Giải SBT Hóa 12 Bài 17. Nguyên tố nhóm IA trang 108, 109 - Chân trời sáng tạo — Không quảng cáo

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. R ₂ O ₃ B. RO ₂

C. R ₂ O 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 2s ² 2p ⁶ . 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 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ¹ 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 + 2H ₂ O → 2NaOH + H ₂ ↑

B. Cho Na ₂ O tác dụng với nước: Na ₂ O + H ₂ O → 2NaOH

C. Điện phân dung dịch NaCl bão hòa có màng ngăn: 2NaCl + 2H ₂ O 2NaOH + H ₂ ↑ + Cl ₂ ↑

D. Điện phân dung dịch NaCl 20% không có màng ngăn: 2NaCl + 2H ₂ O 2NaOH + H ₂ ↑ + Cl ₂ ↑

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 + 2H ₂ O 2NaOH + H ₂ ↑ + Cl ₂ ↑

Đáp án C

17.8

Cho sơ đồ phản ứng: NaCl → X → NaHCO ₃ → Y → NaNO ₃

Chất X và Y phù hợp có thể là

A. NaOH và Na ₂ CO ₃

B. NaOH và NaClO

C. Na ₂ CO ₃ và NaClO

D. NaClO ₃ và Na ₂ CO ₃

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 Na ₂ CO ₃

2NaCl + 2H ₂ O 2NaOH + H ₂ + Cl ₂

NaOH + CO ₂ → NaHCO ₃

NaHCO ₃ + NaOH → Na ₂ CO ₃ + H ₂ O

Na ₂ CO ₃ + Ca(NO ₃ ) ₂ → 2NaNO ₃ + CaCO ₃

17.9

Cho a mol CO ₂ vào dung dịch chứa b mol NaOH, dung dịch thu được chứa muối Na ₂ CO ₃ và NaHCO ₃ . 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

CO ₂ + NaOH → NaHCO ₃ (1)

CO ₂ + 2NaOH → Na ₂ CO ₃ + H ₂ O (2)

Theo phương trình (1), khi số mol CO ₂ bằng mol NaOH, tạo muối NaHCO ₃

Theo phương trình (2), khi số mol CO ₂ bằng ½ mol NaOH, tạo muối Na ₂ CO ₃

Để dung dịch thu được cả 2 muối Na ₂ CO ₃ và NaHCO ₃ 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 CO ₂ (đkc). Công thức của muối là

A. Na ₂ CO ₃ B. NaHCO ₃ C. KHCO ₃ D. K ₂ CO ₃

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: M ₂ CO ₃ + 2HCl → 2MCl + CO ₂ + H ₂ O

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 Na ₂ CO ₃ .

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(NO ₃ ) ₂ , chỉ có X tạo kết tủa.

Thí nghiệm 2: Cho các mẫu thử tác dụng với dung dịch H ₂ SO ₄ thì Y và Z tạo ra chất khí.

Thí nghiệm 3. Cho các mẫu thử tác dụng với dung dịch KMnO ₄ trong H ₂ SO ₄ , chỉ có  làm nhạt màu dung dịch KMnO ₄ .

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 NaHSO ₄ ; NaHSO ₃ ; NaHCO ₃ .

Các phương trình hóa học:

NaHSO ₄ + Ba(NO ₃ ) ₂ → BaSO ₄ + NaNO ₃ + HNO ₃

2NaHSO ₃ + H ₂ SO ₄ → Na ₂ SO ₄ + 2H ₂ O + 2SO ₂

2NaHCO ₃ + H ₂ SO ₄ → Na ₂ SO ₄ + 2H ₂ O + 2CO ₂

2NaHSO ₄ + Ba(OH) ₂ → BaSO ₄ + Na ₂ SO ₄ + 2H ₂ O

2NaHSO ₃ + Ba(OH) ₂ → BaSO ₃ + Na ₂ SO ₃ + 2H ₂ O

2NaHCO ₃ + Ba(OH) ₂ → BaCO ₃ + Na ₂ CO ₃ + 2H ₂ O

10NaHSO ₃ + 4KMnO ₄ + H ₂ SO ₄ → 5Na ₂ SO ₄ + 2K ₂ SO ₄ + 4MnSO ₄ + 6H ₂ O

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 NaHCO ₃ , để nguội rồi đem tác dụng lần lượt với dung dịch Ba(NO ₃ ) ₂ , dung dịch AlCl ₃ .

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(NO ₃ ) ₂

Ba ²⁺ + CO ₃ ^2- → BaCO ₃ ↓

Dung dịch thu được tác dụng với AlCl ₃

2Al ³⁺ + 3CO ₃ ^2- + 3H ₂ O → Al(OH) ₃ ↓ + 3CO ₂ ↑

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 NaNO ₃ , KBr, KNO ₃ , NaCl, Na ₂ SO ₄ ở nhiệt độ 10 ⁰ C và 60 ⁰ C.

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 10 ⁰ C và 60 ⁰ C, 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 + SO ₂ .

h. Na + (CH ₃ ) ₂ CHOH

i. KOH + CO ₂

k. H ₂ C ₂ O ₄ + CsOH

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất hóa học của kim loại IA.

Lời giải chi tiết:

a. Na ₂ O + H ₂ O → 2NaOH

b. KOH + CH ₃ COOH → CH ₃ COOK + H ₂ O

c. 2KO ₂ + 2H ₂ O → 2KOH + O ₂ + H ₂ O ₂

g. NaOH + SO ₂ → Na ₂ SO ₃ + H ₂ O

h. Na + (CH ₃ ) ₂ CHOH → (CH ₃ ) ₂ CHONa + ½ H ₂

i. KOH + CO ₂ → K ₂ CO ₃ + H ₂ O

k. H ₂ C ₂ O ₄ + CsOH → (COOCs) ₂ + 2H ₂ O

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: Li ₂ CO ₃ , LiI, Na ₂ CO ₃ , NaOH, Cs ₂ CO ₃ , KNO ₃ ?

b. Hợp chất nào sau đây xảy ra phản ứng khi thêm vào nước ở 298 K: RbOH, NaNO ₃ , Na ₂ O, Li ₂ SO ₄ , K ₂ CO ₃ , 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 Li ₂ CO ₃ .

b. Chất tác dụng với H ₂ O là Na ₂ O: Na ₂ O + H ₂ O → 2NaOH

17.16

Sơ đồ dưới đây mô tả quá trình Solvay để điều chế Na ₂ CO ₃ trong công nghiệp.

Dựa vào sơ đồ trên, hãy:

a. Viết phương trình của phản ứng tổng quát tạo Na ₂ CO ₃ .

b. Viết phương trình cân bằng của cặp muối NaCl/ NH ₄ HCO ₃ .

c. Viết phương trình hình thành NH ₄ HCO ₃ .

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 Na ₂ CO ₃

- Nung CaCO ₃ ở 950 – 1100 ⁰ C, dẫn khí thoát ra vào dung dịch bão hòa NaCl trong NH ₃

CaCO ₃ CaO + CO ₂

NaCl + NH ₃ + CO ₂ + H ₂ O → NaHCO ₃ + NH ₄ Cl

Tách NaHCO ₃ ra khỏi dung dịch, nung ở nhiệt độ 450 ⁰ C – 500 ⁰ C thu được soda

2NaHCO ₃ Na ₂ CO ₃ + CO ₂ + H ₂ O

b. Phương trình cân bằng của cặp muối NaCl/ NH ₄ HCO ₃

NaCl + NH ₄ HCO ₃ $\mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}}$NaHCO ₃ + NH ₄ Cl

c. Viết phương trình tạo thành NH ₄ HCO ₃

2NH ₃ + CO ₂ + H ₂ O → (NH ₄ ) ₂ CO ₃

(NH ₄ ) ₂ CO ₃ + CO ₂ + H ₂ O → 2NH ₄ HCO ₃

d. Sản phẩm NH ₄ Cl chế hóa với vôi tôi thu khí NH ₃

2NH ₄ Cl + Ca(OH) ₂ → CaCl ₂ + 2NH ₃ + 2H ₂ O

Các khí CO ₂ , NH ₃ được đưa vào sử dụng lại. NH ₃ 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: Na ₂ CO ₃ , NaOH, HCl, NaNO ₃ .

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 Na ₂ CO ₃ , NaOH

- Quỳ không đổi màu: dd NaNO ₃

Lấy dung dịch HCl cho vào hai mẫu quì xanh, mẫu thoát khí là Na ₂ CO ₃ , còn lại là NaOH;

Phương trình hóa học:

Na ₂ CO ₃ + 2HCl → 2NaCl + H ₂ O + CO ₂ ↑

NaOH + HCl → NaCl + H ₂ O

17.18

Hãy giải thích ứng dụng của Na ₂ CO ₃ trong các trường hợp sau:

a. Bên cạnh việc phải lọc nước thường xuyên thì cần sử dụng hóa chất Na ₂ CO ₃ 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. Na ₂ CO ₃ là hóa chất có tác dụng làm tăng độ pH của nước bể bơi. Với một lượng vừa đủ, Na ₂ CO ₃ 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 Na ₂ CO ₃ 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 NaHCO ₃ ) từng lượng nhỏ và cách quãng. Hãy cho biết vai trò của NaHCO ₃ 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 NaHCO ₃ 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: NaHCO ₃ + HCl → NaCl + H ₂ O + CO ₂ ↑

17.21

Sodium sulfate (Na ₂ SO ₄ ) được ứng dụng trong sản xuất giấy, thủy tinh, chất tẩy rửa. Trong công nghiệp, Na ₂ SO ₄ được sản xuất bằng cách đun H ₂ SO ₄ với NaCl. Người ta dùng một lượng H ₂ SO ₄ vừa đủ, nồng độ 75% đun với NaCl. Sau phản ứng thu được sản phẩm có tỉ lệ như sau: 91,48% Na ₂ SO ₄ ; 4,79% NaHSO ₄ ; 1,98% NaCl; 1,35% H ₂ O; 0,40% HCl.

a. Viết các phản ứng hóa học xảy ra. Tính tỉ lệ % NaCl đã chuyển hóa thành Na ₂ SO ₄ .

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:

H ₂ SO ₄ + 2NaCl → Na ₂ SO ₄ + 2HCl

H ₂ SO ₄ + NaCl → NaHSO ₄ + 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 Na ₂ SO ₄

Vậy 1 tấn NaCl sẽ tạo ra 1,148 tấn Na ₂ SO ₄

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

100% - % H ₂ O - % 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/cm ³ ) lớn hơn khối lượng riêng của K (0,86 g/cm ³ ), 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 + 2H ₂ O 2NaOH + Cl ₂ + H ₂

Ở cực âm (cathode) thu được H ₂ và NaOH:

2H ₂ O + 2e → H ₂ + 2OH ^-

n _H2 = 0,01 → n _OH- = 0,02 → [OH] ^- = 0,02/0,2 = 0,1M → pH = 13.