§2. KIM LOẠI KIỀM - KIỀM THỔ – NHÔM

I. Kim loại kiềm (nhóm IA)

1. Lí tính:

2. Hóa tính: $M-1e\rightarrow M^{1+}$

a. Với phi kim:

$4M+O_{2}\rightarrow 2M_{2}O$

$2M+X_{2}\rightarrow 2MX$

b. Với $H_{2}O$: $2M+2H_{2}O\rightarrow 2MOH+H_{2}$

c. Với axit: $2M+2HCl\rightarrow 2MCl+H_{2}$

d. Với dung dịch muối:

$M+H_{2}O\rightarrow MOH+\frac{1}{2}H_{2}$

$2NaOH+CuSO_{4}\rightarrow Cu(OH)_{2}$ + $Na_{2}SO_{4}$

3. Điều chế:

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

$2MOH\overset{dpnc}{\rightarrow}2M+\frac{1}{2}O_{2}$ + $H_{2}O$

4. Một số hợp chất của natri:

a. Natrihiđroxit NaOH: Là bazơ mạnh.

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

$n_{NaOH}$ : $n_{CO_{2}}$ $\geq$ 2: Tạo muối trung tính.

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

$n_{NaOH}$ : $n_{CO_{2}}$ $\leq$ 1: Tạo muối axit.

* Điều chế:

$Na_{2}CO_{3}+Ca(OH)_{2}\rightarrow CaCO_{3}$ + 2NaOH

b. Natrihiđro cacbonat $NaHCO_{3}$:

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

* Thủy phân: $NaHCO_{3}+H_{2}O\rightleftharpoons NaOH+H_{2}CO_{3}$

* Lưỡng tính:

$NaHCO_{3}+HCl= NaCl+CO_{2}$ + $H_{2}O$

$NaHCO_{3}+NaOH= Na_{2}CO_{3}+H_{2}O$

c. Natri cacbonat $Na_{2}CO_{3}$ (Sô đa).

* Thủy phân:

$Na_{2}CO_{3}+H_{2}O\rightleftharpoons NaHCO_{3}+NaOH$

$CO_{3}^{2-}+H_{2}O\rightleftharpoons HCO_{3}^{-}+OH^{-}$

* Điều chế: Phương pháp Solway.

Nén hỗn hợp:

$CO_{2}+H_{2}O+NH_{3}\rightarrow NH_{4}HCO_{3}$

$NH_{4}HCO_{3}+NaCl\rightarrow NaHCO_{3}+NH_{4}Cl$

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

II. Kim loại nhóm IIA (Kiềm thổ).

1. Lí tính.

2. Hóa tính: $M-2e\rightarrow M^{2+}$ (khử mạnh)

a. Với oxi và các phi kim.

$2M+O_{2}\overset{t^{0}}{\rightarrow}2MO$

$M+H_{2}\overset{t^{0}}{\rightarrow}M^{2+}H_{2}^{-1}$ (Hiđrua kim loại)

$M+Cl_{2}\overset{t^{0}}{\rightarrow}MCl_{2}$

$M+S\overset{t^{0}}{\rightarrow}MS$

$3M+N_{2}\overset{t^{0}}{\rightarrow}M_{3}N_{2}$

$3M+2P\overset{t^{0}}{\rightarrow}M_{3}P_{2}$

b. Với dung dịch axit.

* Với axit thông thường → Muối + $H_{2}$

* Với $HNO_{3}$, $H_{2}SO_{4}$ đặc → Muối, không giải phóng $H_{2}$.

c. Với $H_{2}O$ (trừ Be).

$Mg+H_{2}O$ (hơi) $\overset{t^{0}}{\rightarrow}MgO+H_{2}$

$M+2H_{2}O\rightarrow M(OH)_{2}+H_{2}$

d. Với dung dịch bazơ: chỉ có Be tác dụng tạo muối tan.

$Be+2NaOH\rightarrow Na_{2}BeO_{2}$ (Natri berilat) + $H_{2}$

3. Điều chế: $MX_{2}\overset{dpnc}{\rightarrow}M+X_{2}$

4. Một số hợp chất Canxi:

a. Canxi oxit CaO: Là oxit bazơ (vôi sống).

* Phản ứng đặc biệt:

$CaO+3C\overset{2000^{0}C}{\rightarrow}CaC_{2}+CO$

* Điều chế:

b. Canxi hiđroxit $Ca(OH)_{2}$: Vôi tôi.

* $Ca(OH)_{2}$ là chất rắn màu trắng, ít tan.

* Dung dịch $Ca(OH)_{2}$ gọi là nước vôi trong, tính bazơ yếu hơn NaOH.

* Phản ứng đặc biệt: Điều chế clorua vôi.

$2Ca(OH)_{2}+2Cl_{2}\rightarrow CaCl_{2}+Ca(ClO)_{2}+2H_{2}O$

* Điều chế:

$CaCl_{2}+2H_{2}O\rightarrow H_{2}$ + $Ca(OH)_{2}+Cl_{2}$

$CaCl_{2}+2NaOH\rightarrow Ca(OH)_{2}+2NaCl$

c. Canxicacbonat: $CaCO_{3}$

* Phản ứng đặc biệt:

- Chiều (1): Giải thích sự xâm thực của nước mưa.

- Chiều (2): Giải thích sự tạo thành thạch nhũ trong các hang động, cặn đá vôi trong ấm đun nước.

* Điều chế:

$Ca(OH)_{2}+CO_{2}\rightarrow CaCO_{3}$ + $H_{2}O$

$Ca(OH)_{2}+Ca(HCO_{3})_{2}\rightarrow 2CaCO_{3}$ + 2$H_{2}O$ (*)

5. Nước cứng và cách làm mềm nước (cứng):

a. Định nghĩa:

* Nước cứng là nước chứa nhiều ion $Ca^{2+}$ và $Mg^{2+}$.

* Nước cứng tạm thời: chứa $Ca(HCO_{3})_{2}$, $Mg(HCO_{3})_{2}$.

* Nước cứng vĩnh cửu: chứa $MCl_{2}$, $MSO_{4}$ (M là Ca, Mg).

b. Cách làm mềm nước:

* Dùng hóa chất để kết tủa các ion $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$ (*) hoặc đun sôi (**).

* Trao đổi ion: dùng nhựa ionit.

III. NHÔM:

1. Hóa tính: Khử mạnh $Al-3e\rightarrow Al^{3+}$

a. Với oxi và các phi kim:

$4Al+3O_{2}\overset{t^{0}}{\rightarrow}2Al_{2}O_{3}$

$2Al+3S\overset{t^{0}}{\rightarrow}Al_{2}S_{3}$

$4Al+3C\overset{800^{0}C}{\rightarrow}Al_{4}C_{3}$

$2Al+N_{2}\overset{800^{0}C}{\rightarrow}2AlN$

b. Với $H_{2}O$: $2Al+6H_{2}O\rightarrow 2Al(OH)_{3}$ + $3H_{2}$

Phản ứng dừng lại vì tạo $Al(OH)_{3}$ không tan.

c. Với kiềm → Natrialuminat.

$2Al+2NaOH+2H_{2}O\rightarrow 2NaAlO_{2}+3H_{2}$

Đúng hơn: $2Al+2NaOH+6H_{2}O\rightarrow 2Na[Al(OH)_{4}]+3H_{2}$ (Natri tetrahiđroxoaluminat)

d. Với dung dịch axit: như các kim loại khác.

e. Với oxit kém hoạt động - Phản ứng nhiệt nhôm.

$Fe_{2}O_{3}+2Al\overset{t^{0}}{\rightarrow}Al_{2}O_{3}+2Fe+Q$

$Cr_{2}O_{3}+2Al\overset{t^{0}}{\rightarrow}Al_{2}O_{3}+2Cr$

$3CuO+2Al\overset{t^{0}}{\rightarrow}Al_{2}O_{3}+3Cu$

2. Điều chế: $2Al_{2}O_{3}\overset{dpnc}{\rightarrow}4Al+3O_{2}$

3. Hợp chất nhôm:

a. Nhôm oxit $Al_{2}O_{3}$: là hợp chất lưỡng tính.

$Al_{2}O_{3}+6HCl\rightarrow 2AlCl_{3}+3H_{2}O$

$Al_{2}O_{3}+2NaOH\rightarrow 2NaAlO_{2}+H_{2}O$

b. Nhôm hitroxit $Al(OH)_{3}$ : là hợp chất lưỡng tính.

$Al(OH)_{3}+3HCl\rightarrow AlCl_{3}+3H_{2}O$

$Al(OH)_{3}+NaOH\rightarrow NaAlO_{2}+2H_{2}O$

$HAlO_{2}.H_{2}O$ (axit aluminic).