Đề cương ôn tập Kiến thức và bài tập về kim loại nhóm IA

KIẾN THỨC VÀ BÀI TẬP VỀ KIM LOẠI NHểM IA Phần A. tóm tắt lý thuyết I- kim loại 1- Tác dụng với phi kim: t0 t0 2Na + O2  Na2O2 2Na + Cl2  2NaCl t0 2Na + H2  2NaH 2- Tác dụng với dung dịch axit: 2Na + 2HCl 2NaCl + H2 Nếu Na dư: 2Na + 2H2O 2NaOH + H2 3- Tác dụng với nước: 2Na + 2H2O 2NaOH + H2 2K + 2H2O 2KOH + H2 4- Tác dụng với dung dịch muối: Các kim loại kiềm khi cho vào dung dịch muối sẽ tác dụng với nước dung dịch bazơ, bazơ tạo thành có thể tác dụng tiếp với muối: - Ví dụ cho Na kim loại vào dung dịch CuSO4 xảy ra các phương trình: 2Na + 2H2O 2NaOH + H2 2NaOH + CuSO4 Na2SO4 + Cu(OH)2  5- Điều chế: đpnc 2NaCl  2Na + Cl2 đpnc 4NaOH  4Na + O2 + 2H2O II- oxit 1- Tác dụng với nước dung dịch bazơ kiềm: Na2O + H2O 2NaOH K2O + H2O 2KOH 2- Tác dụng với axit muối + nước: 3- Tác dụng với oxit axit muối: Na2O + CO2 Na2CO3 Na2O + SO3 Na2SO4 III- Hidroxit 1- Tác dụng với dung dịch axit muối + nước: K2O + 2HCl 2KCl + H2O 2- Tác dụng với oxit axit muối + nước: CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O CO2 + NaOH NaHCO3 1 n NaOH - Nếu 2 : Tạo muối Na2CO3 n CO2 n NaOH - Nếu 1 2 : Tạo 2 muối NaHCO3 + Na2CO3 n CO2 3- Tác dụng với dung dịch muối muối mới + bazơ mới (có một chất kết tủa !) Fe(NO3)3 + 3NaOH Fe(OH)3  + 3NaNO3 4- Tác dụng với Al, Zn, các oxit và các hidroxit của chúng: 3 Al + NaOH + H2O NaAlO2 + H2  2 Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O Zn + 2NaOH Na2ZnO2 + H2 Zn(OH)2 + 2NaOH Na2ZnO2 + H2O IV- muối cacbonat - hidrocacbonat 1- Muối cacbonat - Phản ứng thuỷ phân tạo ra môi trường kiềm (quỳ tím xanh; phenoltalein hồng) 2 - CO 3 + H2O  HCO 3 + OH - Tác dụng với dung dịch axit: - Cho từ từ dung dịch axit HCl vào dung dịch Na2CO3: Na2CO3 + HCl NaHCO3 + NaCl (giai đoạn 1) NaHCO3 + HCl NaCl + CO2 + H2O (giai đoạn 2) - Cho từ từ dung dịch Na2CO3 vào dung dịch axit HCl: Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + CO2 + H2O - Sục khí CO2 vào dung dịch Na2CO3: Na2CO3 + CO2 + H2O 2NaHCO3 - Tác dụng với dung dịch muối: Na2CO3 + CaCl2 2NaCl + CaCO3  2- Muối hidrocacbonat - Tác dụng với dung dịch axit: KHCO3 + HCl KCl + CO2 + H2O - Tác dụng với dung dịch bazơ: NaHCO3 + Ca(OH)2 (dư) CaCO3 + NaOH + H2O - Phản ứng nhiệt phân: t0 2NaHCO3  Na2CO3 + CO2 + H2O V- muối clorua - Phản ứng điện phân: 2 đpdd, mn 2NaCl + 2H2O  2NaOH + Cl2  + H2  đpnc 2NaCl  Na + Cl2 - Phản ứng với H2SO4 đặc (điều chế HCl trong PTN): NaCl (tinh thể) + H2SO4 (đặc) NaHSO4 + HCl t0 2NaCl (tinh thể) + H2SO4 (đặc)  Na2SO4 + 2HCl - Phản ứng nhận biết: NaCl + AgNO3 AgCl  (trắng) + NaNO3 VI- muối nitrat - Phản ứng nhiệt phân: t0 2KNO3  2KNO2 + O2 - Tính oxi hoá mạnh trong dung dịch với các axit HCl hoặc H2SO4 loãng (tương đương HNO3!) Ví dụ cho Cu vào dung dịch chứa KNO3 và H2SO4 loãng: + + 2 Phương trình điện li: KNO3 K + NO 3 và H2SO4 2H + SO 4 + 2+ Phương trình phản ứng: 3Cu + 2NO 3 + 8H 3Cu + 2NO  + 4H2O Phần B- chuỗi pHảN ứNG 1. Sơ đồ 1 (1) (2) (3) (4) (5) Na NaOH Na2CO3 NaHCO3 NaOH NaCl (6) (7) (8) (9) (10) NaOH Na NaH NaOH NaCl + NaOCl 2. Sơ đồ 2 (7) (8) (6) KClO KClO3 KCl (9) (1) (10) K KCl KNO3 KNO2 (3) (4) (2) K2SO4 KCl KOH (5) 3. Sơ đồ 3 (8) (9) (10) (7) KOH K[Al(OH)4] KHCO3 K2CO3 (11) K2O KOH (2) (3) (4) (5) (1) KCl K KOH KClO3 KCl (6) 4. Sơ đồ 4 (1) (4) (7) Na NaCl (2) (5) (8) Na2O NaOH NaAlO2 NaHCO3 (3) (6) (9) NaCl Na2SO4 5. Sơ đồ 5 KH KCl (5) KOH (6) K[Al(OH) KOH (1) (3) 4 (9) (11) K KHCO3 (7) (8) (12) K2SO4 (2) (4) KOH KClO3 KCl (10) K2CO3 3 kim loại nhóm IIA Phần A. tóm tắt lý thuyết I- kim loại 1- Tác dụng với dung dịch axit: Mg + 2HCl MgCl2 + H2 2- Tác dụng với nước: (chỉ các kim loại Ca, Sr, Ba phản ứng) Ca + 2H2O Ca(OH)2 + H2 3- Tác dụng với dung dịch muối: Các kim loại kiềm thổ (Ca, Sr, Ba) khi cho vào dung dịch muối sẽ tác dụng với nước dung dịch bazơ, bazơ tạo thành có thể tác dụng tiếp với muối: - Ví dụ cho Ca kim loại vào dung dịch CuSO4 xảy ra các phương trình: Ca + 2H2O Ca(OH)2 + H2 Ca(OH)2 + CuSO4 CaSO4  + Cu(OH)2  4- Điều chế: Điện phân nóng chảy muối halogenua: đpnc CaCl2  Ca + Cl2 II- oxit 1- Tính tan: CaO tan, BaO tan, SrO tan, MgO không tan. 2- Tác dụng với nước dung dịch bazơ kiềm: (chỉ CaO, SrO và BaO tác dụng) CaO + H2O = Ca(OH)2 3- Tác dụng với axit muối + nước: 4- Tác dụng với oxit axit muối: (chỉ CaO, SrO và BaO tác dụng) CaO + CO2 CaCO3 III- Hidroxit 1- Tác dụng với dung dịch axit muối + nước: 2- Tác dụng với oxit axit muối + nước: (chỉ Ca(OH)2, Sr(OH)2 và Ba(OH)2 tác dụng) CO2 + Ca(OH)2 CaCO3  + H2O 2CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 Dấu hiệu nhận biết sự tạo thành muối axit: - Đun nóng dung dịch sau phản ứng , xuất hiện kết tủa: Ca(HCO3)2 CaCO3  + CO2 + H2O - Cho dung dịch kiềm vào dung dịch sau phản ứng, xuất hiện kết tủa: Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2CaCO3  + 2H2O Ca(HCO3)2 + 2NaOH CaCO3  + Na2CO3 + 2H2O - Cho dung dịch axit mạnh vào dung dịch sau phản ứng, có khí bay ra: 4 Ca(HCO3)2 + 2HCl CaCl2 + 2CO2  + 2H2O 3- Tác dụng với dung dịch muối: Ca(OH)2 + Na2SO4 CaSO4  + 2NaOH Ca(OH)2 (dư) + NaHCO3 CaCO3  + NaOH + H2O 4- Tác dụng với Al, Zn, các oxit và các hidroxit của chúng: 2Al + Ba(OH)2 + 2H2O Ba(AlO2)2 + 3H2 2Al(OH)3 + Ba(OH)2 Ba(AlO2)2 + 4H2O IV- muối cacbonat - hidrocacbonat 1- Muối cacbonat - Phản ứng nhiệt phân: Các muối cacbonat của kim loại nhóm IIA đều bị nhiệt phân tạo thành oxit kim loại và CO2: - Tác dụng với dung dịch axit: CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2  + H2O - Phản ứng hoà tan kết tủa khi sục khí CO2: CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2 2- Muối hidrocacbonat - Tác dụng với dung dịch axit: Ca(HCO3)2 + 2HCl CaCl2 + 2CO2  + 2H2O - Tác dụng với dung dịch bazơ: Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2CaCO3  + 2H2O Ca(HCO3)2 + 2NaOH CaCO3  + Na2CO3 + 2H2O - Phản ứng nhiệt phân khi đun nóng trong dung dịch:: Ca(HCO3)2 CaCO3  + CO2 + H2O V- muối clorua - Phản ứng điện phân: CaCl2 loãng + 2H2O Ca(OH)2 + Cl2 + H2 CaCl2 Ca + Cl2 - Phản ứng nhận biết. VI- Muối sunfat 1- Tính tan: MgSO4 tan, CaSO4 không tan, BaSO4 không tan. 2- Tác dụng với dung dịch bazơ kiềm: MgSO4 + 2NaOH Mg(OH)2  + Na2SO4 3- Tác dụng với dung dịch muối: MgSO4 + Na2CO3 MgCO3  + Na2SO4 5 1. Sơ đồ 1 (5) CaH CaO Ca(OH) (6) Ca(HCO ) Ca(HCO ) 2 (1) (3) 2 3 2 (7) (11) 3 2 Ca CaCO3 (8) (9) (12) CaCl2 (2) (4) Ca(OH)2 CaOCl2 CaCl2 (10) Ca(NO3)2 2. Sơ đồ 2 (8) (9) (10) (7) Ba(OH)2 Ba(AlO2)2] Ba(HCO3)2 BaCO3 (11) BaO BaCl2 (2) (3) (4) (5) (1) BaCO3 BaO BaCl2 Ba Ba(OH)2 (6) 3. Sơ đồ 3 (7) (8) (6) Ca(OH)2 Ca(ClO)2 CaCl2 (9) (1) (10) Ca CaCl2 Ca(NO3)2 CaSO4 (3) (4) (2) CaCO3 Ca(HCO3)2 CaCO3 (5) 4. Sơ đồ 4 Chọn các muối A, B thích hợp của bari để hoàn thành sơ đồ phản ứng: (1) (3) A Ba(OH)2 B (2) (4) (5) (6) (8) (9) (12) Ba BaO BaCO3 Đáp số: (10) (11) 5. Sơ đồ 5 (2) (3) (4) (5) (1) CaCl2 Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 CaSO4 CaO (6) Ca (13) (14) (15) (16) (17) (18) CaSO4 (7) CaO CaCO3 CaCl2 Ca Ca(OH)2 (12) (8) (9) (10) (11) 6. Sơ đồ 6 (5) (6) (7) BaCl2 (1) (4) BaO BaCO3 BaCl2 Ba(OH)2 (2) Ba (13) (12) BaH (3) (8) Ba(OH) Ba(HCO ) BaCO BaO 2 2 (9) 3 2 (10) 3 (11) 7. Sơ đồ 7 (1) (3) (6) (8) A (5) Ca(HCO3)2 CaCO3 CaCl2 Ca(OCl)2 CaCl2 (7) (9) B (2) (4) 6 Nhôm và hợp chất Phần A. tóm tắt lý thuyết I. nhôm 1. Tác dụng với phi kim Khi đốt nóng, nhôm tác dụng với nhiều phi kim như oxi, lưu huỳnh, halogen. t0 4Al + 3O2  2Al2O3 t0 2Al + 3S  Al2S3 t0 2Al + 3Cl2  2AlCl3 2. Tác dụng với axit a. Dung dịch axit HCl và H2SO4 loãng giải phóng hidro: 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3 H2  2Al + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2  b. Dung dịch H2SO4 đặc, nóng: t0 2Al + 6H2SO4 (đặc)  Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Chú ý: Al không tan trong dung dịch H2SO4 đặc nguội! c. Dung dịch HNO3: Nhôm tác dụng với dung dịch HNO3 tạo thành Al(NO3)3, nước và các sản phẩm ứng với số oxi hoá thấp hơn của nitơ: NH4NO3 ; N2 ; N2O ; NO ; NO2. 10Al + 36HNO3 10Al(NO3)3 + 3N2  + 18H2O 8Al + 30HNO3 8Al(NO3)3 + 3N2O  + 15H2O Chú ý: Al không tan trong dung dịch HNO3 đặc nguội! 3. Tác dụng với nước 2Al + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2  Phản ứng này chỉ xảy ra trên bề mặt của thanh Al do Al(OH)3 tạo thành không tan đã ngăn cản phản ứng. Thực tế coi Al không tác dụng với nước! 4. Tác dụng với dung dịch kiềm 2Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2  hoặc: 2Al + 2NaOH + 4H2O Na[Al(OH)4] + 3H2  2Al + Ba(OH)2 + 2H2O Ba(AlO2)2 + 3H2  5. Tác dụng với dung dịch muối 2Al + 3CuSO4 Al2(SO4)3 + 3Cu Al + 3AgNO3 Al(NO3)3 + 3Ag 6. Tác dụng với oxit kim loại (phản ứng nhiệt nhôm): a. Khái niệm Nhiệt nhôm là phương pháp điều chế kim loại bằng cách dùng Al kim để khử oxit kim loại thành kim loại ở nhiệt độ cao trong điều kiện không có không khí. t0 2Al + Fe2O3  Al2O3 + 2Fe (*) b. Phạm vi áp dụng 7 Phản ứng nhiệt nhôm chỉ sử dụng khi khử các oxit của kim loại trung bình và yếu như: oxit sắt, (FeO, Fe2O3, Fe3O4) oxit đồng, oxit chì... Không sử dụng phương pháp này để khử các oxit kim loại mạnh như: ZnO, MgO... II. nhôm oxit 1. Tính chất vật lý: Là chất rắn màu trắng, không tan trong nước. 2. Tính chất hoá học: (Tính chất lưỡng tính) Tác dụng với dung dịch axit: Al2O3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2O Tác dụng với dung dịch bazơ muối aluminat: Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O hoặc: Al2O3 + 2NaOH + 3H2O 2Na[Al(OH)4] Al2O3 + Ba(OH)2 Ba(AlO2)2 + H2O 3. Điều chế: - Cho Al tác dụng với oxi. t0 - Nhiệt phân Al(OH)3 : 2Al(OH)3  Al2O3 + 3H2O III. nhôm hidroxit 1. Tính chất vật lý: Là chất kết tủa keo màu trắng, không tan trong nước. 2. Tính chất hoá học: (Tính chất lưỡng tính) Tác dụng với dung dịch axit: Al(OH)3 + 3HCl AlCl3 + 3H2O Tác dụng với dung dịch bazơ muối aluminat: Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O hoặc: Al(OH)3 + NaOH Na[Al(OH)4] 2Al(OH)3 + Ba(OH)2 Ba(AlO2)2 + 4H2O Chú ý: Al(OH)3 không tan được trong các dung dịch bazơ yếu như NH3, Na2CO3... 3. Điều chế 3+ a. Từ dung dịch muối Al như AlCl3, Al(NO3)3, Al2(SO4)3: - Tác dụng với dung dịch bazơ yếu (dung dịch NH3, dung dịch Na2CO3...): AlCl3 + 3NH3 + 3H2O Al(OH)3  + 3NH4Cl 2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O 2Al(OH)3  + 6NaCl + 3CO2 - Tác dụng với dung dịch bazơ mạnh (dung dịch NaOH, Ba(OH)2...): AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3  + 3NaCl Al(OH)3 tạo thành tan dần khi cho kiềm dư: Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O Tổng quát: AlCl3 + 4NaOH NaAlO2 + 3NaCl + 2H2O b. Từ dung dịch muối aluminat (NaAlO2 , Ba(AlO2)2...): - Tác dụng với dung dịch axit yếu (khí CO2, dung dịch NH4Cl, dung dịch AlCl3... : NaAlO2 + CO 2 + 2H2O Al(OH)3  + NaHCO3 8 NaAlO2 + NH4Cl + H2O Al(OH)3  + NaCl + NH3 3NaAlO2 + AlCl3 + 3H2O 4Al(OH)3  + 3NaCl - Tác dụng với dung dịch axit mạnh (dung dịch HCl...): NaAlO2 + HCl + H2O Al(OH)3  + NaCl Al(OH)3 tạo thành tan dần khi cho axit dư: Al(OH)3 + 3HCl AlCl3 + 3H2O Tổng quát: NaAlO2 + 4HCl AlCl3 + NaCl + 2H2O IV. muối nhôm Hầu hết các muối nhôm đều tan trong nước và tạo ra dung dịch có môi trường axit yếu làm chuyển quỳ tím thành màu hồng: 3+ 2+ + [Al(H2O)] + H2O [Al(OH)] + H3O Một số muối nhôm ít tan là: AlF3 , AlPO4 ... Muối nhôm sunfat có khả năng tạo phèn. Công thức của phèn chua là K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O. Điều chế phèn nhôm: kết tinh Al2(SO4)3 + K2SO4 + 24H2O 2KAl(SO4)2.12H2O V. Sản xuất nhôm Nguyên liệu để sản xuất nhôm là quặng boxit Al2O3.nH2O. Quặng boxit thường lẫn các tạp chất là Fe2O3 và SiO2. Người ta làm sạch nguyên liệu theo trình tự sau: Quặng boxit được nghiền nhỏ rồi được nấu trong dung dịch xút đặc ở khoảng 180 oC. Loại bỏ được tạp chất không tan là Fe2O3, được dung dịch hỗn hợp hai muối là natri aluminat và natri silicat: Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O Sục CO2 vào dung dịch, Al(OH)3 tách ra: NaAlO2 + CO 2 + 2H2O Al(OH)3  + NaHCO3 o Lọc và nung kết tủa Al(OH)3 ở nhiệt độ cao (> 900 C) ta được Al2O3 khan. Điện phân nóng chảy Al2O3 với criolit (3NaF.AlF3 hay Na3AlF6) trong bình điện phân với hai điện cực bằng than chì, thu được nhôm: dpnc 2Al2O3  4Al + 3O2 Các phản ứng phụ xảy ra trên điện cực: khí oxi ở nhiệt độ cao đã đốt cháy dương cực là cacbon, sinh ra hỗn hợp khí là CO và CO2 theo các phương trình: C + O2 CO2 2C + O2 2CO 3+ Sự khử ion Al trong Al2O3 là rất khó khăn, không thể khử được bằng những chất khử thông thường như C, CO, H2... Phần B- chuỗi pHảN ứNG của nhôm 1. Sơ đồ 1 (1) (2) (3) (4) (5) Al Al2O3 Al(NO3)3 Al(OH)3 Na[Al(OH)4] (6) (7) (8) (9) Al(OH)3 Al2O3 Na[Al(OH)4] Al2(SO4)3 KAl(SO4)2.12H2O 9 2. Sơ đồ 2 (9) (8) (10) Al2O3 Al(NO3)3 KAlO2 (7) (1) (6) Al AlCl3 Al Fe (3) (4) (2) NaAlO2 Al(OH)3 Al2O3 (5) 3. Sơ đồ 3 (7) (8) (9) (6) Al2S3 Al(OH)3 Ba(AlO2)2 Al(OH)3 (10) Al Al2O3 (2) (3) (4) (1) Al4C3 Al(OH)3 K[Al(OH)4 Al(NO3)3 (5) 4. Sơ đồ 4 (1) 15000 C (4) (7) Al KAlO2 (2) (5) (8) Al2O3 NaAlO2 Al(OH)3 Ba(AlO2)2 (3) (6) (9) AlCl3 Al2(SO4)3 5. Sơ đồ 5 Cho M là một kim loại. Viết các phương trình phản ứng theo dãy biến hóa sau: + HCl B + X + Z t0 điện phân M D E nóng chảy M + NaOH + Z C + Y + Z (Trích đề thi tuyển sinh ĐH - CĐ khối A năm 2003) 6. Sơ đồ 6 Chọn các muối A, B thích hợp của nhôm để hoàn thành sơ đồ phản ứng: (1) (3) A Al(OH)3 B (2) (4) (12) (9) (5) (6) (10) (7) Al Al2O3 Al(NO3)3 (11) (8) 7. Sơ đồ 7 Hãy chọn các chất A, B, C, D thích hợp từ các chất Al2O3, AlCl3, Na[Al(OH)4], Al(NO3)3 để hoàn thành sơ đồ biến hóa sau: (3) A B (5) (8) (6) (1) (2) Al (9) (11) (12) (7) (10) D C (4) 10