Bài 25: KIM LOẠI KIỀM VÀ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI KIỀM

B. LỜI GIẢI CHI TIẾT CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

I. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CƠ BẢN

1.Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử kim loại kiềm là

A.$ns^{1}$

B.$ns^{2}$

C.$ns^{2}np^{1}$

D.$(n-1)d^{x}ns^{y}$

Trả lời:

Chọn A. Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử kim loại kiềm là $ns^{1}$.

2. Cation $M^{+}$ có cấu hình electron ở lớp ngoài cùng là $2s^{2}2p^{6}$. $M^{+}$ là cation nào sau đây?

A.$Ag^{+}$.

B.$Cu^{+}$.

C.$Na^{+}$.

D.$K^{+}$.

Trả lời:

Chọn C. Cation $M^{+}$ có cấu hình electron ở lớp ngoài cùng là $2s^{2}2p^{6}$ là $Na^{+}$.

3. Nồng độ phần trăm của dung dịch tạo thành khi hòa tan 39 gam kali kim loại vào 362 gam nước là kết quả nào sau đây?

A.15,47%.

B.13.97%.

C.14%.

D.14,04%.

Giải:

Chọn C.

- Phương trình hóa học của phản ứng:

$m_{dd}$ = (39 + 362) - 0,5.2 = 400g

- Nồng độ phần trăm của dung dịch là: C%KOH = $\large \frac{56.1}{400}$ .100% = 14%

4. Trong các muối sau, muối nào dễ bị nhiệt phân?

A.LiCl

B.$NaNO_{3}$.

C.$KHCO_{3}$

D.KBr.

Trả lời:

Chọn C.

Phản ứng nhiệt phân:

$2KHCO_{3}\overset{t^{0}}{\rightarrow}K_{2}CO_{3}+CO_{2}$ + $H_{2}O$

5. Điện phân muối clorua của một kim loại kiềm nóng chảy, thu được 0,896 lít khí (đktc) ở anot và 3,12 gam kim loại ở catot. Hãy xác định công thức phân tử của muối kim loại kiềm đó.

Giải:

Gọi M là kí hiệu và nguyên tử khối của kim loại kiềm.

- Phương trình hóa học của phản ứng:

$MCl\overset{dpnc}{\rightarrow}M+\frac{1}{2}Cl_{2}$

- Ta có: $n_{MCl}$ = $n_{M}$ = 2$n_{Cl_{2}}$ = 2.$\large \frac{0,896}{22,4}$ = 0,08 mol với $n_{M}$ = $\large \frac{3,12}{M}$

⇒ M = $\large \frac{3,12}{0,08}$ = 39. Đó là K (kali).

Vậy: Công thức phân tử của muối là KCl.

6. Cho 100 gam $CaCO_{3}$ tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCl thu được một lượng khí $CO_{2}$. Sục lượng khí $CO_{2}$ thu được vào dung dịch chứa 60 gam NaOH. Tính khối lượng muối tạo thành.

Giải:

- Phương trình hóa học của phản ứng:

$CaCO_{3}+2HCl\rightarrow CaCl_{2}+CO_{2}$ + $H_{2}O$ (1)

- Ta có: $n_{CaCO_{3}}$ = $\large \frac{100}{100}$ = 1mol

$n_{NaOH}$ = $\large \frac{60}{40}$ = 1,5 mol

⇒ 1 $\large \frac{n_{NaOH}}{n_{CO_{2}}}=\frac{1,5}{1}$ 2

Như vậy, có hai muối tạo thành là $NaHCO_{3}$ và $Na_{2}CO_{3}$:

$CO_{2}+NaOH\rightarrow NaHCO_{3}$ (2)

$CO_{2}+2NaOH\rightarrow Na_{2}CO_{3}+H_{2}O$ (3)

Gọi x, y là số mol NaOH tham gia phản ứng (2) và (3). Từ ba phản ứng trên, ta có:

$\large \left\{\begin{matrix} x+y=1,5\\ x+\frac{y}{2}=1 \end{matrix}\right.$

⇒ y = 1 mol; x = 0,5 mol

⇒ $m_{NaHCO_{3}}$ = 84.0,5 = 42g

$m_{Na_{2}CO_{3}}$ = 106.0,5 = 53g

Vậy: Khối lượng các muối tạo thành là:

$m_{NaHCO_{3}}$ = 42g và $m_{Na_{2}CO_{3}}$ = 53g.

7. Nung 100 gam hỗn hợp gồm $Na_{2}CO_{3}$ và $NaHCO_{3}$ cho đến khi khối lượng của hỗn hợp không đổi, được 69 gam chất rắn. Xác định thành phần phần trăm khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp ban đầu.

Giải:

Gọi x, y là khối lượng $NaHCO_{3}$ và $Na_{2}CO_{3}$ trong 100g hỗn hợp muối.

- Khi nung hỗn hợp hai muối trên thì chỉ có $NaHCO_{3}$ bị nhiệt phân, còn $Na_{2}CO_{3}$ không bị nhiệt phân.

- Phương trình hóa học của phản ứng:

$2NaHCO_{3}\overset{t^{0}}{\rightarrow}Na_{2}CO_{3}+CO_{2}$ + $H_{2}O$

- Ta có: Khi nung 2.84g $NaHCO_{3}$ thì khối lượng giảm: 44 + 18 = 62g.

Khi nung x g $NaHCO_{3}$ thì khối lượng giảm: 100–69 = 31g.

⇒ x = 84g và y = 16g.

Vậy: Thành phần phần trăm khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp ban đầu là:

%$m_{NaHCO_{3}}$ = $\large \frac{84}{100}$.100% = 84%

%$m_{Na_{2}CO_{3}}$ = 100% - 84% = 16%.

8. Cho 3,1 gam hỗn hợp gồm hai kim loại kiềm ở hai chu kì kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn tác dụng hết với nước thu được 1,12 lít $H_{2}$ ở đktc và dung dịch kiềm.

a) Xác định tên hai kim loại đó và tính thành phần phần trăm khối lượng mỗi kim loại.

b) Tính thể tích dung dịch HCl 2M cần dùng để trung hòa dung dịch kiềm và khối lượng hỗn hợp muối clorua thu được.

Giải:

a) Kí hiệu $\bar{M}$ là nguyên tử khối trung bình của hai kim loại kiềm.

$\bar{M}+H_{2}O\rightarrow \bar{M}OH+\frac{1}{2}H_{2}$ (1)

- Ta có: $n_{\bar{M}}$ = 2$n_{H_{2}}$ = 2.$\large \frac{1,12}{22,4}$ = 0,1mol

⇒ $\bar{M}$ = $\large \frac{3,1}{0,1}$ = 31 ⇒ $M_{1}$ < $\bar{M}$ < $M_{2}$.

⇒ $M_{1}$ < 31 ⇒ $M_{1}$ là kim loại Na (M = 23 đvC)

⇒ $M_{2}$ > 31 ⇒ $M_{2}$ là kim loại K (M = 39 đvC) (vì đề bài cho hai kim loại kiềm ở hai chu kì kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn).

Gọi x là số mol của kim loại Na, ta có:

23x + 39.(0,1 - x) = 3,1 ⇒ x = 0,05mol

⇒ %$m_{Na}$ = $\large \frac{23.0,05}{3,1}$.100% = 37,1%

và %$m_{K}$ = 100% – 37,1% = 62,9%.

b) Phương trình hóa học của phản ứng:

$\bar{M}OH+HCl\rightarrow \bar{M}Cl+H_{2}O$ (2)

- Từ (1) và (2): $n_{HCl}$ = $n_{\bar{M}OH}$ = $n_{\bar{M}}$ = 0,1mol.

⇒ $V_{ddHCl}$ = $\large \frac{0,1}{2}$ = 0,05 lít = 50ml

- Khối lượng hỗn hợp muối: $m_{NaCl}$ + $m_{KCl}$ = (31 + 35,5).0,1 = 6,65g.

II. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP MỞ RỘNG, NÂNG CAO

1. Những nguyên tố trong nhóm IA của bảng tuần hoàn được sắp xếp từ trên xuống dưới theo thứ tự tăng dần của

A. điện tích hạt nhân nguyên tử.

B. khối lượng riêng.

C. nhiệt độ sôi.

D. số oxi hóa.

Trả lời:

Chọn C. Các nguyên tố trong nhóm IA của bảng tuần hoàn được sắp xếp từ trên xuống dưới theo thứ tự tăng dần của điện tích hạt nhân nguyên tử.

2.Nguyên tố có năng lượng ion hóa nhỏ nhất là

A.Li.

B.Na.

C.K.

D.Cs.

Trả lời:

Chọn D. Trong các nguyên tố trên thì Cs là nguyên tố có năng lượng ion hóa nhỏ nhất (giảm dần từ trên xuống).

3. Cho 3g hỗn hợp gồm Na và kim loại kiềm M tác dụng với nước. Để trung hòa dung dịch thu được cần 800ml dung dịch HCl 0,25M. Kim loại M là

A.Li.

B.Cs.

C.K.

D.Rb

Giải:

Chọn A.

- Phương trình hóa học:

$\bar{M}+H_{2}O\rightarrow \bar{M}OH+\frac{1}{2}H_{2}$ (1)

$\bar{M}OH+HCl\rightarrow \bar{M}Cl+H_{2}O$ (2)

- Ta có: $n_{hh}$ = $n_{HCl}$ = 0,8.0,25 = 0,2mol ⇒ $\bar{M}$ = $\large \frac{3}{0,2}$ = 15

Vì $M_{Na}$ = 23 > $\bar{M}$ nên kim loại còn lại phải là Li, vì $M_{Li}$ = 7< $\bar{M}$.

4. Hòa tan hoàn toàn 5,2g hai kim loại kiềm ở hai chu kì liên tiếp vào nước thu được 2,24 lít khí $H_{2}$ (đktc). Hai kim loại đó là

A.Li và Na.

B.Na và K.

C.K và Rb.

D.Rb và Cs.

Giải: Chọn B.

Kí hiệu $\bar{M}$ là nguyên tử khối trung bình của hai kim loại kiềm.

$\bar{M}+H_{2}O\rightarrow \bar{M}OH+\frac{1}{2}H_{2}$ (1)

- Ta có: $n_{\bar{M}}$ = 2$n_{H_{2}}$ = 2.$\large \frac{2,24}{22,4}$ = 0,2mol

⇒ $\bar{M}$ = $\large \frac{5,2}{0,2}$ = 26 ⇒ $M_{1}$ < $\bar{M}$ < $M_{2}$.

⇒ $M_{1}$ < 26 ⇒ $M_{1}$ là kim loại Na (M = 23 đvC)

⇒ $M_{2}$ > 26 ⇒ $M_{2}$ là kim loại K (M = 39 đvC) (vì đề bài cho hai kim loại kiềm ở hai chu kì kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn).

5. Hòa tan 4,7g $K_{2}O$ vào 195,3g nước. Nồng độ phần trăm của dung dịch thu được là

A.2,6%.

B.6,2%.

C.2,8%.

D.8,2%.

Giải: Chọn C.

- Phương trình hóa học:

$K_{2}O+H_{2}O\rightarrow 2KOH$

Ta có: $n_{KOH}$ = 2$n_{K_{2}O}$ = 2.$\large \frac{4,7}{94}$ = 0,1mol

⇒ $m_{KOH}$ = 0,1.56 = 5,6g

và C% = $\large \frac{5,6}{4,7+195,3}$.100% = 2,8%

6. Trong 1 lít dung dịch $Na_{2}SO_{4}$ 0,2M có tổng số mol các ion do muối phân li ra là

A.0,2mol.

B.0,4mol.

C.0,6mol.

D.0,8mol.

Giải: Chọn C.

Ta có: $Na_{2}SO_{4}\rightarrow 2Na^{+}+SO_{4}^{2-}$

⇒ $n_{ion}$ = $n_{Na^{+}}$ + $n_{SO_{4}^{2-}}$ = 3 $n_{Na_{2}SO_{4}}$ = 3.0,2.1 = 0,6mol.

7. Cho hỗn hợp Na và Mg lấy dư vào 100g dung dịch $H_{2}SO_{4}$ 20%. Tính thể tích khí $H_{2}$ (đktc) thu được.

Giải:

- Trong 100g dung dịch $H_{2}SO_{4}$ 20% có 20g $H_{2}SO_{4}$ và 80g $H_{2}O$.

- Ta có:

$H_{2}O\rightarrow \frac{1}{2}H_{2}$ (1)

$H_{2}SO_{4}\rightarrow H_{2}$ (2)

- Từ (1): $n_{H_{2}}$ = $\large \frac{1}{2}$$n_{H_{2}O}$ = $\large \frac{1}{2}$.$\large \frac{80}{18}$ = 2,22mol.

- Từ (2): $n_{H_{2}}$ = $n_{H_{2}SO_{4}}$ = $\large \frac{20}{98}$ = 0,204mol.

- Tổng số mol khí $H_{2}$ thoát ra là: n = 2,22 + 0,204 = 2,424mol

⇒ $V_{H_{2}}$ = 2,424.22,4 = 54,3 lít.