Giải Hóa học 12 trang 113

🔍 Kiến thức cần nhớ

Tính chất hoá học của kim loại nhóm IA (Li, Na, K, Rb, Cs):

• Là những kim loại có tính khử mạnh nhất trong cùng chu kì.
• Tính khử tăng dần từ Li → Cs (do bán kính nguyên tử tăng, năng lượng ion hoá giảm).
• Tác dụng được với nước, halogen, oxygen ở điều kiện thường hoặc khi đun nóng.

Sản phẩm phản ứng với O₂ (đặc trưng của nhóm IA):

💡 Mẹo nhớ: "Li lành – Na peo – K super" (Li tạo oxide, Na tạo peroxide, K tạo superoxide).

Bảo quản: ngâm trong dầu hoả khan (vì dầu hoả là hydrocarbon, không có -OH, không phản ứng với kim loại kiềm).

---

⚙️ Bài tập

Hoạt động – Thí nghiệm 1: Tác dụng với nước

Đề bài:

1. So sánh mức độ phản ứng của Li, Na, K với nước.
2. Viết phương trình hoá học của các phản ứng. Nêu cách nhận biết môi trường của dung dịch sau phản ứng.

Lời giải

1) So sánh mức độ phản ứng:

Dựa vào hiện tượng quan sát được ở Bảng 24.3:

• Li: chuyển động chậm trên mặt nước → phản ứng êm dịu nhất.
• Na: nóng chảy thành khối cầu, chạy nhanh trên mặt nước → phản ứng mạnh hơn Li.
• K: bốc cháy kèm tiếng nổ nhẹ → phản ứng mãnh liệt nhất.

→ Mức độ phản ứng tăng dần: Li < Na < K.

Điều này phù hợp với quy luật: trong nhóm IA, khi đi từ trên xuống, tính khử của kim loại tăng dần.

2) Phương trình hoá học:

2Li  + 2H₂O  →  2LiOH  + H₂↑
2Na  + 2H₂O  →  2NaOH  + H₂↑
2K   + 2H₂O  →  2KOH   + H₂↑

Cách nhận biết môi trường dung dịch sau phản ứng:

Các dung dịch LiOH, NaOH, KOH đều có môi trường base mạnh (kiềm). Có thể dùng:

• Quỳ tím → chuyển sang màu xanh.
• Phenolphtalein không màu → chuyển sang màu hồng.

---

Hoạt động – Thí nghiệm 2: Tác dụng với chlorine

Đề bài: Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra.

Lời giải

Khi đốt nóng, các kim loại Li, Na, K cháy mạnh trong khí Cl₂, tạo thành muối chloride màu trắng:

2Li  + Cl₂  →(t°)  2LiCl
2Na  + Cl₂  →(t°)  2NaCl
2K   + Cl₂  →(t°)  2KCl

Mức độ bốc cháy tăng dần từ Li đến K, phù hợp với chiều tăng tính khử.

---

Hoạt động – Thí nghiệm 3: Tác dụng với oxygen

Đề bài: Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra.

Lời giải

Khi đốt nóng kim loại Li, Na, K trong khí O₂, sản phẩm tạo thành không giống nhau giữa các kim loại:

4Li  + O₂  →(t°)  2Li₂O          (lithium oxide)
2Na  + O₂  →(t°)  Na₂O₂          (sodium peroxide)
 K   + O₂  →(t°)  KO₂            (potassium superoxide)

⚠️ Lưu ý thi: Đây là điểm rất hay ra trong đề thi. Đừng viết "2K + ½O₂ → K₂O" — chỉ Li mới tạo oxide thường, còn Na tạo peroxide (Na₂O₂), K tạo superoxide (KO₂).

---

Câu 2 (trang 112)

Đề bài: Trong phòng thí nghiệm:

a) Khi cho kim loại nhóm IA (Li, Na, K) tác dụng với nước thì cần lấy mẫu kim loại nhỏ. Giải thích.

b) Sodium được dùng để loại nước khỏi một số dung môi hữu cơ như ether. Giải thích.

Cách 1 — Dựa vào tính chất hoá học

a) Phản ứng của kim loại nhóm IA với nước là phản ứng rất mãnh liệt và toả nhiều nhiệt:

2M + 2H₂O → 2MOH + H₂↑   (M là Li, Na, K)

Nhiệt toả ra có thể làm:

• Nóng chảy kim loại, làm bắn dung dịch kiềm ra ngoài gây bỏng.
• Đốt cháy khí H₂ sinh ra, gây nổ (đặc biệt với K, Rb, Cs).

→ Vì vậy, để đảm bảo an toàn, chỉ nên lấy mẫu kim loại nhỏ (cỡ hạt đậu) khi làm thí nghiệm.

b) Sodium được dùng để loại nước khỏi ether vì:

• Sodium phản ứng mạnh với nước:

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑

• Sodium không phản ứng (hoặc phản ứng rất chậm) với ether (do ether không có liên kết O–H linh động).

→ Khi cho Na vào ether ẩm, Na sẽ "ngốn" hết lượng nước lẫn trong ether, biến nước thành NaOH (rắn), thu được ether khan. Đây là phương pháp làm khan dung môi quen thuộc trong phòng thí nghiệm hoá hữu cơ.

---

Câu 3 (trang 112)

Đề bài:

a) Tại sao có thể bảo quản Na, K bằng cách ngâm trong dầu hoả?

b) Có thể sử dụng các alcohol (ví dụ ethanol) để bảo quản kim loại nhóm IA không? Giải thích.

Cách 1 — Dựa vào phản ứng hoá học

a) Có thể bảo quản Na, K bằng cách ngâm trong dầu hoả vì:

• Dầu hoả là hỗn hợp các hydrocarbon (C₁₀–C₁₆), trong phân tử không có liên kết O–H linh động → không phản ứng với kim loại kiềm.
• Lớp dầu hoả bao phủ bề mặt kim loại, ngăn cách kim loại tiếp xúc với hơi nước, khí O₂, CO₂ trong không khí — là những tác nhân có thể phản ứng với Na, K.
• Na (d ≈ 0,97 g/cm³) và K (d ≈ 0,86 g/cm³) có khối lượng riêng xấp xỉ hoặc lớn hơn dầu hoả nên kim loại chìm và được dầu bao kín hoàn toàn.

→ Nhờ đó, Na, K được bảo quản lâu dài mà không bị biến đổi.

b) Không thể dùng alcohol (ví dụ ethanol C₂H₅OH) để bảo quản kim loại nhóm IA, vì:

• Trong phân tử alcohol có liên kết O–H linh động (tương tự nước).
• Kim loại kiềm phản ứng dễ dàng với alcohol, giải phóng khí H₂:

2Na  + 2C₂H₅OH  →  2C₂H₅ONa  + H₂↑
2K   + 2C₂H₅OH  →  2C₂H₅OK   + H₂↑

→ Nếu ngâm Na, K trong ethanol, kim loại sẽ bị "ăn mòn" hoàn toàn, không thể bảo quản được.

💡 Mẹo nhớ: Kim loại kiềm "ngại" mọi nhóm –OH (trong H–OH, R–OH). Muốn bảo quản phải chọn dung môi không có –OH → dầu hoả, benzene, hexane…

---

Hoạt động – Phân biệt các ion Li⁺, Na⁺, K⁺ bằng màu ngọn lửa

Đề bài: Nhận xét về màu ngọn lửa các ion kim loại trong thí nghiệm.

Lời giải

Khi đốt các dung dịch bão hoà LiCl, NaCl, KCl trên ngọn lửa đèn khí, ngọn lửa nhuốm các màu đặc trưng khác nhau:

Nhận xét:

• Mỗi ion kim loại nhóm IA cho một màu ngọn lửa riêng biệt, không trùng nhau.
• Có thể dùng phản ứng "thử màu ngọn lửa" để nhận biết nhanh các ion Li⁺, Na⁺, K⁺ (cũng như các hợp chất chứa chúng).

💡 Mẹo nhớ màu ngọn lửa: "Lì-thi-um đỏ – Natri vàng – Kali tím" → "LĐ – NV – KT".

⚠️ Lưu ý thi: Khi quan sát ngọn lửa K, nếu có lẫn Na thì màu vàng của Na sẽ át màu tím của K. Trong thực tế, người ta phải nhìn qua kính lọc cobalt xanh để loại màu vàng, mới thấy được màu tím của K.

💡 Mẹo bấm máy (mở rộng): Với dạng bài tính khối lượng kim loại kiềm phản ứng với nước, có thể dùng chế độ MODE 5: 1 (EQN aX + bY = c) trên Casio fx-580VN X để giải hệ phương trình hỗn hợp 2 kim loại, vì n(H₂) = 1/2 × tổng số mol kim loại.

---

🎯 Ghi nhớ: - Tính khử của kim loại nhóm IA tăng dần từ Li → Cs → phản ứng với H₂O, Cl₂, O₂ đều mạnh dần. - Sản phẩm cháy trong O₂ rất khác nhau: Li → oxide, Na → peroxide, K → superoxide. - Bảo quản kim loại kiềm trong dầu hoả khan (không dùng nước, không dùng alcohol). - Nhận biết Li⁺, Na⁺, K⁺ qua màu ngọn lửa: đỏ – vàng – tím.