Trọng tâm lý thuyết kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm – SGK

Trọng Tâm Lý Thuyết Kim Loại Kiềm, Kiềm Thổ, Nhôm - Sgk Kim loại kiềm Vị trí cấu tạo Kim loại kiềm thổ – Thuộc nhóm IA (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) – Thuộc nhóm IIA (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) – Cấu hình electron lớp ngồi : ns1 – Cấu hình electron lớp ngồi : ns2 – Số oxi hóa : +1 – Số oxi hóa : +2 – Cấu tạo đơn chất : mạng tinh thể lập phương – Cấu tạo đơn chất : tâm khối Be, Mg : lục phương – Trong tự nhiên kim loại kiềm tồn Ca, Sr : lập phương tâm diện dạng hợp chất Ba : lập phương tâm khối – Trong tự nhiên kim loại kiềm thổ tồn dạng ion M2+ hợp chất Tính chất vật lí – Nhiệt độ tnc ts thấp : giảm dần từ Li đến Cs – Nhiệt độ tnc ts thấp (trừ Be): từ Be đến Ba – Khối lượng riêng nhỏ không theo thứ tự xác định – Độ cứng thấp cắt dao – Khối lượng riêng nhỏ – Bảo quản cần ngâm chúng dầu hỏa – Độ cứng cao kim loại kiềm  Tác dụng với O2 : 4Na + O2   2Na2O → Na2O + H2O   2NaOH 2Ca + O2   2CaO → CaO + H2O   Ca(OH)2  Tác dụng với H2O hay gặp Li, Na, K, Ca, Ba, Rb, Cs, Sr – Be không tác dụng với nước dù nhiệt độ cao, Mg tác dụng chậm với nước nhiệt độ thường, Tính chất hóa học o t  MgO + H2 tác dụng nhanh với nước nhiệt độ cao Mg + H2O  Na + H2O   NaOH + 1/2H2  Ca(OH)2 + H2 Ca + 2H2O   Tác dụng với axit K + HCl   KCl + 1/2H2  BaSO4  + H2 Ba + H2SO4  Chú ý : Nếu kim loại dư tiếp tục tác dụng với H2O có axit  Điện phân nóng chảy : Điều chế đpnc NaCl   Na + Cl2 đpnc CaCl2   Ca + Cl2 đpnc MgCl2   Mg + Cl2 Ứng dụng – Chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy – Be dùng làm chất phụ gia để chế tạo hợp kim thấp dùng thiết bị báo cháy có tính đàn hồi cao, bền chắc, khơng bị ăn mòn – K Na dùng làm chất trao đổi nhiệt – Mg chế tạo hợp kim cứng, nhẹ, bền dùng làm máy vài loại lò phản ứng hạt nhân bay, tên lửa, ôtô, – Cs dùng làm tế bào quang điện – Ca dùng làm chất tách oxi, lưu huỳnh khỏi thép Page Trọng Tâm Lý Thuyết Kim Loại Kiềm, Kiềm Thổ, Nhôm - Sgk MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI KIỀM – KIỀM THỔ Hợp chất kim loại kiềm Hợp chất kim loại kiềm thổ  NaOH (xút) chất rắn, không màu, hút ẩm, tan nhiều nước, tạo môi trường bazơ mạnh  NaHCO3 chất rắn, màu trắng, tan nước Bị phân hủy đun nóng nhẹ o t 2NaHCO3   Na2CO3 + CO2 + H2O  NaCl + CO2 + H2O (1) NaHCO3 + HCl   Na2CO3 + H2O (2) NaHCO3 + NaOH  Tính chất → Phản ứng (1) (2) chứng tỏ NaHCO3 có tính lưỡng tính  Na2CO3 chất rắn, màu trắng, dễ tan nước tạo môi trường kiềm mạnh  CaCl2 + CO2 + H2O CaCO3 + 2HCl  CaCO3 + 2CH3COOH   Ca(CH3COO)2 + CO2 + H2O  Ca(HCO3)2  CaCO3 + CO2 + H2O  Giải thích tượng đá vơi bị hịa tan nước mưa có CO2 o t  CaCO3 + CO2 + H2O  Ca(HCO3)2  Giải thích tạo thành thạch nhũ hang động núi đá vôi lớp cặn ấm đun nước, phích đựng nước nóng  CaSO4 cịn gọi thạch cao khan, chất rắn màu trắng tan nước NaOH Ca(OH)2 Trộn vững xây nhà Khử chua đất trồng trọt Công nghiệp chế biến dầu mỏ, luyện nhôm, xà Sản xuất clorua để tẩy trắng khử trùng phịng, giấy, diệt,… CaCO3 NaHCO3 Cơng nghiệp sản xuất thủy tinh, xi măng, gang thép, sođa, cao su – Trong y học, chữa bệnh dày thừa axit CaSO4 – Trong công nghiệp thực phẩm (chất gây xốp + Thạch cao sống : CaSO4.2H2O có tự cho loại bánh), nước giải khát (chất tạo gaz) nhiên dùng để sản xuất xi măng – Chế tạo bình chữa cháy (NaHCO3 + H2SO4 + Thạch cao nung : CaSO4.H2O tạo CO2 chất nặng khơng khí không CaSO4.0,5H2O – Sản xuất thạch cao nung : trì cháy Na2CO3 + 2HCl   2NaCl + CO2 + H2O Ứng dụng  CaO (vôi sống) tan vào nước tạo dung dịch màu trắng sữa gọi vôi sữa, thêm nhiều nước để Ca(OH)2 tan hết thành dung dịch suốt gọi nước vôi  Ca(OH)2 cịn gọi vơi tơi, chất rắn màu trắng tan nước  CaCO3 chất rắn màu trắng không tan nước o Điều chế 160 C CaSO4.2H2O   CaSO4.H2O + H2O Na2CO3 – Thạch cao nung kết hợp với nước thành – Công nghiệp sản xuất thủy tinh, xà phòng, thạch cao sống kèm theo giản nở nên dễ giấy, diệt tách khỏi khn đúc Lợi dụng tính chất – Tẩy vết dầu mỡ bám máy trước sơn người ta dùng thạch cao nung để đúc tượng đúc hoa văn trang trí nội thất, làm phấn – Sản xuất chất tẩy rửa viết bản, bó bột, NaOH Page Trọng Tâm Lý Thuyết Kim Loại Kiềm, Kiềm Thổ, Nhôm - Sgk dpdd – Trong công nghiệp : 2NaCl + 2H2O   H2 + Cl2 + 2NaOH có màng ngăn NaHCO3 NaHCO3 CO2 d + NaOH   NaHCO3 Na2CO3 bh + CO2 + H2O  Na2CO3 o t – Đun nóng NaHCO3 : 2NaHCO3   Na2CO3 + CO2 + H2O  NaHCO3 + NH4Cl – Phương pháp Sonvay : NaClbh + CO2 + NH3 + H2O  → Lọc tách NaHCO3, nung NƯỚC CỨNG – Nước cứng nước chứa nhiều ion Ca2+ Mg2+ – Nước mềm nước chứa không chứa ion Ca2+ Mg2+ Khái niệm Trong thiên nhiên : – Nước ao, hồ, sông, suối, biển, nước ngầm nước cứng – Băng cực trái đất, nước mưa nước mềm – Tính cứng tạm thời tính cứng gây nên muối Ca(HCO3)2 Mg(HCO3)2 Phân loại – Tính cứng vĩnh cửu tính cứng gây nên muối CaCl2, MgCl2, CaSO4, MgSO4 – Tính cứng tồn phần = tính cứng tạm thời + tính cứng vĩnh cửu  Trong đời sống : – Kết tủa bám vào sợi vải làm chóng mục vải Tác hại nước cứng – Làm tác dụng tẩy rửa xà phòng – Nấu thức ăn lâu chín, giảm mùi vị  Trong sản xuất : – Đóng cặn nồi hơi, lâu ngày nồi mau hư hỏng hay bị nổ – Làm tắt ống dẫn nước nóng Nguyên tắc : làm giảm nồng độ ion Ca2+ Mg2+ nước cứng  Phương pháp kết tủa Dùng CO 32 PO34 : 2 Ca 2+   +  CO   CaCO               3Ca 2+   +  2PO34        Ca (PO )2         Cách làm mềm nước cứng Mg 2+   +  CO23        MgCO             3Mg 2+   +   2PO34         Mg3 ( PO4 )2  Nếu chưa có gốc : (chỉ dùng cho nước cứng tạm thời) → Đun nóng : 2HCO 3      CO 32  + CO   + H 2O → Dùng OH– : HCO 3  + OH     CO 32  + H 2O  Phương pháp trao đổi ion (dùng cho loại nước cứng luôn) Cho nước cứng qua chất nhựa trao đổi ion (ionit), ion Ca2+, Mg2+ bị hấp thụ trao đổi ion Na+ hay H+ nhựa Page Trọng Tâm Lý Thuyết Kim Loại Kiềm, Kiềm Thổ, Nhơm - Sgk NHƠM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHƠM Vị trí cấu tạo Nhơm – Al thuộc chu kì 3, nhóm IIIA, có số thứ tự 13 – Cấu tạo đơn chất : mạng lập phương tâm diện – Có số oxi hóa : 0, +3 – Kim loại màu trắng bạc, nhẹ, bền – Rất dẻo dát mỏng (0,01 mm) – Nhiệt độ nóng chảy 660oC – Kim loại nhẹ (d = 2,7 g/cm3) – Dẫn điện nhiệt tốt Tính chất vật lí Hợp chất nhơm  Al2O3 : chất rắn màu trắng, không tan nước, nóng chảy 2050oC  Al(OH)3 : kết tủa keo màu trắng, không tan nước  Muối Al3+ - AlCl3 khan hút ẩm mạnh, bốc khói khơng khí ẩm thủy phân tạo HCl phải bảo quản lọ kín khơ - Phèn chua : K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O viết gọn KAl(SO4)2.12H2O công thức thay ion K+ Li+, Na+ hay NH 4 ta muối kép khác có tên chung phèn nhơm  Tính lưỡng tính  Tác dụng với phi kim  2AlCl3 + 3H2O Al2O3 + 6HCl  o t  Al2O3 4Al + 3O2  Tính chất hóa học 2Al + 3Cl2   2AlCl3 (bột nhôm tự bốc cháy với khí clo)  Tác dụng với H2O – Thực tế nhơm khơng phản ứng với nước bề mặt nhơm có lớp Al2O3 bền vững bảo vệ Do dùng vật dụng nhôm để đựng nước – Nếu phá bỏ lớp Al2O3 Al tác dụng với nước : 2Al + 6H2O  Al(OH)3 + 3H2  Tác dụng với axit Al2O3 + 2NaOH   2NaAlO2 + H2O Al(OH)3 + 3HCl   AlCl3 + 3H2O  NaAlO2 + 2H2O Al(OH)3 + NaOH   Tính khơng bền : o t  Al2O3 + 3H2O Al(OH)3   Các phản ứng muối nhôm  AlCl3 + 3NH3 + 3H2O  Al(OH)3 + 3NH4Cl  NaAlO2 + HClvừa đủ + H2O  Al(OH)3 + NaCl  2AlCl3 + 3H2 2Al + 6HCl  2Al + 3H2SO4   Al2(SO4)3 + 3H2  AlCl3 + 3H2O 3HCldư + Al(OH)3   Al + 4HNO3 loãng   NaAlO2 + CO2 + 2H2O  Al(NO3)3 + NO + 2H2O Al(OH)3 + NaHCO3 Chú ý : Dù NH3 CO2 có dư Al(OH)3 Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O không bị tan  Tác dụng với (NaOH, KOH,…)  NaAlO + H2 Al + NaOH + H2O  o t  2Al + 6H2SO4 đặc  Page Trọng Tâm Lý Thuyết Kim Loại Kiềm, Kiềm Thổ, Nhôm - Sgk  Tác dụng với oxit kim loại (phản ứng nhiệt nhôm) o t  Al2O3 + 2Cr 2Al + Cr2O3  o t 2Al + Fe2O3   Al2O3 + 2Fe Điều chế – Quặng Boxit Al2O3.nH2O có thành phần Quặng boxit → NaOH (dư) → CO2 (dư) → Al2O3.2H2O xử lí tạp chất SiO2 Fe2O3 để Nung nóng → Al2O3 lấy Al2O3 nguyên chất sau có điện phân nóng đpnc chảy : 2Al 2O3      4Al + O  Na 3AlF6 – Người ta thêm Na3AlF6 (criolit ) mục đích để giảm nhiệt độ nóng chảy Al2O3 Ứng dụng – Chế tạo ôtô, máy bay, tên lửa,  Ứng dụng Al2O3 : – Làm khung cửa sổ, trang trí nội thất – Tinh thể Al2O3 (corinđon) dùng làm đồ – Làm dây dẫn điện cao trang sức, chân kính đồng hồ, thiết bị phát tia – Làm thiết bị trao đổi nhiệt, dụng cụ nhà bếp, lade, giấy gói thực phẩm – Bột Al2O3 làm vật liệu mài – Bột nhôm chế tạo hỗn hợp tecmit (Al + Fe2O3)  Ứng dụng phèn chua : → dùng để hàn gắn đường ray – Dùng nghành thuộc da, công nghiệp giấy (làm cho giấy không thấm nước) – Chất cầm màu công nghiệp nhuộm vải – Làm nước đục (do thủy phân tạo kết tủa nhôm hiđroxit kéo chất bẩn lắng xuống) CHUYỂN HÓA QUAN TRỌNG (1) OH , dd NH , dd CO2  , dd R-NH3  (3) OH 3 v    AlO 2 Al 3+  Al(OH)3  + 3+   (2) H+ (4) Hv , CO2 , Al  Al3   +  3OH vua du        Al OH 3   3    Al OH 3    +  3NH 4    Al   +  3NH   +  3H 2O    (1)    3 2    2Al OH 3    +  3CO   2Al   +  3CO   +  3H 2O        Al OH 3    +  3 R – NH3 Cl   AlCl3   +  3R – NH   +  3H 2O    (2)   Al  OH 3   +  3H +        Al 3+   +  3H O (3)     Al  OH 3   +  OH         AlO    +  2H 2O +  AlO   + H vua    Al  OH 3  du  + H O      Al OH 3  + HCO 3  AlO  + CO  + 2H 2O   (4)     3   4Al OH 3  3AlO  + Al  + 6H 2O         Al  OH 3  + NH   AlO  + NH  + H 2O  Page , NH4 .. .Trọng Tâm Lý Thuyết Kim Loại Kiềm, Kiềm Thổ, Nhôm - Sgk MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI KIỀM – KIỀM THỔ Hợp chất kim loại kiềm Hợp chất kim loại kiềm thổ  NaOH (xút)... Page Trọng Tâm Lý Thuyết Kim Loại Kiềm, Kiềm Thổ, Nhôm - Sgk  Tác dụng với oxit kim loại (phản ứng nhiệt nhôm) o t  Al2O3 + 2Cr 2Al + Cr2O3  o t 2Al + Fe2O3   Al2O3 + 2Fe Điều chế – Quặng... Page Trọng Tâm Lý Thuyết Kim Loại Kiềm, Kiềm Thổ, Nhơm - Sgk NHƠM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHƠM Vị trí cấu tạo Nhơm – Al thuộc chu kì 3, nhóm IIIA, có số thứ tự 13 – Cấu tạo đơn chất : mạng lập phương tâm