Tính chất vật lí - Các kim loại kiềm có màu trắng bạc và có ánh kim, dẫn điện tốt, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp, khối lượng riêng nhỏ, độ cứng thấp.. Tính chất vật lí - HS đọc
Trang 1Bài KIM LOẠI KIỀM VÀ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI KIỀM
I ĐỒ DÙNG DẠY HỌC
(Tùy theo điều kiện của trường và của mỗi giáo viên)
1 Hóa chất
+ chất rắn: Na, NaOH, NaHCO3, Na2CO3, KNO3
+ dung dịch: HCl, CuSO4, phenolphtalein
+ H2O cất
2 Dụng cụ thí nghiệm
- Ống nghiệm, kẹp ống nghiệm, giá ống nghiệm, đèn cồn
3 Phim
- Kim loại kiềm tác dụng với H2O, thuốc nổ đen
4 Tranh ảnh về ứng dụng của NaOH, NaHCO3, Na2CO3, KNO3
II PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC
(Tùy theo điều kiện cụ thể của GV và trình độ của HS)
- Nêu vấn đề - đàm thoại
- Học sinh thảo luận tổ nhóm
- Học sinh thuyết trình (lớp khá, giỏi)
III THIẾT KẾ CÁC HOẠT ĐỘNG
A KIM LOẠI KIỀM
I Vị trí của kim loại kiềm trong bảng
tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử
Kim loại kiềm thuộc nhóm IA của bảng
tuần hoàn, gồm các nguyên tố liti (Li), natri
(Na), kali (K), rubiđi (Rb), xesi (Cs) và
franxi (Fr)
Cấu hình electron nguyên tử:
Li: [He] 2s1 Na: [Ne] 3s1 K: [Ar]4s1
Rb: [Kr] 5s1 Cs: [Xe] 6s1
II Tính chất vật lí
- Các kim loại kiềm có màu trắng bạc và có
ánh kim, dẫn điện tốt, nhiệt độ nóng chảy và
nhiệt độ sôi thấp, khối lượng riêng nhỏ, độ
cứng thấp
- Ta hãy tìm hiểu tại sao kim loại kiềm có
nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp,
* Hoạt động 1:
I Vị trí của kim loại kiềm trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử
- HS đọc SGK và xem bảng tuần hoàn để xác định nhóm KLK gồm những nguyên tố nào, tên, ký hiệu hóa học, số đơn vị điện tích hạt nhân (Z)
- Yêu cầu HS học thuộc 3 trị số Z của Li,
Na, K
- HS viết cấu hình electron nguyên tử đầy
đủ và thu gọn của Li, Na, K
- HS đọc SGK để biết vì sao nhóm KLK chỉ đề cập đến 5 nguyên tố
* Hoạt động 2:
II Tính chất vật lí
- HS đọc SGK rồi xem bảng 6.1 và rút ra kết luận về sự biến đổi tính chất vật lý của KLK:
+ nhiệt độ nóng chảy giảm dần + nhiệt độ sôi nói chung giảm dần + độ cứng nói chung giảm dần
Trang 2khối lượng riêng nhỏ, độ cứng thấp.
Đó là do kim loại kiềm có mạng tinh thể lập
phương tâm khối, cấu trúc tương đối rỗng,
kích thước nguyên tử và ion lớn nên kim loại
kiềm có khối lượng riêng nhỏ Mặt khác,
trong tinh thể các nguyên tử và ion liên kết
với nhau bằng liên kết kim loại yếu Vì vậy,
kim loại kiềm có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt
độ sôi thấp, độ cứng thấp
III Tính chất hoá học
- Các nguyên tử kim loại kiềm có năng
lượng ion hoá khá nhỏ, vì vậy kim loại kiềm
có tính khử rất mạnh
M M+ + e
-Tính khử tăng dần từ liti đến xesi
-Trong hợp chất, các kim loại kiềm có số
oxi hoá +1
1 Tác dụng với phi kim
Kim loại kiềm khử dễ dàng các nguyên tử
phi kim thành ion âm:
a) Tác dụng với oxi:
- Natri cháy trong khí oxi khô tạo ra natri
peoxit (Na2O2)
2Na + O2 Na2O2 (natri peoxit)
- Natri cháy trong không khí khô ở nhiệt độ
phòng tạo ra natri oxit (Na2O) 4Na + O2
2Na2O(natri oxit)
b) Tác dụng với clo 2K + Cl2 2KCl
2 Tác dụng với axit
Kim loại kiềm khử mạnh ion H+ trong dung
dịch axit HCl và H2SO4 loãng thành khí
hiđro:
2Na + 2HCl 2NaCl + H2
3 Tác dụng với nước
Kim loại kiềm khử nước dễ dàng ở nhiệt độ
thường, giải phóng khí hiđro 2K + 2H2O
- GV: KLK là những KL có độ cứng thấp nhất (mềm nhất) nên có thể cắt chúng dễ dàng bằng dao
- HS đọc SGK để hiểu nguyên nhân của những đặc điểm về tính chất vật lý của KLK
* Hoạt động 3:
III Tính chất hoá học
- HS đọc SGK để biết tính chất hóa học đặc trưng và sự biến đổi tính chất đó trong nhóm KLK, xác định số oxi hóa của các KLK trong hợp chất
- GV nêu vấn đề: Em hãy giải thích vì sao đi
từ Li đến Cs tính khử giảm dần
- HS vận dụng kiến thức học được ở lớp
10 để trả lời
- GV điều chỉnh hoặc ôn lại kiến thức để
HS nắm đúng kiến thức
- HS lên bảng viết PTHH của các phản ứng KLK tác dụng với O2, Cl2, H2O, dung dịch H2SO4 loãng, dung dịch HCl
3 Tác dụng với nước
- Nếu có điều kiện:
+ HS làm TN: cho mẩu Na bằng hạt đậu xanh vào ống nghiệm đựng H2O (lấy đến 1/2 ống nghiệm), sau khi Na phản ứng hết, nhỏ vài giọt phenolphtalein vào dung dịch trong ống nghiệm
+ Nếu có điều kiện cho HS xem phim các KLK tác dụng với H2O
Trang 3IV Ứng dụng, trạng thái tự nhiên và điều
chế
1 Ứng dụng
Kim loại kiềm có nhiều ứng dụng quan
trọng:
- Dùng chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng
chảy thấp Thí dụ, hợp kim natri - kali có
nhiệt độ nóng chảy là 700C dùng làm chất
trao đổi nhiệt trong các lò phản ứng hạt
nhân
- Hợp kim liti - nhôm siêu nhẹ, được dùng
trong kĩ thuật hàng không
- Xesi được dùng làm tế bào quang điện
2 Trạng thái tự nhiên
Trong thiên nhiên, các kim loại kiềm không
có ở dạng đơn chất mà chỉ tồn tại ở dạng
hợp chất Trong nước biển có chứa một
lượng tương đối lớn muối NaCl Đất cũng
chứa một số hợp chất của kim loại kiềm ở
dạng silicat và aluminat
3 Điều chế
- Muốn điều chế kim loại kiềm từ các hợp
chất, cần phải khử các ion của chúng M+
+ e M
- Vì ion kim loại kiềm rất khó bị khử nên
phải khử bằng dòng điện (phương pháp điện
phân)
- GV thông báo:
+ KLK khử H2O dễ dàng ở nhiệt độ thường, nếu lấy lượng KLK phản ứng nhiều thì phản ứng gây nổ, rất nguy hiểm (Vì vậy khi cho HS làm thực hành thí nghiệm thì GV chỉ cắt mẩu KLK bằng hạt đậu xanh)
+ Độ mãnh liệt của phản ứng tăng dần từ
Li đến Cs
liệt như thế nên phản ứng KLK tác dụng với dung dịch axit H2SO4 loãng, HCl thường gây nổ nguy hiểm
*Hoạt động 4:
IV Ứng dụng, trạng thái tự nhiên và điều chế
- HS đọc SGK Nội dung ứng dụng và trạng thái tự nhiên
3 Điều chế
- GV dẫn dắt HS theo dàn bài mình đề ra (Nội dung kiến thức này HS đã được học trong bài Điều chế kim loại)
- Nguyên tắc điều chế kim loại kiềm: dùng dòng điện một chiều trên catot khử ion kim loại kiềm trong muối halogenua
Trang 4- Quan trọng nhất là điện phân muối halogenua
của kim loại kiềm nóng chảy
B MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG
CỦA KIM LOẠI KIỀM
I Natri hiđroxit
1 Tính chất
- Natri hiđroxit (NaOH) hay xút ăn da là
chất rắn, không màu, dễ nóng chảy tnc =
3220C, hút ẩm mạnh (dễ chảy rữa), tan
nhiều trong nước và toả ra một lượng nhiệt
lớn nên cần phải cẩn thận khi hoà tan NaOH
trong nước
- Khi tan trong nước, NaOH phân li hoàn
toàn thành ion:
NaOH Na+ + OH
Natri hiđroxit tác dụng được với oxit axit,
axit và muối:
CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O
CO2 + 2OH- 2
3
CO + H2O
H+ + OH- H2O
CuSO4 + 2NaOH Na2SO4 + Cu(OH)2
Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2
2 Ứng dụng
- Natri hiđroxit là hoá chất quan trọng, đứng
hàng thứ hai sau axit sunfuric
- Natri hiđroxit được dùng để nấu xà
phòng, chế phẩm nhuộm, tơ nhân tạo, tinh
chế quặng nhôm trong công nghiệp luyện
nhôm và dùng trong công nghiệp chế biến
dầu mỏ,
II Natri hiđrocacbonat
1 Tính chất
- Natri hiđrocacbonat (NaHCO3) là chất rắn
màu trắng, ít tan trong nước
của kim loại kiềm nóng chảy
M+ + e M
- S ơ đồ điện phân: điện phân NaCl đồ điện phân: điện phân NaCl đ ện phân: điện phân NaCl i n phân: i n phân NaClđ ện phân: điện phân NaCl nóng ch yảy
Catot (cực âm)
Na+ + e Na
Anot (cực dương) 2Cl- Cl2 + 2e
- Phương trình điện phân:
2NaCl đpnc
2Na + Cl2
* Hoạt động 5:
I Natri hiđroxit
1 Tính chất
- HS đọc SGK
- HS viết phương trình phân tử, phương trình ion rút gọn của các pư theo SGK
- GV có thể cho thêm các TD khác để HS luyện tập viết PTHH của các PƯ: NaOH tác dụng với SO2, HNO3, H2SO4, FeCl3
- HS làm TN:
dịch NaOH mới thu được cho tác dụng với dung dịch CuSO4
2 Ứng dụng
- HS đọc SGK
- Nếu có điều kiện GV giới thiệu thêm hình ảnh
* Hoạt động 6:
II Natri hiđrocacbonat
- HS đọc SGK
- HS làm TN:
+ Hòa tan 1 lượng nhỏ NaHCO3 để thu
+ Dùng giấy pH thử môi trường của dung
Trang 5- NaHCO3 dễ bị nhiệt phân huỷ tạo ra
Na2CO3 và khí CO2
0 t
- NaHCO3 có tính lưỡng tính (vừa tác dụng
được với dung dịch axit, vừa tác dụng được
với dung dịch bazơ)
NaHCO3 + HCl NaCl + CO2 + H2O
NaHCO3 + NaOH Na2CO3 + H2O
2 Ứng dụng
NaHCO3 được dùng trong công nghiệp
dược phẩm (chế thuốc đau dạ dày, ) và
công nghiệp thực phẩm (làm bột nở, )
III Natri cacbonat
1 Tính chất
- Natri cacbonat (Na2CO3) là chất rắn màu
trắng, tan nhiều trong nước
- Ở nhiệt độ thường, natri cacbonat tồn tại ở
dạng muối ngậm nước Na2CO3.10H2O, ở
nhiệt độ cao muối này mất dần nước kết
tinh trở thành natri cacbonat khan, nóng
chảy ở 8500C
- Na2CO3 là muối của axit yếu (axit
cacbonic) và có những tính chất chung của
muối
2 Ứng dụng
Na2CO3 là hoá chất quan trọng trong công
nghiệp thuỷ tinh, bột giặt, phẩm nhuộm,
giấy, sợi,
IV Kali nitrat
1 Tính chất
Kali nitrat (KNO3) là những tinh thể không
màu, bền trong không khí, tan nhiều trong
nước Khi đun nóng ở nhiệt độ cao hơn
nhiệt độ nóng chảy (3330C), KNO3 bắt đầu
+ Rót dung dịch HCl vào dung dịch NaHCO3 HS quan sát hiện tượng
- GV yêu cầu HS viết phương trình phân
tử, phương trình ion rút gọn, xác định vai trò các chất tham gia phản ứng của phản ứng giữa
+ Dung dịch NaHCO3 và dung dịch HCl + Dung dịch NaHCO3 và dung dịch NaOH
GV dẫn dắt HS tới kết luận:
+ NaHCO3 có tính lưỡng tính + Tính lưỡng tính của NaHCO3 là do ion HCO3
HS đọc ứng dụng của NaHCO3 trong SGK
- Nếu có điều kiện: GV giới thiệu thêm hình ảnh
* Hoạt động 7:
III Natri cacbonat
- HS đọc SGK
- HS làm TN:
+ hòa tan Na2CO3 rắn vào H2O + dùng giấy pH thử môi trường của dung dịch Na2CO3
+ dung dịch Na2CO3 tác dụng với dung dịch HCl
+ dung dịch Na2CO3 tác dụng với dung dịch CaCl2
- HS viết PTHH của các phản ứng
- HS đọc ứng dụng của Na2CO3 trong SGK
- Nếu có điều kiện: GV giới thiệu thêm hình ảnh
* Hoạt động 8:
IV Kali nitrat
- HS đọc SGK
Trang 6bị phân huỷ thành O2 và KNO2.
2KNO2 + O2
2 Ứng dông
phân kali) và được dùng để chế tạo thuốc
nổ Thuốc nổ thông thường (thuốc súng) là
(than)
Phản ứng cháy của thuốc súng xảy ra theo
phương trình:
2KNO3 + 3C + S o
t
N2 + 3CO2 + K2S
- Nếu có điều kiện: GV cho HS xem phim
về thuốc nổ đen
* Hoạt động 9: Luyện tập và củng cố
- Bài tập: 1, 2, 3, 4 SGK
* Hoạt động 10: Hướng dẫn về nhà
-Bài tập 5, 6, 7, 8 SGK