Hóa học 12 Bài 28: Luyện tập Tính chất của kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ và hợp chất của chúng

- Kim loại kiềm:

+ Vị trí trong bảng tuần hoàn: nhóm IA

+ Cấu hình electron lớp ngoài cùng: ns¹

+ Tính chất hóa học đặc trưng: Có tính khử mạnh nhất trong các kim loại

M → M⁺ + e

+ Điều chế: Điện phân muối halogen nóng chảy

2MX (đpnc) → 2M + X₂

- Kim loại kiềm thổ:

+ Vị trí trong bảng tuần hoàn: nhóm IIA

+ Cấu hình electron lớp ngoài cùng: ns²

+ Tính chất hóa học đặc trưng: Có tính khử mạnh chỉ sau kim loại kiềm

M → M²⁺ + 2e

+ Điều chế:  MX₂ (đpnc) → M + X₂

Bài 1: Phát biểu nào sau đây đúng?

A. Nước cứng là nước có chứa các muối CaCl₂, MgCl₂,…

B. Nước mềm là nước có chứa ít hoặc không chứa các ion Ca²⁺, Mg²⁺

C. Nước trong tự nhiên đều là nước cứng vì có chứa cation Ca²⁺, Mg²⁺

D. Nước khoáng đều là nước cứng

Hướng dẫn giải

Nước chứa nhiều ion Ca²⁺ và Mg²⁺ được gọi là nước cứng

Phân loại:

- Nước có tính cứng tạm thời: Ca(HCO₃)₂ và Mg(HCO₃)₂

- Nước có tính cứng vĩnh cửu: muối SO₄^2-, Cl^-của Ca₂₊ và Mg₂₊

- Nước có tính cứng toàn phần : tạm thời + vĩnh cửu

→ Đáp án B

Phương pháp

Cho kim loại kiềm, kiềm thổ vào nước thu được dung dịch chứa ion H⁺

Phương trình phản ứng

M + H₂O → M⁺ + OH^- + 1/2 H₂

M + 2H₂O → M²⁺ + 2OH^- + H₂

Nhận thấy: n_2OH^- = 2n_H2

Nếu có kim loại Al thì OH^- tác dụng với Al

Al + H₂O + OH^- → AlO₂^- + 3/2H₂

Bài 1: Cho 2,22 gam hỗn hợp kim loại gồm K, Na và Ba vào nước được 500ml dung dịch X có pH = 13. Cô cạn dung dịch X được m gam chất rắn . m là:

A. 4,02   

B. 3,42   

C. 3,07   

D. 3,05

Hướng dẫn giải

Ta có pH = 13 ⇒ pOH = 14 – 13 =1

⇒ [OH^-] = 0,1M ⇒ n_OH^- = 0,1 . 0,5 = 0,05 mol

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

Ta có: m_(bazơ) = m_{(kim loại)} + m_OH^- = 2,22 + 0,05 .17 = 3,07 g

→ Đáp án C

Bài 2: Chia hỗn hợp X gồm K, Al, Fe thành 2 phần bằng nhau:

- Cho phần 1 vào dung dich KOH dư thu được 0,784 lít khí H₂ (đktc).

- Cho phần 2 vào một lượng H₂O dư thu được 0,448 lít khí H₂ (đktc) và m gam hỗn hợp kim loại Y. Hòa tan hoàn toàn Y vào dung dịch HCl dư thu được 0,56 lít khí H₂ (đktc).

Khối lượng tính theo gam cả K, Al, Fe trong mỗi phần hỗn hợp X lần lượt là:

A. 0,39; 0,54; 1,40

B. 0,78; 0,54; 1,12

C. 0,39; 0,54; 0,56

D. 0,78; 1,08; 0,56

Hướng dẫn giải

Ta thấy lượng H₂ sinh ra khi tác dụng với H₂O ít hơn so với lượng H₂ khi tác dụng với KOH ⇒ Khi tác dụng với H₂O, Al còn dư

Gọi số mol K, Al, Fe trong mỗi hợp lần lượt là: x, y, z (mol)

n_H2 = 2x = 0,02 ⇒ x = 0,01, thay vào (1) ⇒ y = 0,02

Hỗn hợp Y gồm Al dư và Fe phản ứng với HCl

n_{Al dư} = y – x = 0,01 mol

n_H2 = 1,5n_{Al dư} + n_Fe = 0,025 ⇒ z = 0,01

Vậy m_K = 0,39g; m_Al = 0,54g; m_Fe = 0,56g

→ Đáp án C

Phương pháp

- Al, Al₂O₃, Al(OH)₃ ngoài tác dụng với axit còn có khả năng phản ứng với dung dịch kiềm.

- Khi cho muối Al³⁺ tác dụng với dung dịch kiềm, tùy theo tỉ lệ mol mà phản ứng xảy ra theo thứ tự:

Al³⁺ + 3OH^- → Al(OH)₃ (1)

Nếu OH^- dư tiếp tục xảy ra phản ứng:

Al(OH)₃ + OH^- → AlO₂^- + H₂O (2)

- Dung dịch muối có khả năng tác dụng với axit tạo kết tủa:

AlO₂^- + H⁺ + H₂O → Al(OH)₃

Các dạng bài thường gặp:

- Nếu tính được tỉ lệ = T

+ T ≤ 3 ⇒ Al³⁺ dư ⇒ chỉ xảy ra phản ứng (1) và tạo kết tủa n_OH^- = 3n↓

+ T ≥ 4⇒ OH^- dư sau phản ứng (1) và đủ hoặc dư phản ứng (2) do đó kết tủa bị hòa tan hết, không tạo kết tủa

+ 3 < T < 4 ⇒ Xảy ra cả phản ứng (1) và (2): Kết tủa tạo ra ở phản ứng (1) và bị tan 1 phần ở phản ứng (2)  n_OH^- = 4n_Al³⁺ - n↓

- Nếu bài toán cho n↓ và n_Al³⁺

+ n↓ = n_Al³⁺ ⇒ Chỉ xảy ra phản ứng (1)

+ n↓ ≠ n_Al³⁺

TH1: Al³⁺ dư, chỉ xảy ra phản ứng (1) ⇒ n_OH^- = 3n↓

TH2: OH^- dư sau phản ứng (1) ⇒ xảy ra phản ứng (2) và kết tủa bị hòa ton 1 phần

- Khi cho từ từ OH^- vào dung dịch Al³⁺, dựa vào số liệu và hiện tượng để xét các trường hợp trên để giải toán

Chú ý:

+ Lượng OH^- lớn nhất khi OH^- dư và hòa tan kết tủa:

n_OH^- = 4n_Al³⁺ - n↓

+ Lượng kết tủa lớn nhất khi kết tủa sinh ra chưa bị hòa tan:

n↓ = n_Al³⁺

+ Khi cho từ từ H⁺ ( hoặc sục khí CO₂) vào dung dịch chứa AlO₂^- ( hay Al(OH)₄^-) thì các phản ứng xảy ra theo thứ tự

AlO₂^- + H⁺ + H₂O → Al(OH)₃ (3)

Sau đó H⁺ dư xảy ra phản ứng:

Al(OH)₃ + 3H⁺ → Al³⁺ + 3H₂O (4)

Tùy vào tỉ lệ số mol của AlO₂^- và H⁺ mà có thể kết tủa lại hoặc tạo kết tủa và kết tủa tan

+ Nếu AlO₂^- dư ⇒ Chỉ xảy ra phản ứng (3)

n_H⁺ = n↓

+ Nếu H⁺ dư, tạo kết tủa rồi kết tủa lại tan một phần ⇒ Xảy ra cả phản ứng (3) và (4)

n_H⁺ = 4n_AlO2^- - 3n↓

Bài 1: Cho V (lít) dung dịch Ba(OH)2 0,5M vào 200ml dung dịch Al(NO3)3 0,75M thu được 7,8g kết tủa. Vậy giá trị của V là:

A. 0,3 và 0,6

B. 0,3 và 0,7

C. 0,4 và 0,8

D. 0,3 và 0,5

Hướng dẫn giải

n↓ = n_Al(OH)3 = 7,8/78 = 0,1 mol

n_Al³⁺ = 0,75.0,2 = 0,15 ≠ n↓

⇒ TH2: Al³⁺ dư ; n_OH^- = 3n↓ = 0,3⇒ n_Ba(OH)2 = 0,15⇒ V = 0,3

⇒ TH2: OH^- dư hòa tan một phần kết tủa

n_OH^- = 4n_Al³⁺ - n↓ = 0,5 ⇒ n_Ba(OH)2 = 0,25 ⇒ V = 0,5

→ Đáp án D

Bài 2: Cho từ từ 0,7 mol NaOH vào dung dịch chứa 0,1 mol Al₂(SO₄)₃. Số mol kết tủa thu được là:

A. 0,2   

B. 0,15   

C. 0,1   

D. 0,05

Hướng dẫn giải

n_Al³⁺ = 0,2

n_OH^- : n_Al³⁺ = 0,7 : 0,2 = 3,5

⇒ Tạo kết tủa Al(OH)3 và kết tủa tan một phần

n_OH^- = 4n_Al³⁺ - n↓ ⇒ n↓ = 4.0,2 – 0,7 = 0,1 mol

→ Đáp án C

Phương pháp

OH^- + CO₂ → CO₃^2- + H₂O (1)

OH^- + CO₂ → HCO₃^- (2)

Lập tỉ số: K = nCO₂ : nNaOH

Nếu : K ≥ 2: Chỉ tạo muối cacbonat (CO₃^2-), chỉ xảy ta phản ứng (1)

K ≤ 1: Chỉ tạo axit (HCO₃^-), chỉ xảy ra phản ứng (2)

1 < K < 2: tạo ra hỗn hợp muối ( HCO₃^- và CO₃^2-) xảy ra cả 2 phản ứng (1) và (2)

Lưu ý: Với những bài toàn không tính được K, ta phải dựa vào dữ kiện đề bài để tìm ra khả năng tạo muối như:

+ Hấp thu CO₂ vào chỉ dung dịch bazơ dư ⇒ chỉ tạo muối CO₃^2-

+ Hấp thu CO₂ dư vào chỉ dung dịch bazơ ⇒ chỉ tạo muối HCO₃^-

+ Nếu dung dịch sau phản ứng thêm OH^- vào lại sinh ra CO₃^2- ( hoặc đun nóng ) ⇒ Trong dung dịch có HCO₃^-:

HCO₃^- + OH^- → CO₃^2-

HCO₃^- → CO₃^2- + CO₂ + H₂O

+ Nếu bài toán không cho bất kì dữ liệu nào thì phải chia trường hợp để giải

Bài 1: Hấp thụ hoàn toàn 4,48l khí CO₂ ở (đktc) vào 500ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,1M và Ba(OH)2 0,2M, sinh ra m gam kết tủa. Gía trị của m là:

A. 19,70   

B. 17,73   

C. 9,85   

D. 11,82

Hướng dẫn giải

n_CO2 = 0,2 mol; n_OH^- = n_NaOH + 2n_Ba(OH)2 = 0,25 mol

1 < n_OH^- : n_CO2 < 2 ⇒ Tạo hỗn hợp muối CO₃^2- và HCO₃^-

CO₂ + OH^- → HCO₃^- (1)

x       x        x

CO₂ + 2OH^- → CO₃^2- (2)

y       2y       y

n_CO2 = x + y = 0,2

n_OH^- = x + 2y = 0,25

⇒ x = 0,15; y = 0,05

Ba²⁺ + CO₃^2- → BaCO₃

0,1 0,05

⇒ n_Ba²⁺ = n_CO3^2- = 0,05 ⇒ m = 0,05 .197 = 9,85g

→ Đáp án C

Bài 2: Sục a mol khí CO₂ vào dung dịch Ca(OH)₂ thu được 3g kết tủa. Lọc tách kết tủa rồi đun nóng nước lọc lại thu được thêm 2g kết tủa nữa. Gía trị của a là:

A. 0,05 mol   

B. 0,06 mol   

C. 0,07 mol   

D. 0,08 mol

Hướng dẫn giải

n_CaCO3 lúc đầu = 0,03 mol

Đun thêm nước lọc lại thu được kết tủa → trong dung dịch có muối HCO₃^-

n_CaCO3 thêm = n_CO3^2- = 0,02

2HCO₃^- → CO₃^2- + CO₂ + H₂O

0,04            0,02

Bảo toàn C: nCO₂ = n_CaCO3 lúc đầu + n_HCO3^- = 0,03 + 0,04 = 0,07 mol

→ Đáp án C

Phương pháp

Với muối cacbonat ta thường gặp hai dạng bài:

- Phản ứng nhiệt phân:

2HCO₃^- → CO₃^2- + CO₂ + H₂O

M(CO₃)₂ → MO + CO₂

- Phản ứng trao đổi (với axit → khí; với muối → kết tủa)

Chú ý :

- Khi cho từ từ HCl vào hỗn hợp muối cacbonat và hiđrocacbonat phản ứng xảy ra theo trình tự:

Đầu tiên: H⁺ + CO₃^2- → HCO₃^-

Sau đó: H⁺ + HCO₃^- → CO₂ + H₂O

- Khi cho từ từ hỗn hợp muối cacbonat và hiđrocacbonat vào dung dịch HCl, xảy ra đồng thời theo đúng tỉ lệ của 2 muối để tạo khí CO₂

Bài 1: Nhỏ từ từ từng giọt đến hết 30ml dung dịch HCl 1M vào 100ml dung dịch chưa Na2CO3 0,2M và NaHCO3 0,2M, sau phản ứng thu được số mol CO₂ là:

A. 0,03   

B. 0,01   

C. 0,02   

D. 0,015

Hướng dẫn giải

n_HCl = 0,03 mol; n_Na2CO₃ = 0,02 mol; n_NaHCO3 = 0,02 mol

Khi cho từ từ HCl vào dung dịch xảy ra phản ứng theo thứ tự:

H⁺ + CO₃^2- → HCO₃^-

0,02    0,02    0,02 (mol)

n_H⁺ còn = 0,01 mol; n_HCO3^2- = 0,02 + 0,02 = 0,04 mol

H⁺ + HCO₃^- → CO₂ + H₂O

0,01        0,04

⇒ n_CO2 = n_H⁺ = 0,01 mol

→ Đáp án B

Bài 2: Nhỏ từ từ 200ml dung dịch X (K₂CO₃ 1M và NaHCO3 0,5M) vào 200ml dung dịch HCl 2M thì thể tích khí CO₂ thu được là:

A. 4,48 lít 

B. 5,376 lít 

C. 8,96 lít

D. 4,48 lít

Hướng dẫn giải

n_CO3^2- = 0,2 mol; n_HCO3^- = 0,1 mol; n_H⁺ = 0,4 mol

n_CO3^2- : n_HCO3^- = 2:1

⇒ 5H⁺ + 2CO₃^2- + HCO₃^- → 3CO₂ + 3H2O

       0,4      0,2      0,1

⇒ H⁺ hết; n_CO2 = 3/5 n_H⁺ = 0,24 ⇒ V_CO2 = 5,376 lít

→ Đáp án B

Phương pháp

2yAl + 3M_xO_y → yAl₂O₃ + 3Xm

M là các kim loại có tính khử trung bình và yếu

Thường gặp: 2yAl + 3Fe_xO_y → yAl₂O₃ + 3xFe

Các trường hợp có thể xảy ra:

- Hiệu suất phản ứng H= 100% ( phản ứng xảy ra hoàn toàn) . Nếu cho sản phẩm tác dụng với dung dịch kiềm có H₂ thoát ra, thì sản phẩm có Al dư, Fe và Al₂O₃

- Nếu H < 100% ( phản ứng không hoàn toàn). Khi đó hỗn hợp sau phản ứng gồm: Al, Fe_xO_y, Al₂O₃, Fe.

Bài 1: Nung hỗn hợp gồm 10,8g Al và 16,0g Fe2O3 (trong điều kiện không có không khí), sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được chất rắn Y. Khối lượng kim loại trong Y là:

A. 5,6g   

B. 22,4g   

C. 11,2g   

D. 16,6g

Hướng dẫn giải

n_Al = 0,4; n_Fe2O₃ = 0,1 mol

2Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2Fe

⇒ n_{Al dư} = 0,4 – 0,2 = 0,2 mol

⇒n_Fe = 2 n_Fe2O₃ = 0,2

⇒m_kl = m_Al + m_Fe = 0,2.27 + 0,2.56 = 16,6g

→ Đáp án D

Bài 2: Đốt nóng một hỗn hợp gồm Al và Fe₂O₃ (trong điều kiện không có không khí). Nếu cho những chất sau phản ứng tác dụng với NaOH dư sẽ thu được 0,3mol H₂; còn nếu cho tác dụng với dung dịch HCl dư sẽ thu được 0,4 mol H₂. Vậy số mol Al trong hỗn hợp X là:

A. 0,3   

B. 0,4   

C. 0,25   

D. 0,6

Hướng dẫn giải

Cho hỗn hợp sau phản ứng tác dụng với NaOH → H₂

⇒ Trong hỗn hợp có Al dư; n_Al = 2/3n_H2 = 0,2 mol

Cho tác dụng với HCl: n_H2 = 3/2 n_Al + n_Fe⇒ n_Fe = 0,1 mol

Fe₂O₃ + 2Al → Al₂O₃ + 2Fe

                 0,1 ←              0,1 ( mol)

⇒ n_Al = 0,2 + 0,1 = 0,3 mol

→ Đáp án A

Câu 1: Hỗn hợp rắn A gồm Ca(HCO₃); CaCO₃; NaHCO₃; Na₂CO₃. Nung A đến khối lượng không đổi được chất rắn B gồm?

Câu 2: Cho các chất: Na₂CO₃; NaHCO₃; NaHSO₄; HCl; BaCl₂; CuO; Fe. Số cặp chất có thể tác dụng trực tiếp với nhau ở nhiệt độ thường là?

Câu 3: Hoà tan hoàn toàn 14,52 gam hỗn hợp X gồm NaHCO₃, KHCO₃ và MgCO3 bằng dd HCl dư, thu được 3,36 lít khí CO₂ (đktc) và dd chứa m gam muối KCl. Giá trị của m là?

Câu 4: Hấp thụ hoàn toàn 3,36 lít khí CO₂ (đktc) vào dung dịch chứa 0,15 mol NaOH và 0,1 mol Ba(OH)₂, thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là?

Câu 5: Hỗn hợp X gồm Na, Ba, Na₂O và BaO. Hòa tan hoàn toàn 131,4 gam X vào nước, thu được 6,72 lít khí H₂ (đktc) và dung dịch Y, trong đó có 123,12 gam Ba(OH)₂. Hấp thụ hoàn toàn 40,32 lít khí CO₂ (đktc) vào Y, thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là?

Câu 1: Để bảo quản các kim loại kiềm, có thể thực hiện cách nào sau đây ?

A. Để trong lọ thủy tinh có không khí nhưng đậy nắp kín.

B. Ngâm trong ancol nguyên chất.

C. Để trong lọ thủy tinh có chất hút ẩm và đặt trong bóng tối.

D. Ngâm trong dầu hỏa.

Câu 2: Một loại nước cứng tạm thời chứa ion Ca²⁺. Cô cạn 100 ml dung dịch nước cứng này thu được 156,8 ml CO₂ (đktc). Để loại bỏ tính cứng tạm thời của 1 lít nước cứng này cần dùng tối thiếu số ml dung dịch NaOH 0,1M là:

A 140 ml.    

B. 700 ml.    

C. 70 ml.    

D. 1400 ml.

Câu 3: Cho 7,1 gam hỗn hợp gồm một kim loại kiềm X và một kim loại kiềm thổ Y tác dụng với lượng dư dung dịch HCl loãng thu được 5,6 lít khí. Hai kim loại X, Y có thể là:

A K và Ba    

B. K và Ca.    

C. Na và Mg.    

D. Li và Be. 

Câu 4: Hoà tan 46 gam một hỗn hợp Ba và hai kim loại kiềm A, B thuộc hai chu kì kế tiếp nhau vào nước thu được dung dịch C và 11,2 lít khí (đktc). Nếu thêm 0,18 mol Na₂SO₄ vào dung dịch C thì dung dịch sau phản ứng vẫn chưa kết tủa hết Ba. Nếu thêm 0,21 mol Na₂SO₄ vào dung dịch C thì dung dịch sau phản ứng còn dư Na₂SO₄. A và B là:

A. Li và Na.    

B. Na và K.    

C. K và Rb.    

D. Rb và Cs.

Câu 5: Hòa tan hoàn toàn 8,94 gam hỗn hợp gồm Na, K và Ba vào nước thu được dung dịch X và 2,688 lit khí H₂ (đktc) . Dung dịch Y gồm HCl và H₂SO₄ có tỉ lệ mol tương ứng: 4: 1. Trung hòa dung dịch X bởi dung dịch Y, tổng khối lượng các muối được tạo ra là:

A. 13,7     

B. 12,78

C. 18,46     

D. 14,62

Sau bài học cần nắm:

• Tính chất của kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ.
• Kĩ năng giải các bài tập và các dạng toán quan trọng.