Chuyên đề 6 KIM LOẠI KIỀM KIỀM THỔ NHÔM

Tài liệu ơn thi THPT Quốc Gia Tổ: HĨA HỌC Sưu tầm: Hóa Học Bookgol Chuyên đề Link group: https://www.facebook.com/groups/HoaHocBookGol Hiện group tổ chức thi thử cho 2k4 vào 21h45 thứ hàng tuần bạn vào tham gia nhé! KIM LOẠI KIỀM - KIỀM THỔ NHÔM  TÓM TẮT LÝ THUYẾT ***** B1 KIM LOẠI KIỀM VÀ HỢP CHẤT CỦA KIM LOẠI KIỀM A ĐƠN CHẤT I Vị trí cấu tạo nguyên tử Vị trí kim loại kiềm bảng tuần hồn Sáu ngun tố hố học đứng sau ngun tố khí liti (Li), natri (Na), kali (K), rubiđi (Rb), xesi (Cs), franxi (Fr) gọi kim loại kiềm Các kim loại kiềm thuộc nhóm IA, đứng đầu chu kì (trừ chu kì 1) Cấu tạo tính chất nguyên tử kim loại kiềm Cấu hình electron : Kim loại kiềm nguyên tố s Lớp electron nguyên tử có 1e, phân lớp ns (n số thứ tự chu kì) So với electron khác nguyên tử electron ns1 xa hạt nhân nguyên tử nhất, dễ tách khỏi nguyên tử Năng lượng ion hoá : Các nguyên tử kim loại kiềm có lượng ion hố I1 nhỏ so với kim loại khác Thí dụ : Kim loại : Na Mg Al Fe Zn I1 (kJ/mol): 497 738 578 759 906 Do vậy, kim loại kiềm có tính khử mạnh : M → M+ + e Trong nhóm kim loại kiềm, lượng ion hố I1 giảm dần từ Li đến Cs Số oxi hoá : Trong hợp chất, nguyên tố kim loại kiềm có số oxi hố +1 Thế điện cực chuẩn : Các cặp oxi hoá - khử M+/M kim loại kiềm điện cực chuẩn có giá trị âm Chuyên đề 6: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHƠM Trang Tài liệu ơn thi THPT Quốc Gia Tổ: HĨA HỌC II TÍNH CHẤT VẬT LÍ Một số số vật lí kim loại kiềm Nguyên tố Li Na K Rb Nhiệt độ sơi (oC) 1330 892 760 688 Nhiệt độ nóng chảy 180 98 64 39 (oC) Khối lượng riêng 0,53 0,97 0,86 1,53 (g/cm3) Độ cứng (kim cương có 0,6 0,4 0,5 0,3 độ cứng 10) Mạng tinh thể Lập phương tâm khối III TÍNH CHẤT HỐ HỌC Bảng : Một số đại lượng đặc trưng kim loại kiềm Ngun tố Cấu hình electron Bán kính ngun tử (nm) Năng lượng ion hoá I1 (kJ/mol) Độ âm điện Thế điện cực chuẩn Eo M+ / M Cs 690 29 1,90 0,2 Li [He]2s1 0,123 520 Na [Ne]3s1 0,157 497 K [Ar]4s1 0,203 419 Rb [Kr]5s1 0,216 403 Cs [Xe]6s1 0,235 376 0,98 - 3,05 0,93 - 2,71 0,82 - 2,93 0,82 - 2,92 0,79 - 2,92 (V) Các nguyên tử kim loại kiềm có lượng ion hố I1 thấp điện cực chuẩn EO có giá trị âm Vì kim loại kiềm có tính khử mạnh Tác dụng với phi kim Hầu hết kim loại kiềm khử phi kim Thí dụ, kim loại Na cháy mơi trường khí oxi khơ tạo natri peoxit Na2O2 Trong hợp chất peoxit, oxi có số oxi hố -1 : 2Na + O2 → Na2O2 (r) Natri tác dụng với oxi khơng khí khơ nhiệt độ phịng, tạo Na2O : 4Na + O2 → 2Na2O (r) Tác dụng với axit Do điện cực chuẩn cặp oxi hoá - khử Eo 2H + / H = 0,00 V, điện cực chuẩn cặp oxi hố - khử kim loại kiềm có giá trị từ –3,05 V đến –2,94 V, nên kim loại kiềm khử dễ dàng ion H+ dung dịch axit (HCl, H2SO4 lỗng) thành khí H2 (phản ứng gây nổ nguy hiểm) : 2M + 2H+ → 2M+ + H2 Tác dụng với nước Xem phim Vì điện cực chuẩn ( Eo M+ / M ) kim loại kiềm nhỏ nhiều so với điện cực chuẩn nước ( EoH O / H = -0,41 V) nên kim loại kiềm khử nước dễ dàng, giải phóng khí hiđro : 2 2M + H2O → 2MOH (dd) + H2 Do vậy, kim loại kiềm bảo quản cách ngâm chìm dầu hoả B MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI KIỀM I NATRI HIĐROXIT, NaOH Tính chất Natri hiđroxit chất rắn, khơng màu, dễ hút ẩm, dễ nóng chảy (322oC), tan nhiều nước Natri hiđroxit bazơ mạnh, tan nước phân li hồn tồn thành ion : NaOH(dd) → Na+ (dd) + OH– (dd) Tác dụng với axit, oxit axit tạo thành muối nước Xem phim Tác dụng với số dung dịch muối, tạo bazơ khơng tan Thí dụ : Cu2+ (dd) + 2OH– (dd) → Cu(OH)2 (r) Chuyên đề 6: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHÔM Trang Tài liệu ơn thi THPT Quốc Gia Tổ: HĨA HỌC Điều chế Điện phân dung dịch NaCl (có vách ngăn) : điện phân có vá ch ngăn 2NaCl + 2H2O ⎯⎯⎯⎯⎯⎯ → H2 + Cl2 + 2NaOH Dung dịch NaOH thu có lẫn nhiều NaCl Người ta cho dung dịch bay nước nhiều lần, NaCl tan so với NaOH nên kết tinh trước Tách NaCl khỏi dung dịch, lại dung dịch NaOH II NATRI HIĐROCACBONAT VÀ NATRI CACBONAT Natri hiđrocacbonat, NaHCO3 Bị phân huỷ nhiệt : to 2NaHCO3 ⎯⎯→ Na2CO3 + H2O + CO2 Tính lưỡng tính : Xem phim NaHCO3 muối axit yếu, tác dụng với nhiều axit NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2 Phương trình ion rút gọn : HCO3− + H+ → H2O + CO2 Trong phản ứng này, ion HCO3− nhận proton, thể tính chất bazơ NaHCO3 muối axit, tác dụng với dung dịch bazơ tạo muối trung hoà : NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O Phương trình ion rút gọn : HCO3− + OH– → CO32− + H2O Trong phản ứng này, ion HCO3− nhường proton, thể tính chất axit Nhận xét: Muối NaHCO3 có tính lưỡng tính, tính chất ion HCO3− : Khi tác dụng với axit, thể tính bazơ ; tác dụng với bazơ, thể tính axit Tuy nhiên, tính bazơ chiếm ưu Natri cacbonat, Na2CO3 Natri cacbonat dễ tan nước, nóng chảy 850OC Na2CO3 muối axit yếu, tác dụng với nhiều axit : Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2 Phương trình ion rút gọn : CO32− + 2H+ → H2O + CO2 Ion CO32− nhận proton, có tính chất bazơ Muối Na2CO3 có tính bazơ B2 KIM LOẠI KIỀM THỔ VÀ HỢP CHẤT CỦA KIM LOẠI KIỀM THỔ A ĐƠN CHẤT I VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO Vị trí kim loại kiềm thổ bảng tuần hoàn Kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA bảng tuần hồn, gồm nguyên tố : beri (Be), magie (Mg), canxi (Ca), stronti (Sr), bari (Ba) rađi (Ra) Trong chu kì, nguyên tố kim loại kiềm thổ đứng sau nguyên tố kim loại kiềm Cấu tạo tính chất nguyên tử kim loại kiềm thổ Cấu hình electron : Kim loại kiềm thổ nguyên tố s Lớp ngồi ngun tử có 2e phân lớp ns2 So với electron khác nguyên tử hai electron ns2 xa hạt nhân cả, chúng dễ tách khỏi nguyên tử Các cation M2+ kim loại kiềm thổ có cấu hình electron ngun tử khí đứng trước bảng tuần hồn Số oxi hố : Các ion kim loại kiềm thổ có điện tích 2+ Vì hợp chất, nguyên tố kim loại kiềm thổ có số oxi hố +2 Chun đề 6: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHÔM Trang Tài liệu ơn thi THPT Quốc Gia Tổ: HĨA HỌC Thế điện cực chuẩn : Các cặp oxi hoá - khử M2+/M kim loại kiềm thổ điện cực chuẩn âm II TÍNH CHẤT VẬT LÍ Các kim loại kiềm thổ có số tính chất vật lí giống : Nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi tương đối thấp (trừ beri) Độ cứng có cao kim loại kiềm, nhìn chung kim loại kiềm thổ có độ cứng thấp Khối lượng riêng tương đối nhỏ, chúng kim loại nhẹ nhôm (trừ bari) Một số số vật lí kim loại kiềm thổ Nguyên tố Be Mg Ca Sr Ba O Nhiệt độ nóng chảy ( C) 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 10) III TÍNH CHẤT HỐ HỌC Một số đại lượng đặc trưng kim loại kiềm thổ Nguyên tố Be Mg Ca Sr Ba 2 2 Cấu hình electron [He]2s [Ne]3s [Ar]4s [Kr]5s [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) M 2+ / M Lập Mạng tinh thể Lục phương phương tâm khối Các kim loại kiềm thổ có tính khử mạnh, yếu so với kim loại kiềm Tính khử kim loại kiềm thổ tăng dần từ Be đến Ba Tác dụng với phi kim Khi đốt nóng, kim loại kiềm thổ bốc cháy khơng khí tạo oxit Lập phương tâm diện to 2Mg + O2 ⎯⎯⎯→ 2MgO Tác dụng với halogen tạo muối halogenua to Ca + Cl2 ⎯⎯⎯→ CaCl2 Tác dụng với axit Ca + 2HCl → CaCl2 + H2 Xem phim Tác dụng với nước Ca, Sr, Ba tác dụng với H2O nhiệt độ thường tạo thành dung dịch bazơ Mg tác dụng chậm với nước nhiệt độ thường tạo Mg(OH)2, tác dụng nhanh với nước nhiệt độ cao tạo thành MgO Be không tác dụng với H2O dù nhiệt độ cao Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2 Mg to + H2O ⎯⎯→ MgO + H2 B MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI KIỀM THỔ Canxi hiđroxit, Ca(OH)2 Canxi hiđroxit chất rắn màu trắng, tan nước (độ tan 25OC 0,12 g/100 g H2O) Dung dịch canxi hiđroxit (nước vôi trong) bazơ mạnh : Ca(OH)2 → Ca2+ (dd) + 2OH– (dd) Dung dịch canxit hiđroxit có tính chất chung bazơ tan (tác dụng với oxit axit, axit, muối) Chuyên đề 6: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHÔM Trang Tài liệu ôn thi THPT Quốc Gia Tổ: HÓA HỌC Canxi cacbonat, CaCO3 Canxi cacbonat chất rắn màu trắng, không tan nước (độ tan 25OC 0,00013 g/100 g H2O) Canxi cacbonat muối axit yếu không bền, nên tác dụng với nhiều axit hữu vơ giải phóng khí cacbon đioxit : CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2 CaCO3 + 2CH3COOH → Ca(CH3COO)2 + H2O + CO2 Canxi cacbonat tan dần nước có chứa khí cacbon đioxit, tạo muối tan canxi hiđrocacbonat ⎯→ Ca(HCO3)2 : CaCO3 + H2O + CO2  ⎯ Ca(HCO3)2 Phản ứng thuận giải thích xâm thực nước mưa chứa CO2) đá vôi Phản ứng nghịch giải thích tạo thành thạch nhũ động núi đá vôi, tạo thành lớp cặn canxi cacbonat (CaCO3) ấm đun nước, phích đựng nước nóng, (có hang Canxi sunfat, CaSO4 Canxi sunfat chất rắn, màu trắng, tan nước (độ tan 25OC 0,15 g/100 g H2O) Tuỳ theo lượng nước kết tinh muối canxi sunfat, ta có loại : CaSO4.2H2O có tự nhiên thạch cao sống, bền nhiệt độ thường CaSO4.H2O CaSO4.0,5H2O thạch cao nung, điều chế cách nung thạch cao sống nhiệt độ khoảng 160OC : 160o C CaSO4.2H2O ⎯⎯⎯⎯ → CaSO4.H2O + H2O CaSO4 có tên thạch cao khan, điều chế cách nung thạch cao sống nhiệt độ cao Thạch cao khan không tan không tác dụng với nước C NƯỚC CỨNG Nước cứng Nước có vai trị quan trọng đời sống người hầu hết ngành sản xuất, chăn nuôi, trồng trọt Nước thường dùng nước tự nhiên, lấy từ sông, suối, hồ, nước ngầm Nước có hồ tan số muối, Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2, CaSO4, MgSO4, CaCl2, MgCl2 Vì nước tự nhiên có cation Ca2+, Mg2+ Nước cứng nước có chứa nhiều cation Ca2+, Mg2+ Nước chứa khơng chứa ion gọi nước mềm phân loại nước cứng Căn vào thành phần anion gốc axit có nước cứng, người ta phân thành loại : Nước có tính cứng tạm thời, nước có tính cứng vĩnh cửu nước có tính cứng tồn phần a) Nước có tính cứng tạm thời nước cứng muối Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2 gây : Ca(HCO3)2 → Ca2+ + HCO3− Mg(HCO3)2 → Mg2+ + HCO3− b) Nước có tính cứng vĩnh cửu nước cứng muối CaCl2, MgCl2, CaSO4, MgSO4 gây CaCl2 → Ca2+ + 2Cl– MgCl2 → Mg2+ + 2Cl– CaSO4 → Ca2+ + SO24− MgSO4 → Mg2+ + SO24− Nước tự nhiên thường có tính cứng tạm thời vĩnh cửu c) Nước có tính cứng tồn phần nước có tính cứng tạm thời vĩnh cửu Tác hại nước cứng Nước cứng gây nhiều trở ngại cho đời sống thường ngày Giặt xà phòng (natri stearat C17H35COONa) nước cứng tạo muối không tan canxi stearat (C 17H35COO)2Ca, chất bám vải sợi, làm cho quần áo mau mục nát Mặt khác, nước cứng làm cho xà phịng có bọt, giảm khả tẩy rửa Nếu dùng nước cứng để nấu thức ăn, làm cho thực phẩm lâu chín giảm mùi vị Chuyên đề 6: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHÔM Trang Tài liệu ơn thi THPT Quốc Gia Tổ: HĨA HỌC Nước cứng gây tác hại cho ngành sản xuất, tạo cặn nồi hơi, gây lãng phí nhiên liệu khơng an tồn Nước cứng gây tượng làm tắc ống dẫn nước nóng sản xuất đời sống Nước cứng làm hỏng nhiều dung dịch cần pha chế Vì vậy, việc làm mềm nước cứng trước dùng có ý nghĩa quan trọng Các biện pháp làm mềm nước cứng Nguyên tắc làm mềm nước cứng giảm nồng độ cation Ca2+, Mg2+ nước cứng a) Phương pháp kết tủa Đối với nước có tính cứng tạm thời Đun sơi nước có tính cứng tạm thời trước 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, nước mềm Dùng khối lượng vừa đủ dung dịch Ca(OH)2 để trung hoà muối hiđrocacbonat thành muối cacbonat kết tủa Lọc bỏ chất không tan, nước mềm : Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3 + 2H2O Đối với nước có tính cứng vĩnh cửu Dùng dung dịch Na2CO3 dung dịch Na3PO4 để làm mềm nước cứng : Ca2+ + CO32− → CaCO3 3Ca2+ + 2PO34− → Ca3(PO4)2 Dung dịch Na2CO3 dùng để làm mềm nước có tính cứng tạm thời b) Phương pháp trao đổi ion Phương pháp trao đổi ion dùng phổ biến để làm mềm nước Phương pháp dựa khả trao đổi ion số chất cao phân tử thiên nhiên nhân tạo hạt zeolit (các alumino silicat kết tinh, có tự nhiên tổng hợp, tinh thể có chứa lỗ trống nhỏ) nhựa trao đổi ion Thí dụ : cho nước cứng qua chất trao đổi ion hạt zeolit số ion Na+ zeolit rời khỏi mạng tinh thể, vào nước nhường chỗ cho ion Ca2+ Mg2+ bị giữ lại mạng tinh thể silicat B3 NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM A ĐƠN CHẤT I CẤU TẠO - Cấu hình electron ngun tử : 1s22s22p63s23p1, có 3e hoá trị (3s23p1) - Số hiệu nguyên tử 13, thuộc nhóm IIIA, chu kì - Ion Al3+ có cấu hình electron ngun tử khí Ne : Al → Al3+ + 3e Số oxi hoá : Trong hợp chất, ngun tố Al có số oxi hố bền +3 Cấu tạo đơn chất : Đơn chất nhơm có cấu tạo kiểu mạng lập phương tâm diện II TÍNH CHẤT HỐ HỌC Nhơm điện cực chuẩn nhỏ so với nhiều kim loại khác ( Eo Al 3+ / Al = -1,66 V) Mặt khác, nguyên tử nhơm có lượng ion hố thấp Do nhơm kim loại có tính khử mạnh Tính khử nhôm yếu kim loại kiềm kim loại kiềm thổ Tác dụng với phi kim Nhôm tác dụng trực tiếp mạnh với nhiều phi kim O2, Cl2, S, Thí dụ : Khi đốt nóng, bột nhơm cháy sáng khơng khí to 4Al + 3O2 ⎯⎯→ 2Al2O3 Nhơm bền khơng khí nhiệt độ thường có màng oxit Al2O3 mỏng, mịn bền bảo vệ Bột nhôm tự bốc cháy tiếp xúc với khí clo : 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3 Chuyên đề 6: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHÔM Trang Tài liệu ôn thi THPT Quốc Gia Tổ: HÓA HỌC Tác dụng với axit Thế điện cực chuẩn nhôm ( Eo Al 3+ / Al = -1,66 V) Nhôm khử dễ dàng ion H+ dung dịch axit, HCl H2SO4 lỗng, giải phóng H2 : 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 2Al + 6H+ → 2Al3+ + 3H2 to 4Al + 4HNO3 loãng ⎯⎯→ Al(NO3)3 + NO + 2H2O 2Al + 6H2SO4 đặc to ⎯⎯→ Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O +6 +5 Nhôm khử mạnh N dung dịch HNO3 lỗng đặc, nóng S dung dịch H2SO4 đặc, nóng xuống số oxi hố thấp Nhôm không tác dụng với H2SO4 HNO3 đặc, nguội Những axit oxi hoá bề mặt kim loại tạo thành màng oxit có tính trơ, làm cho nhôm thụ động Nhôm bị thụ động khơng tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 lỗng Tác dụng với oxit kim loại Ở nhiệt độ cao, Al khử nhiều oxit kim loại Fe2O3, Cr2O3, thành kim loại tự 2Al + Fe2O3 Tác dụng với nước to ⎯⎯ → Al2O3 + 2Fe Thế điện cực chuẩn nước ( EoH2O/H2 ) cao so với điện cực chuẩn nhôm ( Eo Al 3+ / Al ) nên nhơm khử nước, giải phóng khí hiđro : 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2 Phản ứng nhanh chóng dừng lại lớp Al(OH)3 khơng tan nước ngăn cản không cho nhôm tiếp xúc với nước Tác dụng với dung dịch kiềm Những đồ vật nhơm bị hồ tan dung dịch kiềm NaOH, Ca(OH)2, Hiện tượng giải thích sau : Trước hết, màng bảo vệ Al2O3 bị phá huỷ dung dịch kiềm : Al2O3 + NaOH + 3H2O → 2Na  Al(OH)4  Natri aluminat Tiếp đến, kim loại nhôm khử H2O : 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2 Màng Al(OH)3 bị phá huỷ dung dịch bazơ : Al(OH)3 + NaOH → Na  Al(OH)4  Các phản ứng (2) (3) xảy luân phiên nhôm bị tan hết Hai phương trình hố học hai phản ứng viết gộp vào phương trình hố học sau : 2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na  Al(OH)4  (dd) + 3H2 B MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA NHƠM I NHƠM OXIT Tính chất vật lí trạng thái tự nhiên Nhơm oxit chất rắn màu trắng, không tác dụng với nước khơng tan nước Nóng chảy 2050OC Trong tự nhiên, nhôm oxit tồn dạng ngậm nước dạng khan : Dạng ngậm nước boxit Al2O3.2H2O nguyên liệu quan trọng để sản xuất nhôm Dạng khan emeri, có độ cứng cao, dùng làm đá mài Corinđon ngọc thạch cứng, cấu tạo tinh thể suốt, khơng màu Corinđon thường có màu lẫn số tạp chất oxit kim loại Nếu tạp chất Cr2O3, ngọc có màu đỏ tên rubi, tạp chất TiO2 Fe3O4, ngọc có màu xanh tên saphia Rubi saphia nhân tạo chế tạo cách nung nóng hỗn hợp nhôm oxit với Cr2O3 TiO2 Fe3O4 Chuyên đề 6: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHƠM Trang Tài liệu ơn thi THPT Quốc Gia Tổ: HĨA HỌC Tính chất hố học a) Tính bền Ion Al3+ có điện tích lớn (3+) bán kính ion nhỏ (0,048 nm) 1/2 bán kính ion Na+ 2/3 bán kính ion Mg2+ nên lực hút ion Al3+ ion O2– mạnh, tạo liên kết bền vững Do cấu trúc mà Al2O3 có nhiệt độ nóng chảy cao (2050OC) khó bị khử thành kim loại Al b) Tính lưỡng tính Al2O3 có tính lưỡng tính : tác dụng với dung dịch axit dung dịch kiềm Al2O3 thể tính bazơ : Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O Al2O3 + 6H+ → 2Al3+ + 3H2O Al2O3 thể tính axit : Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na  Al(OH)4  Al2O3 + 2OH– + 3H2O →  Al(OH)4  – c) Ứng dụng Tinh thể Al2O3 (corinđon) dùng làm đồ trang sức, chế tạo chi tiết ngành kĩ thuật xác, chân kính đồng hồ, thiết bị phát tia lade, Bột Al2O3 có độ cứng cao dùng làm vật liệu mài Boxit Al2O3.2H2O nguyên liệu sản xuất nhơm kim loại II NHƠM HIĐROXIT Tính chất hố học a) Tính khơng bền với nhiệt to 2Al(OH)3 ⎯⎯→ Al2O3 + 3H2O b) Tính lưỡng tính - Tính bazơ Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O - Tính axit Al(OH)3 + NaOH → Na  Al(OH)4  Al(OH)3 + OH– → Al(OH)4  – III NHƠM SUNFAT Muối nhơm có nhiều ứng dụng quan trọng muối sunfat kép kali nhôm ngậm nước, thị trường có tên phèn chua Cơng thức hố học K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O, viết gọn KAl(SO4)2.12H2O Trong cơng thức hố học trên, thay ion K+ Li+, Na+ hay N H+4 ta muối kép khác có tên chung phèn nhơm (khơng gọi phèn chua) Phèn chua dùng ngành thuộc da, công nghiệp giấy (làm cho giấy không thấm nước), chất cầm màu công nghiệp nhuộm vải, chất làm nước đục, Chuyên đề 6: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHÔM Trang Tài liệu ơn thi THPT Quốc Gia Tổ: HĨA HỌC CÁC DẠNG BÀI TẬP ***** DẠNG 1: KIM LOẠI KIỀM – KIỀM THỔ - NHÔM TÁC DỤNG VỚI NƯỚC  PHƯƠNG PHÁP - Khi cho KL kiềm, kiềm thổ (trừ Mg, Be) tác dụng với nước nhiệt độ thường theo phản ứng: M + H2O → M+ + OH- + ½ H2 M + 2H2O → M2+ + 2OH- + H2 Ta thấy: nOH − = 2.n H - Nếu có kim loại Al OH- tác dụng với Al: Al + OH- + H2O → AlO2- + 3/2 H2  BÀI TẬP Câu 1: Cho mẫu hợp kim K-Ca tác dụng với nước (dư), thu dung dịch X 3,36 lít H2 (ở đktc) Thể tích dung dịch axit HCl 2M cần dùng để trung hoà dung dịch X A 150ml B 75ml C 60ml D 30ml Số mol H2= 0,15 mol → bảo toàn H: 0,15.2 = HCl.1 → HCl = 0,3 -> V = 0,3/2 Câu 2: Cho m gam hỗn hợp Na, Ba vào nước thu dung dich A 6,72 lít khí hidro (đktc) Thể tích dung dịch hỗn hợp H2SO4 0,5M HCl 1M để trung hòa với lượng dung dịch A là: A 0,3 lít B 0,2 lít C 0,4 lít D 0,1 lít + Số mol h2 = 0,3 mol = 2.số mol OH- = số mol H = 0,5V.2 + 1V = 0,3.2 → V = 300ml Câu 3: Hòa tan m (g) K vào 200g nước thu dung dịch có nồng độ 2,748% Vậy m có giá trị là? A 7,8g B 3,8g C 39g D 3,9g Gọi số mol K x 2K+2H2O→2KOH+H22K+2H2O→2KOH+H2 Suy m=39x nH2=12nK=0,5xnH2=12nK=0,5x BTKL: mdd sau phản ứng = mK + mH2O − mH2 = 39x + 200− 0,5x.2 = 200 + 38x m dd sau phản ứng=mK+mH2O−mH2=39x+200−0,5x.2=200+38x nK=nKOH=x molnK=nKOH=x mol →mKOH=56x=2,748%.(200+38x)→x=0,1→m=3,9 gam Câu 4: Hòa tan lượng gồm kim loại kiềm vào nước thu 200ml dung dịch A 1,12 lít H2 (đktc) Tìm pH dung dịch A? A 12 B 11,2 C 13,1 D 13,7 + Số mol H2 =0,05 = Số mol OH- = 0,1 = số mol H -> nồng độ CM = 0,1 / 0,2 =0,5 M pOH = 0,301 → pH = 13,7 Câu (ĐHKA – 2010): Hịa tan hồn tồn 8,94g hỗn hợp gồm Na, K, Ba vào nước, thu dd X 2,688 lít khí H2 (đktc) Dung dịch Y gồm HCl H2SO4, tỉ lệ mol tương ứng 4:1 Trung hòa dd X dd Y, tổng khối lượng muối tạo là? A 13,7g B 18,46g C 12,78g D 14,62g nH2 = 0,12 mol tác dụng với H2O H2O + 2e → H2 + 2OH0,12 0,24 Gọi x số mol H2SO4 4x số mol HCl → tổng số mol H+ = 4x + 2x = 6x mol H+ + OH- → H2O 0,24 0,24 → 6x = 0,24 x = 0,04 mol Tổng khối lượng muối khan m = mhh kim loại + mClorua + mSunfat = 8,94 + 4.0,04.35,5 + 0,04.96 = 18,48 gam → Đáp án: B Chuyên đề 6: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHÔM Trang Tài liệu ơn thi THPT Quốc Gia Tổ: HĨA HỌC Câu (ĐHKA – 2008): Cho hỗn hợp gồm Na Al có tỉ lệ mol tương ứng 1:2 nước (dư) Sau phản ứng xảy hồn tồn, thu 8,96 lít khí H2 (đktc) m gam chất rắn không tan Giá trị m là? A 10,8g B 5,4g C 7,8g D 43,2g nH2 = 0,4 mol 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 x x x/2 2NaOH + 2Al + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2 x x 3x/2 nH2 = x/2 + 3x/2 = 0,4 mol → x = 0,2 mol → mAl = 0,2.27 = 5,4g → Đáp án: B Câu (ĐHKB – 2007): Hỗn hợp X gồm Na Al Cho m gam X vào lượng dư nước V lít khí Nếu cho m gam X vào dung dịch NaOH dư 1,75V lít khí, (biết thể tích khí đo điều kiện), thành phần phần trăm theo khối lượng Na X là? A 39,87% B 77,31% C 49,87% D 29,87% 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 → x x → 0,5x 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2 x ← x → 1,5x =>∑nH2=0,5x+1,5x=a=>x=0,5a=>∑nH2=0,5x+1,5x=a=>x=0,5a (1) 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 x mol → 0,5x mol 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2 y mol → 1,5y mol =>∑nH2=0,5x+1,5y=1,75a=>∑nH2=0,5x+1,5y=1,75a (2) Thay (1) vào (2) => y=1,75a−0,5.0,5a1,5=ay=1,75a−0,5.0,5a1,5=a =>%mNa=0,5a.230,5a.23+27a.100%=29,87% Câu 8: Hòa tan 46g hỗn hợp gồm Ba kim loại kiềm A, B thuộc chu kì liên tiếp vào nước thu dung dịch D 11,2 lít khí (đktc) Nếu thêm 0,18 mol Na2SO4 vào dung dịch D sau phản ứng dư ion Ba2+ Nếu thêm 0,21 mol Na2SO4 vào dung dịch D sau phản ứng dư Na2SO4 Vậy kim loại kiềm là? A Li Na B Na K C K Rb D Rb Cs Gọi CTTB kim loại kiềm hóa trị I M Đặt số mol Ba M a b mol Chuyên đề 6: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHƠM Trang 10 Tài liệu ơn thi THPT Quốc Gia Tổ: HÓA HỌC Câu 9: Người ta hịa tan hồn tồn hỗn hợp NaOH Ba(OH)2 vào nước dư thu dung dịch X Sục khí CO2 vào dung dịch X Kết thí nghiệm thu biểu diễn đồ thị sau : nBaCO3 0,5 nCO2 0,4a Giá trị x : A 3,25 B 2,5 2a a x B 3,0 D 2,75 Câu 10: Cho thí nghiệm + TN1: Cho từ từ dung dịch HCl đến dư vào dung dịch NaAlO2 + TN2: Cho từ từ dung dịch NaOH đến dư vào dung dịch AlCl3 + TN3: Cho từ từ dung dịch NH3 đến dư vào dung dịch AlCl3 Lượng kết tủa thu thu thí nghiệm biểu diễn theo cỏc th di õy đồ thịA đồ thịB đồ thịC Kt qu thớ nghim 1, v biểu diễn đồ thị theo trật tự tương ứng: A Đồ thị A, B, C B Đồ thị B, C, A C Đồ thị C, B, A D Đồ thị A, C, B Chuyên đề 6: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHÔM Trang 92 Tài liệu ơn thi THPT Quốc Gia Tổ: HĨA HỌC Chuyên đề MUỐI CACBONAT PHẢN ỨNG VỚI DUNG DỊCH AXIT VẤN ĐỀ 1: LÝ THUYẾT   PHƯƠNG PHÁP  Khi cho axit vào muối: Khí chưa liền  Khi cho muối vào axit: Khí liền  Dạng 1: Khi cho từ từ dung dịch axit vào dung dịch muối cacbonat (hoặc hỗn hợp muối cacbonat hiđrocacbonat) phản ứng xảy theo thứ tự sau: CO32− + H+ ⎯⎯ → HCO3− HCO3− + H+ ⎯⎯ → CO2  +H 2O * Lưu ý: - Nếu (2) mà dung dịch tác dụng với nước vơi có tạo thành kết tủa HCO 3− dư (H+ hết) nCO2 + n = nco − (bđ ) - Nếu cho từ từ H+ vào dung dịch hỗn hợp có CO32 − HCO 3− H+ ưu tiên tác dụng với CO32 − trước theo phản ứng (1), sau dư tác dụng với HCO 3− theo phản ứng (2) - Nếu cho từ từ H+ vào dung dịch CO32 − (hoặc hỗn hợp gồm CO32− , HCO3− ) đến khơng cịn khí bay nghĩa H+ vừa đủ để tác dụng với CO32− , HCO3− để chuyển hết thành khí CO2 Do đó, ta sử dụng đồng thời hai phản ứng sau để tính tốn CO32− + H + ⎯ ⎯→ CO2 + H O H + + HCO3− ⎯ ⎯→ CO2 + H O 2−  Dạng 2: Trường hợp cho từ từ hỗn hợp CO3 HCO 3− vào dung dịch H+: Trường hợp lượng muối cho ít, H+ dung dịch nhiều nên CO32 − HCO 3− phản ứng đồng thời với H+ sinh khí CO2 theo phản ứng: CO32− + H + ⎯ ⎯→ CO2 + H O HCO3− + H + ⎯ ⎯→ CO2 + H O Thơng thường H+ hết nên: Gọi x = nCO − ( pu ) , y = n HCO − ( pu ) 3 2 x + y = n H +  Ta có:  x nCO32 − ( bđ ) y = n  HCO3− ( bd )  Tham khảo thêm kiến thức:  Nếu đề cho nhỏ từ từ dung dịch H+ vào dung dịch CO32 − chưa có sủi bọt khí phản ứng H + + CO32− ⎯ ⎯→ HCO3− (1) * Nếu CO32 − hết mà tiếp tục cho H+ vào có sủi bọt khí theo phản ứng sau: HCO3− +H+ ⎯ ⎯→ CO2  + H 2O Chuyên đề 6: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHƠM (2) Trang 93 Tài liệu ơn thi THPT Quốc Gia Tổ: HÓA HỌC  Nếu cho nhỏ từ từ dung dịch CO32 − vào dung dịch H+ ban đầu H+ dư nên có sủi bọt khí ngay: H + + CO32− ⎯ ⎯→ CO2 + H O (3)  Chú ý (BDHSG): Các phản ứng CO32 − với HSO 4− tương tự H+  Anion CO32 − theo thuyết Bron-steld có vai trị bazơ, cịn HCO 3− có tính lưỡng tính HCO3− +H+ HCO3− + OH − ⎯ ⎯→ CO2  + H 2O ⎯ ⎯→ CO32− + H 2O * Tham khảo thêm phương pháp  Cho từ từ dung dịch chứa ion CO32 − vào dung dịch chứa ion H+ Lượng H+ dung dịch ban đầu dư, xảy phản ứng: ⎯→ CO2 + H2O CO32 − + 2H+ ⎯ Khí CO2 sau trộn hai dung dịch với Dung dịch sau phản ứng dư ion CO32 − dư ion H+ + Nếu dung dịch sau phản ứng có dư CO32 − , tác dụng với dung dịch khác có chứa Ca2+, Ba2+, …thì sinh kết tủa: ⎯→ MCO3  (M: Ca, Ba, ) M2+ + CO32 − ⎯ + + Nếu dung dịch sau phản ứng cón dư H thường trung hòa NaOH, KOH,… - Cho từ từ dung dịch chứa ion H+ vào dung dịch chứa ion CO32 − Phản ứng xảy theo thứ tự sau đây: H + + CO32− ⎯ ⎯→ HCO3− (1) HCO3− + H + ⎯ ⎯→ CO2 + H O Chúng ta cần xác định mức độ xảy phản ứng (1) (2) + Khi nH + = nCO 2− : (1) xảy vừa đủ, chưa có khí (2) + Khi nH +  nCO − : (1) xảy với CO 2−  HCO3− dư sau pahnr ứng, , chưa có khí ra, dung dịch chứa  − CO3 + Khi nH + = 2nCO 2− : (2) vừa đủ khí lớn nhất, khơng H + , HCO3− , CO32− + Khi nH +  2nCO 2− : (2) có xảy ra, H+ dư sau hai phản ứng, khí lớn , dung dịch có H + dư + Khi nCO −  n H +  2nCO − : (1) xong, (2) xảy phần, dung dịch sau phản ứng chứa HCO 3− dư 3 Với trường hợp dung dịch sau phản ứng HCO3− ,CO32− cần ý sau phản ứng tác dụng với Ca(OH)2, Ba(OH)2 HCO3− + OH − ⎯ ⎯→ CO32− Nếu M(OH)2 (với M:Ca, Ba) (3) M 2+ + CO32− ⎯ ⎯→ MCO3  → Lượng kết tủa bao gồm lượng dư ban đầu lượng vừa tạo từ phản ứng (3) tạo ⎯→ MCO3  + Nếu MCl2, M(NO3)2,… (với M: Ca, Ba) có phản ứng M 2+ + CO32− ⎯ → Lượng kết tủa lượng CO32 − tạo Chuyên đề 6: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHƠM Trang 94 Tài liệu ơn thi THPT Quốc Gia Tổ: HÓA HỌC VẤN ĐỀ 2: VÍ DỤ MINH HỌA  Ví dụ 1: (TSĐH- Khối A- 2007) Cho từ từ dung dịch chứa a mol HCl vào dung dịch chứa b mol Na2CO3 đồng thời khuấy đều, thu V lít khí (ở đktc) dung dịch X Khi cho dư nước vôi vào dung dịch X thấy có xuất kết tủa Biểu thức liên hệ V với a, b là: A V = 11,2(a - b) B V = 22,4(a - b) C V = 22,4(a + b) D V = 11,2(a + b) Hướng dẫn giải Khi cho dư nước vơi vào dung dịch X thấy có xuất kết tủa (CaCO3) suy X có chứa NaHCO3 Na2CO3 + HCl  NaHCO3 + NaCl a mol  a mol NaHCO3 + HCl  NaCl + CO2 + H2O (b-a)mol  (b-a)mol Vậy V = 22,4(a - b)  Chọn đáp án B Ví dụ 2: (TSĐH – Khối A- 2009) Dung dịch X chứa hỗn hợp gồm Na2CO3 1,5M KHCO3 1M Nhỏ từ từ giọt hết 200 ml dung dịch HCl 1M vào 100 ml dung dịch X, sinh V lít khí (ở đktc) Giá trị V A 3,36 B 2,24 C 4,48 D 1,12 Hướng dẫn giải Phản ứng xảy theo thứ tự sau: CO32- + H+  HCO3- (1) 0,15mol 0,15mol 0,15mol HCO3- + H+  CO2 + H2O(2) 0,05mol 0,05mol 0,05mol Sau phản ứng (2) HCO3- dư 0,2 mol V= 1,12lit  Chọn đáp án D Ví dụ 3: (TSĐH – Khối A- 2010) Nhỏ từ từ giọt đến hết 30ml dung dịch HCl 1M vào 100ml dung dịch chứa Na2CO3 0,2M NaHCO3 0,2M, sau phản ứng thu số mol CO2 là: A 0,02 B 0,03 C 0,015 D 0,01 Hướng dẫn giải Phản ứng xảy theo thứ tự sau: CO32- + H+  HCO3- (1) 0,02mol 0,02mol 0,02mol HCO3- + H+  CO2 + H2O(2) 0,01mol 0,01mol 0,01mol Sau phản ứng (2) HCO3- dư 0,03 mol Vậy số mol CO2 0,03 mol  Chọn đáp án D Ví dụ 4: Nhỏ từ từ giọt dung dịch chứa 0,05 mol HCl vào dung dịch chứa 0,06 mol Na2CO3 Thể tích khí CO2 thu (đktc) thu bằng: A lít B 0,56lít C 1,12lít D 1,344lít Hướng dẫn giải Na2CO3 + HCl  NaHCO3 + NaCl(1) 0,05mol  0,05mol Sau phản ứng (1) khơng cịn axit nên khơng tạo khí CO2  Chọn đáp án A Chuyên đề 6: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHƠM Trang 95 Tài liệu ơn thi THPT Quốc Gia Tổ: HĨA HỌC Ví dụ 5: Nhỏ từ từ 200ml dung dịch HCl vào 100ml dung dịch X chứa Na2CO3, K2CO3, NaHCO3 ( NaHCO3 có nồng độ 1M), thu 1,12 lít CO2 (đktc) dung dịch Y Cho nước vôi dư vào dung dịch Y thu 20 gam kết tủa.Nồng độ mol/l dung dịch HCl là: A 1,25 M B 0,5M C 1,0M D 0,75M Hướng dẫn giải Gọi thể tích dung dịch HCl V(lít) Các phản ứng CO32- + H+  HCO3- (1) 0,2V  0,2V HCO3- + H+  CO2 + H2O(2) 0,05mol 0,05mol  0,05mol Sau (1),(2) Số mol HCO3- lại là: 0,2V+0,05 HCO3- + OH-  CO32- + H2O (3) 0,2mol  0,2mol Ca2+ + CO32-  CaCO3 (4) 0,2mol  0,2mol Do đó, ta có 0,2V+0,05 = 0,2mol suy V=0,75 n 0, = 1M Tổng số mol HCl là: 0,2V + 0,05 = 0,2.0,75 + 0,05 = 0,2 mol CM = = v 0, n 0, = 1M Nồng độ HCl: CM = = v 0,  Chọn đáp án C Ví dụ 6: Nhỏ từ từ 200ml dung dịch X (K2CO3 1M NaHCO3 0,5M) vào 200ml dung dịch HCl 2M thể tích khí CO2 thu (đktc) là: A 4,48lít B 5,376lít C 8,96lít D 4,48lít Hướng dẫn giải n CO 2− = 0, 2mol n HCO − = 0,1mol n H + = 0, 4mol ( ) n H +  2n CO 2− + n HCO − nên H+ hết 3 Ta có: n CO 2− n HCO− =2 Gọi số mol HCO3- phản ứng x, suy số mol CO32- phản ứng 2x CO32- + 2H+  CO2 +H2O (1) 2x mol 4x mol 2x mol HCO3- + H+  CO2 + H2O (2) x mol x mol x mol Số mol HCl: 4x+ x = 0,4  x=0,08mol VCO2= 3.0,08.22,4=5,376 (lít)  Chọn đáp án B Ví dụ 7: (TSCĐ – Khối A – 2010) Cho 0,125 gam muối hidrocacbonat phản ứng hết với dung dịch H2SO4 (dư), thu dung dịch chứa 7,5 gam muối sunfat trung hịa Cơng thức muối hidrocacbonat là? A NaHCO3 B Mg(HCO3)2 C Ba(HCO3)2 D Ca(HCO3)2 Hướng dẫn giải H SO4 2M(HCO3)n ⎯⎯⎯→ M2(SO4)n M = 26n 7,5 mol m = 9,125 – 7,5 M + 96 Chuyên đề 6: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHƠM Trang 96 Tài liệu ơn thi THPT Quốc Gia Tổ: HÓA HỌC 9,125 − 7,5 7,5 =  M = 12n  M = 24 (Mg) 26n M + 96n  Chọn đáp án B Ví dụ 8: (TSĐH – Khối B – 2013) Cho 200 ml dung dịch Ba(OH)2 0,1M vào 300 ml dung dịch NaHCO3 0,1M, thu dung dịch X kết tủa Y Cho từ từ dung dịch HCl 0,25M vào X đến bắt đầu có khí sinh hết V ml Biết phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị V A 80 B 160 C 60 D 40 Hướng dẫn giải * Cách 1: Số mol OH- = 0,04 mol, Ba2+ = 0,02 mol, HCO3- = 0,03 mol ⎯→ OH- + HCO3- ⎯ CO32- + H2O 0,03 0,03 0,03 22+ ⎯ ⎯→ CO3 + Ba BaCO3 0,02 0,02 0,02 Dung dịch X: 0,01 mol CO32- 0,01 mol OH- ⎯ ⎯→ H+ + OHH2O 0,01 0,01 2⎯ ⎯→ CO3 + H+ HCO30,01 0,01 Vậy tổng số mol HCl = 0,02 ml, V = 80 ml LTL: * Cách 2: Có nCO32- = nHCO3- = 0,03 mol > nBa2+ = 0,02 mol (có 0,02 mol BaCO3)  dung dịch X có 0,01 mol CO32Và nOH- dư = 0,04 – 0,03 = 0,01 mol, để vừa bắt đầu xuất bọt khí nH+ = nOH- + n CO32- = 0,01 + 0,01 =0,02 =0,25V  V = 80 ml  Chọn đáp án A Ví dụ 9: Cho 300ml dung dịch HCl 2M từ từ vào 200ml dung dịch hỗn hợp gồm Na2CO3 1,2M K2CO3 0,6M Tính thể tích CO2 đktc A 1,628 lít B 3,36 lít C 5,376 lít D 17,44 lít Hướng dẫn giải n H + = n HCl = 0,6 (mol ) nCO − = n Na 2CO3 + n K 2CO3 = 0,6 (mol ) Khi cho từ từ axit vào muối cacbonat, phản ứng xảy theo thứ tự: ⎯→ HCO3− CO32 − ⎯ H+ + (1) 0,36  0,36 → 0,36 ⎯→ CO2 + HCO3− ⎯ H2O (2) H + (dư) + VCO2 (0,24) (0,36) → = 0,24.22,4 = 5,376 (lít ) 0,24  Chọn đáp án C Ví dụ 10: Hịa tan hồn tồn 20,48g hỗn hợp XO3 Y2CO3 dung dịch HCl dư thu dung dịch A 4,48 lít khí đo đktc Hỏi cạn dung dịch A thu gam muối clorua khan? A 49,25 g B 22,68 g C 34,65 g D 53,25 g Hướng dẫn giải XCO3 + HCl ⎯ ⎯→ XCl2 + CO2 + H O (1) Y2 CO3 + HCl ⎯ ⎯→ 2YCl + CO2 + H O (2) Từ phương trình trên, ta có n H 2O = nCO2 = 0,2 (mol ); n HCl = 2nCO2 = 0,4 (mol ) BTKL:  mmuối clorua = mmuối cacbonat + mHCl - mCO2 − m H 2O = 20,48 + 36,5.0,4 – 44.0,2 – 18.0,2 = 22,68 g  Chọn đáp án B Chuyên đề 6: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHÔM Trang 97 Tài liệu ôn thi THPT Quốc Gia Tổ: HÓA HỌC VẤN ĐỀ 3: BÀI TẬP  Câu 1: Dung dịch X chứa hỗn hợp gồm Na2CO3 1,5M KHCO3 1M Nhỏ từ từ giọt hết 200 ml dung dịch HCl 1M vào 100 ml dung dịch X Giá trị V là: A 2,24 lít B 4,48 lít C 3,36 lít D 1,12 lít Ta có : nHCl = 0,2 mol ; nNa2CO3nNa2CO3= 0,15 mol nKHCO3nKHCO3= 0,1 mol CO32-+ H+ → HCO30,15 HCO3- + 0,15 0,15 mol H+ (0,15+0,1) (0,2-0,15)→ → CO2+ H2O 0,05 mol →VCO2VCO2=1,12 lít Câu 2: Cho từ từ 150 ml dung dịch Na2CO3 vào 100 ml dung dịch H2SO4 1M Sau phản ứng thu dung dịch X Cho BaCl2 dư vào X thu m gam kết tủa Giá trị m là: A 9,85 gam B 23,3 gam C 29,55 gam D 33,15 gam nCO2−3=0,15 mol;n+H=0,2; nSO2−4=0,1nCO32-=0,15 mol;nH+=0,2; nSO42-=0,1 Phản ứng xảy ra: Ban đầu: 0,15 0,2 Phản ứng: 0,1 0,2 0,1 Sau phản ứng: 0,05 0,1 Dung dịch X chứa: 0,05 mol 0,1 mol Khi cho BaCl2 dư vào X: 0,05 0,05 0,1 0,1 Khối lượng kết tủa thu sau phản ứng: m = 0,05.197+0,1.233=33,15 (gam) Câu 3: Cho từ từ dung dịch X chứa 31,3 gam hỗn hợp muối cacbonat hai kim loại kiềm thuộc hai chu kỳ liên tiếp bảng tuần hoàn vào 400 ml dung dịch HCl 1M thu dung dịch Y Thêm Ba(OH)2 dư vào dung dịch Y thu 9,85 gam kết tủa Hai kim loại kiềm là: A Li, Na B Na, K C K, Rb D Li, K Gọi cơng thức trung bình hai muối là: ¯¯¯¯M2CO3M¯2CO3 Cho từ từ hỗn hợp muối cacbonat nên ta có phản ứng: CO2−3+2H+→CO2+H2OCO32-+2H+→CO2+H2O Sau phản ứng với dung dịch axit, thêm Ba(OH)2 dư vào Y thấy xuất kết tủa H+ hết dư CO2−3CO32- Chuyên đề 6: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHÔM Trang 98 Tài liệu ơn thi THPT Quốc Gia Tổ: HĨA HỌC Vậy hai kim loại cần tìm Na K Câu 4: Dung dịch X gồm muối Na2CO3 K2CO3 Khi cho dung dịch X vào dung dịch Y chứa CaCl2 ta thu 50 gam kết tủa Mặt khác thêm từ từ khuấy 0,3 lít dd H SO 0,5M vào dung dịch X thu dung dịch Y chứa muối Thêm Ba(OH)2 dư vào dung dịch Y thu m(gam) kết tủa A Giá trị m là: A.98,5 gam B 39,4 gam C 133,45 gam D 74,35 gam nCaCO3=0,5⇒nCO2−3=0,5nCaCO3=0,5⇒nCO32-=0,5 nH2SO4=0,3.0,5=0,15⇒nH+=0,3;nSO2−4=0,15nH2SO4=0,3.0,5=0,15⇒nH+=0,3;nSO42-=0,15 Ta có: nCO2−3>nH+nCO32->nH+ => Chỉ xảy phản ứng: H++CO2−3→HCO−3 CO2−3 dưH++CO32-→HCO3- CO32- dư Vậy dung dịch Y chứa muối Na2CO3; K2CO3; KHCO3; NaHCO3; Na2SO4; K2SO4 Trong Y chứa anion:CO2−3(a mol); HCO−3 (b mol); SO2−4 (0,15 mol)CO32-(a mol); HCO3(b mol); SO42- (0,15 mol) Khi thêm Ba(OH)2 dư vào dung dịch Y ta có phản ứng: Ta có a+b=nCO2−3=0,5 ⇒m=0,5.197+0,15.233=133,45 gam Câu 5: Cho hỗn hợp K2CO3 NaHCO3 (tỉ lệ mol 1:1) vào bình đựng dung dịch Ba(HCO3)2 thu kết tủa X dung dịch Y Thêm từ từ dung dịch HCl 0,5M vào bình đến khơng cịn khí hết 560 ml Biết tồn Y phản ứng vừa đủ với 200 ml dung dịch NaOH 1M Khối lượng kết tủa X là: A 3,94 gam B 7,88 gam C 11,28 gam D 9,85 gam ĐặtnK2CO3=nNaHCO3nK2CO3=nNaHCO3= a mol; nBa(HCO3)2nBa(HCO3)2= b mol Ta có phản ứng: Ba2++ CO32-→BaCO3↓(∗) Chuyên đề 6: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHƠM Trang 99 Tài liệu ơn thi THPT Quốc Gia b Tổ: HÓA HỌC a mol Khi cho HCl vào bình đến hết khí, HCl phản ứng với BaCO3, NaHCO3, Ba(HCO3)2, K2CO3 có bình Ta có: 2H+ + CO32- → H2O + CO2 H+ + HCO3- → H2O + CO2 Ta có:∑nCO32−nCO32-= a mol ∑nHCO3−nHCO3-= a+2b mol nHCl = nH+ = 0,56 × 0,5 = 0,28 mol ⇒ 2a + a + 2b = 0,28 (1) Khi cho dung dịch Y tác dụng vừa đủ dung dịch NaOH, có HCO3- phản ứng HCO3- + OH- → H2O + CO32⇒nHCO3−=nOH−nHCO3-=nOH-⇔ a + 2b = 0,2 (2) Từ (1), (2) ⇒ a = 0,04; b = 0,08 Thế a, b vào phương trình (*) ⇒mBaCO3mBaCO3=197×a =197×0,04 =7,88 g Câu 6: (TSĐH – Khối A – 2009) Nhỏ từ từ giọt đến hết 30ml dung dịch HCl 1M vào 100ml dung dịch chứa Na2CO30,2M NaHCO3 0,2M, sau phản ứng thu số mol CO2 là: A 0,02 B 0,03 C 0,015 D 0,01 Phản ứng xảy theo thứ tự sau: Sau phản ứng (2) cịn dư 0,03 mol HCO−3HCO3Vậy số mol khí CO2 tính theo số mol HCl ⇒ nCO2⇒ nCO2 = 0,01 Câu 7: Nhỏ từ từ 200ml dung dịch HCl vào 100ml dung dịch X chứa Na2CO3, K2CO3, NaHCO3 (trong NaHCO3 có nồng độ 1M), thu 1,12 lít CO2 (đktc) dung dịch Y Cho nước vơi dư vào dung dịch Y thu 20 gam kết tủa Nồng độ mol/l dung dịch HCl là: A 1,25M B 0,5M C 1,0M D 0,75M Gọi thể tích dung dịch HCl V(lít) Các phản ứng Sau phản ứng cho nước vôi dư vào dung dịch Y kết tủa Trong dung dịch Y chứa anion HCO−3HCO3- ⇒⇒ H+ phản ứng hết Sau (1), (2) có nHCO−3nHCO3- cịn lại = 0,2V – 0,05 + 0,1 = 0,2V + 0,05 Khi cho nước vôi vào dung dịch Y ta có phản ứng sau: Do đó, ta có 0,2V + 0,05 = 0,2 mol ⇒ ⇒ V = 0,75 Tổng số mol HCl là: 0,2V + 0,05 = 0,2 0,75 + 0,05 = 0,2 mol Chuyên đề 6: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHƠM Trang 100 Tài liệu ơn thi THPT Quốc Gia Tổ: HÓA HỌC Nồng độ HCl: CM = nv = 0,20,2 = 1M Câu 8: Nhỏ từ từ đến hết dung dịch A chứa 0,1 mol Na2CO3 0,3 mol NaHCO3 vào 150 ml dung dịch B chứa H2SO4 1M thu khí CO2 dung dịch X Cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào dung dịch X thu kết tủa có khối lượng là: A 34,95 gam B 66,47 gam C 74,35 gam D 31,52 gam nH+ = 2nH2SO4 = 0,15 = 0,3; nSO2−4 = 0,15 nCO2−3 = 0,1; nHCO−3 =0,3nH+ = 2nH2SO4 = 0,15 = 0,3; nSO42- = 0,15 nCO32- = 0,1; nHCO3- =0,3 Xác định tỉ lệ số mol CO2−3 HCO−3CO32- HCO3- dung dịch ta có: nNa2CO3nNaHCO3 = 0,10,3 = 13nNa2CO3nNaHCO3 = 0,10,3 = 13 So sánh số mol: Ta có: (2nCO2−3 + nHCO2−3) = 0,5>nH+ = 0,3 ⇒ H+ hết(2nCO32- + nHCO32) = 0,5>nH+ = 0,3 ⇒ H+ hết Khi cho từ từ A vào B nên CO2−3 CO32- HCO−3HCO3- đồng thời phản ứng với axit Vì giả sử CO2−3 CO32- phản ứng hết x mol HCO−3HCO3- phản ứng lượng tỉ lệ mol dung dịch chất 3x mol Do H+ hết nên tính theo H+ ta có: 5x = 0,3 ⇒⇒x = 0,6 ⇒⇒ Trong X chứa anion: HCO−3HCO3- (0,3 – 3.0,6 = 0,12 mol), CO2−3CO32- (0,1 – 0,06 = 0,04 mol) SO2−4SO42- (0,15 mol) Khi cho Ba(OH)2 dư vào ta có phản ứng: Vậy khối lượng kết tủa thu là: Câu 9: Hịa tan hồn tồn 24g hỗn hợp X gồm MO; M(OH)2 ;MCO3 (M kim loại có hóa trị khơng đổi) 100 gam dung dịch H2SO4 39,2%, thu 1,12 lít khí (đktc) dung dịch Y chứa chất tan có nồng độ 39,41% Kim loại M là: A Zn B Ca C Cu D Mg Chuyên đề 6: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHƠM Trang 101 Tài liệu ơn thi THPT Quốc Gia Tổ: HĨA HỌC Câu 10: Hịa tan a gam hỗn hợp gồm Na2CO3 KHCO3 vào nước thu dung dịch X Cho 2từ từ 100ml dung dịch HCl 1,5M vào dung dịch X,thu dung dịch Y 1,008 lít (đktc) Thêm dung dịch Ba(OH)2 dư vào dung dịch Y thu 29,55 gam kết tủa Giá trị a là: A 20,13 B 18,7 C 12,4 D 32,4 Ta có phương trình phản ứng: Khi thêm Ba(OH)2 ta có phản ứng: Câu 11: Dung dịch X có chứa m gam chất tan gồm Na2CO3 NaHCO3 Nhỏ từ từ 0,3 mol HCl đến hết vào dung dịch X sau phản ứng thu dung dịch Y 0,1 mol khí CO2 Nhỏ nước vơi đến dư vào dung dịch Y 40 gam kết tủa Giá trị m A 48,6 B 39,1 C 38,0 D 46,4 Ta có phản ứng: Chuyên đề 6: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHƠM Trang 102 Tài liệu ơn thi THPT Quốc Gia Tổ: HĨA HỌC Câu 12: Hồ tan hoàn toàn 23,8 gam hỗn hợp muối cacbonat kim loại hoá trị I muối cacbonat kim loại hoá trị II dung dịch HCl Sau phản ứng thu 4,48 lít khí (đktc) Đem cạn dung dịch thu khối lượng muối khan là: A 13g B 15g C 26g D 30g Gọi công thức hai muối hỗn hợp ban đầu A2CO3 BCO3 Có phản ứng: Quan sát phản ứng thấy cho hỗn hợp phản ứng với dung dịch HCl gốc CO2−3CO32- muối thay hai gốc Cl- Có mol CO2−3CO32- bị thay mol Cl- khối lượng muối tăng: (2.35,5 -60) = 11(gam) Do khối lượng muối khan thu cô cạn dung dịch là: mmuối clorua = mmuối cacbonat + 0,2.11 = 23,8 + 0,2.11= 26 (gam) Câu 13: Cho từ từ 150 ml dung dịch HCl 1M vào 500 ml dung dịch A gồm Na2CO3 NaHCO3 thu 1,008 lít khí (đktc) dung dịch B Cho dung dịch B tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư thu 29,55 gam kết tủa Nồng độ mol Na2CO3 NaHCO3 dung dịch A là: A 0,21M 0,18M B 0,18M 0,26M C 0,2M 0,4M D 0,21M 0,32 Ta có: nHCl = 0,15 mol; nCO2nCO2= 1,008/22,4 = 0,045 mol Giả sử ban đầu có x mol NaHCO3 CO32- + H+ → HCO3- (1) HCO3-+ H+ → 0,045 0,045 CO2+ H2O (2) ←0,045 Theo PT (2): nHCO3−=nH+=nCO2nHCO3-=nH+=nCO2= 0,045 mol →nH+nH+ PT1 = 0,15- 0,045= 0,105 mol →nCO32−nCO32-PT1 = nH+nH+= nHCO3−nHCO3-PT1 = 0,105 mol →nNa2CO3nNa2CO3= nCO32−nCO32- PT1= 0,105 mol → CM Na2CO3CM Na2CO3= 0,105/ 0,5 = 0,21M Dung dịch Y chứa Na+, HCO3- dư: x+0,105- 0,045 = x+0,06 mol HCO3-+ OH- → CO32-+ H2O Ba2++ CO32- → BaCO3 Ta thấy: nHCO3−=nCO32−=nBaCO3nHCO3-=nCO32-=nBaCO3= 29,55/197 = 0,15 mol → x+0,06 = 0,15 → x = 0,09 mol → CM NaHCO3CM NaHCO3= 0,09/ 0,5 = 0,18M Câu 14: Cho từ từ giọt dung dịch chứa b mol HCl vào dung dịch chứa a mol Na2CO3 thu V lít khí CO2 (đktc) Ngược lại cho từ từ giọt dung dịch chứa a mol Na2CO3 vào dung dịch chứa b mol HCl thu 2V lít khí CO2 (đktc) Mối quan hệ a b là: A a=0,75b B a=0,8b C a=0,35b D a=0,5b Vì thể tích CO2 thu hai lần thí nghiệm khác nên hai trường hợp HCl hết, chất phản ứng cịn lại dư hai trường hợp có chất phản ứng vừa đủ HCl dư lượng CO thu (bảo toàn nguyên tố C) Khi cho từ từ giọt dung dịch HCl vào dung dịch Na2CO3 có thứ tự phản ứng xảy sau: Chuyên đề 6: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHƠM Trang 103 Tài liệu ơn thi THPT Quốc Gia Tổ: HÓA HỌC Câu 15: Cho lượng bột CaCO3 tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCl 32,85% Sau phản ứng thu dung dịch X nồng độ HCl cịn lại 24,20% Thêm vào X lượng bột MgCO3 khuấy cho phản ứng xảy hoàn toàn thu dung dịch Y nồng độ HCl cịn 21,10% Nồng độ phần trăm MgCl2 dung dịch Y là: A 12,35% B 3,54% C 10,35% D 8,54% Giả sử có 100 gam dung dịch HCl 32,85% khối lượng HCl 32,85 gam nHCl= 32,8536,532,8536,5 = 0,90 mol - Gọi số mol CaCO3 x (mol) Phản ứng: CaCO3 + 2HCl →→ CaCl2 + H2O + CO2 x 2x x x (1) Từ (1) đề ra: nHCldư = (0,90 - 2x) mol Khối lượng dung dịch X sau phản ứng (1): 100 + 100x – 44x = (100 + 56x) gam Theo đề ra: C%HCl = (0,90−2x).36,5100+56x.100%(0,90-2x).36,5100+56x.100%= 24,195% => x = 0,1 mol Vậy sau p/ư (1) nHCl lại = 0,7mol - Cho MgCO3 vào dung dịch X, có p/ư: MgCO3 + 2HCl →→ MgCl2 + H2O + CO2 (2) y 2y y y Sau p/ư (2) nHCl dư = 0,7-2y Khối lượng dung dịch Y là: (105,6 + 84y - 44y) gam hay (105,6 + 40y) gam Từ (2) đề ra: C%HCl Y = (0,7−2y).36,5105,6+40y(0,7-2y).36,5105,6+40y 100% = 21,11% => y = 0,04 mol Dung dịch Y chứa muối CaCl2, MgCl2 HCl dư: C%(CaCl2) = 0,1.111107,2.100%=10,35%0,1.111107,2.100%=10,35% C%(MgCl2) = 0,04.95107,2.100%=3,54% Câu 16: Dung dịch Z gồm Na2CO3 0,4M; KHCO3 xM Thêm từ từ 0,5 lít dung dịch Z vào 500ml dung dịch HCl 1M sau phản ứng hồn tồn thu khí dung dịch Y Cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào dung dịch Y sau phản ứng hoàn toàn thu 78,8g kết tủa Giá trị x A 1,2 B 1,6 C 0,8 D nNa2CO3 = 0,2 nKHCO3 = 0,5x —> nCO32- phản ứng = 0,2k nHCO3- phản ứng = 0,5kx Chuyên đề 6: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHƠM Trang 104 Tài liệu ơn thi THPT Quốc Gia Tổ: HÓA HỌC nH+ = 2.0,2k + 0,5kx = 0,5 —> k(5x + 4) = (1) Dung dịch Y lại CO32- (0,2 – 0,2k) HCO3- (0,5x – 0,5kx) —> nBaCO3 = 0,2 – 0,2k + 0,5x – 0,5kx = 0,4 —> k(5x + 2) = 5x – (2) (1)/(2) —> x = 1,2 Câu 17: Cho từ từ 100ml dung dịch chứa hỗn hợp NaHCO3 2M, Na2CO31M vào 100ml dung dịch chứa HCl 1M H2SO4 0,5 M thu V lít khí (đktc) dung dịch X Cho 100ml dung dịch Ba(OH)2 2M NaOH 0,75M vào dung dịch X thu m (g) kết tủa Giá trị m, V là: A 45 gam 2,24 lít B 43 gam 2,24 lít C 41,2 gam 3,36 lít D 43 gam 3,36 lít nBa(OH)2=0,2; nNaOH=0,075nBa(OH)2=0,2; nNaOH=0,075 Câu 18: Dung dịch X chứa hỗn hợp gồm Na2CO3 1,5M KHCO3 1M Nhỏ từ từ giọt hết 200 ml dd HCl 1M vào 100 ml dd X, sinh V lít khí (đktc) A 2,24 B 4,48 C 3,36 D 1,12 Ta có : nHCl = 0,2 mol ; nNa2CO3nNa2CO3= 0,15 mol nKHCO3nKHCO3= 0,1 mol CO32-+ H+ → HCO30,15 0,15 HCO3- + 0,15 mol H+ (0,15+0,1) (0,2-0,15)→ → CO2+ H2O 0,05 mol →VCO2=1,12 lít Câu 19: Cho 37,95g hỗn hợp hai muối MgCO3 RCO3 vào 100ml dd H2SO4 lỗng thấy có 1,12 lít CO2(đktc) ra, dung dịch A chất rắn B Cô cạn dung dịch A thu 4g muối khan Nung chất rắn B đến khối lượng khơng đổi thu rắn B1 4,48 lít CO2 (đktc) Biết hỗn hợp đầu có tỉ lệ n RCO3 : n MgCO3 = : Khối lượng chất rắn B1 nguyên tố R A 27,85g Ba B 26,95g Ca C 27,85g Ca Chuyên đề 6: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHÔM D 26,95g Ba Trang 105 Tài liệu ôn thi THPT Quốc Gia Tổ: HĨA HỌC Tổng qt có: Câu 20: Cho 1,9 gam hỗn hợp muối cacbonat hiđrocacbonat kim loại kiềm M tác dụng hết với dung dịch HCl (dư), sinh 0,448 lít khí đktc M là: A Na B K C Rb D Li 2H+ + CO3 2- = CO2 + H2O H+ + HCO3- = H2O + CO2 công thức chung muối R2CO3 RHCO3 từ công thức chung ta thấy, số mol muối số mol (CO3) mà số mol (CO3) = nCO2 = 0.02 mol số mol muối 0.02 khối lượng mol trung bình hỗn hợp muối: Mtb = 1.9 / 0.02 = 95 ta dễ thấy M R2CO3 > M RHCO3 nên M RHCO3 < 95 < M R2CO3 R + 61 < 95 < 2R + 60 17.5 < R < 34 >> R = 23 = Na Chuyên đề 6: KIM LOẠI KIỀM – KIM LOẠI KIỀM THỔ - NHÔM Trang 106