3 có tính lưỡng tính, là tính chất của ion HCO3 : Khi tác dụng với axit, nó thể hiện tính bazơ ; khi tác dụng với bazơ, nó thể hiện tính axit. Tuy nhiên, tính bazơ chiếm ưu thế. 2. Natri cacbonat, Na2CO3 Natri cacbonat dễ tan trong nước, nóng chảy ở 850OC. Na2CO3 là muối của axit yếu, tác dụng được với nhiều axit : Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2O + CO2 Phương trình ion rút gọn : 2 + CO3 + 2H H2O + CO2 2 Ion CO3 nhận proton, có tính chất của một bazơ. Muối Na2CO3 có tính bazơ. Na2CO3 không bị nhiệt phân
5. Bài 2: KIM LOẠI KIỀM THỔ VÀ HỢP CHẤT CỦA KIM LOẠI KIỀM THỔ A. ĐƠN CHẤT I. VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO 1. Vị trí của kim loại kiềm thổ trong bảng tuần hoàn Kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA của bảng tuần hoàn, gồm các nguyên tố : beri (Be), magie (Mg), canxi (Ca), stronti (Sr), bari (Ba) và rađi (Ra). Trong mỗi chu kì, nguyên tố kim loại kiềm thổ đứng sau nguyên tố kim loại kiềm. 2. Cấu tạo và tính chất của nguyên tử kim loại kiềm thổ Cấu hình electron : Kim loại kiềm thổ là những nguyên tố s. Lớp ngoài cùng của nguyên tử có 2e ở phân lớp ns2. So với những electron khác trong nguyên tử thì hai electron ns2 ở xa hạt nhân hơn cả, chúng dễ tách khỏi nguyên tử. Các cation M2+ của kim loại kiềm thổ có cấu hình electron của nguyên tử khí hiếm đứng trước nó trong bảng tuần hoàn. Số oxi hoá : Các ion kim loại kiềm thổ có điện tích duy nhất là 2+. Vì vậy trong các hợp chất, nguyên tố kim loại kiềm thổ có số oxi hoá là +2. Thế điện cực chuẩn : Các cặp oxi hoá - khử M2+/M của kim loại kiềm thổ đều có thế điện cực chuẩn rất âm. II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ Các kim loại kiềm thổ có một số tính chất vật lí giống nhau : Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tương đối thấp (trừ beri). Độ cứng tuy có cao hơn kim loại kiềm, nhưng nhìn chung kim loại kiềm thổ có độ cứng thấp. Khối lượng riêng tương đối nhỏ, chúng là những kim loại nhẹ hơn nhôm (trừ bari). Một số hằng số vật lí của kim loại kiềm thổ Nguyên tố Be Mg Ca Sr Ba Nhiệt độ nóng chảy (OC) 1280 650 838 768 714 Nhiệt độ sôi (OC) 2770 1110 1440 1380 1640 Khối lượng riêng (g/cm3) 1,85 1,74 1,55 2,6 3,5 Độ cứng (lấy kim cương 2,0 1,5 1,8 bằng 10) III. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC Một số đại lượng đặc trưng của kim loại kiềm thổ
6. Nguyên tố Be Mg Ca Sr Ba Cấu hình electron [He]2s2 [Ne]3s2 [Ar]4s2 [Kr]5s2 [Xe]6s2 Bán kính nguyên tử (nm) 0,11 0,16 0,20 0,21 0,22 Năng lượng ion hoá I2 1800 1450 1150 1060 970 (kJ/mol) Độ âm điện 1,57 1,31 1,00 0,95 0,89 Thế điện cực chuẩn - 1,85 - 2,37 - 2,87 - 2,89 - 2,90 Eo (V) M2 / M Lập Lập phương tâm Mạng tinh thể Lục phương phương diện tâm khối Các kim loại kiềm thổ đều có tính khử mạnh, nhưng yếu hơn so với kim loại kiềm. Tính khử của các kim loại kiềm thổ tăng dần từ Be đến Ba. 1. Tác dụng với phi kim Khi đốt nóng, các kim loại kiềm thổ đều bốc cháy trong không khí tạo ra oxit. to 2Mg + O2  2MgO Tác dụng với halogen tạo muối halogenua. to Ca + Cl2  CaCl2 2. Tác dụng với axit Ca + 2HCl CaCl2 + H2 3. Tác dụng với nước Ca, Sr, Ba tác dụng với H2O ở nhiệt độ thường tạo thành dung dịch bazơ. Mg tác dụng chậm với nước ở nhiệt độ thường tạo ra Mg(OH)2, tác dụng nhanh với hơi nước ở nhiệt độ cao tạo thành MgO. Be không tác dụng với H2O dù ở nhiệt độ cao. Ca + 2H2O Ca(OH)2 + H2 to Mg + H2O  MgO + H2 B. MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI KIỀM THỔ 1. Canxi hiđroxit, Ca(OH)2 O Canxi hiđroxit là chất rắn màu trắng, ít tan trong nước (độ tan ở 25 C là 0,12 g/100 g H2O). Dung dịch canxi hiđroxit (nước vôi trong) là một bazơ mạnh :
7. 2+ – Ca(OH)2 Ca + 2OH Dung dịch canxit hiđroxit có những tính chất chung của một bazơ tan (tác dụng với oxit axit, axit, muối). 2. Canxi cacbonat, CaCO3 Canxi cacbonat là chất rắn màu trắng, không tan trong nước (độ tan ở 25OC là 0,00013 g/100 g H2O). Canxi cacbonat là muối của axit yếu và không bền, nên tác dụng được với nhiều axit hữu cơ và vô cơ giải phóng khí cacbon đioxit : CaCO3 + 2HCl CaCl2 + H2O + CO2 CaCO3 + 2CH3COOH Ca(CH3COO)2 + H2O + CO2 Canxi cacbonat tan dần trong nước có chứa khí cacbon đioxit, tạo ra muối tan là canxi  hiđrocacbonat Ca(HCO3)2 : CaCO3 + H2O + CO2  Ca(HCO3)2 Phản ứng thuận giải thích sự xâm thực của nước mưa (có chứa CO2) đối với đá vôi. Phản ứng nghịch giải thích sự tạo thành thạch nhũ trong các hang động núi đá vôi, sự tạo thành lớp cặn canxi cacbonat (CaCO3) trong ấm đun nước, phích đựng nước nóng, 3. Canxi sunfat, CaSO4 1. Tính chất O Canxi sunfat là chất rắn, màu trắng, tan ít trong nước (độ tan ở 25 C là 0,15 g/100 g H2O). Tuỳ theo lượng nước kết tinh trong muối canxi sunfat, ta có 3 loại : CaSO4.2H2O có trong tự nhiên là thạch cao sống, bền ở nhiệt độ thường. CaSO4.H2O hoặc CaSO4.0,5H2O là thạch cao nung, được điều chế bằng cách nung thạch cao sống ở nhiệt độ khoảng 160OC : 160o C CaSO4.2H2O  CaSO4.H2O + H2O CaSO4 có tên là thạch cao khan, được điều chế bằng cách nung thạch cao sống ở nhiệt độ cao hơn. Thạch cao khan không tan và không tác dụng với nước. 2. Ứng dụng:
8. - Thạch cao nung có thể kết hợp với nước tao thành thạch cao sống và khi đông cứng thì giãn nở thể tích, do vậy thạch cao rất ăn khuôn. Thạch cao nung thường được đúc tượng, đúc các mẫu chi tiết tinh vi dùng trang trí nội thất, làm phấn viết bảng, bó bột khi gãy xương - Thạch cao sống dùng để sản xuất xi măng. C. NƯỚC CỨNG 1. Nước cứng Nước có vai trò cực kì quan trọng đối với đời sống con người và hầu hết các ngành sản xuất, chăn nuôi, trồng trọt. Nước thường dùng là nước tự nhiên, được lấy từ sông, suối, hồ, nước ngầm. Nước này có hoà tan một số muối, như Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2, CaSO4, MgSO4, CaCl2, MgCl2. Vì vậy nước trong tự nhiên có các cation Ca2+, Mg2+. Nước cứng là nước có chứa nhiều cation Ca2+, Mg2+. Nước chứa ít hoặc không chứa các ion trên được gọi là nước mềm. 2. phân loại nước cứng Căn cứ vào thành phần của anion gốc axit có trong nước cứng, người ta phân thành 3 loại : Nước có tính cứng tạm thời, nước có tính cứng vĩnh cửu và nước có tính cứng toàn phần. a) Nước có tính cứng tạm thời là nước cứng do các muối Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2 gây ra : 2+ Ca(HCO3)2 Ca + 2 HCO3 2+ Mg(HCO3)2 Mg + 2 HCO3 b) Nước có tính cứng vĩnh cửu là nước cứng do các muối CaCl2, MgCl2, CaSO4, MgSO4 gây 2+ – CaCl2 Ca + 2Cl 2+ – MgCl2 Mg + 2Cl 2+ 2 CaSO4 Ca + SO4 2+ 2 MgSO4 Mg + SO4 Nước tự nhiên thường có cả tính cứng tạm thời và vĩnh cửu. c) Nước có tính cứng toàn phần là nước có cả tính cứng tạm thời và vĩnh cửu. 3. Tác hại của nước cứng Nước cứng gây nhiều trở ngại cho đời sống thường ngày. Giặt bằng xà phòng (natri stearat C17H35COONa) trong nước cứng sẽ tạo ra muối không tan là canxi stearat (C 17H35COO)2Ca, chất này bám trên vải sợi, làm cho quần áo nhanh mục nát. Mặt khác, nước cứng làm cho xà phòng có ít bọt, giảm khả năng tẩy rửa của nó. Nếu dùng nước cứng để nấu thức ăn, sẽ làm cho thực phẩm lâu chín và giảm mùi vị.
9. Nước cứng cũng gây tác hại cho các ngành sản xuất, như tạo ra các cặn trong nồi hơi, gây lãng phí nhiên liệu và không an toàn. Nước cứng gây ra hiện tượng làm tắc ống dẫn nước nóng trong sản xuất và trong đời sống. Nước cứng cũng làm hỏng nhiều dung dịch cần pha chế. Vì vậy, việc làm mềm nước cứng trước khi dùng có ý nghĩa rất quan trọng. 4. Các biện pháp làm mềm nước cứng Nguyên tắc làm mềm nước cứng là giảm nồng độ các cation Ca2+, Mg2+ trong nước cứng. a) Phương pháp kết tủa Đối với nước có tính cứng tạm thời Đun sôi nước có tính cứng tạm thời trước khi dùng, muối hiđrocacbonat chuyển thành muối cacbonat không tan. to Ca(HCO3)2  CaCO3 + CO2 + H2O to Mg(HCO3)2  MgCO3 + CO2 + H2O Lọc bỏ kết tủa, được nước mềm. Dùng một khối lượng vừa đủ dung dịch Ca(OH)2 để trung hoà muối hiđrocacbonat thành muối cacbonat kết tủa. Lọc bỏ chất không tan, được nước mềm : Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2CaCO3 + 2H2O Đối với nước có tính cứng vĩnh cửu Dùng dung dịch Na2CO3 hoặc dung dịch Na3PO4 để làm mềm nước cứng : 2+ 2 Ca + CO3 CaCO3 2+ 3 3Ca + 2PO4 Ca3(PO4)2 Dung dịch Na2CO3 cũng được dùng để làm mềm nước có tính cứng tạm thời. b) Phương pháp trao đổi ion Phương pháp trao đổi ion được dùng phổ biến để làm mềm nước. Phương pháp này dựa trên khả năng trao đổi ion của một số chất cao phân tử thiên nhiên và nhân tạo như các hạt zeolit (các alumino silicat kết tinh, có trong tự nhiên hoặc được tổng hợp, trong tinh thể có chứa những lỗ trống nhỏ) hoặc nhựa trao đổi ion. Thí dụ : cho nước cứng đi qua chất trao đổi ion là các hạt zeolit thì một số ion Na+ của zeolit rời khỏi mạng tinh thể, đi vào trong nước nhường chỗ cho các ion Ca2+ và Mg2+ bị giữ lại trong mạng tinh thể silicat.
10. Bài 3:. NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM A. ĐƠN CHẤT I. CẤU TẠO - Cấu hình electron nguyên tử : 1s22s22p63s23p1, trong đó có 3e hoá trị (3s23p1). - Số hiệu nguyên tử 13, thuộc nhóm IIIA, chu kì 3. - Ion Al3+ có cấu hình electron của nguyên tử hiếm khí Ne : Al Al3+ + 3e Số oxi hoá : Trong hợp chất, nguyên tố Al có số oxi hoá bền là +3. Cấu tạo của đơn chất : Đơn chất nhôm có cấu tạo kiểu mạng lập phương tâm diện. II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ - Nhôm là kim loại màu trắng bạc, mềm, dễ kéo sợi và dát mỏng. Có thể dát mỏng được,lá nhôm mỏng 0,01mm. - Nhôm là kim loại nhẹ (2,7g/cm3), nóng chảy ở 660oC. - Nhôm dẫn điện và nhiệt tốt. Độ dẫn nhiệt bằng 2/3 đồng nhưng lại nhẹ hơn đồng(8,92g/cm 3) 3 lần. Độ dẫn điện của nhôm hơn sắt 3 lần. III. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC Nhôm có thế điện cực chuẩn nhỏ so với nhiều kim loại khác (Eo = -1,66 V). Mặt khác, nguyên Al3 / Al tử nhôm có năng lượng ion hoá thấp. Do vậy nhôm là kim loại có tính khử mạnh. Tính khử của nhôm yếu hơn các kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ. 1. Tác dụng với phi kim Nhôm tác dụng trực tiếp và mạnh với nhiều phi kim như O2, Cl2, S, Thí dụ : Khi đốt nóng, bột nhôm cháy sáng trong không khí to 4Al + 3O2  2Al2O3 Nhôm bền trong không khí ở nhiệt độ thường do có màng oxit Al2O3 rất mỏng, mịn và bền chắc bảo vệ. Bột nhôm tự bốc cháy khi tiếp xúc với khí clo : 2Al + 3Cl2 2AlCl3 2. Tác dụng với axit a. Dung dịch HCl, H2SO4 loãng + Nhôm khử dễ dàng các ion H của dung dịch axit, như HCl và H2SO4 loãng, giải phóng H2 : 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2 + 3+ 2Al + 6H 2Al + 3H2
11. b. Dung dịch HNO3, H2SO4 đặc to 4Al + 4HNO3 loãng  Al(NO3)3 + NO + 2H2O to 2Al + 6H2SO4 đặc  Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O 5 6 Nhôm khử mạnh N trong dung dịch HNO3 loãng hoặc đặc, nóng và S trong dung dịch H2SO4 đặc, nóng xuống số oxi hoá thấp hơn. Nhôm không tác dụng với H2SO4 và HNO3 đặc, nguội. Những axit này đã oxi hoá bề mặt kim loại tạo thành một màng oxit có tính trơ, làm cho nhôm thụ động. Nhôm bị thụ động sẽ không tác dụng với các dung dịch HCl, H2SO4 loãng. 3. Tác dụng với oxit kim loại Ở nhiệt độ cao, Al khử được nhiều oxit kim loại như Fe2O3, Cr2O3, thành kim loại tự do. to 2Al + Fe2O3  Al2O3 + 2Fe 4. Tác dụng với nước Thế điện cực chuẩn của nước (Eo ) cao hơn so với thế điện cực chuẩn của nhôm ( H2O/H2 Eo ) nên nhôm có thể khử được nước, giải phóng khí hiđro : Al3 / Al 2Al + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2 Phản ứng trên nhanh chóng dừng lại vì lớp Al(OH)3 không tan trong nước đã ngăn cản không cho nhôm tiếp xúc với nước. 5. Tác dụng với dung dịch kiềm Nhôm bị hòa tan trong dung dịch kiềm như NaOH, Ca(OH) 2, Hiện tượng này được giải thích như sau: - Trước hết, màng bảo vệ là Al2O3 bị phá hủy trong dung dịch kiềm: Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O to Hay Al2O3 + 2NaOH + 3H2O  2Na[Al(OH)4] (1) - Tiếp đến, kim loại nhôm khử H2O: to 2Al + 6H2O  2Al(OH)3 + 3H2 (2) - Màng Al(OH)3 bị phá hủy trong dung dịch bazơ: Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2 H2O to Hay Al(OH)3 + NaOH  Na[Al(OH)4] (3) - Các phản ứng (2) và (3) xảy ra luân phiên nhau cho đến khi nhôm bị hòa tan hết. - Có thể viết gọn thành:
12. 2Al + 2NaOH + H2O 2NaAlO2 + 3H2 to Hay 2Al + 2NaOH + 6H2O  2Na[Al(OH)4] (dd) + 3H2 IV. ỨNG DỤNG VÀ SẢN XUẤT 1. Ứng dụng - Nhôm có nhiều ưu điểm nhưng vì nó khá mềm lại kém dai nên người ta thường chế tạo hợp kim nhôm với magie, đồng, silic để tăng độ bền. Sau đây là vài hợp kim và ứng dụng của nó: + Đura (95% Al, 4%Cu, 1%Mg, Mn, Si). Hợp kim đura nhẹ bằng ⅓ thép, cứng gần như thép. + Silumin (~90% Al, 10%Si): nhẹ, bền. + Almelec (98,5% Al. còn lại là Mg, Si, Fe) dùng làm dây cáp. + Hợp kim electron (10,5% Al, 83,3% Mg, còn lại là Zn, Mn ), hợp kim này chỉ nặng bằng 65% Al lại bền hơn thép, chịu được sự thay đổi đột ngột nhiệt độ trong một giới hạn lớn nên được dùng làm vỏ tên lửa. - Nhôm được dùng chế tạo các thiết bị trao đổi nhiệt và dụng cụ nấu ăn gia đình, nhôm còn được dùng là khung cửa và trang trí nội thất. - Bột nhôm dùng để chế tạo hỗn hợp tecmit (hỗn hợp bột Al và Fe2O3), được dùng để hàn đường ray, 2. Trạng thái tự nhiên và sản xuất 2.1 Trạng thái tự nhiên. - Trong tự nhiên nhôm chiêm khoảng 5,5% tổng số nguyên tử trong quả đất. - Phần lớn tập trung vào các alumosilicat, ví dụ như orthoclazo(K2O.Al2O3.6SiO2), mica (K2O.2H2O.3Al2O3.6SiO2). nefelin [(Na,K)2O.Al2O3.2SiO2]. - Hai khoáng vật quan trọng đối với công nghiệp của nhôm là boxit(Al2O3.2H2O) và criolit(Na3[AlF6]). - Boxit có hàm lượng lớn ở nhiều tỉnh như Lạng Sơn, Hà Tuyên, Sơn La, Lai Châu, Hải Hưng, Nghệ Tĩnh, Lâm Đồng. 2.2 Sản xuất: Gồm 3 giai đoạn: *Giai đoạn 1: làm sạch quặng boxit lẫn Fe2O3 .SiO2 - Cho quặng vào dung dịch NaOH dư, SiO2 Al2O3 và tan ra, loc bỏ Fe2O3 SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O - Sục CO2 dư vào dung dịch sẽ thu được kết tủa Al(OH)3 NaAlO2 + CO2 + 2H2O Al(OH)3 + NaHCO3 - Lọc kết tủa đem nung ở 10000C thu được oxit: 2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O
13. *Giai đoạn 2: Chuẩn bị chất điện ly nóng chảy: criolit 3NaF. AlF3 nhằm: 0 0 + Giam nhiệt độ nóng chảy của Al2O3 (2050 C 900 C) Tiết kiệm năng lượng + Hỗn hợp chất lỏng dẫn điện tốt hơn. + Criolit Nhẹ, nổi lên ngăn cản nhôm nóng chảy sinh ra tác dụng với không khí. *Giai đoạn 3: đpnc Al2O3 : 2Al2O3 4Al + 3O2 Catot anot Sản phẩm thu được khá tinh khiết và có hàm lượng vào khoảng 99,4 - 99,8%. Điện phân lần hai có thể đến hàm lượng 99,9998%. B. MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA NHÔM I. NHÔM OXIT 1. Tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên Nhôm oxit là chất rắn màu trắng, không tác dụng với nước và không tan trong nước. Nóng chảy ở 2050OC. Trong tự nhiên, nhôm oxit tồn tại cả ở dạng ngậm nước và dạng khan : Dạng ngậm nước như boxit Al2O3.2H2O là nguyên liệu quan trọng để sản xuất nhôm. Dạng khan như emeri, có độ cứng cao, dùng làm đá mài. Corinđon là ngọc thạch rất cứng, cấu tạo tinh thể trong suốt, không màu. Corinđon thường có màu là do lẫn một số tạp chất oxit kim loại. Nếu tạp chất là Cr2O3, ngọc có màu đỏ tên là rubi, nếu tạp chất là TiO2 và Fe3O4, ngọc có màu xanh tên là saphia. Rubi và saphia nhân tạo được chế tạo bằng cách nung nóng hỗn hợp nhôm oxit với Cr2O3 hoặc TiO2 và Fe3O4. 2. Tính chất hoá học a.Tính bền Ion Al3+ có điện tích lớn (3+) và bán kính ion nhỏ (0,048 nm) bằng 1/2 bán kính ion Na+ hoặc 2/3 bán kính ion Mg2+ nên lực hút giữa ion Al3+ và ion O2– rất mạnh, tạo ra liên kết rất bền vững. Do O cấu trúc này mà Al2O3 có nhiệt độ nóng chảy rất cao (2050 C) và khó bị khử thành kim loại Al. b.Tính lưỡng tính Al2O3 có tính lưỡng tính : tác dụng được với dung dịch axit và dung dịch kiềm. Al2O3 thể hiện tính bazơ : Al2O3 + 6HCl 2AlCl3 + 3H2O + 3+ Al2O3 + 6H 2Al + 3H2O Al2O3 thể hiện tính axit : Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O
14. – – Al2O3 + 2OH 2AlO2 + H2O c) Ứng dụng Tinh thể Al2O3 (corinđon) được dùng làm đồ trang sức, chế tạo các chi tiết trong các ngành kĩ thuật chính xác, như chân kính đồng hồ, thiết bị phát tia lade, Bột Al2O3 có độ cứng cao được dùng làm vật liệu mài. Boxit Al2O3.2H2O là nguyên liệu sản xuất nhôm kim loại. II. NHÔM HIĐROXIT 1. Tính chất hoá học a. Tính không bền với nhiệt to 2Al(OH)3  Al2O3 + 3H2O b. Tính lưỡng tính - Tính bazơ Al(OH)3 + 3HCl AlCl3 + 3H2O + 3+ Al(OH)3 + 3H Al + 3H2O - Tính axit Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O – – Al(OH)3 + OH AlO2 + 2H2O III. NHÔM SUNFAT Muối nhôm có nhiều ứng dụng quan trọng là muối sunfat kép kali và nhôm ngậm nước, trên thị trường có tên là phèn chua. Công thức hoá học là K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O, viết gọn là KAl(SO4)2.12H2O. + + + Trong công thức hoá học trên, nếu thay ion K bằng Li , Na hay NH4 ta được các muối kép khác có tên chung là phèn nhôm (không gọi là phèn chua). Phèn chua được dùng trong ngành thuộc da, công nghiệp giấy (làm cho giấy không thấm nước), chất cầm màu trong công nghiệp nhuộm vải, chất làm trong nước đục,
15. II. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP TNKQ: I.1 TRẮC NGHIỆM LÝ THUYẾT Mức độ biết Câu 1: kim loại nào sau đây là kim loại kiềm A. Cu B. Na C. Mg D. Al Câu 2: : Kim loại nào sau đây là kim loại kiềm thổ? A. Fe. B. K. C. Ba. D. Al. Câu 1: Canxi sunfat là thành phần chính của thạch cao. Công thức của canxi sunfat là A. CaSO 3. B. CaCl2. C. Ca(OH)2. D. CaSO 4. Câu 3: Chất nào sau đây là muối axit? A. CaCO3. B. NaHS. C. NH4Cl. D. NaNO3. Câu 4: Chất nào sau đây là muối axit? A. CaCO3. B. NaHCO3. C. CaSO4. D. (NH4)2SO4 Câu 5: Kim loại có khối lượng riêng nhỏ nhất là A. Cr. B. Os. C. Li. D. Fe. Câu 6: Dung dịch nào sau đây có pH > 7? A. HCl. B. NaOH. C. NaCl. D. H 2SO4. Câu 7: Chất nào sau đây có thể làm mềm được cả nước cứng tạm thời và nước cứng vĩnh cửu? A. Ca(OH)2. B. NaCl. C. NaOH. D. Na 3PO4. Câu 8: Cấu hình electron của các kim loại kiềm có dạng A. [khí hiếm] ns1. B. [khí hiếm] ns 2. C. [khí hiếm] ns2 np1. D. [khí hiếm ns 2 np2. Câu 9: Các kim loại kiềm được bảo quản bằng cách ngâm chìm trong A. rượu. B. dầu hỏa. C. xút. D. nước. Câu 10: Kim loại X tan trong dung dịch HCl nhưng không tan trong dung dịch H2SO4 đặc nguội. Kim loại X là A. Zn. B. Mg. C. Al. D. Cu. Câu 11: Chất nào sau đây có tính chất lưỡng tính? A. Ca(NO3)2. B. Al2O3. C. NaOH. D. H2SO4. Câu 12: Trong tự nhiên, canxi sunfat tồn tại dưới dạng muối ngậm nước (CaSO4.2H2O) được gọi là A. thạch cao sống. B. đá vôi. C. boxit. D. thạch cao nung. Câu 13: Kim loại nào sau đây là kim loại kiềm thổ? A. Ba. B. Al. C. Cu. D. K.
16. Câu 14: Số electron lớp ngoài cùng của các nguyên tử kim loại thuộc nhóm IA là A. 3. B. 2. C. 4. D. 1. Câu 15: Dung dịch làm quỳ tím chuyển sang màu xanh là A. NaCl. B. Na2SO4. C. NaOH. D. NaNO3. Câu 16: Vị trí của Al(Z =13) trong bảng hệ thống tuần hoàn là A. chu kì 3, nhóm IIA. B. chu kì 3, nhóm IIIA. C. chu kì 2, nhóm IA. D. chu kì 2, nhóm IIIA. Câu 17: Công thức của nhôm clorua là A. AlCl3. B. Al2(SO4)3. C. Al(NO3)3. D. FeCl2 Câu 18: Trong hợp chất, nhôm có số oxi hóa là A. +1. B. +2. C. +3. D. -3. Câu 19: Ở nhiệt độ thường, kim loại X không tan trong nước nhưng tan trong dung dịch kiềm. Kim loại X là A. Na. B. Ca. C. Al. D. Mg. Câu 20: Kim loại Al không phản ứng với dung dịch A. NaOH loãng. B. H2SO4 đặc, nguội. C. H2SO4 đặc, nóng. D. H2SO4 loãng. Câu 21: Chất nào sau đây được gọi là xút ăn da? A. Na2CO3. B. NaOH. C. NaCl. D. NaHCO3. Câu 22: Trong phòng thí nghiệm, kim loại Na được bảo quản bằng cách ngâm chìm trong A. nước. B. ancol etylic. C. dầu hỏa. D. Giấm ăn. Câu 23: Chất có tính lưỡng tính là A. NaNO3. B. NaOH. C. NaHCO3. D. NaCl. Câu 25: Muối nào sau đây dùng chữa bệnh đau dạ dày do dư axit? A. NaNO3. B. NaOH. C. NaHCO3. D. NaCl. Câu 26: Trong công nghiệp, để điều chế NaOH người ta điện phân dung dịch chất X (có màng ngăn). X là A. Na2SO4. B. NaNO3. C. Na2CO3. D. NaCl. Câu 27: Muối nào sau đây tác dụng được với dung dịch HCl?
17. A. Na2SO4. B. KNO3. C. Na2CO3. D. NaCl. Câu 28: Trong nước biển chứa nhiều chất nào sau đây? A. Na2SO4. B. NaOH. C. Na2CO3. D. NaCl. Câu 29: Trong công nghiệp, kim loại Na được điều chế bằng cách điện phân nóng chảy A. NaCl. B. NaNO3. C. Na2CO3. D. Na2SO4. Câu 30: Các kim loại kiềm có A. độ cứng thấp. B. Khối lượng riêng lớn. C. Nhiệt độ nóng chảy cao. D. Tính khử yếu. Câu 31: Cho kim loại K vào nước, sản phẩm thu được là khí H2 và A. K2O. B. K2O2. C. KOH. D. KH. Câu 32: Nhiệt phân muối NaNO3 thu được sản phẩm là A. Na2O, NO2, O2. B. NaNO2, O2. C. Na, NO2, O2. D. Na2O, NO2. Câu 33: Số electron lớp ngoài cùng của các nguyên tử kim loại kiềm thổ là A. 3. B. 2. C. 4. D. 1. Câu 34: Kim loại nào sau đây là loại kim loại kiềm thổ? A. Al. B. Fe. C. Ca. D. K. Câu 35: Hiđroxit nào sau đây dễ tan trong nước ở điều kiện thường? A. A1(OH)3. B. Mg(OH)2. C. Ba(OH)2. D. Cu(OH)2. Câu 36: Chất thường được dùng để khử chua đất trong sản xuất nông nghiệp là A. CaSO4. B. CaCO3. C. CaO. D. CaCl2. Câu 37: Ở nhiệt độ thường, kim loại Al tác dụng được với dung dịch A. Mg(NO3)2. B. Ca(NO3)2. C. KNO3. D. Cu(NO3)2. Câu 38: Kim loại phản ứng được với dung dịch NaOH là A. Ag. B. Cu. C. Fe. D. Al. Câu 39: Kim loại Al tác dụng với dung dịch nào sau đây sinh ra khí H2? A. HNO3 đặc, nóng. B. NaC1. C. H2SO4 đặc nóng. D. H2SO4 loãng. Câu 40: Có thể dùng bình bằng nhôm để đựng dung dịch
18. A. HCl. B. HNO3 đặc, nguội. C. H2SO4 loãng. D. NaOH. Mức độ thông hiểu Câu 41: Phát biểu nào sau đây đúng? A. Nhôm thường được dùng làm dây truyền tải điện là do nhôm dẫn điện tốt hơn đồng. B. Khi cho Mg vào lượng dư dung dịch Fe2(SO4)3 thì thu được kim loại Fe. C. Các nguyên tử kim loại đều có 1 hoặc 2 hoặc 3 electron ở lớp ngoài cùng. D. Kim loại Na được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy. Câu 42: Trong dung dịch, phương trình ion nào sau đây viết sai? 2 A. Na Cl NaCl B. CO3 2H CO2  H2O 2 2 C. H OH H2O D. Ba CO3 BaCO3  Câu 43: Cho biết Na(Z=11), cấu hình electron nào sau đây là của ion Na+? A. 1s22s2 2p6 3s2. B. 1s22s2 2p6. C. 1s22s2 2p6 3s1. D. 1s22s2 2p6 3s23p1. Câu 44: Cấu hình electron lớp ngoài cùng của K(Z = 19) là A. 3s1. B. 4s1. C. 3d1. D. 4d1. Câu 45: Oxit nào sau đây tan trong nước ở nhiệt độ thường tạo thành dung dịch bazơ? A. CuO. B. Al2O3. C. FeO. D. Na2O. Câu 46: Khi điện phân nóng chảy NaCl, ở catot xảy ra quá trình A. khử ion Na+. B. Khử ion Cl-. C. oxi hóa ion Cl-. D. Oxi hóa ion Na+. Câu 47: Muối nào sau đây không bị nhiệt phân? A. NaNO3. B. NaHCO3. C. Na2CO3. D. CaCO3. Câu 48: Nhiệt phân hoàn toàn NaHCO3, sản phẩm của phản ứng nhiệt phân gồm A. NaOH, CO2, H2. B. Na2O, CO2, H2O. C. Na2CO3, CO2, H2O. D. NaOH, CO2, H2O. Câu 49: Cho phản ứng: X + NaHCO3 → Na2CO3 + H2O. Chất X trong phản ứng trên là A. NaOH. B. KOH. C. Ca(OH)2. D. Ca(HCO3)2. Câu 50: Cho các chất: Na, Na2SO4, K2CO3, NaHCO3. Số chất tác dụng với dung dịch HCl là
19. A. 1. B. 3. C. 4. D. 2. Câu 51: Dãy gồm các chất đều có thể làm mềm được nước cứng vĩnh cửu là A. Ca(OH)2, Na2CO3. B. Na2CO3, Na3PO4. C. Na2CO3, HCl. D. Na2SO4, Na2CO3. 2+ Câu 52: Kim loại nào sau đây khử được ion Fe trong dung dịch FeSO4 thành Fe là A. Cu. B. Mg. C. Ca. D. Ba. Câu 53: Phản ứng nào dưới đây giải thích sự hình thành thạch nhũ trong hang động A. CaCO3 CO2 H2O Ca(HCO3)2 . B. Ca(HCO3)2  CaCO3 CO2 H2O . C. CaCO3  CO2 CaO . D. CaCO3 2HCl CaCl2 CO2 H2O Câu 54: Chất X tác dụng được với HCl, khi X tác dụng với dung dịch Ca(OH)2 sinh ra kết tủa. X là A. CaCO3. B. Ca(HCO3)2. C. Na2CO3. D. BaCl2. Câu 55: Dung dịch khi tác dụng với axit H2SO4 vừa tạo khí, vừa tạo kết tủa là A. Na2CO3. B. BaCl2. C. Ba(HCO3)2. D. Ca(OH)2. Câu 56: Muối dễ bị phân hủy khi đun nóng là A. NaCl. B. CaCl2. C. Ca(HCO3)2. D. Na2SO4. Câu 57: Dung dịch của chất nào sau đây được gọi là nước vôi trong? A. NaOH. B. Ba(OH)2. C. Ca(HCO3)2. D. Ca(OH)2. Câu 58: Dẫn khí CO2 từ từ đến dư vào dung dịch Ca(OH)2, hiện tượng hoá học xảy ra là A. có kết tủa trắng, kết tủa không tan trong CO2 dư. B. có kết tủa trắng, kết tủa tan trong CO2 dư. C. không có kết tủa. D. có kết tủa, sau đó kết tủa tan một phần. Câu 59: Phương pháp điều chế kim loại nhóm IIA là A. phương pháp thuỷ luyện. B. phương pháp nhiệt luyện. C. điện phân nóng chảy. D. Điện phân dung dịch. Câu 60: Điều chế kim loại Mg bằng cách điện phân MgCl 2 nóng chảy, quá trình nào xảy ra ở catot
20. (cực âm)? 2+ - - A. Mg Mg2+ + 2e. B. Mg + 2e Mg. C. 2Cl Cl2 + 2e. D. Cl2 + 2e 2Cl . Câu 61: Cho dung dịch Ca(OH)2 vào dung dịch Ca(HCO3)2 sẽ A. có kết tủa trắng. B. có bọt khí thoát ra. C. có kết tủa trắng và bọt khí. D. không có hiện tượng gì. Câu 62: Chỉ dùng thêm thuốc thử nào cho dưới đây có thể nhận biết được 3 lọ mất nhãn chứa các dung dịch: H2SO4, BaCl2, Na2SO4? A. Quỳ tím. B. Bột kẽm. C. Na2CO3. D. Quỳ tím hoặc bột kẽm hoặc Na2CO3. Câu 63: Cho các hợp chất: Ca, Ca(OH)2, CaCO3, CaO. Dựa vào muối quan hệ giữa các hợp chất vô cơ, hãy chọn dãy biến đổi nào sau đây có thể thực hiện được. A. Ca → CaCO3 → Ca(OH)2 → CaO. B. Ca → CaO → Ca(OH)2 → CaCO3. C. CaCO3 → Ca → CaO → Ca(OH)2. D. CaCO3 → Ca(OH)2 → Ca → CaO. Câu 64: Phát biểu nào sau đây đúng? A. Hỗn hợp tecmic (dùng để hàn gắn đường ray) gồm bột Fe và Al2O3 B. Thành phần chính của quặng boxit là Al2O3.2H2O 2 - C. Nước cứng là nước chứa nhiều HCO3 , SO4 , Cl D. Các kim loại kiềm thổ đều tan trong nước. Câu 65: Cho dung dịch Ba(HCO3)2 lần lượt vào các dung dịch sau: HNO3, Na2SO4, Ba(OH)2, NaHSO4. Số trường hợp có phản ứng xảy ra là A. 1. B. 4. C. 2. D. 3. Câu 66: Dãy các chất đều tác dụng được với dung dịch Ba(HCO3)2 là A. HNO3, NaCl và Na2SO4. B. HNO3, Ca(OH)2 và KNO3. C. NaCl, Na2SO4 và Ca(OH)2. D. HNO3, Ca(OH)2 và Na2SO4. Câu 67: Dung dịch nào sau đây được dùng để xử lý lớp cặn CaCO3 bám vào ấm đun nước? A. Muối ăn.B. Cồn. C. Nước vôi trong. D. Giấm ăn. Câu 68: Dãy gồm các chất đều có thể làm mất tính cứng tạm thời của nước là A. HCl, NaOH, Na2CO3. B. NaOH, Na3PO4, Na2CO3. C. KCl, Ca(OH)2, Na2CO3. D. HCl, Ca(OH)2, Na2CO3. Câu 69: Hiện tượng nào sau đây đúng khi cho từ từ dung dịch NH3 đến dư vào ống nghiệm đựng dung dịch