- C+ 4HNO3 = CO2+ 4NO2+ 2H2O
PHẦN 2: CÁC NGUYÊN TỐ KIM LOẠI NHÓM IA, IIA,IIIA
LOẠI NHĨM IA, IIA,IIIA
A.BÁO CÁO THÍ NGHIỆM:
● Chuẩn bị lý thuyết:
1.Giới thiệu các nguyên tố trong phân nhóm :các nguyên tố phổ biến IA: H, Li,Na,K,Rb,Cs
2.Đặc điểm chung của các ngun tố trong phân nhóm:
– Nhóm IA:
+ Cấu hình e: ns1
+ Năng lượng ion hóa tăng dần từ Li đến Cs
+Bán kính nguyên tử tăng dần từ Li đến Na, sau đó giảm dần đến K rồi tăng từ k đến Fr.
+ Nhiệt độ sơi, nhiệt độ nóng chảy giảm dần từ Li đến Fr , có mạng tinh thể lập phương tâm khối
- Nhóm IIA:
+ Cấu hình e: ns2
+ Bán kính nguyên tử tăng dần từ Be đến Ba . Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sơi tương đối thấp.
+ Năng lượng ion hóa giảm dần từ Be đến Ra
+ Số oxi hóa đặc trưng là +2
+ Cấu hình e: ns2np1
+ Bán kính kim loại tăng dần , độ âm điện giảm dần từ B đến Tl
+ Trong nhịm chỉ có B là phi kim, cịn lại là kim loại.
3.Tính chất đặc trưng của các đơn chất trong phân nhóm( vật lý và hóa học ) Nhiệt độ nóng chảy tăng dần theo chu kỳ, trong một chu kì từ nhóm IA đến nhóm IIIA số e hóa trị tăng dần.
Trong một nhóm số phối trí tăng từ trên xuống, nhiệt độ sơi tăng trong một chu kì các nguyên tố IA là các kim loại kiềm mạnh, nhóm IIA nhóm kim loại kiềm thổ yếu hơn nhóm IA, nhóm IIIA Al có xu hướng tạo hiđroxit lưỡng tính đa số là các chất khử mạnh phản ứng kém với N,C,H….
Al, Be: Ở điều kiện thường có màn ơxit bảo vệ nên cho về mặt hóa học.
4.Các hợp chất đặc trưng của các ngun tố trong phân nhóm và tính chất của chúng:
Các muối tan, quan trọng: muối của các cation kim loại với anion gốc Cl-, NO3-, ….
Các muối không tan của Ba 2+
và Ca2+ với SO42- , SO32-,CO32-…. Các hidroxit của các kim loại kiềm và kiềm thổ đều tan.
Al(OH)3: tạo kết tủa tan được trong axit và bazơ.
Thí nghiệm 2: Muối sunfat của canxi và bari (CaSO4 và BaSO4)
I. Mục đích thí nghiệm:
Thí nghiệm tiến hành khảo sát tính tan của muối canxi và bari.
II.Nội dung thí nghiệm: 1.Hóa chất:
- Dd Na2SO4 bão hòa
- Dd CaCl2 bão hòa
- Dd BaCl2 0,5N 2. Dụng cụ: - 2 ống nghiệm - Pipete - Bóp cao su 3. Cách tiến hành thí nghiệm:
Thêm vào từng giọt Na2SO4 bão hòa vào ống nghiệm chứa sẵn 1ml dung dịch CaCl2 bão hòa. Quan sát hiện tượng.
Để yên ống nghiệm cho kết tủa lắng xuống, gạn kết tủa. Cho thêm từng giọt dung dịch H2SO4 đậm đặc. Nhận xét khả năng tan của kết tủa trong nước và trong dung dịch H2SO4 đậm đặc.
Lặp lại thí nghiệm tương tự như trên, nhưng với BaCl2 0,5N
III. Hiện tượng và giải thích thí nghiệm:
Ban đầu tác dụng với dd Na2SO4 cả hai ống Ba 2+
và Ca2+:có hiện tượng kết tủa trắng như nhau. Nhưng khi cho nước vào thấy ống có Ba 2+
kết tủa ko tan trong nước, kết tủa ở ống Ca2+ bị tan một phần. Còn khi cho axit H2SO4đậm đặc vào thấy kết tủa xuất hiện nhiều hơn ở ống có Ca2+, ống có Ba 2+
ko có phản ứng. Giải thích:
Ba 2+
+ SO42- = BaSO4 (kết tủa) Ca2++ SO42- = CaSO4 (ít tan) CaSO4 (thuận-nghịch) Ca2++ SO42-
Khi thêm [SO42-] cân bằng chuyển dịch theo chiều giảm [SO42-] là chiều nghịch nên kết tủa hình thành nhiều hơn.
Thí nghiệm 4: Tính chất hóa học của kim loại Mg I. Mục đích thí nghiệm:
Khảo sát tính chất hóa học của kim loại magie
II. Nội dung thí nghiệm: 1.Hóa chất: Dung dịch NH4Cl 0,1N -1 ống nghiệm - 1 pypet - bóp cao su - đèn cồn 3. Cách tiến hành thí nghiệm:
- Cho vào ống nghiệm khoảng 2- 3 ml dung dịch NH4Cl 0,1N thêm vào một mẫu Mg kim loại .Theo dõi hiện tượng.
-Đun nóng dung dịch đến khi sơi. Quan sát hiện tượng.
III. Hiện tượng và giải thích thí nghiệm:
- Sủi bọt khí, có khí mùi khai thốt ra, Mg tan.
- Khí thốt ra là NH3 do Mg(OH)2 tan trong NH4Cl. Mg + 2H2O
Mg(OH)2 +
Thí nghiệm 5: tính chất hóa học của Mg(OH)2
I. Mục đích thí nghiệm:
Mục tiêu chính của thực hành thí nghiệm là khảo sát tính chất của Magie hidroxit.
II. Nội dung thí nghiệm: 1.Hóa chất:
- Dd MgCl2 0,5N
- Dd NaOH 0,4N
- Dd HCl 1N
- Muối NH4Cl
- Dd phenolphtalein
2.Dụng cụ: Becher 100ml, 4 ống nghiệm,đũa thủy tinh, bình tia chứa nước,
pypet,bóp cao su.
3. Cách tiến hành thí nghiệm:
Dùng becher 100ml chứa khoảng 10ml dung dịch MgCl2 0,5N, sau đó cho thêm từ từ từng giọt dung dịch NaOH 0,4N cho đến khi tạo kết tủa. Thêm nước cất với tinh thể tương đương. Dùng đũa thủy tinh khuấy đều. Chia đều dung dịch vào bốn ống nghiệm.
Ống 1: Thêm từng giọt dung dịch HCl 1N Ống 2: Thêm từng giọt muối NH4Cl 0,1N Ổng 3: Thêm từng giọt dung dịch NaOH 0,4N
Ống 4: Thêm 2- 3 giọt dung dịch phenolphtaleinMuối tác dụng với kiềm mạnh
tạo kết tủa Mg(OH)2 có màu như keo trắng.
III. Hiện tượng và giải thích thí nghiệm:
Xuất hiện kết tủa trắng khi cho NaOH vào MgCl2 MgCl2 + 2NaOH Mg(OH)2 + 2NaCl Ống 1: Kết tủa trắng tan tạo dung dịch trong suốt
Mg(OH)2 + 2HCl MgCl2 + 2H2O
Ống 2: Kết tủa tan có mùi khai. Khí có mùi khai là NH3 Mg(OH)2 + 2NH4Cl MgCl2 + 2NH3 + H2O
Ống 3: Khơng có hiện tượng. Do có cùng gốc OH- nên khơng xảy ra hiện tượng. Ống 4: Dung dịch chuyển sang màu hồng. Do Mg(OH)2 có tính bazo nên dung dịch chuyển sang màu hồng.
Thí nghiệm 6: tính chất hóa học của Nhơm I. Mục đích thí nghiệm:
Thí nghiệm này là nhằm khảo sát tính chất hóa học của nhơm 1.Hóa chất:
- Dd HCl 1N và HCl đặc
- Dd H2SO4 20% và H2SO4 đặc
- Dd HNO3 30% và HNO3 đặc
- Vài hạt nhôm
6 ống nghiệm nhỏ, pypet ,bóp cao su, đèn cồn.
3.Cách tiến hành thí nghiệm:
-Thí nghiệm tiến hành trog tủ hút
-Cho vào 3 ống nghiệm lần lượt mỗi ống 1- 2 ml dung dịch HCl 1N, H2SO4 20%, HNO3 30%, thêm vào mỗi ống một vài hạt nhôm ( nghiêng cho nhôm trượt theo thành ống sau đó đun nóng dung dịch.
- Lặp lại thí nghiệm trên nhưng thay bằng axit đặc. Quan sát hiện tượng.
III. Hiện tượng và giải thích thí nghiệm:
- 3 ống chứa axit HCl 1N, H2SO4 20%, HNO3 30%:
+ HCl 1N, H2SO4 20%: Có bọt khí thốt ra . Khí thốt ra là Hidro
- 2Al- 2Al - 2Al
+ HNO3 30% : Có bọt khí thốt ra, khí thốt ra hóa nâu trong khơng khí . Khí hóa nâu là NO2 .
Al + 4HNO3 Al(NO3)3 + NO + 2H2O
NO+O2 NO2
- 3 ống chứa dung dịch axit đặc:
+ HNO3 đ: dung dịch chuyển sang màu vàng có khí màu nâu thốt ra là NO2. Al + 4HNO3 đ
+ H2SO4 đ: Có khí mùi hắc thốt ra là SO2
Al + 3H2SO4 đ
+ HClđ: có khí thốt ra, sủi bọt. Khí đó là H2
2Al + 6HClđ
Thí nghiệm 9: Thủy phân natri tetraborat (Na2B4O7.10 H2O) I. Mục đích thí nghiệm:
Thủy phân natri tetraborat ( Na2B4O7.10H2O)
II. Nội dung thí nghiệm: 1.Hóa chất:
- Phenolphtalein - Tinh thể Borat - Nước cất
2. Dụng cụ:
Đĩa thủy tinh Petri Ống nhỏ giọt
3. Cách tiến hành thí nghiệm:
Đổ vào đĩa Petri thủy tinh một lớp nước cất dày 1cm, dùng ống nhỏ giọt thêm vào đó 2-3 giọt phenolphtalein. Dùng thìa lấy một ít tinh thể Borat rắc vào chính giữa của đĩa Petri thủy tinh có chứa nước.
Quan sát hiện tượng và màu sắt của dung dịch.
III. Hiện tượng và giải thích thí nghiệm:
- Na2B4O7.10 H2O tinh thể màu trắng tan trong nước cất có chất chỉ thị phenolphtalein tạo dung dịch màu hồng tím.
- Dung dịch có màu hồng tím là do Na2B4O7.10 H 2O thủy phân tạo môi trường bazơ chất chỉ thị phenolphtalein để nhận biết mơi trường có tính bazơ.
• Na2B4O7 + H2O = H3BO3 + NaOH
B. TRẢ LỜI CÂU HỎI:
Câu 2: Mục đích của thí nghiệm tạo kết tủa CaSO4 và BaSO4?
Tính tan của kết tủa trong các dung dịch
Câu 4: Tính chất hóa học của muối Canxi và muối Bari:
Đa số các muối đều tan trừ muối có các gốc anion:SO42-, CO32-, SO32-…bán kính ion lớn và tăng dần nên tác dụng phân cực của các ion X2+giảm xuống từ Canxi đến Bari dẫn đến độ bền của các chất cùng kiểu của Canxi đến Bari tăng lên theo dãy này.
Câu 5 : So sánh khả năng tạo tủa của BaCl2 và CaCl2 ?
– Dung dịch BaCl2: Tạo kết tủa trắng, bền, không phân hủy - Dung dịch CaCl2: tạo kết tủa trắng, ít bền, dễ phân hủy.
Câu 6: Bằng cách nào để nhận ra sản phẩm tạo thành sau phản ứng ở TN5? Để nhận ra sản phẩm làm tan kết tủa.
Câu 7: Phương pháp điều chế và tính chất của Mg(OH)2?
-Cho dung dịch muối Mg2+ tác dụng với dung dịch bazo MgCl2 + 2KOH = Mg(OH)2 + 2KCl
- Tính chất của Mg(OH)2 : là chất kết tủa trắng ít tan trong nước và tan nhiều trong dung dịch axit và dung dịch muối amoni bão hòa
Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2 + 2H2O
- Ở nhiệt độ cao tự phân hủy thành MgO và H2O
Mg(OH)2 MgO + H2O
Điều chế Mg(OH)2: cho dd muối của Mg vào các bazo tan MgCl2 + NaOH--->Mg(OH)2 +NaCl
Câu 9: Tính chất hóa học của nhơm
Có tính khử mạnh: Al → Al3+ + 3e 1. Tác dụng với các phi kim
a. Với oxi
2Al + 3O2 → Al2O3 b. Với các phi kim khác
- Nhôm phản ứng được với các phi kim khác → muối.
- Al tự bốc cháy khi tiếp xúc với các halogen: 2Al + 3S → Al2S3
-Khi nhiệt độ rất cao, Al kết hợp với C và N2: 4Al + 3C → Al4C3 (8000C)
2. Tác dụng với nước
-Al khơng phản ứng với nước vì được lớp oxit mỏng, bền và đặc khít bảo vệ. Nếu phá bỏ lớp oxit bao phủ bề mặt, Al phản ứng trực tiếp với nước.
2Al + 6H2 O → 2Al(OH)3 + 3H2
3.Tác dụng với oxit của kim loại kém hoạt động hơn (phản ứng nhiệt nhôm) - Al khử được oxit của các kim loại đứng sau nó:
2yAl + 3FexOy → yAl2 O3 + 3xFe
4.Tác dụng với dung dịch axit
a. Với H+ (HCl, H2SO4 loãng...) 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
2Al + 3H2 SO4 loãng → Al2(SO4)3 + 3H2
b. Tác dụng với các axit có tính oxi hóa mạnh: HNO3 lỗng hoặc đặc, H2SO4 đậm đặc
Al + 4HNO3 loãng → Al(NO3)3 + NO + 2H2O Al + 6HNO3 → Al(NO3)3+ 3NO2 + 3H2O 2Al + 6H2 SO4 → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O 5. Tác dụng với dung dịch bazơ
-Al tham gia phản ứng dễ dàng với các dung dịch kiềm: 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2 2Al + Ba(OH)2 + 2H2O → Ba(AlO2)2 + 3H2
- Cơ chế:
+ Trước tiên, Al tham gia phản ứng với nước: 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2
+ Al(OH)3 sinh ra là hiđroxit lưỡng tính tan được trong dung dịch kiềm: Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O
6.Tác dụng với dung dịch muối
2Al + 3CuSO4→ Al2(SO4)3 + 3Cu
-Phản ứng với muối nitrat trong môi trường kiềm: 8Al + 3NaNO3 + 5NaOH + 2H2O → 8NaAlO2+ 3NH3
-Phản ứng với muối nitrat trong môi trường axit (giống phản ứng với HNO3): Al + 4H+ + NO3- → Al3+ + NO + 2H2
Câu 10: Tại sao nhơm bền trong khơng khí ?
Nhơm bền trong khơng khí là do có lớp màng oxit Al2O3 . Lớp oxit này rất vững chắc, khơng cho khơng khí thẩm thấu qua và nhơm khơng bị oxi hóa. Câu 11: Mục đích thí nghiệm 9? Nêu kết luận về tính chất của nhơm hidroxit. Viết phương trình phản ứng?
- Mục đích là thủy phân natri tetraborat
- Tính chất nhơm hidroxit: Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O + Là hidroxit lưỡng tính :
Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O Al + 4H+ + NO3- → Al3+ + NO + 2H2