Tài liệu Tính chất của Kim loại kiềm: Tính chất hóa học, vật lí, Điều chế, Ứng dụng chi tiết nhất Hoá học lớp 12 sẽ tóm tắt kiến thức trọng tâm về Tính chất của Kim loại kiềm từ đó giúp học sinh ôn tập để nắm vứng kiến thức môn Hoá học lớp 12.
1. Vị trí của kim loại kiềm trong bảng tuần hoàn
- Các kim loại kiềm gồm Li, Na, K, Rb, Cs, Fr.
- Các kim loại kiềm đứng đầu mỗi chu kì [trừ chu kì 1].
2. Cấu tạo
- Cấu hình electron nguyên tử: ns1.
- Các kim loại kiềm có năng lượng ion hóa I1 nhỏ nhất so với các kim loại khác. Từ Li đến Fr, I1 giảm dần.
- Cấu tạo đơn chất: các đơn chất nhóm IA đều có cấu tạo mạng lập phương tâm khối.
- Liên kết kim loại yếu
- Là những kim loại rất nhẹ và mềm, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt.
- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp, giảm từ Li đến Fr.
- Độ cứng nhỏ
- Các kim loại kiềm có tính khử mạnh: M → M+ + 1e.
- Trong mọi hợp chất, kim loại kiềm có số oxi hóa +1.
1. Tác dụng với phi kim: O2, halogen, S,...
Chú ý:
- Tác dụng với oxi khô tạo peoxit: 2Na + O2 → Na2O2 [r]
- Tác dụng với oxi không khí khô ở nhiệt độ phòng tạo Na2O.
2. Tác dụng với axit: 2M + 2H+ → 2M+ + H2
Na + HCl → NaCl + 1/2 H2↑
Na dư + H2O → NaOH + 1/2 H2↑
3. Tác dụng với nước: 2M + 2H2O → 2MOH[dd] + H2
Na + H2O → NaOH + 1/2 H2
4. Tác dụng với dd muối
Khi cho Na tác dụng với dd muối CuSO4 sẽ có bọt khí và kết tủa Cu[OH]2 màu xanh.
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑
2NaOH + CuSO4 → Na2SO4 + Cu[OH]2↓
Chú ý: Khi cho kim loại kiềm vào dung dịch muối, đầu tiên kim loại kiềm sẽ tác dụng với nước sau đó bazo sinh ra có thể tác dụng với muối.
1. Ứng dụng:
- Chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp dùng trong thiết bị báo cháy.
- K, Na dùng làm chất trao đổi nhiệt trong các lò phản ứng hạt nhân.
- Cs dùng chế tạo tế bào quang điện.
- Dùng để điều chế một số kim loại quí hiếm bằng phương pháp nhiệt luyện.
- Dùng làm xúc tác trong nhiều phản ứng hữu cơ.
2. Điều chế:
Điện phân nóng chảy muối halogenua hoặc hiđroxit của kim loại kiềm trong điều kiện không có không khí.
Ví dụ:
Tính chất hóa học đặc trưng của kim loại là tính khử do kim loại dễ nhường e để tạo thành các cation.
Một trong những vật liệu phổ biến nhất xung quanh chúng ta là kim loại hoặc có thành phần chính từ kim loại [hợp kim]. Vậy tính chất hóa học đặc trưng của kim loại là?
Câu hỏi: Tính chất hóa học đặc trưng của kim loại là
A. tính oxi hóa.
B. tính axit.
C. tính bazo.
D. tính khử.
Đáp án đúng D.
Tính chất hóa học đặc trưng của kim loại là tính khử do kim loại dễ nhường e để tạo thành các cation.
Lý giải việc chọn đáp án D là đáp án đúng do:
Kim loại là một trong các chất quen thuộc với khoảng 80 loại khác nhau. Một số kim loại được biết đến nhiều nhất là nhôm, đồng, vàng, sắt, chì, bạc, titan, urani và kẽm…. Kim loại là những nguyên tố hóa học mà tạo ra được ion dương và có các liên kết kim loại. Cùng với phi kim và á kim, kim loại cũng được phân biệt bởi mức độ ion hóa. Trong bảng tuần hoàn nguyên tố hóa học, kim loại chiếm khoảng 80% còn phi kim và á kim chiếm khoảng 20%.
Kim loại có thể tác dụng với phi kim, axit, nước, muối để tạo thành các hợp chất. Phản ứng hóa học của kim loại với các chất này có thể có hoặc không có chất xúc tác đi kèm. Tính chất hóa học đặc trưng của kim loại là tính khử do kim loại dễ nhường e để tạo thành các cation. Một số tính chất hóa học của kim loại là:
+ Tính chất hóa học đặc trưng của kim loại là tác dụng với Oxi. Đa số các kim loại đều tác dụng được với oxi ở nhiệt độ cao hoặc nhiệt độ thường và tạo thành oxit. Một số kim loại không phản ứng với oxi là Pt, Au, Ag,…
+ Kim loại tác dụng với phi kim khác. Đa số các kim loại phản ứng với phi kim ở điều kiện nhiệt độ cao và tạo thành muối. Tính chất hóa học đặc trưng của kim loại là tác dụng với phi kim.
+ Kim loại tác dụng với axit. Khi kim loại phản ứng với axit sẽ tạo ra muối và khí hidro. Trong trường hợp chất phản ứng là axit đặc, nóng, phản ứng tạo ra muối Nitrat và các khí [như N2, NO2, NO…] hay muối Sunfat và các khí [SO2, H2S]
+ Kim loại tác dụng với nước. Ở nhiệt độ thường và nhiệt độ cao, khi kim loại tác dụng với nước có thể cho ra bazơ, kim loại kiềm hay oxit và hidro.
+ Kim loại tác dụng với muối. Khi kim loại được kết hợp với một muối của kim loại yếu hơn nó, phản ứng sẽ tạo ra muối và kim loại mới.
Kiềm có phản ứng với những chất nào?
Kiềm Caesium [Xesi - Cs]
Các nguyên tử kim loại kiềm có năng lượng ion hóa thứ nhất thấp và thế điện cực chuẩn E0 có giá trị rất âm, vì thế chúng có tính khử rất mạnh.
Hầu hết các kim loại kiềm có thể khử được các phi kim.
Với hidro: Khi đun nóng, các kim loại kiềm kết hợp với hidro tạo hidrua ion: Li ở 600-700oC, còn các kim loại kiềm khác ở 350-400oC.
Với oxi:
+ Ở điều kiện thường và trong không khí khô:Li bị phủ một lớp màu xám gồm Li2O và Li3N.
Na bị oxi hóa thành Na2O2 và lẫn một ít Na2O.
K bị phủ lớp KO2 ở ngoài cùng và bên trong là lớp K2O.
Rb và Cs tự bốc cháy tạo RbO2 và CsO2. + Khi đốt nóng: Li tạo Li2O và một ít Li2O2, còn các kim loại kiềm khác, oxit của chúng tác dụng tiếp với oxi tạo peoxit [Na2O2] hoặc supeoxit [KO2, RbO2, CsO2].
Với halogen, lưu huỳnh:
Các kim loại kiềm bốc cháy trong khí clo khi có mặt hơi ẩm ở nhiệt độ cao. Với brom lỏng, K, Rb, Cs nổ mạnh, Li và Na chỉ tương tác trên bề mặt. Với iot, các kim loại kiềm chỉ tương tác mạnh khi đun nóng. Khi nghiền kim loại kiềm với bột lưu huỳnh sẽ gây phản ứng nổ.Với nitơ, cacbon, silic:
Chỉ có Li có thể tương tác trực tiếp tạo Li3N, Li2C2, Li6Si2 khi đun nóng.
Các kim loại kiềm có thế điện cực rất âm, vì thế chúng tương tác rất mãnh liệt với nước giải phóng khí hidro.
Khi phản ứng với nước, Li không cho ngọn lửa, Na nóng chảy thành hạt tròn nổi và chạy trên mặt nước, hạt lớn có thể bốc cháy, K bốc cháy ngay còn Rb và Cs gây phản ứng nổ.
Do kim loại kiềm hoạt động hóa học mạnh, đặc biệt là bị oxi hóa nhanh trong không khí và có phản ứng mãnh liệt với nước, cần phải bảo quản kim loại kiềm trong dầu hỏa khan, trong chân không hoặc trong khí trơ và thật cẩn thận khi làm thí nghiệm với kim loại kiềm.
Thế điện cực chuẩn của cặp oxi hóa – khử của kim loại kiềm có giá trị từ -3.05V đến -2,71V cho nên các kim loại kiềm có thể khử dễ dàng ion H+ của dung dịch axit thành khí hidro.
Phản ứng của kim loại kiềm với axit cũng là phản ứng gây nổ nguy hiểm, cần cẩn thận!