Tóm tắt lý thuyết luyện thi đại học Chương 10 Kim loại kiềm kiềm thổ nhôm

Tóm tắt lý thuyết luyện thi đại học Chương 10 Kim loại kiềm kiềm thổ nhôm. Tóm tắt lý thuyết luyện thi đại học Chương 10 Kim loại kiềm kiềm thổ nhôm. Tóm tắt lý thuyết luyện thi đại học Chương 10 Kim loại kiềm kiềm thổ nhôm.

CHƯƠNG X KIM LOẠI KIỀM, KIỀM THỔ, NHÔM A KIM LOẠI KIÊM I Cấu tạo nguyên tử  Có e hố trị lớp ngồi  Bán kính nguyên tử lớn, điện tích hạt nhân nhỏ (so với nguyên tố chu kì) Vì kim loại kiềm dễ nhường 1e hoá trị - thể tính khử mạnh Đi từ Li  Fr tính khử tăng dần (Fr ngun tố phóng xạ nghiên cứu) II Tính chất vật lý  Là kim loại, mềm, nhẹ, trắng bạc  Dễ tạo hợp kim với Hg gọi hỗn hống  Nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sơi thấp Đi từ Li  Cs, nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi giảm dần  Dẫn nhiệt dẫn điện tốt  Đơn chất hợp chất cháy cho lửa đặc trưng: Li : đỏ tía ; Na : vàng; K : tím Rb : đỏ huyết III Tính chất hoá học a) Phản ứng với oxi:  Ở to thường : Li, Na, K + O2  lớp oxit mặt ; Rb, Cs bốc cháy  Khi đun nóng : Li, Na, K bốc cháy mãnh liệt tạo thành oxit (Li 2O) hay peoxit Na2O2, K2O2 b) Với phi kim khác:  Phản ứng mãnh liệt với halogen to thường, đun nhẹ:  Khi đốt nóng phản ứng với S, H2, P, … NaH chất rắn, gặp nước, bị thuỷ phân: c) Phản ứng với nước: Phản ứng mạnh nhiệt độ thường d) Phản ứng với axit thường axit oxi hoá: phản ứng xảy mãnh liệt IV Điều chế Kim loại kiềm điều chế cách điện phân muối clorua nóng chảy hiđroxit nóng chảy Ví dụ: V Hợp chất Oxit Me2O chất rắn, phản ứng mạnh với nước, với axit oxit axit Ví dụ: Hiđroxit MeOH  Là chất rắn, hút ẩm mạnh, tan nhiều nước  Là bazơ mạnh, điện li hoàn toàn dd nước  Phản ứng trung hồ với axit, oxit axit Ví dụ Khi dư CO2: Cacbonat axit kim loại kiềm bền, tách khỏi dd dạng tinh thể đun cạn dd Nhưng nung nóng tinh thể bị phân tích thành cacbonat, ví dụ NaHCO bị phân tích 160oC Muối cacbonat kim loại kiềm bền, nóng chảy khoảng 800oC, khơng bị phân tích Điều chế hiđroxit kim loại kiềm:  Điện phân dd muối clorua lỗng, nguội có màng ngăn (xem phần điện phân)  Bằng phản ứng trao đổi: Muối Hầu hết muối kim loại kiềm tan nhiều nước (trừ KClO 4), số muối tồn thiên nhiên : NaCl, Na2SO4.1OH2O, Na2AlF6, KCl, NaCl.KCl (xinvinit), KCl.MgCl2.H2O (cacnalit), KCl.MgSO4.3H2O (cainit) Một số muối kim loại quan trọng:  Natri clorua NaCl: NaCl chất rắn, không màu, dễ tan nước, nóng chảy 800oC NaCl khai thác từ nước biển, từ muối mỏ Nó dùng nhiều công nghiệp thực phẩm, để sản xuất clo, axit clohiđric, nước Javen,…  Natri hiđrocacbonat: Muối natri hiđrocacbonat NaHCO3 chất rắn màu trắng, tan nước, bền nhiệt độ thường, bị phân huỷ nhiệt độ cao NaHCO3 muối axit yếu, không bền, tác dụng với axit mạnh: Mặt khác, NaHCO3 muối axit, tác dụng với kiềm:  Muối natri cacbonat Na2CO3: Na2CO3 chất rắn màu trắng, dễ tan nước nhiệt độ thường tồn dạng muối ngậm nước Na2CO3.1OH2O nhiệt độ cao, nước tạo thành muối khan Na 2CO3 có nhiệt độ nóng chảy 850oC Na2CO3 bị thuỷ phân dd cho môi trường kiềm mạnh: Na2CO3 nguyên liệu hoá học quan trọng để sản xuất thuỷ tinh, xà phòng nhiều muối khác Nhận biết kim loại kiềm hợp chất chúng Dựa vào màu lửa đốt hỗn hợp kim loại này: Hợp chất Li+ : lửa màu đỏ Hợp chất Na+: lửa màu vàng Hợp chất K+: lửa màu tím VI Trạng thái tự nhiên  Natri thường gặp dạng NaCl (muối ăn), Na 2SO4.1OH2O, Na2CO3 (xôđa), NaNO3 (diêm tiêu)  Kali thường gặp dạng : KCl.NaCl (xinvinit), KCl.MgCl2.6H2O (cacnanit) B KIM LOẠI NHÓM II (KIM LOẠI KIỀM THỔ) I Cấu tạo nguyên tử  Có electrong hố trị lớp ngồi  Bán kính nguyên tử lớn, điện tích hạt nhân tương đối nhỏ (so với nguyên tố chu kỳ) Vì nguyên tố có tính khử mạnh (nhưng kim loại kiềm), dễ nhường 2e II Tính chất vật lý  Là chất rắn, có ánh bạc, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt  Nhiệt độ sơi nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp (cao kim loại kiềm) Ví dụ : Mg 650oC, Ba 710oC  Màu lửa đặc trưng đơn chất hợp chất: Ca: đỏ da cam ; Sr, Ra: đỏ son ; Ba: xanh lục III Tính chất hố học Phản ứng với oxi  Ở nhiệt độ thường, kim loại phân nhóm nhóm II bị O khơng khí oxi hố tạo thành lớp oxit bề mặt  Khi đốt nóng bốc cháy mãnh liệt Ví dụ: Phản ứng với phi kim khác  Với halogen: phản ứng dễ dàng nhiệt độ thường  Với phi kim hoạt động: phải đun nóng Phản ứng với H2O  Be khơng phản ứng có lớp oxit bảo vệ  Mg khơng tan nước lạnh, đun nóng tạo tan chậm phản ứng với nước  Ca, Sr, Ba phản ứng mạnh với nước nhiệt độ thường Phản ứng với axit (axit thường axit oxi hoá)  Be, Mg phản ứng dễ dàng  Ca, Sr, Ba phản ứng mãnh liệt Phản ứng với dd kiềm kiềm nóng chảy Chỉ có Be phản ứng: Phản ứng đẩy kim loại yếu khỏi oxit muối khan đun nóng IV Điều chế Phương pháp phổ biến quan trọng điện phân muối halogenua nóng chảy: V Một số hợp chất quan trọng Oxit MeO Đều chất rắn, màu trắng, bền nhiệt, nóng chảy nhiệt độ cao (ví dụ CaO nóng chảy 2585oC) MgO phản ứng chậm với H2O ; CaCO ; SrO ; BaO phản ứng mãnh liệt với nước: Các oxit tan dễ dàng axit BeO tác dụng với dd kiềm Quan trọng số oxit CaO CaO gọi vôi sống, tác dụng với nước cho Ca(OH)2 gọi vôi tôi, dùng làm vật liệu xây dựng Hiđroxit Me(OH)2  Tính tan tính bazơ tăng dần:  Be(OH)2 có tính lưỡng tính  Mg(OH)2 kết tủa trắng, bazơ yếu, tan axit  Ca(OH)2 tan nước, bazơ mạnh  Ba(OH)2 tan nhiều nước tạo thành dd kiềm mạnh  Khi đun nóng, Be(OH)2 Mg(OH)2 bị nước biến thành oxit: Chú ý: Khi cho khí clo tác dụng với Ca(OH) CaO ta thu clorua vơi CaOCl có cơng thức cấu tạo: Clorua vơi chất oxi hoá mạnh, dùng để sát trùng tẩy trắng Các phản ứng quan trọng clorua vôi là: Muối a) Muối nitrat: tan nhiều nước b) Muối clorua: tan nhiều nước c) Muối sunfat: từ BeSO4  BaSO4 độ tan giảm dần BeSO4, MgSO4 tan nhiều, SrSO4, BaSO4 không tan d) Muối cacbonat:  Muối cacbonat trung tính MeCO3 : tan nước, nung nóng bị phân tích Ví dụ:  Muối cacbonat axit Me(HCO3)2 tan nhiều nước, tồn dd có cân sau; Khi dư CO2, cân chuyển dịch sang phải Khi đun nóng, cân chuyển dịch sang trái VI Trạng thái tự nhiên  Mg thường gặp dạng MgCO3 (manhezit), CaCO3.MgCO3 (đolomit), KCl.MgCl2.6H2O (cacnalit), KCl.MgSO4.6H2O (cainit)  Ca thường gặp dạng CaCO3 (đá vôi, đá phấn, đá hoa), CaCO3.MgCO3 (đolomit), CaO4.2H2O (thạch cao), Ca3(PO4)2 (photphorit), 3Ca3(PO4)2.CaF2 (apatit) VII Nước cứng Định nghĩa  Tuỳ theo lượng ion Ca2+ Mg2+ có nước nhiều hay mà người ta chia nước thiên nhiên thành loại: + Nước mềm: Có ion Ca2+, Mg2+ hoà tan (tổng nồng độ ion < 0,002 mol/l) + Nước cứng: Có hồ tan nhiều ion Ca2+, Mg2+ (tổng nồng độ ion > 0,002 mol/l)  Độ cứng nước gồm loại: + Độ cứng tạm thời: Do muối cacbonat axit canxi magie gây ra, đun sôi nước, muối bị phân huỷ tạo muối, cacbonat kết tủa: + Độ cứng vĩnh cửu: gây muối clorua, sunfat Ca2+ Mg2+ Khi đun sôi, độ vĩnh cửu không bị + Độ cứng toàn phần: tổng hai độ cứng Tác hại nước cứng  Đóng cặn vào thành nồi làm giảm độ dẫn nhiệt nên làm tốn nhiên liệu gây nổ nồi  Giặt xà phòng nước cứng khó sạch, tốn xà phòng xà phòng biến thành muối Ca2+, Mg2+ tan, vón cục vải Ví dụ: Cách làm mềm nước a) Khử độ cứng tạm thời :  Đun sôi nước  Dùng phương pháp vôi, xút xôđa + Phương pháp vôi: + Phương pháp xút: + Phương pháp xôđa: b) Khử độ cứng toàn phần:  Dùng phản ứng trao đổi (với Na2CO3 hay Na3PO4) kết tủa Ca2+ Mg2+:  Dùng nhựa trao đổi ion (gọi ionit): cho nước chảy qua cột chứa nhựa trao đổi ion, ion Ca2+, Mg2+ bị giữ lại cột C NHÔM I Cấu tạo nguyên tử  Nguyên tử Al có electron hố trị lớp ngồi (cấu hình e : 1s2 2s2 2p6 3s2 31)  Bán kính nguyên tử tương đối lớn  Điện tích hạt nhân Z tương đối nhỏ Vì Al có tính khử mạnh (kém Mg), dễ nhường 3e hoá trị: II Tính chất vật lý  Al kim loại nhẹ (d = 2,7 g.cm3), trắng bạc, nhiệt độ nóng chảy 6000C  Al dẻo, dễ kéo dài, dát mỏng  Al dẫn nhiệt, dẫn điện tốt Tạo hợp kim với nhiều kim loại khác III Tính chất hoá học Phản ứng với oxi  Ở nhiệt độ thường: lớp oxit mỏng bảo vệ nên Al không phản ứng với oxi Nếu làm cho lớp Al2O3 tạo thành không bám vào bề mặt nhôm nhơm phản ứng mạnh với oxi Ví dụ, sau nhúng Al vào thuỷ ngân để tạo thành hỗn hống bề mặt Al, để không khí xảy tượng "Al mọc lơng tơ" Ở dạng bột, đun nóng, Al cháy mạnh toả nhiều nhiệt Phản ứng với phi kim  Với Cl2, Br2 : Al phản ứng nhiệt độ thường, tạo thành AlCl3, AlBr3  Khi đun nóng, Al phản ứng với I2, S nhiệt độ cao, Al phản ứng với N2, C Phản ứng với H2O  Ở nhiệt độ thường, Al không phản ứng với H 2O có lớp oxit bền vững bảo vệ Nếu đánh bỏ lớp oxit đi, Al phản ứng với H2O nhiệt độ thường Phản ứng nhanh chóng dừng lại Al(OH)3  bảo vệ khơng cho Al tiếp xúc với H2O Phản ứng với axit thường Với dd HCl H2SO4(l), phản ứng dễ dàng (Al đứng trước H): Phản ứng với axit oxi hoá  Với HNO3 đặc, nguội H2SO4 đặc, nguội : Al bị thụ động hoá  Trong trường hợp khác (axit lỗng, axit đặc, nóng) phản ứng xảy dễ dàng: Ví dụ: Phản ứng với dd kiềm Phản ứng mạnh Al(OH)3  lưỡng tính, tan kiềm Phản ứng đẩy kim loại yếu khỏi hợp chất  Với dd muối:  Phản ứng nhiệt nhôm: Đẩy mạnh kim loại yếu khỏi oxit nung nóng Phản ứng nhiệt nhơm dùng để điều chế Mn, Cr, V, W hợp kim sắt IV Hợp chất Al Nhôm oxit Al2O3  Màu trắng, bền với nhiệt, khó nóng chảy (nhiệt độ nóng chảy > 2000oC)  Khơng tác dụng với nước, không tan nước  Al2O3 oxit lưỡng tính, tác dụng với dd axit mạnh dd kiềm Dễ phản ứng với kiềm nóng chảy Nhôm hiđroxit Al(OH)3  Al(OH)3 chất kết tủa dạng keo, tan nước  Là hiđroxit lưỡng tính, dễ tan axit dd kiềm, đặc biệt khơng tan vào dd NH4OH lỗng  Al(OH)3 nung nóng bị nước  Điều chế Al(OH)3 phản ứng trao đổi với dd NH4OH: Muối nhôm  Các muối nitrat, sunfat, halogenua nhôm tan nhiều nước  Một loại muối Al phổ biến phèn chua Đó muối kép Al - K có công thức: K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O, phèn chua dùng để làm nước, dùng kỹ nghệ thuộc da giấy  Muối aluminat: Có ion , bền dd kiềm (ví dụ NaAlO 2) Trong mơi trường axit yếu tạo thành Al(OH)3 kết tủa Ví dụ: V Điều chế Al Trong công nghiệp, sản xuất nhôm chủ yếu phương pháp điện phân nóng chảy Al2O3 có mặt criolit Na3AlF6 để làm giảm nhiệt độ nóng chảy Al2O3 Khi nóng chảy: Điện phân 950oC, điện - von Các điện cực làm than graphit, anơt bị ăn mòn phản ứng Vì vậy, điện phân phải thường xuyên bổ sung than anôt Al2O3 lấy từ quặng boxit VI Nhận biết ion Al3+ Nhận biết ion Al3+ phản ứng tạo kết tủa keo Al(OH) tan kiềm dư không tan NH4OH VII Trạng thái tự nhiên nhôm Nhôm thường gặp dạng : boxit (Al2O3.nH2O), cao lanh (Al2O3.2SiO2.2H2O),… ... hiđroxit kim loại kiềm:  Điện phân dd muối clorua lỗng, nguội có màng ngăn (xem phần điện phân)  Bằng phản ứng trao đổi: Muối Hầu hết muối kim loại kiềm tan nhiều nước (trừ KClO 4), số muối tồn thi n... môi trường kiềm mạnh: Na2CO3 nguyên liệu hoá học quan trọng để sản xuất thuỷ tinh, xà phòng nhiều muối khác Nhận biết kim loại kiềm hợp chất chúng Dựa vào màu lửa đốt hỗn hợp kim loại này: Hợp... khử mạnh (nhưng kim loại kiềm) , dễ nhường 2e II Tính chất vật lý  Là chất rắn, có ánh bạc, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt  Nhiệt độ sơi nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp (cao kim loại kiềm) Ví dụ :