Bài 17. Nguyên tố nhóm IA trang 108, 109, 110

17.1

Nguyên tử của các nguyên tố nhóm IA khác nhau về

A. số electron lớp ngoài cùng của nguyên tử

B. cấu hình electron nguyên tử

C. số oxi hóa của nguyên tử trong hợp chất

D. kiểu mạng tinh thể của đơn chất

Phương pháp giải:

Dựa vào cấu hình của nguyên tố nhóm IA.

Lời giải chi tiết:

Nguyên tử các nguyên tố nhóm IA khác nhau về cấu hình electron nguyên tử vì mỗi nguyên tố nằm ở 1 chu kì khác nhau.

Đáp án B

17.2

Theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân nguyên tử, sự biến đổi tính chất của các nguyên tố nhóm IA nào sau đây đúng?

A. Bánh kính nguyên tử giảm dần.

B. Nhiệt độ nóng chảy tăng dần.

C. Độ cứng giảm dần.

D. Khối lượng riêng của đơn chất giảm dần.

Phương pháp giải:

Dựa vào biến đổi tính chất vật lí của nhóm IA.

Lời giải chi tiết:

Độ cứng của nguyên tố nhóm IA giảm dần.

Đáp án C

17.3

Công thức chung của oxide kim loại nguyên tố nhóm IA là

A. R₂O₃                                                                  B. RO₂                                                            

C. R₂O                                                            D. RO

Phương pháp giải:

Nguyên tố nhóm IA có hóa trị I.

Lời giải chi tiết:

Vì nguyên tố nhóm IA có hóa trị I nên công thức chung của oxide là: R2O.

Đáp án C

17.4

Cation M⁺ có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 2s²2p⁶. Biết Li (Z=7); Na (Z=11); K (Z=19). Cation M⁺ là

A. Rb⁺                                                                    B. Na⁺                                                

C. Li⁺                                                                     D. K⁺

Phương pháp giải:

Dựa vào cấu hình electron của nguyên tố nhóm IA.

Lời giải chi tiết:

Cấu hình của M là 1s² 2s²2p⁶ 3s¹ vậy M là Na

Đáp án B

17.5

Cho các dãy kim loại sau: Fe, Na, K, Cu và Li. Số kim loại trong dãy tác dụng được với nước ở nhiệt độ thường là

A. 1                                 B. 2                   C. 3                               D. 4

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất hóa học của kim loại nhóm IA.

Lời giải chi tiết:

Na, K, Li có thể tác dụng được với nước ở nhiệt độ thường.

Đáp án C

17.6

Nước Javel là sản phẩm của quá trình

A. sục khí chlorine vào vôi sữa

B. cho dung dịch NaOH loãng tác dụng với khí chlorine

C. điện phân dung dịch NaOH có màng ngăn giữa hai điện cực

D. điện phân nóng chảy NaOH không có màng ngăn

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất hóa học của kim loại nhóm IA

Lời giải chi tiết:

Nước Javel là sản phẩm của quá trình điện phân dung dịch NaOH loãng tác dụng với khí chlorine để thu được hỗn hợp muối NaCl và NaClO.

Đáp án B

17.7

Phương pháp điều chế NaOH trong công nghiệp là

A. Cho kim loại Na tác dụng với nước: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑

B. Cho Na₂O tác dụng với nước: Na₂O + H₂O → 2NaOH

C. Điện phân dung dịch NaCl bão hòa có màng ngăn: 2NaCl + 2H₂O  2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑

D. Điện phân dung dịch NaCl 20% không có màng ngăn: 2NaCl + 2H₂O  2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất hóa học của kim loại nhóm IA.

Lời giải chi tiết:

Để điều chế NaOH trong công nghiệp người ta điện phân dung dịch NaCl bão hòa có màng ngăn:

2NaCl + 2H₂O  2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑

Đáp án C

17.8

Cho sơ đồ phản ứng: NaCl → X → NaHCO₃ → Y → NaNO₃

Chất X và Y phù hợp có thể là

A.    NaOH và Na₂CO₃

B.    NaOH và NaClO

C.    Na₂CO₃ và NaClO

D.    NaClO₃ và Na₂CO₃

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất hóa học của các hợp chất thông dụng nhóm IA.

Lời giải chi tiết:

Đáp án A

Chất X, Y phù hợp tương ứng là NaOH và Na₂CO₃

2NaCl + 2H₂O  2NaOH + H₂ + Cl₂

NaOH + CO₂ → NaHCO₃

NaHCO₃ + NaOH → Na₂CO₃ + H₂O

Na₂CO₃ + Ca(NO₃)₂ → 2NaNO₃ + CaCO₃

17.9

Cho a mol CO₂ vào dung dịch chứa b mol NaOH, dung dịch thu được chứa muối Na₂CO₃ và NaHCO₃. Giá trị của a và b trong trường hợp nào sau đây là đúng?

A. a > b                                   B. a < b < 2a                           C. b > 2a                                 D. a = b

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất hóa học của kim loại nhóm IA.

Lời giải chi tiết:

Phương trình hóa học của phản ứng

CO₂ + NaOH → NaHCO₃ (1)

CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O (2)

Theo phương trình (1), khi số mol CO₂ bằng mol NaOH, tạo muối NaHCO₃

Theo phương trình (2), khi số mol CO₂ bằng ½ mol NaOH, tạo muối Na₂CO₃

Để dung dịch thu được cả 2 muối Na₂CO₃ và NaHCO₃ thì a < b < 2a

17.10

Cho 0,53 gam muối carbonate của kim loại nhóm IA tác dụng với dung dịch HCl, thu được 1223,95 mL khí CO₂ (đkc). Công thức của muối là

A. Na₂CO₃                                      B. NaHCO₃                             C. KHCO₃                   D. K₂CO₃

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất hóa học của kim loại nhóm IA.

Lời giải chi tiết:

Đáp án: A

Phương trình hóa học: M₂CO₃ + 2HCl → 2MCl + CO₂ + H₂O

Ta có: n _CO2 = $\frac{1213,95}{24,79}=0,005mol$

Theo phương trình hóa học: n _M2CO3 = n _CO2 = 0,005 mol

$\to$M_M2CO3 = $\frac{0,53}{0,005}=106\to M_M=23$

Vậy M là Na; Công thức của muối là Na₂CO₃.

17.11

Để xác định 3 hợp chất X, Y, Z đều là muối của Na (khi bị đốt cháy cho ngọn lửa màu vàng đặc trưng), tiến hành các thí nghiệm sau:

Thí nghiệm 1: Cho các mẫu thử tác dụng với dung dịch Ba(NO₃)₂, chỉ có X tạo kết tủa.

Thí nghiệm 2: Cho các mẫu thử tác dụng với dung dịch H₂SO₄ thì Y và Z tạo ra chất khí.

Thí nghiệm 3. Cho các mẫu thử tác dụng với dung dịch KMnO₄ trong H₂SO₄, chỉ có  làm nhạt màu dung dịch KMnO₄. 

Xác định X, Y, Z. Viết các phương trình hóa học xảy ra.

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất hóa học nhóm IA.

Lời giải chi tiết:

Hợp chất X, Y, Z lần lượt là NaHSO₄; NaHSO₃; NaHCO₃.

Các phương trình hóa học:

NaHSO₄ + Ba(NO₃)₂ → BaSO₄ + NaNO₃ + HNO₃

2NaHSO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O + 2SO₂

2NaHCO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O + 2CO₂

2NaHSO₄ + Ba(OH)₂ → BaSO₄ + Na₂SO₄ + 2H₂O

2NaHSO₃ + Ba(OH)₂ → BaSO₃ + Na₂SO₃ + 2H₂O

2NaHCO₃ + Ba(OH)₂ → BaCO₃ + Na₂CO₃ + 2H₂O

10NaHSO₃ + 4KMnO₄ + H₂SO₄ → 5Na₂SO₄ + 2K₂SO₄ + 4MnSO₄ + 6H₂O

17.12

Viết phương trình hóa học dạng ion của các phản ứng trong thí nghiệm sau (các phản ứng xảy ra hoàn toàn): Đun nóng dung dịch NaHCO₃, để nguội rồi đem tác dụng lần lượt với dung dịch Ba(NO₃)₂, dung dịch AlCl₃.

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất hóa học nhóm IA

Lời giải chi tiết:

Phương trình hóa học:

Dung dịch thu được tác dụng với dung dịch Ba(NO₃)₂

Ba²⁺ + CO₃^2- → BaCO₃↓

Dung dịch thu được tác dụng với AlCl₃

2Al³⁺ + 3CO₃^2- + 3H₂O → Al(OH)₃↓ + 3CO₂↑

17.13

Dựa vào đồ thị về độ tan của các chất rắn trong nước ở hình bên, hãy cho biết độ tan của các muối NaNO₃, KBr, KNO₃, NaCl, Na₂SO₄ ở nhiệt độ 10⁰C và 60⁰C. 

Phương pháp giải:

Dựa vào đồ thị tương quan giữa nhiệt độ và độ tan của các muối trong nước.

Lời giải chi tiết:

Từ điểm nhiệt độ 10⁰C và 60⁰C, kẻ những đường thẳng song song với trục tan (trục đứng), tại giao điểm của những đường thẳng này với các đồ thị, kẻ những đoạn thẳng song song với nhiệt độ (trục ngang) để đọc độ tan của các chất.

17.14

Viết phương trình hóa học cho các trường hợp phản ứng sau:

a. Sodium oxide tác dụng với nước.

b. Potassium hydroxide tác dụng với acetic acid.

c. Potassium superoxide tác dụng với nước.

d. Điện phân KBr nóng chảy.

e. Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn.

g. NaOH + SO₂.

h. Na + (CH₃)₂CHOH

i. KOH + CO₂

k. H₂C₂O₄ + CsOH

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất hóa học của kim loại IA.

Lời giải chi tiết:

a. Na₂O + H₂O → 2NaOH

b. KOH + CH₃COOH → CH₃COOK + H₂O

c. 2KO₂ + 2H₂O → 2KOH + O₂ + H₂O₂

g. NaOH + SO₂ → Na₂SO₃ + H₂O

h. Na + (CH₃)₂CHOH → (CH₃)₂CHONa + ½ H₂

i. KOH + CO₂ → K₂CO₃ + H₂O

k. H₂C₂O₄ + CsOH → (COOCs)₂ + 2H₂O

17.15

Cho giá trị độ tan trong nước ở 298 K của một số chất trong bảng sau:

a. Hợp chất nào sau đây tan ít nhất trong nước ở 298 K: Li₂CO₃, LiI, Na₂CO₃, NaOH, Cs₂CO₃, KNO₃?

b. Hợp chất nào sau đây xảy ra phản ứng khi thêm vào nước ở 298 K: RbOH, NaNO₃, Na₂O, Li₂SO₄, K₂CO₃, LiF?

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất vật lí của kim loại IA.

Lời giải chi tiết:

a. Dựa vào bảng độ tan, ta thấy chất ít tan trong nước nhất là Li₂CO₃.

b. Chất tác dụng với H₂O là Na₂O: Na₂O + H₂O → 2NaOH

17.16

Sơ đồ dưới đây mô tả quá trình Solvay để điều chế Na₂CO₃ trong công nghiệp.

Dựa vào sơ đồ trên, hãy:

a. Viết phương trình của phản ứng tổng quát tạo Na₂CO₃.

b. Viết phương trình cân bằng của cặp muối NaCl/ NH₄HCO₃.

c. Viết phương trình hình thành NH₄HCO₃.

d. Nêu vai trò của Ca(OH)₂ trong quá trình và viết phương trình phản ứng.

Phương pháp giải:

Dựa vào điều chế các hợp chất của nhóm IA.

Lời giải chi tiết:

a. Phương trình hóa học tổng quát tạo Na₂CO₃

- Nung CaCO₃ ở 950 – 1100⁰C, dẫn khí thoát ra vào dung dịch bão hòa NaCl trong NH₃

CaCO₃ CaO + CO₂

NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O → NaHCO₃ + NH₄Cl

Tách NaHCO₃ ra khỏi dung dịch, nung ở nhiệt độ 450⁰C – 500⁰C thu được soda

2NaHCO₃  Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O

b. Phương trình cân bằng của cặp muối NaCl/ NH₄HCO₃

                                    NaCl + NH₄HCO₃ $\overrightarrow{\leftarrow {}_{\text{vbox}to.5ex\text{vss}}}$NaHCO₃ + NH₄Cl

c. Viết phương trình tạo thành NH₄HCO₃

2NH₃ + CO₂ + H₂O → (NH₄)₂CO₃

(NH₄)₂CO₃ + CO₂ + H₂O → 2NH₄HCO₃

d. Sản phẩm NH₄Cl chế hóa với vôi tôi thu khí NH₃

2NH₄Cl + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + 2NH₃ + 2H₂O

Các khí CO₂, NH₃ được đưa vào sử dụng lại. NH₃ được tuần hoàn trong quá trình sản xuất, do đó phương pháp Solvay còn được gọi là phương pháp tuần hoàn ammonia.

17.17

a. Có ba dung dịch NaCl, LiCl, KCl trong các lọ bị mất nhãn. Hãy nêu các phương pháp dùng để nhận biết các dung dịch trên.

b. Chỉ dùng quì tím, hãy nhận biết các dung dịch sau: Na₂CO₃, NaOH, HCl, NaNO₃.

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất hóa học của kim loại IA.

Lời giải chi tiết:

a. Trích mẫu thử ba dung dịch NaCl, LiCl, KCl. Dùng phương pháp thử màu ngọn lửa để nhận biết ion kim loại kiềm:

- Muối Li⁺ cháy cho ngọn lửa màu đỏ tía.

- Muối Na⁺ cháy cho ngọn lửa màu vàng.

- Muối K⁺ cháy cho ngọn lửa màu tím nhạt.

b. Dùng quì tím thử các mẫu

- Quỳ đỏ: dd HCl

- Quỳ xanh: dd Na₂CO₃, NaOH

- Quỳ không đổi màu: dd NaNO₃

Lấy dung dịch HCl cho vào hai mẫu quì xanh, mẫu thoát khí là Na₂CO₃, còn lại là NaOH;

Phương trình hóa học:

Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + CO₂↑

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

17.18

Hãy giải thích ứng dụng của Na₂CO₃ trong các trường hợp sau:

a. Bên cạnh việc phải lọc nước thường xuyên thì cần sử dụng hóa chất Na₂CO₃ trong xử lí nước bể bơi để đảm bảo được chất lượng loại bỏ vi khuẩn, giúp xử lí nước hồ bơi hiệu quả và nhanh chóng.

b. Soda chiếm 13% - 15% nguyên liệu sản xuất thủy tinh.

Phương pháp giải:

Dựa vào ứng dụng của hợp chất nhóm IA.

Lời giải chi tiết:

a. Na₂CO₃ là hóa chất có tác dụng làm tăng độ pH của nước bể bơi. Với một lượng vừa đủ, Na₂CO₃ giúp cân bằng chỉ số pH cho nước. Ưu điểm của chất này là mang lại hiệu quả nhanh, và không gây độc hại.

b. Soda chiếm 13-15% trong nguyên liệu sản xuất thủy tinh. Thường thủy tinh được tạo thành từ: cát trắng mịn, soda, thủy tinh tái chế, và các loại chất phụ gia khác. Nguyên liệu Na₂CO₃ được thêm vào có tác dụng làm hạ thấp nhiệt độ đến mức cần thiết và phù hợp nhất để có thể chế ra được thủy tinh.

17.19

Dựa vào Bảng 17.12 về khối lượng riêng của các kim loại nhóm IA trong SGK để tính thể tích mol nguyên tử của chúng ở trạng thái rắn. Nhận xét về sự biến đổi thể tích mol nguyên tử với sự biến đổi bán kính nguyên tử của các nguyên tố nhóm IA.

Phương pháp giải:

Dựa vào Bảng 17.12 SGK

Lời giải chi tiết:

Từ công thức V=M/d, ta có bảng số liệu sau:

Ta thấy: Bánh kính và thể tích mol nguyên tử tăng dần từ Li đến Cs theo chiều tăng của điện tích hạt nhân nguyên tử.

17.20

Thành phần của dịch dạ dày gồm 95% là nước, enzyme và hydrochloric acid. Sự có mặt của hydrochloric acid làm cho pH của dịch vị trong khoảng 2 – 3. Khi nồng độ acid trong dịch vị dạ dày tăng thì dễ bị triệu chứng ợ chua, ợ hơi, ói mửa, buồn nôn, loét dạ dày, tá tràng. Đề làm giảm bớt lượng acid dư trong dịch vị dạ dày, người ta thường uống “thuốc muối dạ dày” (bột NaHCO₃) từng lượng nhỏ và cách quãng. Hãy cho biết vai trò của NaHCO₃ trong việc làm giảm bớt lượng acid dư trong dịch vị dạ dày. Viết phương trình hóa học minh họa cho phản ứng.

Phương pháp giải:

Dựa vào ứng dụng của hợp chất nhóm IA.

Lời giải chi tiết:

Việc sử dụng NaHCO₃ với từng lượng nhỏ, cách quãng có tác dụng làm pH của dịch vị tăng dần từ từ và khí carbon dioxide thoát ra chậm rãi. Nếu sử dụng không đúng chỉ định, lượng khí carbon dioxide thoát ra nhiều và nhanh sẽ làm giãn các cơ quan tiêu hóa, gây nguy hiểm cho người bệnh.

Phương trình hóa học: NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂O + CO₂↑

17.21

Sodium sulfate (Na₂SO₄) được ứng dụng trong sản xuất giấy, thủy tinh, chất tẩy rửa. Trong công nghiệp, Na₂SO₄ được sản xuất bằng cách đun H₂SO₄ với NaCl. Người ta dùng một lượng H₂SO₄ vừa đủ, nồng độ 75% đun với NaCl. Sau phản ứng thu được sản phẩm có tỉ lệ như sau: 91,48% Na₂SO₄; 4,79% NaHSO₄; 1,98% NaCl; 1,35% H₂O; 0,40% HCl.

a. Viết các phản ứng hóa học xảy ra. Tính tỉ lệ % NaCl đã chuyển hóa thành Na₂SO₄.

b. Tính khối lượng hỗn hợp rắn thu được nếu dùng một tấn NaCl.

c. Tính thành phần % khối lượng mỗi khí và hơi thoát ra khi sản xuất được 1 tấn hỗn hợp rắn.

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất hóa học nhóm IA.

Lời giải chi tiết:

a. Phương trình hóa học:

                        H₂SO₄ + 2NaCl → Na₂SO₄ + 2HCl

H₂SO₄ + NaCl → NaHSO₄ + HCl

Giả sử có 100g khối lượng sản phẩm

Bảo toàn nguyên tố Na ta có: n_{NaCl (ban đầu)} =$2.\frac{91,48}{142}+\frac{4,79}{120}+\frac{1,98}{58,5}=1,36mol$

               m_{NaCl (ban đầu)} = 1,36.58,5 = 79,69 gam

Tỉ lệ % NaCl đã chuyển hóa thành Na2SO4 là: $\frac{2.n_{Na2SO4}}{n_{NaCl}}$=$\frac{2.\frac{91,48}{142}}{1.36}.100=94,58\%$

b. Ta có: tỉ lệ 79,69 gam NaCl tạo ra 91,48 gam Na₂SO₄

Vậy 1 tấn NaCl sẽ tạo ra 1,148 tấn Na₂SO₄

c. Theo bài ra, ta có % hỗn hợp rắn là

100% - % H₂O - % HCl = 100 – 1,35 – 0,4 = 98,25%

Khi sản xuất được 1 tấn hỗn hợp rắn thì trong đó:

m_H2O = 1,35 : 98,25 = 0,0137 tấn

m_HCl = 0,4 : 98,25 = 0,0041 tấn

Tổng khối lượng khí và hơi thoát ra là: m_H2O + m_HCl = 0,0178 tấn

%m_H2O = (0,0137 : 0,0178 ) x 100 = 76,97%

%m_HCl = (0,0041 : 0,0178) x 100 = 23,03%

17.22

a. Vì sao các kim loại nhóm IA rất dễ nóng chảy? Hãy nếu thêm hai xu hướng biến đổi có tính quy luật về tính chất vật lí khác của nhóm IA.

b. Một giá trị đo ở Bảng 17.2 trong SGK không phù hợp với xu hướng biến đổi có tính quy luật. Hãy nêu xu hướng không phù hợp đó. 

Phương pháp giải:

Dựa vào Bảng 17.2 SGK

Lời giải chi tiết:

a. Kích thước nguyên tử của các kim loại trong nhóm IA lớn nhất trong các chu kì tương ứng của chúng, và có cấu hình electron hóa trị là ns1. Do chỉ có 1 electron hóa trị và nằm tương đối xa hạt nhân nên kim loại nhóm IA có liên kết kim loại yếu, nhiệt độ nóng chảy thấp. Hai xu hướng biến đổi có tính quy luật về tính chất vật lí khác của nhóm IA là độ cứng và nhiệt độ sôi.

b. Khối lượng riêng của Na (0,97 g/cm³) lớn hơn khối lượng riêng của K (0,86 g/cm³), không phù hợp với xu hướng biến đổi có tính quy luật là khối lượng riêng tăng dần từ Li đến Cs.

17.23

Tiến hành điện phân với điện cực trơ có màng ngăn 200 mL dung dịch NaCl cho tới khi cathode thoát ra 0,2479 L khí (đkc) thì ngừng điện phân. Tính pH của dung dịch sau điện phân.

Phương pháp giải:

Dựa vào phương pháp điện phân dung dịch.

Lời giải chi tiết:

Phương trình điện phân: 2NaCl + 2H₂O  2NaOH + Cl₂ + H₂

Ở cực âm (cathode) thu được H₂ và NaOH:

2H₂O + 2e → H₂ + 2OH^-

n_H2 = 0,01 → n_OH- = 0,02 → [OH]^- = 0,02/0,2 = 0,1M → pH = 13.