Đề kiểm tra 45 phút Chương 6 Kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, nhôm

Gọi công thức kim loại kiểm là R.

Ta có phương trình tổng quát: 

R + H₂O→ ROH + 1/2H₂

=> n_R = 2n_H2 = 0,03 mol

=> M_R = 0,69 : 0,03 = 23 gam/mol

Vậy kim loại kiềm cần tìm là (Na).

X tác dụng với H₂O thu được 0,4 mol H₂ (phản ứng 1)

X tác dụng với NaOH thu được 0,7 mol H₂ (phản ứng 2)

Số mol khí thu được khi X tác dụng với Na nhiều hơn khi X tác dụng với H₂O, vậy ta có:

- Ở phản ứng 1: Ba tan hết, Al dư.

- Ở phản ứng 2: cả 2 KL đều phản ứng hết.

 Phản ứng 1: Do tác dụng với H₂O dư nên kim loại phản ứng hết

Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂

  x     →             x               x 

Ba(OH)₂ + 2Al + 2H₂O → Ba(AlO₂)₂ + 3H₂

 x       →                                                  3x 

Ta có: n_H2 = x + 3x = 4x = 0,4 mol x = 0,1 mol

Phản ứng 2: Do tác dụng với NaOH dư nên kim loại và Al đều phản ứng hết

Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂

0,1          →         0,1 →    0,1 

OH^-_dư + Al + H₂O → AlO₂^‑ + 3/2 H₂

              0,4       ←                   0,6 

Ta có:

m = m_Ba + m_Al = 0,1.137 + 0,4.27 = 24,5 gam

Al₂O₃ có tính lưỡng tính có thể tác dụng với dung dịch kiềm:

Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O

Nước cứng chứa nhiều các ion Mg²⁺, Ca ²⁺. 

Phản ứng nhiệt nhôm được định nghĩa là phản ứng hóa học tỏa nhiệt trong đó nhôm là chất khử ở trong nhiệt độ cao.

⇒ Phản ứng nhiệt nhôm là: 3FeO + 2Al 3Fe + Al₂O₃.

Đặc điểm chung của kim loại kiềm thổ là đều có tính khử mạnh.

Hỗn hợp X tác dụng với NaOH, chỉ có Al tham gia phản ứng tạo khí H₂:

 n_H2 = 0,24 mol n_Al = 0,24/1,5 = 0,16 mol

Phản ứng nhiệt nhôm:

                       2Al + Fe₂O₃ Al₂O₃ + 2Fe

ban đầu:       0,16        x

Phản ứng:      2x          x               x         2x

Sau p/ư:      0,16 - 2x   0              x          2x

Al và sắt phản ứng với axit tạo khí:

2Al + 6H⁺ 2Al³⁺ + 3H₂

Fe + 2H⁺   Fe²⁺ + H₂

Al₂O₃ + 6H⁺ 2Al³⁺ + 3H₂O

n_H2 = 0,198  3.(0,16-2x)/2 + 2x = 0,198 x = 0,042

n_H⁺ = n_HCl + 2n_H2SO4

(V + 2.0,5V)/1000 = 3.(0,16 - 2.0,042) + 4.0,042 + 6.0,042

V = 324 ml

Dẫn NH₃vào dung dịch AlCl₃ có phản ứng hóa học sau:

AlCl₃+ 3NH₃ + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3NH₄Cl

Vì NH₃ là bazo yếu nên không thể hòa tan được hidroxit Al(OH)₃

Sau phản ứng Có kết tủa keo trắng không tan.

Ta có:

n_CO2 = 0,15 mol

n_OH- =0,2 mol

n_Ba²⁺ = 0,05 mol

Phương trình ion rút gọn

CO₂ + 2OH- → CO₃^2- + H₂O

0,1 ← 0,2 → 0,1

CO₂ + CO₃^2- + H₂O → 2HCO₃-

0,05 → 0,05

Ba²⁺ + CO₃^2- → BaCO₃

0,05 ← 0,05 → 0,05

⇒ m_dd = a + 0,15.44 – 197.0,05 = (a – 3,25) gam

Dung dịch Ca(OH)₂ là bazơ làm phenolphtalein từ không màu chuyển sang màu hồng.

Ca(HCO₃)₂   CaCO₃ + CO₂ + H₂O

2NaHCO₃ Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O

2KHCO₃ K₂CO₃ + CO₂ + H₂O

Theo các phương trình hóa học ta có:

n_CO2 = n_H2O = 3,6/18 = 0,2 mol

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m_{muối hidrocacbonat} = m_{muối cacbonat} +  m_CO2 + m_H2O

34,6 = m + 0,2.44+ 3,6

→ m = 22,2 gam

Điều chế kim loại kiềm thổ bằng cách điện phân nóng chảy muối halogenua của chúng.

MCl₂ 2M + Cl₂

Các chất đó là: Na₂O; NaCl; Na₂CO₃, NaHCO₃, Na

Na + H₂O → NaOH + H₂

Na₂O + H₂O → NaOH

2NaCl + 2H₂O  2NaOH + H₂ + Cl₂

Na₂CO₃ + Ba(OH)₂ → 2NaOH + BaCO₃↓

NaHCO₃ + Ba(OH)₂ → BaCO₃↓ + NaOH + H₂O

Vậy cả 5 chất đều có thể điều chế trực tiếp ra NaOH bằng một phản ứng.

 Cho lá nhôm vào dung dịch HCl có khí bay lên

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

Dung dịch sau phản ứng thu được là AlCl₃

Nhỏ từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch AlCl₃, có kết tủa keo trắng xuất hiện.

3NaOH + AlCl₃ → Al(OH)₃ ↓ + 3NaCl.

 Các phát biểu đúng là: (1); (2); (5)

(3) sai vì nhiệt độ nóng chảy của kim loại kiềm thổ tuy cao hơn các kim loại kiềm nhưng vẫn tương đối thấp.

(4) sai vì nhiệt độ sôi các kim loại kiềm thổ không biến đổi theo quy luật.

n_HCl = 0,1.0,2 =0,02 (mol)

Phương trình phản ứng

NaOH + HCl →NaCl + H₂O

0,02 ← 0,02 (mol)

C_{M NaOH} = 0,02 : 0,1 = 0,2 M

Các kim loại kiềm dễ tác dụng với nước, với oxi trong không khí nên để bảo quản, người ta ngâm chìm các kim loại kiềm trong dầu hỏa.

 Al vừa tác dụng với dung dịch H₂SO₄ loãng vừa tác dụng với dung dịch KOH ở điều kiện thường

Phương trình phản ứng minh họa

2Al + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂

2Al + 2KOH + 2H₂O → 2KAlO₂ + 3H₂

CO₂ tác dụng Ca(OH)₂ dư tạo ra kết tủa CaCO₃ 

n_CO2 = 6,72 : 22,4 = 0,3 mol

Ta có: n_CaCO3 = n_CO2 = 0,3 mol

m_CaCO3 = 0,3.100 = 30 gam

 Cation M⁺ có cấu hình electron ở lớp ngoài cùng là 2s²2p⁶

cấu hình e của M là: 1s²2s²2p⁶3s¹

Z_M = 11 (Na)

Vậy M là natri

Na₂CO₃ được dùng để làm mềm nước cứng tạm thời.

Ca²⁺ + CO₃^2– → CaCO₃↓

Mg²⁺ + CO₃^2– → MgCO₃↓

 Natri hiđrocacbonat là NaHCO₃

 Đầu tiên có kết tủa keo trắng xuất hiện, sau đó kết tủa tan khi thêm NaOH dư:

Al(NO3)₃ + 3NaOH → Al(OH)₃ +3NaNO₃

Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O

n_H2 = 0,195 mol

n_{H⁺ bđ} = 0,25.1 + 0,25.2.0,5 = 0,5 mol

Gọi số mol hai kim loại trong hỗn hợp lần lượt là x, y:

Mg + 2H⁺ Mg²⁺ + H₂

x     2x               x

2Al + 6H⁺   2Al³⁺ + 3H₂

 y   3y                3y/2

Ta có hệ:

n_{H⁺ pư} = 2x + 3y = 2.0,06 + 3.0,09 = 0,39 mol

n_{H⁺ dư} = 0,5 - 0,39 = 0,11 mol

X gồm các muối và axit dư.

Nước cứng tạm thời là do các muối Ca(HCO₃)₂; Mg(HCO₃)₂ gây ra.

Nước cứng vĩnh cữu là do các muối CaCl₂; MgCl₂; CaSO₄; MgSO₄ gây ra.

Nước cứng toàn phần là nước có cả tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu.

→ Nước cứng có chứa Ca²⁺, Mg²⁺, HCO₃^-; Cl^- thuộc loại nước cứng toàn phần

n_H2 =  6,72 : 22,4 = 0,3 mol

Gọi là khối lượng mol trung bình của 2 kim loại

Phương trình phản ứng xảy ra:

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂ 

R + 2HCl → RCl₂ + H₂

Theo phương trình phản ứng:

n = n_H2 = 0,3 mol

⇒  = m : n = 3,45 : 0,3 = 11,5 gam/mol

Ta có: Be (9) < 11,5 < 24 (Mg)

Vậy kim loại R hóa trị II thỏa mãn 

 Các thí nghiệm thu được kết tủa là: (b), (c), (d), (f), (g)

(a) Cho từ từ NaOH đến dư vào dung dịch AlCl₃, ban đầu xuất hiện kết tủa trắng keo Al(OH)₃, sau đó kết tủa tan ra, dung dịch trở lại trong suốt:

AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃↓ + 3NaCl

Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O

(b) Cho từ từ AlCl₃ đến dư vào dung dịch NaOH, ban đầu xuất hiện kết tủa, sau đó kết tủa tan ngay lập tức do NaOH dư:

AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃↓ + 3NaCl

Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O

Ta không quan sát thấy kết tủa. Sau đó khi AlCl₃ dư thì bắt đầu thấy xuất hiện kết tủa trắng keo:

AlCl₃ + 6H₂O + 3NaAlO₂ → 4Al(OH)₃ ↓ + 3NaCl 

(c) Cho từ từ NH₃ đến dư vào dung dịch AlCl₃, xuất hiện kết tủa trắng keo Al(OH)₃, kết tủa không tan:

AlCl₃ + 3NH₃ + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3NH₄Cl

(d) Cho từ từ AlCl₃ đến dư vào dung dịch NH₃, xuất hiện kết tủa trắng keo Al(OH)₃, sau đó lượng kết tủa tăng dần.

(e) Cho từ từ HCl đến dư vào dung dịch NaAlO₂, ban đầu xuất hiện kết tủa trắng keo của Al(OH)₃, sau đó khi HCl dư thì kết tủa tan ra:

NaAlO₂ + HCl → NaCl + Al(OH)₃↓ + H₂O

3HCl + Al(OH)₃ → AlCl₃ + 3H₂O

(f) Cho từ từ NaAlO₂ đến dư vào dung dịch HCl, ban đầu lượng axit rất dư so với NaAlO₂ nên kết tủa tạo đến đâu bị hòa tan đến đó, không thấy được kết tủa bằng mắt thường. Khi lượng NaAlO₂ tăng lên, HCl giảm thì HCl không còn dư so với NaAlO₂ nữa và thấy được kết tủa:

NaAlO₂ + HCl + H₂O → NaCl + Al(OH)₃ 

Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O

(g) Cho từ từ Al₂(SO₄)₃ đến dư vào dung dịch NaAlO₂, xuất hiện kết tủa keo trắng:

 Al₂(SO₄)₃ + 6NaAlO₂ + 12H₂O → 8Al(OH)₃ + 3Na₂SO₄ 

Nhỏ từ từ cho đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch AlCl₃, ban đầu có kết tủa keo trắng xuất hiện.

3NaOH + AlCl₃ → Al(OH)₃ ↓ + 3NaCl

Sau đó kết tủa keo trắng tan trong NaOH dư tạo dung dịch trong suốt (vì Al(OH)₃ có tính lưỡng tính tan được trong dung dịch axit dư, và kiềm dư)

NaOH + Al(OH)₃ → NaAlO₂ + 2H₂O

Nước có tính cứng tạm thời có chứa anion 

Nhôm (Al) là một kim loại nhẹ, màu trắng bạc, được ứng dụng rộng rãi trong đời sống.

Điện phân dung dịch NaCl (điện cực trơ, màng ngăn xốp), thu được dung dịch X ⇒ X là NaOH:

2NaCl + 2H₂O 2NaOH + Cl₂ + H₂

Hấp thụ CO₂ dư vào X, thu được dung dịch chất Y ⇒ Y là dung dịch Na(HCO₃)₂:

CO₂ + NaOH → NaHCO₃

Cho Y tác dụng với Ba(OH)₂ theo tỉ lệ mol 1 : 1 tạo ra chất Z tan trong nước ⇒ Z là NaOH:

NaHCO₃ + Ba(OH)₂ → BaCO₃ + NaOH + H₂O

Trong thành phần của phèn chua có Al₂(SO₄)₃. Khi vào trong nước thì có phản ứng thuận nghịch:

Al³⁺ + 3H₂O Al(OH)₃ + 3H⁺

Trong đó Al(OH)₃ dạng keo có bề mặt rất phát triển, hấp phụ các chất lơ lửng ở trong nước, kéo chúng cùng lắng xuống dưới.

Ta có: Cr₂O₃ và Al₂O₃ tan trong dung dịch NaOH đặc dư ⇒ chất rắn còn lại là Fe₂O₃ có khối lượng 8 gam.

⇒ n_Fe2O3 = 0,05 mol

Gọi số mol của Cr₂O₃ là 2x mol.

Khử 41,4 gam X bằng phản ứng nhiệt nhôm (lượng các chất lấy gấp đôi ban đầu):

       2Al + Cr₂O₃ Al₂O₃ + 2Cr

mol: 4x ← 2x

        2Al + Fe₂O₃ Al₂O₃ + 2Fe

mol: 0,2 ← 0,1

⇒ n_{Al cần dùng} = 4x + 0,2 = 0,4 ⇒ x = 0,05 (mol)

⇒ m_Al2O3 = 20,7− 8 − 0,05.152 = 5,1 gam

n_Cl2 = 0,08 (mol)

Gọi công thức chung của muối đem điện phân là RCl:

        2RCl 2R + Cl₂

mol:               →

⇒ R = 23 (Na)

Vậy muối là NaCl.

• Ở nhiệt độ thường, Be không khử được nước.
• Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng của các kim loại kiềm thổ không biến đổi theo một quy luật nhất định, do các kim loại kiềm thổ có kiểu mạng tinh thể không giống nhau.
• Magie có kiểu mạng tinh thể lục phương.

    X                               Y                                       Z

Giả sử tách hỗn hợp Y thành: Na, Ca, Ba (m gam và OH^- (y mol)

⇒ Hỗn hợp Z: Na, Ca, Ba (m gam) và HCO₃^- (y mol)

Ta có hệ phương trình:

⇒ Trong hỗn hợp X khối lượng kim loại là 24.

Gọi số mol oxi trong hỗn hợp T là y (mol). Theo bài ra ta có oxi chiếm 6,25% về khối lượng của X:

⇒ y = 0,1

Gọi số mol Na, Na₂O, Ca và BaO trong hỗn hợp ban đầu lần lượt là a, b, c, d ta có:

Ta có:

n_O = n_Na2O + n_BaO = b + d = 0,1

n_OH- = a + 2b + 2c + 2d = 0,92

H₂ = (n_Na + n_Ca)/2 = (a + 2c)/2 = (0,92 – 2.0,1)/2 = 0,36 (mol)

⇒ V_H2 = 0,36.22,4 = 8,064 (lít)

Gọi n_NO2 = a mol; n_NO = b mol

n_{hh khí} =  a + b = 0,04                                  (1)

Xét toàn bộ quá trình chỉ có Al cho e và HNO₃ nhận e

Bảo toàn e:

3n_Al = n_NO2 + 3n_NO a + 3b = 3.0,02            (2)

Từ (1) và (2) ta được a = 0,03; b = 0,01