Kim loại kiềm: Lý thuyết & Bài tập

Các câu hỏi đề cập đến tính chất vật lý của kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ, bao gồm màu sắc, độ cứng, khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt. Kim loại kiềm được mô tả là có màu trắng bạc và có ánh kim (Câu 19A). Chúng đều mềm và nhẹ (Câu 20D). Câu 19D chỉ ra rằng kim loại kiềm có nhiệt độ nóng chảy và sôi thấp. Về kim loại kiềm thổ, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, và khối lượng riêng không thay đổi theo một quy luật nhất định như kim loại kiềm (Câu 11). Điều này được giải thích bởi các yếu tố như kiểu mạng tinh thể khác nhau, bán kính nguyên tử và ion khác nhau, cũng như lực liên kết kim loại (Câu 11A, B, C, D). Một số kim loại kiềm được đề cập đến việc sử dụng trong các lò phản ứng hạt nhân như chất trao đổi nhiệt (Câu 18C, 50B), cho thấy tính chất dẫn nhiệt tốt. Câu 26B đề cập đến việc kim loại xesi được dùng để chế tạo tế bào quang điện, cho thấy ứng dụng của kim loại kiềm trong công nghệ. Câu 41C nhắc đến cấu trúc mạng tinh thể lập phương tâm khối của Na và Ba. Câu 47B đề cập đến việc bari và kali có cùng kiểu mạng tinh thể lập phương tâm khối.

Tính chất hóa học của kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ được nhấn mạnh thông qua khả năng phản ứng của chúng. Câu 9 miêu tả hiện tượng bề mặt kim loại Na bị mờ đi khi tiếp xúc với không khí, do bị oxy hóa bởi O2 và H2O. Khả năng phản ứng với nước của kim loại kiềm giảm dần theo chiều tăng số hiệu nguyên tử (Câu 11C). Tất cả các kim loại kiềm đều có số oxi hóa +1 trong các hợp chất (Câu 27A). Câu 19B nêu rõ rằng trong tự nhiên, kim loại kiềm chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Câu 26A đề cập đến việc natri, bari và beri đều phản ứng với nước ở nhiệt độ thường, trong khi câu 29B lại cho rằng không phải tất cả kim loại kiềm thổ đều phản ứng với nước ở nhiệt độ thường. Câu 28B khẳng định tính khử của kim loại kiềm giảm dần từ Li đến Cs. Câu 39A xác nhận Cs là kim loại dùng làm tế bào quang điện, thể hiện tính khử mạnh. Câu 46B cho biết bán kính kim loại kiềm lớn hơn bán kính kim loại kiềm thổ ở cùng một chu kỳ. Câu 31C đề cập đến ăn mòn điện hóa học xảy ra khi kim loại Fe nguyên chất tiếp xúc với dung dịch H2SO4 loãng. Câu 25 mô tả phản ứng của Na với dung dịch FeCl3. Câu 27 mô tả phản ứng của Na với các dung dịch Fe2(SO4)3, FeCl2 và AlCl3.

Một số ứng dụng quan trọng của kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ được đề cập. Câu 23 nêu rõ kim loại kiềm được dùng để chế tạo các hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp. Câu 24 đề cập đến việc bảo quản kim loại kiềm bằng cách ngâm trong dầu hỏa. Câu 36A chỉ ra rằng xesi (Cs) có ứng dụng quan trọng trong việc chế tạo tế bào quang điện. Câu 50B đề cập đến việc sử dụng kali và natri làm chất trao đổi nhiệt trong một số lò phản ứng hạt nhân. Câu 40A nhấn mạnh Na2CO3 là nguyên liệu quan trọng trong sản xuất thủy tinh. Câu 40C cho biết NaHCO3 được dùng làm thuốc chữa đau dạ dày do thừa axit. Câu 40D chỉ ra rằng CaCO3 được dùng làm chất độn trong sản xuất cao su. Câu 47C nói về việc sử dụng kali và natri làm chất trao đổi nhiệt trong lò phản ứng hạt nhân. Câu 46C đề cập đến việc sử dụng các hợp kim nhẹ, bền, chịu được nhiệt độ và áp suất cao trong chế tạo tên lửa. Câu 45A nhắc lại Na2CO3 là nguyên liệu quan trọng trong sản xuất thủy tinh. Câu 45C cho biết Canxi được dùng làm chất khử để tách oxi, lưu huỳnh ra khỏi thép.

Câu 10 tập trung vào nguyên liệu chính để điều chế kim loại natri (Na) trong công nghiệp. Các đáp án đưa ra là Na2CO3, NaOH, NaCl và NaNO3. Đáp án đúng là NaCl, cho thấy NaCl là nguyên liệu quan trọng trong quá trình sản xuất Na. Câu 9 đề cập đến phản ứng oxy hóa của Na khi tiếp xúc với không khí, làm bề mặt kim loại mất đi ánh kim. Phản ứng này cho thấy tính chất hoạt động hóa học mạnh của Na và cần có phương pháp thích hợp để điều chế và bảo quản kim loại này. Câu 24 nhấn mạnh việc bảo quản Na cần được thực hiện trong môi trường trơ, như ngâm trong dầu hỏa, để tránh phản ứng oxy hóa với không khí và nước. Các câu hỏi liên quan đến phản ứng của Na với các dung dịch muối khác (Câu 25, 27) cũng gián tiếp minh họa tính chất hoạt động hóa học mạnh của Na và tầm quan trọng của việc lựa chọn phương pháp điều chế phù hợp, đảm bảo an toàn và hiệu quả. Việc sử dụng điện phân nóng chảy muối NaCl là phương pháp phổ biến trong công nghiệp (mặc dù không được nêu rõ trong các câu hỏi này) được ngầm hiểu là phương pháp điều chế kim loại kiềm nói chung và natri nói riêng.

Câu 11 đề cập đến phương pháp chung để điều chế kim loại kiềm. Mặc dù không nêu rõ phương pháp cụ thể, nhưng câu hỏi này ngầm hiểu rằng điện phân nóng chảy là phương pháp chính được sử dụng. Câu 61a khẳng định kim loại kiềm được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy, củng cố thêm thông tin này. Câu 18D, mặc dù đề cập đến việc điều chế kim loại hoạt động yếu hơn bằng phương pháp nhiệt luyện, nhưng điều này không áp dụng cho kim loại kiềm, vốn có độ hoạt động hóa học rất mạnh. Việc lựa chọn phương pháp điện phân nóng chảy phản ánh tính chất hóa học đặc trưng của kim loại kiềm: độ hoạt động hóa học cao, dễ phản ứng với oxy và nước ở điều kiện thường, nên không thể sử dụng các phương pháp khử thông thường. Hơn nữa, việc sử dụng hợp kim natri-kali làm chất trao đổi nhiệt trong lò phản ứng hạt nhân (Câu 61b) cũng gián tiếp liên quan đến quá trình điều chế và ứng dụng của kim loại kiềm.

Câu 15 tập trung vào phương pháp điều chế magie (Mg) trong công nghiệp. Hai phương pháp được đề cập là điện phân dung dịch và nhiệt luyện. Tuy nhiên, không có thông tin nào chi tiết hơn về hiệu quả hoặc ưu nhược điểm của mỗi phương pháp trong trường hợp cụ thể của Mg. Thông tin này cần được bổ sung từ các nguồn khác. Có thể suy luận rằng, tương tự như kim loại kiềm, điện phân dung dịch hoặc điện phân nóng chảy có thể là phương pháp được ưu tiên sử dụng. Tuy nhiên, câu hỏi không cung cấp đủ thông tin để xác định phương pháp nào hiệu quả hơn. Các câu hỏi liên quan đến tính chất của kim loại kiềm thổ (ví dụ câu 11 về sự thay đổi nhiệt độ nóng chảy, sôi và khối lượng riêng) cho thấy sự phức tạp trong việc điều chế các kim loại này, yêu cầu phải lựa chọn phương pháp phù hợp với từng kim loại cụ thể.

Câu 9 minh họa phản ứng của kim loại Na với không khí, thể hiện qua hiện tượng bề mặt kim loại bị mờ đi do phản ứng oxy hóa. Đáp án đúng là O2 và H2O, cho thấy cả hai chất này đều tham gia phản ứng với Na. Điều này phản ánh tính chất hoạt động hóa học mạnh của kim loại kiềm, dễ dàng phản ứng với các chất oxy hóa trong không khí. Câu 11C nhấn mạnh khả năng phản ứng với nước của kim loại kiềm giảm dần theo chiều tăng số hiệu nguyên tử, cho thấy xu hướng giảm tính khử khi đi xuống nhóm. Câu 24 đề cập đến phương pháp bảo quản kim loại kiềm, ngâm trong dầu hỏa để tránh tiếp xúc với không khí và nước, một lần nữa chứng minh tính phản ứng mạnh của chúng. Câu 61d cho biết các kim loại kiềm K, Rb, Cs có thể tự bốc cháy khi tiếp xúc với nước, đây là minh chứng rõ nét cho tính khử mạnh của chúng. Sự khác biệt trong khả năng phản ứng với nước giữa các kim loại kiềm cũng được đề cập trong câu 26A, nêu ra rằng natri, bari, và beri phản ứng với nước ở điều kiện thường. Câu 29B lại cho rằng không phải tất cả kim loại kiềm thổ đều phản ứng với nước ở điều kiện thường.

Câu 25 mô tả phản ứng của Na với dung dịch FeCl3. Kết quả của phản ứng được thể hiện qua hiện tượng sủi bọt khí không màu và tạo kết tủa màu đỏ hoặc bề mặt kim loại có màu đỏ và kết tủa màu xanh. Điều này cho thấy Na có khả năng khử ion Fe3+ thành Fe2+ hoặc Fe, tùy thuộc vào điều kiện phản ứng (lượng Na sử dụng). Câu 27 mở rộng phạm vi phản ứng, cho Na phản ứng với các dung dịch Fe2(SO4)3, FeCl2 và AlCl3. Hiện tượng chung ở cả 3 cốc là sự xuất hiện kết tủa, chứng tỏ Na có khả năng khử các ion kim loại trong dung dịch. Sự khử các ion kim loại này thể hiện tính khử mạnh của kim loại kiềm. Các câu hỏi này không cung cấp chi tiết về sản phẩm phản ứng cụ thể, chỉ tập trung vào hiện tượng quan sát được. Câu 31C đề cập đến phản ứng của sắt nguyên chất với dung dịch H2SO4 loãng gây ra ăn mòn điện hóa học, thể hiện tính khử của kim loại trong điều kiện cụ thể. Câu 38 nghiên cứu một dung dịch X có phản ứng với NaHSO4, Na2CO3 và AgNO3 nhưng không phản ứng với NaOH, Ba(NO3)2 và HNO3, cho thấy tính chất hoá học đặc thù của X.

Câu 20D chỉ ra rằng NaOH là chất rắn, màu trắng, dễ nóng chảy, hút ẩm mạnh, tan nhiều trong nước và tỏa nhiệt. Tính chất này của NaOH được nhắc đến liên quan đến phản ứng của nó với các chất khác. NaOH là một bazơ mạnh, thường được sử dụng trong nhiều phản ứng hóa học. Câu 43 đề cập đến phương pháp điều chế NaOH trong công nghiệp là điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn. Na2CO3 được nhắc đến trong một số câu hỏi liên quan đến ứng dụng (ví dụ câu 40A về sản xuất thủy tinh) và phản ứng (ví dụ câu 38). Câu 23 đề cập đến hiện tượng khi sục CO2 vào dung dịch hỗn hợp NaOH và Ba(OH)2, thể hiện sự phản ứng của NaOH với CO2 tạo thành muối cacbonat. Tóm lại, NaOH và Na2CO3 là những hợp chất quan trọng liên quan đến kim loại kiềm, đóng vai trò trong nhiều phản ứng hóa học và có ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp.

Kim loại kiềm có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp và đời sống. Câu 23 đề cập đến việc sử dụng kim loại kiềm trong chế tạo các hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp, cho thấy tính chất vật lý đặc biệt của chúng. Câu 24 nhấn mạnh việc bảo quản kim loại kiềm cần được thực hiện trong môi trường trơ, như ngâm trong dầu hỏa, để ngăn ngừa sự oxy hóa. Câu 18C chỉ ra rằng kim loại kiềm được sử dụng làm chất trao đổi nhiệt trong các lò phản ứng hạt nhân, chứng tỏ khả năng dẫn nhiệt tốt của chúng. Câu 50B đề cập đến việc sử dụng kali và natri làm chất trao đổi nhiệt trong một số lò phản ứng hạt nhân. Câu 45B cho biết các kim loại kiềm đều mềm, có thể cắt bằng dao, phản ánh tính chất vật lý đặc trưng. Câu 36A nói đến ứng dụng quan trọng của xesi (Cs) trong việc làm tế bào quang điện, minh chứng cho ứng dụng công nghệ cao của kim loại kiềm. Câu 40C nêu rõ NaHCO3 được dùng làm thuốc chữa đau dạ dày do thừa axit, cho thấy ứng dụng của hợp chất kim loại kiềm trong y học.

Kim loại kiềm thổ và hợp chất của chúng cũng có nhiều ứng dụng quan trọng. Câu 19D nêu rõ kim loại kiềm thổ có nhiệt độ nóng chảy và sôi thấp, ảnh hưởng đến việc ứng dụng trong công nghiệp. Câu 40D chỉ ra CaCO3 được dùng làm chất độn trong công nghiệp sản xuất cao su. Câu 45A nhắc lại Na2CO3 là nguyên liệu quan trọng trong sản xuất thủy tinh. Câu 46C đề cập đến việc sử dụng các hợp kim nhẹ, bền, chịu được nhiệt độ và áp suất cao trong chế tạo tên lửa, thể hiện tiềm năng của kim loại kiềm thổ trong công nghệ hàng không vũ trụ. Câu 47A đề cập đến nước cứng tạm thời chứa các muối Ca(HCO3)2, Mg(HCO2)2, CaCl2, MgSO4, cho thấy vai trò của các ion kim loại kiềm thổ trong nguồn nước. Câu 45C cho biết Canxi được dùng làm chất khử để tách oxi, lưu huỳnh ra khỏi thép, minh họa ứng dụng trong luyện kim. Câu 19A nêu rằng các kim loại kiềm thổ chỉ tồn tại ở dạng hợp chất trong tự nhiên, ảnh hưởng đến phương pháp khai thác và ứng dụng của chúng. Câu 47D cho biết NaHCO3 được dùng trong công nghiệp dược phẩm và thực phẩm.

Một số hợp chất của kim loại kiềm và kiềm thổ có ứng dụng rộng rãi. Na2CO3 được đề cập trong câu 40A như một nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp sản xuất thủy tinh. Câu 40C nêu rõ NaHCO3 được sử dụng làm thuốc chữa đau dạ dày do thừa axit. Câu 40D chỉ ra ứng dụng của CaCO3 trong công nghiệp sản xuất cao su. Câu 45A nhắc lại vai trò quan trọng của Na2CO3 trong công nghiệp sản xuất thủy tinh. Câu 19D đề cập đến việc sử dụng thạch cao nung (CaSO4.2H2O) để bó bột và đúc tượng. Câu 47D cho biết NaHCO3 được dùng trong công nghiệp dược phẩm và thực phẩm. Câu 47A miêu tả nước cứng tạm thời chứa các muối của Ca và Mg. Câu 44 đề cập đến việc hòa tan hỗn hợp BaO, NH4HCO3, NaHCO3 trong nước, cho thấy khả năng hòa tan và phản ứng của một số hợp chất kim loại kiềm và kiềm thổ. Những ứng dụng này cho thấy sự đa dạng và tầm quan trọng của hợp chất kim loại kiềm và kiềm thổ trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Một số câu hỏi đề cập đến tính chất hóa học của nhôm (Al). Câu 21 so sánh tính chất hóa học của Al và Cr, đề cập đến khả năng phản ứng với HCl, sự bền trong không khí và nước, và hiện tượng thụ động hóa trong dung dịch H2SO4 đặc nguội. Câu 23 hỏi về tính chất đúng của nhôm, nhắc đến khả năng phản ứng với axit ở điều kiện khác nhau và hiện tượng thụ động hóa trong HNO3 đặc nguội hoặc H2SO4 đặc nguội. Câu 35 mô tả phản ứng của Al với các dung dịch H2SO4 loãng, HNO3 đậm đặc (có nhiệt độ), Ba(OH)2, HNO3 loãng, H2SO4 đặc, tạo ra khí X có tỉ khối so với O2 nhỏ hơn 0,9. Câu 27 đề cập đến phản ứng của Na với AlCl3, trong đó AlCl3 tạo kết tủa. Câu 61e đề cập đến phản ứng của dung dịch NaOH dư với dung dịch AlCl3, tạo dung dịch trong suốt. Những câu hỏi này cho thấy Al phản ứng đa dạng với nhiều chất khác nhau, phụ thuộc vào điều kiện phản ứng.

Các câu hỏi cũng đề cập đến ứng dụng của nhôm và hợp chất của nó. Câu 40C đề cập đến ứng dụng của nhôm trong việc tạo ra màng oxit Al2O3 bền vững bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn trong không khí và nước. Câu 15 đề cập đến thành phần chính của quặng boxit (không phải Na3AlF6 như đáp án A) và công thức của phèn chua (không phải Na2SO4.Al2(SO4)3.12H2O như đáp án B). Câu 46D nhắc đến việc nhôm bền trong môi trường không khí và nước do màng oxit Al2O3 bền vững bảo vệ. Câu 21A lại cho rằng Nhôm và Crom đều phản ứng với dung dịch HCl theo cùng tỉ lệ số mol. Câu 21B khẳng định Nhôm và Crom đều bền trong không khí và nước. Câu 21C lại cho rằng Nhôm và Crom đều bị thụ động trong dung dịch H2SO4 đặc nguội. Câu 40D nói về một trong những ứng dụng của CaCO3 là làm chất độn trong công nghiệp sản xuất cao su. Những thông tin này cho thấy sự đa dạng trong ứng dụng của nhôm và các hợp chất liên quan.