Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Ôn tập giữa kì II, NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG - Coggle Diagram
Ôn tập giữa kì II
Kim loại kiềm thổ và hợp chất quan trọng của kiềm thổ
Kim loại kiềm thổ
Tính chất vật lí
Có màu trắng bạc hoặc xám nhạt
Hầu hết các nguyên tố đều có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp ( chỉ trừ Be), biến đổi không theo một chiều.
Kim loại kiềm thổ có độ cứng thấp, nhưng vẫn cứng hơn kim loại kiềm. Độ cứng giảm dần theo chiều từ Be → Ba
Khối lượng riêng của kim loại kiềm thổ tương đối nhỏ, đa số nhẹ hơn nhôm (trừ Ba).
Vị trí, cấu hình e
Các nguyên tố thuộc kim loại kiềm thổ gồm có: Beri (Be), Magie (Mg), Canxi (Ca), Stronti (Sr), Bari (Ba), Rađi (Ra)*.
Với hợp chất có thành phần Be, liên kết giữa Be với các nguyên tố khác là liên kết cộng hóa trị.Ca, Sr, Ba và Ra là các nguyên tố kim loại kiềm thổ chỉ tạo nên hợp chất ion.
Kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA trong bảng tuần hoàn hóa học bà đứng sau kim loại kiềm trong một chu kỳ.
Tính chất hóa học
Tác dụng với phi kim
Khi đốt nóng trong không khí, các kim loại kiềm thổ đều bốc cháy và tạo oxit, phát ra nhiều nhiệt, chẳng hạn như phương trình: 2Mg + O2 → 2MgO ∆H= – 610 KJ/mol
Ca + Cl2 → CaCl2
Mg + Si → Mg2Si
Tác dụng với axit
Khi kim loại kiềm tác dụng với HNO3 hay H2SO4 đặc sẽ có phản ứng khử N+5, S+6 thành các hợp chất mức oxi hóa thấp hơn.
4Ca + 10HNO3 (l) → 4Ca(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O, Mg + 4HNO3 đđ → Mg(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Khi kim loại kiềm tác dụng với HCL hay H2SO4 loãng, ion H+ sẽ được khử thành H2: Mg + 2H+ → Mg2+ + H2
Nhận xét chung
Kim loại kiềm thổ có tính khử mạnh, nhưng lại yếu hơn so với kim loại kiềm. Tính khử tăng dần từ Be → BA.
M – 2e → M2+
Tác dụng với nước
Mg không tan trong nước lạnh nhưng tan chậm trong nước nóng tạo hỗn hợp MgO: Mg + H2O → MgO + H2↑
Do có lớp oxit bảo vệ, Be không tan trong nước dù ở nhiệt độ cao, có thể tan trong dung dịch kiềm mạnh hoặc kiềm nóng chảy tạo berilat:
Các kim loại kiềm thổ: Ca, Sr, Ba khi tác dụng với nước ở nhiệt độ thường tạo ra dung dịch bazơ: Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2 ↑
Be + 2NaOH + 2H2O → Na2[Be(OH)4] + H2, Be + 2 NaOH(nóng chảy) → Na2BeO2 + H2
Ứng dụng, điều chế
Ứng dụng
Trong thực tế, kim loại kiềm thổ có nhiều ứng dụng như: làm chất phụ gia để chế tạo hợp kim có tính đàn hồi cao, không bị ăn mòn (Be); dùng làm chất khử để tách oxi, lưu huỳnh ra khỏi thép; dùng để tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ,…
Điều chế
Trong tự nhiên, kim loại kiềm thổ chỉ tồn tại dạng ion M2+ trong các hợp chất, phương pháp điều chế cơ bản là điện phân muối nóng chảy của chúng.
CaCl2 → Ca + Cl2↑, MgCl2 → Mg + Cl2↑
Ngoài ra, còn một số phương pháp khác như dùng than cốc khử MgO, CaO,…
Hợp chất kim loại kiềm thổ
Canxi Cacbonat (CaCO3)
Chất rắn màu trắng, không tan trong nước, phân hủy ở 1000oC
Quá trình nung vôi: CaCO3 ----> CaO + CO2
Trong tự nhiên tồn tại dang đá vôi, đá hoa, đá phấn, vỏ và mai của ốc, ngao, hến, mực...
Nhiệt độ thường: CaCO3 + CO2 + H2O ---><--- Ca(HCO3)2
Dùng làm vật liệu xây dựng, sản xuất vôi, xi măng, thủy tinh...; công trình mỹ thuật, phụ gia thuốc đánh răng,...
Canxi Sunfat (CaSO4)
Trong tự nhiên tồn tại dạng muối ngậm nước CaSO4.2H2O (thạch cao sống)
Đun đến 160oC, mất 1 phần nước biến thành thạch cao nung: CaSO4.2H2O -----> CaSO4.H2O + H2O
Thạch cao nung là chất rắn màu trắng, dễ nghiền thành bột mịn, nhào với nước tạo bột nhão đông cứng nhanh
Dùng làm bột bó khi gãy xương
Canxi Hidroxit (Ca(OH)2)
Vôi tôi, chất rắn màu trắng, ít tan trong nước
Dễ dàng hấp thụ CO2 tạo kết tủa trắng CaCO3
Là bazo mạnh, rẻ tiền, sử dụng rộng rãi ở nhiều ngành CN sản xuất amoniac, clorua vôi, vật liệu xây dựng...
Nước cứng
Tác hại
Nước cứng làm cho xà phòng có ít bọt, giảm khả năng tẩy rửa.
Nếu dùng nước cứng để nấu thức ăn, sẽ làm cho thực phẩm lâu chín và giảm mùi vị do phản ứng của các ion và các chất trong thực phẩm.
Khi đun nóng,ở đáy nồi hay ống dẫn nước nóng sẽ gây ra lớp cặn đá kém dẫn nhiệt làm hao tổn chất đốt ,gây nổ nồi hơi và tắt nghẽn ống dẫn nước nóng (không an toàn)..
Làm hỏng nhiều dung dịch cần pha chế.
Cách làm mềm nước cứng
Nguyên tắc làm mềm nước cứng là giảm nồng độ các cation Ca2+, Mg2+ trong nước cứng.
Phương pháp kết tủa
Đối với nước có tính cứng tạm thời
Đun sôi nước có tính cứng tạm thời trước khi dùng, muối hiđrocacbonat chuyển thành muối cacbonat không tan:
Ca(HCO3)2 ----> CaCO3↓ + CO2↑ + H2O
Mg(HCO3)2 ----> MgCO3↓ + CO2↑ + H2O
Lọc bỏ kết tủa được nước mềm.
Dùng một khối lượng vừa đủ dung dịch Ca(OH)2, Na2CO3 để trung hòa muối hiđrocacbonat thành muối cacbonat kết tủa. Lọc bỏ chất không tan, được nước mềm:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3 ↓+ 2H2O
Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2→ Mg(OH)2↓ + 2CaCO3↓ + 2H2O
M(HCO3)2 + Na2CO3 → MCO3↓ + 2NaHCO3
Đối với nước có tính cứng vĩnh cửu
Dùng dung dịch Na2CO3, Ca(OH)2 và dung dịch Na3PO4 để làm mềm nước cứng:
Ca2+ + CO32- → CaCO3↓
3Ca2+ + 2PO43- → Ca3(PO4)2↓
Mg2+ + CO32- + Ca2+ + 2OH– → Mg(OH)2↓ + CaCO3↓
Phương pháp trao đổi ion
Phương pháp trao đổi ion được dùng phổ biến để làm mềm nước. Phương pháp này dựa trên khả năng trao đổi ion của các hạt zeolit (các alumino silicat kết tinh, có trong tự nhiên hoặc được tổng hợp, trong tinh thể có chứa những lỗ trống nhỏ) hoặc nhựa trao đổi ion.
Khái niệm
Nước cứng là nước chứa nhiều ion Ca2+ và Mg2+
Phân loại
Nước cứng tạm thời: tính cứng gây bởi muối hidrocacbonat của Ca và Mg
Nước cứng toàn phần: gồm cả tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu
Nước cứng vĩnh cửu: tính cứng gây bởi muối sunfat, clorua của canxi và magie
Để nhận biết ion Ca2+, Mg2+ trong dung dịch, ta dùng dung dịch muối chứa CO3 sẽ tạo ra kết tủa CaCO3 hoặc MgCO3. Sục khí CO2 dư vào dung dịch, nếu kết tủa tan chứng tỏ sự có mặt của Ca2+ hoặc Mg2+ trong dung dịch ban đầu.
Điều chế kim loại
Nguyên tắc
Mn+ + ne → M
khử ion kim loại thành nguyên tử
Phương pháp
Thủy luyện
Cơ sở
Sử dụng những dung dịch thích hợp như H₂SO₄, NaOH, NaCN,.... để hòa tan KL hoặc hợp chất KL khỏi phần không tan trong quặng
Khử những ion KL này bằng dd có tính khử cao như Fe, Zn,...
VD: Ag₂S + 4NaCN ----> 2Na[Ag(CN)₂] + Na₂S
2Na[Ag(CN)₂] + Zn ----> Na₂[Zn(CN)₄] + 2Ag
Mục đích: điều chế những kim loại yếu như Ag, Hg, Cu.....
Điện phân
Điện phân nóng chảy
Với các kim loại từ Al trở về trước: điện phân nóng chảy muối, oxit hay bazơ của chúng
Ví dụ
2Al2O3 (đpnc) → Na3AlF6 2Al + 3O2
MgCl2 (đpnc) → Mg + Cl2
Điện phân dung dịch
Với các kim loại đứng sau Al: điện phân dung dịch muối của chúng
2ZnSO4 + 2H2O (đpdd) → 2Zn + O2 ↑ + 2H2SO4
Phương pháp dùng để điều chế hầu hết các kim loại
Nhiệt luyện
Ví dụ
HgS+O2 ---> Hg+SO2 (t0)
Cr2O3+2Al ---> 2Cr+Al2O3 (t0) (phương pháp nhiệt nhôm)
Fe2O3+3CO ---> 2Fe+3CO2 (t0)
Cơ sở: khử những ion kim loại trong các hợp chất ở nhiệt độ cao bằng các chất khử mạnh như C, CO,H2 hoặc Al, kl kiềm, kiềm thổ
Điều chế kim loại đứng sau Zn
Kim loại kiềm và hợp chất quan trọng của kim loại kiềm
Một số hợp chất quan trọng của kim loại kiềm
Natri hiđrocacbonat (NaHCO3)
Tính chất: là chất rắn màu trắng, ít tan trong nước, dễ bị nhiệt phân hủy tạo ra Na2CO3 và khí CO2; có tính lưỡng tính.
Ứng dụng: dùng để chế thuốc đau dạ dày trong công nghiệp dược phẩm hay sản xuất làm bột nở trong công nghiệp thực phẩm.
Natri cacbonat (Na2CO3)
Na2CO3 là muối của axit yếu (axit cacbonic), sở hữu những đặc tính chung của loại muối này.
Ứng dụng: được ứng dụng trong công nghiệp thủy tinh, phẩm nhuộm,bột giặt,…
Là chất rắn màu trắng, tan nhiều trong nước, tồn tại ở dạng muối ngậm nước Na2CO3.10H2O trong nhiệt độ thường và kết tinh trở thành natri cacbonat khan trong nhiệt độ cao, nhiệt độ nóng chảy là 850oC.
Natri hiđroxit (NaOH)
Vì vậy mà cần phải cẩn thận khi hòa tan NaOH trong nước. Khi tan trong nước, NaOH phân li hoàn toàn thành ion. Natri hiđroxit có khả năng tác dụng được với các hợp chất: oxit axit, axit và muối.
Ứng dụng: Natri hiđroxit được dùng trong sản xuất xà phòng, chế phẩm nhuộm, sản xuất tơ nhân tạo, tinh chế quặng nhôm và có được ứng dụng cả trong công nghiệp chế biến dầu mỏ,…
(NaOH) hay xút ăn da có tính chất:Là chất rắn,Không màu,Dễ nóng chảy (tnc = 322oC),Hút ẩm mạnh (dễ chảy rữa),Tan nhiều trong nước
Kali nitrat (KNO3)
Tính chất: là những tinh thể không màu, bền trong không khí, tan nhiều trong nước. Khi đun nóng ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy (333 oC), KNO3 bắt đầu bị phân hủy thành O2 và KNO2.
Ứng dụng: dùng làm phân đạm, phân kali sử dụng trong nông nghiệp và dùng trong để chế tạo thuốc nổ.
Kim loại kiềm
Tính chất vật lý
Màu trắng bạc, có ánh kim, dẫn điện tốt, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp, khối lượng riêng nhỏ, độ cứng thấp
Tính chất hóa học
Phi kim
Oxi: 2Na + O2 ---> 2Na2O (to)
Clo: 2K + Cl2 --> 2KCl
Muối
Bước 1: KL kiềm tác dụng với H2O
VD: 2Na + 2H2O --> 2NaOH + H2
Bước 2: Bazo của KL kiềm tác dụng với muối
VD: 2NaOH + MgSO4 --> Na2SO4 + Mg(OH)2
Axit
Tạo muối và khí H2
phản ứng gây mãnh liệt(gây nổ)
K + 2HCl → KCl + H2
Nước
Kim loại kiềm khử được nước dễ dàng, giải phóng khí hiđro:
do vậy chúng được bảo quản trong dầu hỏa
Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu hình e
Nhóm IA, gồm Li, Na, K, Rb, Cs, Fr
Vòng e ngoài cùng chứa 1 e
Ứng dụng, Trạng thái tự nhiên, Điều chế
Trạng thái tự nhiên: Tồn tại dưới dạng hợp chất, ở dạng NaCl, silicat, alumnat,...
Điều chế
Kim loại kiềm dễ bị oxi hóa thành ion dương, do vậy trong tự nhiên kim loại kiềm chỉ tồn tại ở dạng hợp chất
Tuy nhiên không có chất nào khử được ion kim loại kiềm
Điều chế kim loại kiềm bằng cách khử ion của chúng
Phương pháp thường dùng để điều chế kim loại kiềm là điện phân nóng chảy muối halogenua của kim loại kiềm.
Ứng dụng
Các kim loại Na và K dùng làm chất trao đỏi nhiệt trong 1 vài loại lò pư hạt nhân
Điều chế 1 số kim loại hiếm bằng phương pháp nhiệt luyện
Chế tạo hợp kim có nghiệt độ nóng chảy thấp dùng trong thiết bị báo cháy
Cơ sở: chế tạo tế bào quang điện
Dùng nhiều trong tổng hợp hữu cơ
Nhôm và hợp chất của nhôm
Nhôm
Tính chất hóa học
Tác dụng với axit
Nhôm khử dễ dàng ion H+ trong dung dịch HCl và H2SO4 loãng thành khí H2
Nhôm tác dụng mạnh với dung dịch HNO3 loãng, HNO3 đặc, nóng và H2SO4 đặc, nóng. Trong các phản ứng này, Al khử
N5+ hoặc S6+ xuống số oxi hóa thấp hơn
Nhôm bị thụ động bởi dung dịch axit HNO3 đặc, nguội hoặc H2SO4 đặc, nguội nên có thể dùng thùng nhôm để chuyên chở những axit đặc, nguội này
Tác dụng với oxit kim loại
Ở nhiệt độ cao, Al khử được nhiều ion kim loại trong oxit.
Phản ứng giữa bột nhôm và sắt oxit gọi là phản ứng nhiệt nhôm. Nhiệt lượng do phản ứng tỏa ra lớn làm sắt nóng chảy nên phản ứng này được dùng để điều chế một lượng nhỏ sắt nóng chảy khi hàn đường ray.
Tác dụng với phi kim
Tác dụng với halogen:
Bột nhôm tự bốc cháy khi tiếp xúc với khí clo.
Tác dụng với oxi
Khi đốt, bột nhôm cháy trong không khí với ngọn lửa sáng chói, tỏa nhiều nhiệt.
Nhôm bền trong không khí ở nhiệt độ thường do có màng oxit Al2O3 rất mỏng và bền bảo vệ.
Tác dụng với nước
Nếu phá bỏ lớp oxit trên bề mặt nhôm (hoặc tạo thành hỗn hống Al - Hg), thì nhôm sẽ tác dụng với nước ở nhiệt độ thường.
Nhôm không tác dụng với nước, dù ở nhiệt độ cao là vì trên bề mặt của nhôm được phủ kín một lớp Al2O3 rất mỏng, bền và mịn, không cho nước và khí thấm qua.
Nhôm là kim loại có tính khử mạnh, chỉ sau kim loại kiềm và kiềm thổ, nên dễ bị oxi hóa thành ion dương.
Al ---> Al3+ + 3e
Tác dụng với dung dịch kiềm
Al2O3 là oxit lưỡng tính nên lớp màng mỏng Al2O3 trên bề mặt nhôm tác dụng với dung dịch kiềm tạo ra muối tan. Khi không còn màng oxit bảo vệ, nhôm sẽ tác dụng với nước tạo ra Al(OH)3 và giải phóng khí H2; Al(OH)3 là hiđroxit lưỡng tính nên tác dụng tiếp với dung dịch kiềm.
Nhôm có thể tan trong dung dịch kiềm và giải phóng khí hiđro.
Ứng dụng và trạng thái tự nhiên
Ứng dụng
Nhôm và hợp kim của nhôm có màu trắng bạc, đẹp nên được dùng trong xây dựng nhà cửa và trang trí nội thất
Nhôm nhẹ, dẫn điện tốt nên được dùng làm dây dẫn điện thay cho đồng. Do dẫn nhiệt tốt, ít bị gỉ và không độc nên nhôm được dùng làm dụng cụ nhà bếp
Nhôm và hợp kim của nhôm có ưu điểm là nhẹ, bền đối với không khí và nước nên được dùng làm vật liệu chế tạo máy bay, ô tô, tên lửa, tàu vũ trụ.
Bột nhôm trộn với bột sắt oxit (gọi là hỗn hợp tecmit) để thực hiện phản ứng nhiệt nhôm dùng hàn đường ray
Trạng thái tự nhiên
Nhôm là kim loại hoạt động mạnh nên trong tự nhiên chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Nhôm là nguyên tố đứng hàng thứ ba sau oxi và silic về độ phổ biến trong vỏ Trái Đất. Hợp chất của nhôm có mặt khắp nơi, như có trong đất sét (Al2O3.2SiO2.2H2O), mica (K2O.Al2O3.6SiO2), boxit (Al2O3.2H2O), criolit (3NaRAlF3),...
Tính chất vật lí
Nhôm là kim loại màu trắng bạc, nóng chảy ở 660oC, khá mềm, dễ kéo sợi, dễ dát mỏng. Có thể dát được những lá nhôm mỏng 0,01 mm dùng làm giấy gói kẹo, gói thuốc lá,...
Nhôm là kim loại nhẹ (D = 2,7 g/cm3), dẫn điện tốt (gấp 3 lần sắt, bằng 2/3 lần đồng) và dẫn nhiệt tốt (gấp 3 lần sắt).
Sản xuất nhôm
Nguyên liệu là quặng boxit Al2O3.2H2O. Boxit thường lẫn tạp chất là Fe2O3 và SiO2. Sau khi loại bỏ tạp chất bằng phương pháp hóa học thu được Al2O3 gần nguyên chất
Điện phân nhôm oxit nóng chảy
Cực âm (catot) của thùng điện phân là một tấm than chì nguyên chất được bố trí ở đáy thùng. Ở catot xảy ra quá trình khử ion Al3+ thành Al.
Nhôm nóng chảy được định kì tháo ra từ đáy thùng.
Cực dương (anot) cũng là những khối than chì lớn. Ở anot xảy ra quá trình oxi hoá ion O2- thành khí O2.
Khí O2 ở nhiệt độ cao đốt cháy C thành khí CO và CO2. Vì vậy, sau một thời gian phải thay thế điện cực dương.
Nhiệt độ nóng chảy của Al2O3 rất cao (2050oC), vì vậy phải hòa tan Al2O3 trong criolit nóng chảy để hạ nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp xuống 900oC.
Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử
Cấu hình electron nguyên tử: 1s22s22p63s23p1; viết gọn là [Ne]3s23p1.
Nhôm dễ nhường cả 3 electron hóa trị nên có số oxi hóa +3 trong các hợp chất.
Nhôm (Al) ở ô số 13, thuộc nhóm IIIA, chu kì 3 của bảng tuần hoàn.
Một số hợp chất quan trọng của nhôm
NHÔM HIDROXIT (Al(OH)3)
Tính chất hóa học
Dễ bị nhiệt phân thành nhôm oxit
2Al(OH)3 →(t độ) Al2O3 + 3H2O
Là hợp chất lưỡng tính, tan trong axit và bazo
Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4]
Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O
Tính chất vật lí
Là chất kết tủa keo, màu trắng, không tan trong nước, dễ bị nhiệt phân hủy
Điều chế
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 2Al(OH)3↓ + 6NaCl + 3CO2↑
NHÔM SUNFAT (Al2(SO4)3)
Là chất bột màu trắng, bị phân hủy nhiệt trên 770 độ C
Phèn chua: K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O hoặc KAl(SO4)2.12H2O tồn tại ở dạng tinh thể có vị hơi chua và chát
Nhôm oxit (Al2O3)
Nhôm oxit (Al2O3) là chất rắn, màu trắng, không tan trong nước và không tác dụng với nước, nóng chảy ở trên 2050oC, là oxit lưỡng tính, vừa tác dụng với axit, vừa tác dụng với bazơ.
Trong tự nhiên, nhôm oxit tồn tại dưới dạng ngậm nước và dạng khan.
Dạng oxit ngậm nước là thành phần chủ yếu của quặng boxit (Al2O3.2H2O) dùng để sản xuất nhôm.
Corinđon: chế tạo đá mài, giấy nhám
Hồng ngọc: làm đồ trang sức, chân kính đồng hồ, kĩ thuật laze...
Bột nhôm oxit: sản xuất chất xúc tác cho tổng hợp hữu cơ
Saphia: làm đồ trang sức
CÁCH NHẬN BIẾT Al3+ TRONG DUNG DỊCH
Al3+ + 3OH- -------> Al(OH)3
Al(OH)3 + OH-(dư) -------> AlO2- + 2H2O
NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG