CHUYÊN ĐỀ: KIM LOẠI KIỀM
PHẦN A: LÍ THUYẾT
I. ĐƠN CHẤT
1. Đặc điểm chung
Nguyên tố
Tên nguyên tố
Cấu hình electron
Vị trí
Cấu hình electron lớp ngoài cùng
Hóa trị
Li
Lithium
[He] 2s1
Nhóm IA
ns1
I
Na
Sodium
[Ne] 3s1
K
Potassium
[Ar] 4s1
Rb
Rubidium
[Kr] 5s1
Cs
Caesium
[Xe] 6s1
2. Trạng thái tự nhiên
Trong tự nhiên, các kim loại kiềm không có ở dạng đơn chất mà chỉ tồn tại ở dạng hợp chất.
- Nước biển, mỏ muối, quặng halide có nhiều NaCl
- Quặng sylvinite (NaCl.KCl).
3. Tính chất vật lí
- tosôi, tonóng chảy thấp nên được dùng làm chuông báo cháy.
- Khối lượng riêng nhỏ
- Độ cứng thấp
Do kim loại kiềm có mạng tinh thể lập phương tâm khối, cấu trúc tương đối rỗng, kích thước nguyên tử và ion lớn nên kim loại kiềm có khối lượng riêng nhỏ. Mặt khác, trong tinh thể các nguyên tử và ion liên kết với nhau bằng liên kết kim loại yếu. Vì vậy, kim loại kiềm có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp, độ cứng thấp.
4. Tính chất hóa học
Tính kim loại tăng dần: Li < Na < K, các kim loại kiềm đều là các kim loại mạnh.
a. Tác dụng với phi kim
2Na + Cl2 2NaCl
4Na + O2 2Na2O (sodium oxide)
2Na + O2 khô Na2O2 (sodium peroxide)
b. Tác dụng với H2O:
Kim loại kiềm khử nước dễ dàng ở nhiệt độ thường, giải phóng khí hiđro.
Từ Li đến Cs phản ứng với nước xảy ra ngày càng mãnh liệt. Sodium bị nóng chảy và chạy trên mặt nước, potassium bùng cháy kèm tiếng nổ nhẹ.
→ Vì các kim loại kiềm dễ tác dụng với nước, với không khí nên để bảo quản, người ta ngâm chìm trong dầu hỏa.
c. Tác dụng với dung dịch muối:
- Kim loại kiềm tác dụng với H2O trước, sau đó sản phẩm mới tác dụng với dung dịch muối (nếu có)
Ví dụ: Cho mẩu sodium vào dung dịch CuSO4, nêu hiện tượng xảy ra và viết phản ứng minh họa
Hiện tượng: sủi bọt khí, có kết tủa màu xanh lam, màu xanh của dung dịch nhạt đi
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2
2NaOH + CuSO4 → Cu(OH)2↓ + Na2SO4
5. Điều chế
- Điều chế: Điện phân muối chloride nóng chảy
VD: 2NaCl 2Na + Cl2
Sodium được sản xuất trong công nghiệp bằng cách điện phân muối NaCl ở trạng thái nóng chảy. Sơ đồ bình điện phân Down được cho ở hình vẽ:
Hình 1: Sơ đồ bình điện phân Down
- Anode thường làm bằng than chì để không bị ăn mòn, cathode làm bằng sắt
+ Tại cathode: Na+ + 1e → Na (quá trình khử)
+ Tại anode: 2Cl- → Cl2 + 2e (quá trình oxi hóa)
2NaCl 2Na + Cl2
II. HỢP CHẤT CỦA KIM LOẠI NHÓM IA
1. Đặc điểm chung:
- Thường dễ tan trong nước tạo thành dung dịch chất điện li mạnh.
- Ở nhiệt độ thường, các ion kim loại nhóm IA đều không màu.
- Khi đốt nóng kim loại kiềm hoặc hợp chất trên ngọn lửa không màu có màu đặc trưng: Li+ màu đỏ tía; Na+ màu vàng; K+ màu tím nhạt.
2. Một số hợp chất quan trọng
a. NaCl (Sodium chloride)
Ứng dụng: Trong đời sống (gia vị, bảo quản và chế biến thực phẩm,…), trong y học (nước muối sinh lí, chất điện giải,…), trong công nghiệp hóa chất (sản xuất chlorine, kiềm, nước Javel,…)
b. Sodium hydrogencarbonate, sodium carbonate
Sodium hydrogencarbonate (baking soda)
NaHCO3
Sodium carbonate (soda)
Na2CO3
Tính chất
- Kém bền với nhiệt (dễ bị nhiệt phân)
2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O
→ Ứng dụng: làm bột nở
- Tính lưỡng tính
NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O
NaHCO3 + NaOH→ Na2CO3 + H2O
→ Ứng dụng: làm thuốc chữa bệnh đau dạ dày,…
- Bền với nhiệt (không nhiệt phân)
- Tính chất của muối: tác dụng với acid, muối, base® sản phẩm phản ứng phải có chất kết tủa, bay hơi,…)
Na2CO3 +2 HCl → 2NaCl + CO2 ↑ + H2O
Na2CO3 + Ba(OH)2 → BaCO3↓+ 2NaOH
Na2CO3 + CaCl2 → CaCO3 ↓ + 2NaCl
3Na2CO3 + 2AlCl3 + 3H2O
→ Al(OH)3 +3CO2 + 6NaCl
Chú ý:
- dung dịch Na2CO3 có môi trường kiềm (pH > 7), làm quỳ tím chuyển xanh.
Ứng dụng
+ Dược phẩm (chữa đau dạ dày do thừa acid)
+ Thực phẩm (bột nở)
+ Làm chất chữa cháy dạng bột
+ Xử lí nước (điều chỉnh pH khi nước dư acid)
- Nguyên liệu sản xuất thủy tinh, xà phòng, bột giặt, chất tẩy rửa,...
- Xử lí nước nhiễm phèn (tách loại ion Fe3+ ra khỏi nước).
- Làm mềm nước (tách loại ion Ca2+, Mg2+).
- Tẩy sạch vết dầu mỡ trên chi tiết máy,...
Sản xuất
Phương pháp Solvay
- Nguyên liệu: đá vôi, muối ăn, ammonia và nước
- Sản xuất:
1. Hòa tan bão hòa NaCl trong dung dịch NH3 đặc.
2. Nung CaCO3 ở 950 - 1100 °C rồi dẫn khí thoát ra vào dung dịch bão hòa của NaCl trong NH3, thực tế trong công nghiệp người ta sử dụng các phản ứng này[1]:
CaCO3 → CaO + CO2
NaCl + NH3 + CO2 + H2O ⇄ NaHCO3 + NH4Cl
3. Tách NaHCO3 khỏi dung dịch nhờ tính tan. Nung NaHCO3 ở nhiệt độ 450 - 500 °C thu được soda:
2NaHCO3  Na2CO3 + CO2 + H2O
Quá trình nhiệt phân NaHCO3 đã giải phóng một nửa lượng CO2 đã sử dụng, khí này tiếp tục được đưa vào quá trình sản xuất. Còn sản phẩm phụ khác là NH4Cl được chế hóa với vôi tôi (Ca(OH)2) để thu lại khí NH3 và sau đó khí này cũng được đưa trở lại quá trình:
2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2NH3 + 2H2O
Các khí CO2, NH3 bay lên được tuần hoàn trở lại, chất thải chính của quá trình là CaCl2 và một số chất không phản ứng khác. NH3 được tuần hoàn trong quá trình sản xuất, vì vậy phương pháp này còn gọi là phương pháp tuần hoàn amonia.
PHẦN B: BÀI TẬP ĐƯỢC PHÂN DẠNG
Dạng 1: BÀI TẬP LÍ THUYẾT
- Phương pháp: nắm vững các phản ứng liên quan
- Ví dụ minh họa (chỉ cần giải mẫu 1 hoặc 2 câu):
Ví dụ 1. Từ hai muối X và Y thực hiện các phản ứng sau:
Tìm X, Y?
Hướng dẫn giải
X: CaCO3, Y: NaHCO3.
CaCO3 CaO + CO2
X X1
CaO + H2O Ca(OH)2
X1 X2
Ca(OH)2 + NaHCO3 CaCO3 + NaOH + H2O
X Y X Y1
Ca(OH)2 + 2NaHCO3 CaCO3 + Na2CO3 + H2O
X2 Y X Y2
- Bài tập giải chi tiết
Câu 1: Cho sơ đồ các phản ứng sau:
(1) X1 + H2O X2 + X3­ + H2­
(2) X2 + X4 → CaCO3 + Na2CO3 + H2O
(3) X2 + X3 → X1 + X5 + H2O.
(4) X4 + X6 → CaSO4 + Na2SO4 + CO2 + H2O.
Tìm các chất X1, X2, X3, X4, X5, X6 và viết các phản ứng minh họa.
Hướng dẫn giải
(1)
(X1) (X2) (X3)
(2) 2NaOH + Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + Na2CO3 + 2H2O
(X4)
(3) 2NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O
(X5)
(4) Ca(HCO3)2 + 2NaHSO4 → CaSO4 + Na2SO4 + 2CO2↑ + 2H2O
(X6)
Câu 2: Cho dãy chuyển hóa sau:
Biết X, Y là hợp chất của Na, tìm X, Y và viết các phản ứng minh họa, viết phản ứng điều chế X, Y bằng phương pháp Solvay.
Hướng dẫn giải
Y tác dụng với NaOH tạo thành X nên X không thể là Na2O, NaOH, NaHCO3. Vậy X là Na2CO3, Y là NaHCO3. Phương trình phản ứng:
Điều chế X, Y bằng phương pháp Solvay.
NaCl + NH3 + CO2 + H2O ⇄ NaHCO3 + NH4Cl
2NaHCO3  Na2CO3 + CO2 + H2O
Câu 3: X, Y, Z là 3 hợp chất của 1 kim loại hoá trị I, khi đốt nóng ở nhiệt độ cao cho ngọn lửa màu vàng. X tác dụng với Y tạo thành Z. Nung nóng Y thu được chất Z và 1 chất khí G làm đục nước vôi trong, nhưng không làm mất màu dung dịch nước Br2.
Tìm X, Y, Z và viết các phản ứng minh họa
Hướng dẫn giải
+ Đốt cháy X, Y, Z cho ngọn lửa màu vàng, chứng tỏ chúng là hợp chất của Na.
+ Phương trình phản ứng:
Câu 4: Tiến hành thí nghiệm theo các bước sau:
- Bước 1: Rót nước vào ống nghiệm thứ nhất (khoảng 3/4 ống), thêm vài giọt phenolphtalein; đặt vào giá ống nghiệm rồi bỏ vào đó một mẩu Na nhỏ bằng hạt gạo.
- Bước 2: Rót vào ống nghiệm thứ hai khoảng 5 ml nước, thêm vài giọt dung dịch phenolphtalein, sau đó đặt vào giá ống nghiệm, rồi bỏ vào ống thứ hai một mẩu kim loại Mg. Đun nóng ống nghiệm.
Nêu hiện tượng và viết phản ứng minh họa.
Hướng dẫn giải
- Ở ống nghiệm 1: Thấy Na phản ứng mãnh liệt với nước, giải phóng khí H2 và dung dịch chuyển sang màu hồng.
- Ở ống nghiệm thứ 2: Khi chưa đun nóng thì không có hiện tượng xảy ra. Khi đun nóng thì dung dịch
Câu 5: Có 3 muối A1, A2, A3 chứa cùng một kim loại và 3 gốc của 3 axit khác nhau. Khi hơ nóng mỗi muối trên đèn khí đều phát ra ngọn lửa màu vàng. Biết:
A1 + A3 ® khí B1
A2 + A3 ® khí B2
B1, B2 đều làm đục dung dịch nước vôi trong. B2 làm nhạt màu dung dịch bom.
A1, A2 đều tác dụng được với dung dịch NaOH.
Xác định các muối A1,A2, A3 và viết các phương trình hóa học xảy ra trong các thí nghiệm.
Hướng dẫn giải
A1: NaHCO3
A2: NaHSO3
A3: NaHSO4
NaHCO3 + NaHSO4 → Na2SO4 + CO2↑ + H2O
(B1)
NaHSO3 + NaHSO4 → Na2SO4 + SO2↑ + H2O
(B2)
Câu 6: X, Y, Z lần lượt là muối của các kim loại natri, kali, bari thoả mãn các điều kiện sau:
X + Y → có chất khí A ;
Y + Z → có chất kết tủa B;
Z + X → có chất khí A và có chất kết tủa C.
Biết khí A có phản ứng làm mất màu dung dịch brom và kết tủa C không tan trong dung dịch HCl. Chọn các muối X, Y, Z phù hợp và viết các phương trình hoá học minh hoạ.
(Trích đề thi học sinh giỏi môn hóa học lớp 9 TP Hà Nội, năm học 2012 – 2013)
Hướng dẫn giải
X: NaHSO4
Y: K2SO3
Z: Ba(HSO3)2
K2SO3 + 2NaHSO4 → K2SO4 + SO2↑ + Na2SO4 + H2O
(Y) (X) (A)
Ba(HSO3)2 + K2SO3 → BaSO3↓ + 2KHSO3
(Z) (Y)
Ba(HSO3)2 + 2NaHSO4 → BaSO4↓ + 2SO2↑ + Na2SO4 + 2H2O
(Z) (X) (C) (A)
Câu 7: Có 3 muối A,B,C đều kém bền với nhiệt. Biết rằng:
– Muối A phản ứng với dung dịch HCl hoặc dung dịch NaOH đều sinh ra khí.
– Muối B tạo sản phẩm khí với dung dịch HCl và tạo chất kết tủa trắng với dung dịch NaOH.
– Muối C màu tím, khi đem nung với dung dịch HCl thấy sinh ra khí màu vàng.
– Tổng phân tử khối của A, B, C là 383.
Hãy lựa chọn các muối A,B,C phù hợp và viết các phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra.
(Trích đề thi học sinh giỏi môn hóa học lớp 9 TP Hà Nội, năm học 2013 – 2014)
Hướng dẫn giải
A: NH4HCO3
B: Mg(HCO3)2
C: KMnO4
NH4HCO3 + 2NaOH → Na2CO3 + NH3↑ + 2H2O
NH4HCO3 + HCl → NH4Cl + CO2↑ + H2O
Mg(HCO3)2 + 2HCl → MgCl2 + 2CO2↑ + 2H2O
Mg(HCO3)2 + 2NaOH → 2NaHCO3 + Mg(OH)2↓
2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O
Câu 8: Điện phân dung dịch NaCl bão hòa có màng ngăn xốp.
a) Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra?
b) Các khí Cl2, H2 sinh ra ở điện cực nào? màng ngăng xốp đặt ở điện cực nào và có vai trò gì? Tại sao phải dùng dung dịch NaCl bão hòa.
c) Viết phương trình hóa học nếu tiến hành điện phân không có màng ngăn.
d) Nếu trộn các khí thu được ở các điện cực (theo điện phân có màng ngăn) trong một ống nghiệm rồi úp ngược ống nghiệm vào chậu thủy tinh có chứa dung dịch NaCl bão hòa và vài giọt quỳ tím. Sau đó đem để ngoài ánh sáng. Hãy nêu hiện tượng quan sát được và giải thích, viết phương trình hóa học.
Hướng dẫn giải
a) + Tại cathode: 2H2O + 2e → H2↑ + 2OH-
+ Tại anode: 2Cl- → Cl2↑ + 2e
2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2 + H2
b) Cathode: H2↑, anode: Cl2↑
Màng ngăn xốp ngăn Cl2 phản ứng với NaOH ở cathode
Dung dịch NaCl bão hòa để tiết kiệm nguyên liệu.
c) 2NaCl + H2O NaCl + NaClO+ H2
d) Cl2 + H2 2HCl
Dung dịch làm quỳ tím hóa đỏ
Bài 9: Các hợp chất (A), (B), (C), (D) đều là những hợp chất của kim loại K. Biết:
Cho (A) tác dụng với (B) thu được (C). Khi cho (C) tác dụng với dung dịch của (D) thì thoát ra khí không màu, không mùi làm đục nước vôi trong. Nhỏ dung dịch của chất (A) vào nước vôi trong thì xuất hiện kết tủa trắng (E)
Xác định các chất (A), (B), (C), (D), (E) và viết các phương trình hóa học.
Hướng dẫn giải
(A): KHCO3
(B): KOH
(C): K2CO3
(D): KHSO4
(E): CaCO3
KHCO3 + KOH → K2CO3 + H2O
K2CO3 + 2KHSO4 → 2K2SO4 + CO2 + H2O
2KHCO3 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + K2CO3 + 2H2O
Bài 10: Muối X khi hơ trên đèn khí thì cho ngọn lửa màu vàng. Đun nóng MnO2 với hỗn hợp muối X và H2SO4 đậm đặc thấy tạo ra khí Y màu vàng lục. Khi cho Y tác dụng lần lượt với dung dịch NaOH và vôi tôi bột thì thu được muối A và B đều có khả năng tẩy màu. Cho X vào bình chứa H2SO4 đặc và đun nóng thì thu được một chất khí Z.
Xác định các chất X, Y, Z, A, B và viết các phương trình phản ứng xảy ra.
Hướng dẫn giải
X: NaCl
Y: Cl2
Z: HCl
A: NaClO
B: Ca(ClO)2
2NaCl + H2SO4 đặc Na2SO4 + 2HCl↑
4HCl + MnO2 Cl2 + MnCl2 + 2H2O
Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O
2Cl2 + 2Ca(OH)2 → CaCl2 + Ca(ClO)2 + H2O
Dạng 2: BÀI TẬP THỰC TẾ
Ví dụ 2: Hàng năm thế giới tiêu thụ khoảng 45 triệu tấn chlorine. Giả sử lượng chlorine trên chỉ được điều chế từ sodium chloride thì cần ít nhất bao nhiêu tấn sodium chloride?
Hướng dẫn giải
ADĐLBTNT: nNaCl = nCl = 58,5.2.(45 : 71) = 74,155 triệu tấn.
- Bài tập giải chi tiết
Câu 1: Làm muối là nghề phổ biến tại nhiều vùng ven biển Việt Nam. Một hộ gia đình tiến hành làm muối trên ruộng chứa 200 000 L nước biển. Giả thiết 1 L nước biển có chứa 30 gam NaCl và hiệu suất quá trình làm muối thành phẩm đạt 60%. Khối lượng muối hộ gia đình thu được là bao nhiêu kg?
Hướng dẫn giải
Khối lượng muối hộ gia đình thu được là:
Câu 2: Nước muối sinh lý là dung dịch NaCl 0,9%. Nước muối sinh lý được dùng để súc miệng (ngừa và chữa viêm họng, bệnh răng miệng), rửa vết thương, nhỏ mắt, nhỏ mũi, làm dịch truyền, …Tuy nhiên nước muối sinh lý tự pha ở gia đình chỉ nên dùng để súc miệng, rửa vết thương nhẹ chứ không nên nhỏ mắt, thay thế dịch truyền.
Hãy trình bày cách pha chế 500 gam dung dịch nước muối sinh lý từ nước cất và dung dịch NaCl 3%.
(Trích đề thi học sinh giỏi lơp 9 TP Cần Thơ, năm học 2014 – 2015)
Hướng dẫn giải
Đặt x (g) là khối lượng sodium chloride (NaCl) cần dùng.
500 mL nước ⇔ 500 g nước
Áp dụng công thức:
C%= mchất tan/mdung dịch.100%
⇔ 0,9% = x.500 + x.100%
⇔ x = 4,54 gam
- Cách pha chế:
+ Cho khoảng 100 mL nước vào bình định mức có dung tích lớn hơn 500ml.
+ Cân 4,54 gam NaCl và cho vào bình định mức
+ Lắc đều hoặc khuấy cho đến khi muối tan hết
+ Tiếp tục cho nước đến vạch định mức 500 mL ta được dung dịch cần pha.
Câu 3: Theo tính toán của các nhà khoa học, để phòng bệnh bướu cổ và một số bệnh khác, mỗi người cần bổ sung 1,5.10-4 g nguyên tố iodine mỗi ngày. Nếu lượng iod đó chỉ được bổ sung từ muối iodine (có 25g KI trong một tấn muối) thì mỗi người cần bao nhiêu gam muối ăn mỗi ngày?
Hướng dẫn giải
Lượng KI cần cho mỗi ngày là
%KI trong muối
Vậy khối lượng muối cần ăn mỗi ngày là
Vậy mỗi người mỗi ngày cần phải ăn 7,84 gam muối ăn.
Câu 4: Soda (Na2CO3) được dùng trong công nghiệp thủy tinh, đồ gốm, bột giặt. Làm lạnh 100 gam dung dịch Na2CO3 bão hòa ở 200C đến khi thu được dung dịch bão hòa ở 100C thì tách ra m gam tinh thể Na2CO3.10H2O. Biết 100 gam nước hòa tan được tối đa lượng Na2CO3 lượng Na2CO3 ở 200C và 100C lần lượt là 21,5 gam và 12,5 gam. Tính giá trị của m?
Hướng dẫn giải
Tại 200C: 121,5 gam dung dịch bão hòa chứa 21,5 gam Na2CO3
100 gam dung dịch bão hòa chứa 17,6955 gam Na2CO3
Đặt tách ra khi làm lạnh dung dịch từ 200C ® 100C là x (moL)
Tại 100C: 112,5 gam dung dịch bão hòa chứa 12,5 gam Na2CO3
(100 – 286x) gam dung dịch bão hòa chứa (17,6955 - 106x) gam Na2CO3
Ta có: 112,5. (17,6955 - 106x) = 12,5.(100 – 286x)
Þ x = 0,0887 (mol) Þ m = 25,37 (gam)
Câu 5: Hàng năm thế giới tiêu thụ khoảng 45 triệu tấn chlorine.
a) Biết 1 m3 chlorine lỏng nặng 1400 kg, hãy tính thể tích chlorine lỏng tương ứng với 45 triệu tấn nói trên.
b) So sánh thể tích chlorine lỏng so với thể tích chlorine khí ở điều kiện chuẩn với cùng một khối lượng.
c) Người ta thường kết hợp điều chế chlorine với điều chế xút (NaOH) theo sơ đồ sau. Viết phương trình hóa học xảy ra.
Hình. Sơ đồ điều chế chlorine và xút theo phương pháp điện phân dung dịch sodium chloride
Hướng dẫn giải
a. 1 m3 chlorine lỏng nặng 1400 kg
Vậy 45.109 kg chlorine lỏng có thể tích là V = 4,5.1010 m3
b. 45.109 kg chlorine khí có số mol là: (45.109 : 71).103 mol => Thể tích của 45.109 kg khí chlorine ở ĐKC là V’ = 1,5712.1010 m3.
Ta có: V : V’ = 2,864 => Chlorine lỏng có thể tích lớn hơn gấp 2,864 lần chlorine khí.
c. Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn xốp:
2NaCl + 2H2O ® 2NaOH + Cl2 + H2
Câu 6: Trong công nghiệp người ta tích hợp quá trình sản xuất xút (sodium hydroxide) với khí chlorine bằng phương pháp điện phân dung dịch sodium chloride có màng ngăn xốp. Khí chlorine thu được được làm khô rồi hoá lỏng để làm nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp chế biến và sản xuất hoá chất.
Hình. Sơ đồ điều chế chlorine và xút theo phương pháp điện phân dung dịch sodium chloride
a. Theo em hoá chất phù hợp được sử dụng để làm khô khí chlorine là gì?
b. Người ta sử dụng khí chlorine và hydrogen từ quá trình điện phân nói trên để sản xuất hydrochoric acid thương phẩm (32%; D = 1,153 g/mL, ở 30 oC). Một nhà máy với quy mô sản xuất 300 tấn sodium chloride mỗi ngày thì đồng thời sản xuất được bao nhiêu m3 acid thương phẩm nói trên. Biết rằng tại nhà máy này, 65% khối lượng chlorine sinh ra được dùng để sản xuất hydrochloric acid và hiệu suất của toàn bộ quá trình từ điều chế ra khí chlorine tới sản xuất acid thương phẩm là 80%.
Hướng dẫn giải
a. Hoá chất dùng làm khô khí chlorine là sulfuric acid 98%, nó có tác dụng hút nước nhưng không tác dụng với khí chlorine.
b.
2NaCl + 2H2O ® 2NaOH + Cl2 + H2
H2 + Cl2 ® 2HCl
nNaOH = 7,5.106 mol => nCl2 = 3,75.106 mol
+) Do hiệu suất toàn quá trình là 80% và có 65% lượng khí chlorine được dùng để sản xuất hydrochloric acid => Lượng khí chlorine cần dùng để sản xuất acid thương phẩm trên là:
nCl2 cần dùng = 195.104 mol => nHCl = 390.104 mol => mHCl = 14235.104 gam
=> Khối lượng dung dịch HCl 32%: mddHCl = 44484,375.104 gam
=> Thể tích dung dịch HCl thương phẩm: Vdd HCl = 38581,41804.104 mL = 385,8142 m3
Câu 7: Chlorine được dùng làm chất chống tạo rong rêu trong vệ sinh bể bơi theo phản ứng:
Ca(ClO)2 + 2H2O ® Ca(OH)2 + 2HClO (1)
Calcium hypochlorite phản ứng với nước tạo thành hypochlorous acid là một tác nhân hoạt động. Ở pH = 7,0 có 27,5 % acid ion hoá thành ion hypochlorite không hoạt động. Phần hypochlorous acid còn lại chuyển thành chlorine làm sạch bể bơi. Trong hồ bơi, hàm lượng chlorine hoạt động được duy trì ở 3 ppm hay 4,23.10-5 M. Cần bao nhiêu lượng calcium hypochlorite để thêm vào hồ chứa 80000 lít nước để lượng chlorine hoạt động đạt tiêu chuẩn vệ sinh là 3 ppm ở pH bằng 7,0.
Hướng dẫn giải
+ Trong bể bơi chứa 80000 L nước, khối lượng chlorine cần dùng để làm sạch bể bơi là:
4,23.10-5 . 80000 . 35,5 = 3,384 x 35,5 = 120,132 gam.
+ Số mol HClO tính theo lí thuyết là: 3,384 x 100 : 72,5 = 3384/725 mol
+ Từ (1) => Lượng Ca(ClO)2 cần dùng là 143.0,5.3384/725 = 333,732 gam.
Câu 8: Theo nghiên cứu của Đại học Harvard vào năm 2013, trẻ em trong những khu vực sinh sống có nguồn nước nhiễm Flo có chỉ số IQ trung bình thấp hơn so với những vùng khác. Ion F- (fluoride) có độc tính với hệ thần kinh. Với lượng tương đối thấp: 0,2 gam ion F- trên cơ thể có trọng lượng 70kg có thể gây tử vong. Tuy nhiên, để giúp men răng thêm chắc và chống chọi các bệnh về sâu răng, ion F- được thêm vào nước uống đóng chai với nồng độ 1mg ion F- trên 1L nước. Trong các loại kem đánh răng, ion F- được bổ sung một lượng nhỏ dưới dạng muối sodium fluoride (NaF).b. Một bạn học sinh nặng khoảng 70kg sử dụng loại nước chứa ion F- với lượng 1mg/1L để giúp men răng chắc khỏe, chống sâu răng. Sau khi đọc thông tin về độc tính của ion F-, bạn học sinh rất lo lắng. Hãy tính xem với thể tích nước mà bạn học sinh này uống một ngày là bao nhiêu lít thì ion F- có trong nước đạt đến mức có thể gây độc tính?
Theo hiệp hội nha khoa Hoa Kỳ, một người trưởng thành nên bổ sung 3,0 mg F- mỗi ngày dưới dạng muối sodium fluoride (NaF) để ngăn ngừa sâu răng. Lượng NaF không gây độc cho cơ thể khi ở mức 3,19.10-2 gam/ 1 kg cơ thể. Một mẫu kem đánh răng chứa 0,28% NaF, hãy tính khối lượng mẫu kem đánh răng mà một người nặng 75 kg có thể nuốt nhưng không gây độc tính với cơ thể?
Hướng dẫn giải:
1 mg/ 1L là liều lượng không độc.
0,2 g/ 70kg là liều lượng đến mức F- gây độc tính.
0,2 g = 200 mg tương ứng 200L nước.
Vậy một người 70kg uống 200 L nước chứa F- mới có khả năng nhiễm độc fluoride.
c. 19.10-2 ´ 75 = 2,3925 g.
mkem đánh răng= 2,3925.100/0,28 = 854,464 gam.
Câu 9: Theo tính toán của các nhà khoa học, để phòng bệnh bướu cổ và một số bệnh khác, mỗi người cần bổ sung khoảng 1,5.10-4 gam nguyên tố iodine mỗi ngày.
a. Nếu lượng iodine đó chỉ được bổ sung từ muối iodide (cứ 1 tấn muối ăn chứa 25 kg KI) thì mỗi người cần ăn bao nhiêu gam muối ăn mỗi ngày để đủ lượng iodine trên? (Bỏ qua sự thất thoát của iodine trong quá trình bảo quản và chế biến).
b. Tổ chức y tế khuyến cáo nên nạp vào cơ thể tối đa 2 gam sodium/1 ngày/1 người. Nếu sử dụng quá nhiều muối có thể gây một số bệnh như tăng huyết áp. Điều này có mâu thuẫn gì so với kết quả ở câu a? Tính lượng muối iodide nên thêm vào thức ăn mỗi ngày? Chúng ta nên sử dụng muối và các loại thực phẩm như thế nào cho hợp lí để bổ sung iodine cần thiết cho cơ thể? (Coi muối ăn chứa 99% NaCl về khối lượng).
c. Việt Nam là một quốc gia có nhiều tỉnh ven biển với lượng muối sản xuất hàng năm rất lớn. Em nghĩ nghề muối có vai trò như thế nào? Hãy đề xuất một số giải pháp theo em có thể phát triển nghề muối?
Hình . Thiếu iodine là một trong những nguyên nhân chính dẫn tới bệnh bưới cổ
Hướng dẫn giải
a. Khối lượng muối bổ sung một ngày là: m = 7,8 gam.
b. Nếu sử dụng lượng muối như ở câu a thì lượng sodium bổ sung thêm vào cơ thể là mNa = 3,04 gam > 2 gam => Lượng sodium này cao gấp 1,5 lần lượng khuyến cáo. Nếu dùng lượng muối ăn như câu a có thể gây ra các bệnh lí về huyết áp.
Để hấp thụ lượng sodium như khuyến cáo thì lượng muối ăn nên ăn mỗi ngày là 5,1 gam.
Vậy chúng ta nên:
+ Sử dụng lượng muối ăn như khuyến cáo là 5 gam.
+ Bổ sung một số loại thực phẩm chứa iodine như rau chân vịt, rau cần, cá, tôm, cua biển, khoai tây, … trong các bữa ăn để bù đắp lượng thiếu iodine do ăn muối.
c. Nghề sản xuất muối có vai trò vô cùng quan trọng:
+ Cung cấp lượng muối ăn tiêu thụ cho cả nước, đảm bảo an ninh lương thực về muối ăn.
+ Sản xuất lượng muối lớn phục vụ nhu cầu xuất khẩu giúp phát triển kinh tế vùng sản xuất muối.
+ Đảm bảo thu nhập ổn định cho người dân làm nghề muối.
- Một số giải pháp có thể phát triển nghề muối:
+ Áp dụng các công nghệ hiện đại trong tinh chế muối, sản xuất muối đóng gói, đóng hộp.
+ Đa dạng hoá các sản phẩm liên quan tới muối (muối tiêu, muối iodine, muối rang, …).
+ Thúc đẩy kinh doanh muối trên các sàn thương mại điện tử:
Câu 10: Muối ăn khi khai thác từ nước biển, mỏ muối, hồ muối thường có lẫn nhiều tạp chất như MgCl2, CaCl2, CaSO4 làm cho muối có vị đắng chát và dễ bị chảy nước gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng muối. Một trong những phương pháp loại bỏ tạp chất ở muối ăn là dùng hỗn hợp A gồm Na2CO3, NaOH, BaCl2 tác dụng với dung dịch nước muối để loại tạp chất dưới dạng các chất kết tủa CaCO3, Mg(OH)2, BaSO4. Một mẫu muối thô thu được bằng phương pháp bay hơi nước biển vùng Bà Nà – Ninh Thuận có thành phần khối lượng như sau: 96,525% NaCl; 0,190% MgCl2; 1,224% CaSO4; 0,010% CaCl2; 0,951% H2O.

Hình 7.24.a. Ruộng muối Hình7.24.b. Muối mỏ
a. Viết các phương trình hoá học xảy ra khi dùng hỗn hợp A để loại bỏ tạp chất có trong mẫu muối trên.
b. Tính khối lượng A cần dùng để loại bỏ hết tạp chất có trong 3 tấn muối nói trên.
c. Tính thành phần % về khối lượng của các chất trong A. Giả sử các phản ứng xảy ra hoàn toàn.
Hướng dẫn giải
a. MgCl2 + NaOH ® Mg(OH)2 + 2NaCl (1)
CaSO4 + BaCl2 ® BaSO4 + CaCl2 (2)
CaCl2 + Na2CO3 ® CaCO3 + 2NaCl (3)
b. Trong 3 tấn muối trên chứa: khối lượng MgCl2 = 0,190% x 3 = 5,7.10-3 tấn; CaSO4 = 1,224% x 3 = 0,03672 tấn ; CaCl2 = 0,010% x 3 = 3 x 10-4 tấn.
Từ PTHH (1): Khối lượng NaOH cần dùng là: 40 x (5,7 x 10-3 : 95) = 2,4.10-3 tấn
Từ PTHH (2): Khối lượng BaCl2 cần dùng là: 208 x (0,03672 : 136) = 0,05616 tấn
Từ PTHH (3): Khối lượng Na2CO3 cần dùng là: 106 x [(3.10-4 : 111) + (0,03672 : 136)] = 0,0289 tấn.
Vậy khối lượng A cần dùng để loại bỏ hết tạp chất trong 3 tấn muối trên là: 0,08746 tấn.
c. Phần trăm khối lượng mỗi chất trong A là:
%m NaOH = 2,74 %; %m BaCl2 = 64,21 %; %m Na2CO3 = 33,05%.
Dạng 3: BÀI TẬP CO2 VÀ DUNG DỊCH KIỀM
- Phương pháp: CO2 phản ứng với dung dịch kiềm theo các phản ứng sau:
CO2 + MOH → MHCO3
CO2 + 2MOH → M2CO3 + H2O
Đặt
+ x ≤ 1: MHCO3
+ 1 < x < 2: MHCO3, M2CO3
+ x ≥ 2: M2CO3
- Ví dụ minh họa (chỉ cần giải mẫu 1 hoặc 2 câu):
Ví dụ 3. Cho 4,958 L CO2(đkc) đi qua 190,48 mL dung dịch NaOH 0,02% có khối lượng riêng là 1,05g/ml. Hãy cho biết muối nào được tạo thành và khối lượng là bao nhiêu gam?
Hướng dẫn giải
nNaOH = 0,001 < 0,2 → 0,001→ 0,0
- Bài tập giải chi tiết
Câu 1: Phải đốt bao nhiêu gam carbon để khi cho khí CO2 tạo ra trong phản ứng trên tác dụng với 3,4 lít dung dịch NaOH 0,5M ta được 2 muối với muối hydrogencarbonate có nồng độ mol bằng 1,4 lần nồng độ mol của muối trung hoà.
Hướng dẫn giải
Vì thể tích dung dịch không thay đổi nên tỉ lệ về nồng độ cũng chính là tỉ lệ về số mol.
→ mC = 14,4g.
Câu 2: Thổi 2,7269 L khí CO2 (đkc) vào một dung dịch NaOH thì được 9,46 g hỗn hợp 2 muối Na2CO3 và NaHCO3. Hãy xác định thành phần khối lượng của hỗn hợp 2 muối đó. Nếu muốn chỉ thu được muối NaHCO3 thì cần thêm bao nhiêu lít khí carbonic nữa?
Hướng dẫn giải
8,4 g NaHCO3 và 1,06 g Na2CO3.
Cần thêm 0,2479 L CO2.
Câu 3: Đốt cháy 12 g C và cho toàn bộ khí CO2 tạo ra tác dụng với một dung dịch NaOH 0,5M. Với thể tích nào của dung dịch NaOH 0,5M thì xảy ra các trường hợp sau:
a) Chỉ thu được muối NaHCO3(không dư CO2)?
b) Chỉ thu được muối Na2CO3(không dư NaOH)?
c) Thu được cả 2 muối với nồng độ mol của NaHCO3 bằng 1,5 lần nồng độ mol của Na2CO3?
Trong trường hợp này phải tiếp tục thêm bao nhiêu lit dung dịch NaOH 0,5M nữa để được 2 muối có cùng nồng độ mol.
Hướng dẫn giải
a) nNaOH = 1mol → Vdd NaOH 0,5M = 2 L.
b) 2 nNaOH = 2mol → Vdd NaOH 0,5M = 4 L.
c)
Đặt a, b lần lượt là số mol của muối NaHCO3 và Na2CO3.
Theo PTHH ta có:
a) a + b = 1mol (I)
Vì nồng độ mol NaHCO3 bằng 1,5 lần nồng độ mol Na2CO3 nên.
= 1,5 ---> a = 1,5b (II)
Giải hệ phương trình (I, II) ta được: a = 0,6 mol, b = 0,4 mol
nNaOH = a + 2b = 0,6 + 2 x 0,4 = 1,4 mol → Vdd NaOH 0,5M = 2,8 L.
Gọi x là số mol NaOH cần thêm và khi đó chỉ xảy ra phản ứng.
NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O
x(mol) x(mol) x(mol)
b) (0,6 – x) mol
(0,4 + x) mol
Vì bài cho nồng độ mol 2 muối bằng nhau nên số mol 2 muối phải bằng nhau.
(0,6 – x) = (0,4 + x) → x = 0,1 mol NaOH
Vậy số lit dung dịch NaOH cần thêm là: Vdd NaOH 0,5M = 0,2 lit.
DẠNG 4: TÌM KIM LOẠI KIỀM
- Phương pháp: Tìm khối lượng mol hoặc khối lượng mol trung bình (nếu là hai kim loại kiềm thuộc hai chu kì kế tiếp)
Ví dụ 4: Hoà tan hoàn toàn 17,2g hỗn hợp gồm kim loại kiềm A và oxit của nó vào 1600g nước được dung dịch B. Cô cạn dung dịch B được 22,4g hiđroxit kim loại khan.
a) Tìm kim loại và thành phần % theo khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp.
b) Tính thể tích dung dịch H2SO4 0,5M cần dùng để trung hoà dung dịc B.
Hướng dẫn giải
Gọi công thức của 2 chất đã cho là A và A2O.
a, b lần lượt là số mol của A và A2O
Theo phương trình phản ứng ta có:
a.MA + b(2MA + 16) = 17,2 (I)
(a + 2b)(MA + 17) = 22,4 (II)
Lấy (II) – (I): 17a + 18b = 5,2 (*)
Khối lượng trung bình của hỗn hợp:
MTB = 17,2 : (a + b)
Tương đương: MTB = 18.17,2 : 18(a + b).
Nhận thấy: 18.17,2 : 18(a + b) < 18.17,2 : 17a + 18b = 18.17,2 : 5,2
→ MTB < 59,5
Ta có: MA < 59,5 < 2MA + 16 → 21,75 < MA < 59,5.
Vậy A có thể là: Na(23) hoặc K(39).
a) Với A là Na thì %Na = 2,67% và %Na2O = 97,33%
Với A là K thì %K = 45,3% và %K2O = 54,7%
b) TH: A là Na → Vdd axit = 0,56 L
TH: A là K → Vdd axit = 0,4 L.
Câu 2: Hoà tan hoàn toàn 3,1g hỗn hợp 2 kim loại kiềm trong nước thu được dung dịch A. Để trung hoà dung dịch A phải dùng 50ml dung dịch HCl 2M, sau phản ứng thu được dung dịch B.
a) Nếu cô cạn dung dịch B thì sẽ thu được bao nhiêu gam hỗn hợp muối khan?
b) Xác định 2 kim loại kiềm trên, biết rằng tỉ lệ số mol của chúng trong hỗn hợp là 1 : 1.
Hướng dẫn giải
a) mMuối = 6,65g
b) 2 kim loại đó là: Na và K.
Câu 3: Cho 6,2g hỗn hợp 2 kim loại kiềm thuộc 2 chu kỳ liên tiếp trong bảng tuần hoàn phản ứng với H2O dư, thu được 2,479 L khí (đkc) và dung dịch A.
a) Tính thành phần % về khối lượng từng kim loại trong hỗn hợp ban đầu.
b) Sục CO2 vào dung dịch A thu được dung dịch B. Cho B phản ứng với BaCl2 dư thu được 19,7g kết tủa. Tính thể tích khí CO2 đã bị hấp thụ.
Hướng dẫn giải
a) Đặt R là KHHH chung cho 2 kim loại kiềm đã cho
MR là khối lượng trung bình của 2 kim loại kiềm A và B, giả sử MA < MB
→ MA < MR < MB .
2A + 2H2O → 2AOH + H2

onthicaptoc.com Chuyen de 7 Kim loai kiem