Kim loại kiềm là gì? Lý thuyết và các dạng bài tập thường gặp

Các kim loại kiềm là các nguyên tố nằm ở nhóm IA của bảng tuần hoàn (cột đầu tiên). Các kim loại kiềm là những kim loại điển hình, có màu trắng bạc, ánh kim, nhẹ, mềm. Từ Li đến Cs, khối lượng riêng và độ cứng tăng dần, nhưng nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi giảm dần. Để hiểu rõ hơn Kim loại kiềm là gì? Toploigiai mời các bạn đọc bài viết Kim loại kiềm là gì, Lý thuyết và các dạng bài tập thường gặp dưới đây.

Kim loại kiềm là gì?

Kim loại kiềm là tập hợp tất cả các nguyên tố là kim loại trong nhóm IA của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

Kim loại kiềm gồm những nguyên tố hóa học sau:

Liti - Li

Natri - Na

Kali - K

Rubiđi - Rb

Xesi - Cs

Franxi - Fr

Cầu hình electrong nguyên tử của kim loại kiềm:

Li: [He] 2s¹

Na: [Ne] 3s¹

K: [Ar]4s¹

Rb: [Kr] 5s¹

Cs: [Xe] 6s¹

>>> Tham khảo: Kim loại kiềm là gì? Lý thuyết và các dạng bài tập thường gặp

Tính chất vật lý của kim loại kiềm.

Kim loại kiềm thực chất ra cũng thuộc nhóm kim loại do đó chúng đều có những tính chất chung của kim loại như: Có tính dẻo, có ánh kim, dẫn điện tốt, dẫn nhiệt tốt.

Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tương đối thấp hơn so với các nguyên tố khác.

Độ cứng cứng của kim loại kiềm thấp do kim loại kiềm có mạng tinh thể lập phương tâm khối, cấu trúc tương đối rỗng, ngoài ra trong tinh thể các nguyên tử và ion liên kết với nhau bằng liên kết kim loại yếu. Chúng ta xem nhiều videos trên mạng khi làm thí nghiệm với Natri người làm có thể lấy dao cắt Natri một cách dễ dàng.

Tính chất hóa học của kim loại kiềm.

Do có năng lượng ion hoá nhỏ (tính oxi hoá yếu) nên các kim loại kiềm có tính khử rất mạnh. Tính khử của nhóm kim loại này tăng dần theo chiều từ liti đến xesi.

M → M⁺ + e

Các kim loại kiềm có số oxi hoá là +1 trong các hợp chất.

1. Tác dụng với phi kim

Khi tác dụng với phi kim, các kim loại kiềm sẽ khử các nguyên tử phi kim thành ion âm.

Ví dụ:

2K + Cl₂ → 2KCl

Li + O₂ → Li₂O

Na + O₂ → Na₂O

2. Tác dụng với nước.

Kim loại kiềm tác dụng với nước tạo thành Hidroxit tương ứng và giải phóng khí Hidro

K + H₂O → KOH + H₂

Na + H₂O → NaOH + H₂

3. Tác dụng với Axit

Kim loại kiềm có khả năng khử mạnh ion H⁺ trong dung dịch axit HCl và H₂SO₄ loãng tạo thành khí hidro theo phương trình phản ứng chung như sau:

2M + H₂O → 2MOH + H₂↑

Ví dụ:

2K + 2HCl → 2KCl + H₂↑

K + H₂SO₄ → K₂SO₄ + H₂↑

Chú ý: Tất cả các kim loại kiềm đều gây ra hiện tượng nổ khi tiếp xúc với axit. Do đó, người làm thí nghiệm cần cẩn thận để đảm bảo an toàn.

Phương pháp điều chế và ứng dụng của kim loại kiềm

Để điều chế kim loại kiềm, ta có các cách sau:

- Điều chế từ hợp chất: Ta tiến hành khử các ion của chúng theo phương trình tổng quát: M⁺ + e → M

- Phương pháp điện phân nóng chảy: Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến trong điều chế kim loại kiềm do ion của kim loại rất khó bị khử, đặc biệt là điện phân muối halogenua của kim loại kiềm nóng chảy.

>>> Tham khảo: Bảo quản kim loại kiềm bằng cách nào?

Ứng dụng

Kim loại kiềm được ứng dụng nhiều trong cuộc sống như sau:

Các kim loại này được dùng để chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp (thường được dùng trong các thiết bị báo cháy)

Một số các kim loại kiềm như natri hay kali cũng được sử dụng để làm chất trao đổi nhiệt trong một vài lò phản ứng hạt nhân.

Kim loại xesi được ứng dụng trong chế tạo tế bào quang điện.

Các dạng bài tập thường gặp về kim loại kiềm

Dạng 1: Lý thuyết về kim loại kiềm

Ví dụ 1: Kim loại kiềm có nhiều ứng dụng quan trọng : (1) Chế tạo các hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp ; (2) Kim loại Na và K dùng làm chất trao đổi nhiệt trong các lò phản ứng hạt nhân ; (3) Kim loại xesi dùng làm tế bào quang điện ; (4) Các kim loại Na, K dùng để điều chế các dung dịch bazơ ; (5) kim loại kiềm dùng để điều chế các kim loại hiếm bằng phương pháp nhiệt luyện. Phát biểu đúng là :

A. 1, 2, 3, 5. 

B. 1, 2, 3, 4.

C. 1, 3, 4, 5.

D. 1, 2, 4, 5.

Lời giải:

Các ứng dụng quan trọng của kim loại kiềm là:

(1) Chế tạo các hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp.

(2) Kim loại Na và K dùng làm chất trao đổi nhiệt trong các lò phản ứng hạt nhân.

(3) Kim loại xesi dùng làm tế bào quang điện.

(5) kim loại kiềm dùng để điều chế các kim loại hiếm bằng phương pháp nhiệt luyện.

Đáp án: A

Dạng 2: Bài tập về kim loại kiềm tác dụng với nước và dung dịch axit

Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm hai kim loại A, B nằm kế tiếp nhau trong cùng nhóm IA. Lấy 6,2 gam X hoà tan hoàn toàn vào nước thu được 2,24 lít hiđro (đktc). A, B là :

A. Li, Na.

B. Na, K.

C. K, Rb.

D. Rb, Cs.

Đáp án: B

Dạng 3: Bài tập CO₂, SO₂ tác dụng với dung dịch kiềm

* Một số lưu ý cần nhớ:

Khi cho CO₂, SO₂ vào dung dịch (NaOH, KOH) ta cần xét giá trị T = n_OH^- / n_CO2

Nếu T ≥ 2 => Sản phẩm tạo thành muối trung hòa

Nếu T ≤ 1 => Sản phẩm tạo thành muối axit

Nếu 1 < T < 2 => Sản phẩm tạo ra 2 muối là CO^32- và HCO^3-

Ví dụ 3: Dẫn từ từ 5,6 lít CO₂ (đktc) vào 400 ml dung dịch chứa đồng thời các chất NaOH 0,3M; KOH 0,2M; Na₂CO₃ 0,1875M; K₂CO₃ 0,125M thu được dung dịch X. Thêm dung dịch CaCl₂ dư vào dung dịch X, số gam kết tủa thu được là:

Bài giải:

n_CO2 = 0,25 mol; n_NaOH = 0,12 mol; n_KOH = 0,08 mol; n_Na2CO3 = 0,075 mol; n_K2CO3 = 0,05 mol

=> n_CO3 = 0,125 mol ; n_OH = 0,2 mol

Vì n_OH^- < n_CO2 => C_O2 phản ứng với OH^- tạo HCO^3-

CO₂ + OH^- → HCO^3-

0,2 ← 0,2

CO₂ + CO^32- + H₂O → 2HCO^3-

0,05 → 0,05

=> nCO₃ = 0,125  – 0,05 = 0,075 mol

=> n_CaCO3 = n_CO3 = 0,075 => m_CaCO3 = 7,5g

----------------------------------

Trên đây, Toploigiai đã tổng hợp kiến thức về Kim loại kiềm là g? Lý thuyết và các dạng bài tập thường gặp. Hi vọng các bạn có những kiến thức bổ ích khi đọc bài viết này, chúc các bạn học tập tốt.