Kim loại kiềm: vị trí, tính chất vật lí, tính khử mạnh, phản ứng với nước, điều chế và bài tập có đáp án Hóa 12
Kim loại kiềm thuộc nhóm IA gồm Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, có 1 electron ngoài cùng. Chúng mềm, nhẹ, nóng chảy thấp và có tính khử rất mạnh: phản ứng với phi kim, nước, acid, bảo quản trong dầu hỏa. Điều chế bằng điện phân nóng chảy, màu ngọn lửa, ứng dụng và bài tập có đáp án.
Kim loại kiềm là gì?
Kim loại kiềm là các nguyên tố thuộc nhóm IA gồm lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs) và francium (Fr). Nguyên tử đều có cấu hình electron lớp ngoài cùng $ns^1$ nên dễ nhường $1$ electron tạo ion $\ce{M+}$; vì vậy chúng là những kim loại có tính khử mạnh nhất.
Tính chất vật lí
- Màu trắng bạc, mềm (cắt được bằng dao), khối lượng riêng nhỏ (Li, Na, K nhẹ hơn nước), nhiệt độ nóng chảy và sôi thấp.
- Mạng tinh thể lập phương tâm khối, liên kết kim loại yếu nên độ cứng nhỏ.
- Màu ngọn lửa: Li đỏ tía, Na vàng, K tím nhạt.
Tính chất hóa học: tính khử rất mạnh
| Tác dụng với | Phương trình |
|---|---|
| Phi kim | $\ce{2Na + Cl2 -> 2NaCl}$; $\ce{4Na + O2 -> 2Na2O}$ |
| Nước (mãnh liệt) | $\ce{2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2 ^}$ |
| Acid | $\ce{2Na + 2HCl -> 2NaCl + H2 ^}$ (nổ) |
| Dung dịch muối (nước phản ứng trước) | $\ce{2Na + 2H2O + CuSO4 -> Cu(OH)2 v + Na2SO4 + H2 ^}$ |
Ví dụ 1
Cho $2{,}3$ g Na vào nước dư. Tính thể tích $\ce{H2}$ (điều kiện chuẩn).
$n_{\ce{Na}} = 0{,}1$ mol nên $n_{\ce{H2}} = 0{,}05$ mol, $V = 1{,}24$ L.
Ví dụ 2
Cho Na vào dung dịch $\ce{CuSO4}$. Nêu hiện tượng.
Na chạy trên mặt dung dịch, sủi bọt khí $\ce{H2}$, xuất hiện kết tủa xanh $\ce{Cu(OH)2}$.
Điều chế và ứng dụng
Điều chế bằng điện phân nóng chảy muối chloride hoặc hydroxide: $\ce{2NaCl ->[dpnc] 2Na + Cl2}$. Ứng dụng: chất trao đổi nhiệt trong lò phản ứng hạt nhân (Na), đèn hơi sodium, pin lithium (Li), chế tạo hợp kim, điều chế các hợp chất của kim loại kiềm.
Những lỗi thường gặp
Bài tập thực hành
- Viết cấu hình electron lớp ngoài cùng của kim loại kiềm.
- Viết phương trình K tác dụng với nước.
- Cho $0{,}78$ g K vào nước dư. Tính thể tích $\ce{H2}$ (điều kiện chuẩn).
- Vì sao kim loại kiềm được bảo quản trong dầu hỏa?
- Nêu màu ngọn lửa của hợp chất Na và K.
Đáp án
- $ns^1$.
- $\ce{2K + 2H2O -> 2KOH + H2}$.
- $n_{\ce{K}} = 0{,}02$ mol nên $n_{\ce{H2}} = 0{,}01$ mol, $V = 0{,}248$ L.
- Vì chúng phản ứng mạnh với nước và oxygen trong không khí.
- Na: vàng; K: tím.
Tổng kết
Bài học liên quan
Bài tiếp theo: Kim loại nhóm IIA
Xem tất cả bài học chủ điểm Kim loại nhóm IA, IIA và nước cứng
Câu hỏi thường gặp
Kim loại kiềm gồm những nguyên tố nào?
Li, Na, K, Rb, Cs, Fr (nhóm IA).
Tính chất hóa học đặc trưng của kim loại kiềm?
Tính khử rất mạnh.
Kim loại kiềm bảo quản thế nào?
Ngâm trong dầu hỏa.
Kim loại kiềm điều chế bằng cách nào?
Điện phân nóng chảy muối hoặc hydroxide.