Phương pháp giải một số dạng bài tập về kim loại kiềm

Dạng 1: Lý thuyết về kim loại kiềm

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Câu nào sau đây mô tả đúng sự biến đổi tính chất của các kim loại kiềm theo chiều điện tính hạt nhân tăng dần ?

A. Bán kính nguyên tử giảm dần.                          

B. Nhiệt độ nóng chảy tăng dần.

C. Năng lượng ion hoá I₁ của nguyên tử giảm dần.                         

D. Khối lượng riêng của đơn chất giảm dần.

Hướng dẫn giải chi tiết:

A. Bán kính nguyên tử giảm dần. (sai, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, bán kính nguyên tử tăng dần)

B. Nhiệt độ nóng chảy tăng dần. (sai, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, nhiệt độ nóng chảy giảm dần)

C. Năng lượng ion hoá I₁ của nguyên tử giảm dần. (đúng)            

D. Khối lượng riêng của đơn chất giảm dần. (sai)

Đáp án C.

Ví dụ 2: Để điều chế kim loại Na, người ta thực hiện phản ứng

A. điện phân dung dịch NaOH.               

B. điện phân nóng chảy NaCl hoặc NaOH.

C. cho dung dịch NaOH tác dụng với dung dịch HCl.     

D. cho dung dịch NaOH tác dụng với H₂O.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Để điều chế kim lại Na người ta thường điện phân nóng chảy NaCl hoặc NaOH

Đáp án B

Ví dụ 3: 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.

Hướng dẫn giải chi tiết:

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 1: Cho 4,017 gam một kim loại kiềm M hòa tan vào nước dư được dung dịch Y. Trung hòa dung dịch Y cần vừa đủ 0,103 mol HCl. Kim loại X là :

A. Na.

B. Li.

C. Rb.

D. K.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Ta có phương trình phản ứng:

2M   +   2H₂O   →   2MOH   +   H₂  (1)

mol:      0,103                        0,103

MOH   +   HCl   →    MCl    +    H₂O (2)

mol:      0,103       0,103

n M = n MOH = n HCl = 0,103  mol

=> M = 4,017 : 0,103 = 39

=> M là K

Đáp án D

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.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Gọi kí hiệu hóa học chung của 2 kim loại A, B là R

Ta có phương trình phản ứng :

2R   +   2H₂O   →   2ROH   +   H₂

mol:      0,2                                        0,1

\(\overline M  = \frac{{6,2}}{{0,2}} = 31\) (g/mol).

Vậy 2 kim loại là Na (23) và K (39).

Đáp án B

Ví dụ 3: Hoà tan hoàn toàn 8,5 gam hỗn hợp X gồm Na và K vào nước, thu được dung dịch Y và V lít khí H₂ (đktc). Trung hoà Y bằng H₂SO₄, sau đó cô cạn dung dịch, thu được 22,9 gam muối. Giá trị của V là :

A. 6,72.

B. 4,48. 

C. 3,36. 

D. 2,24.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Ta có sơ đồ phản ứng:

\(\mathop {\left\{ \begin{array}{l}Na\\K\end{array} \right.}\limits_{8,5g}  + {H_2}O \to \left\{ \begin{array}{l}NaOH\\KOH\end{array} \right. + {H_2}S{O_4} \to \mathop {\left\{ \begin{array}{l}{K_2}S{O_4}\\N{a_2}S{O_4}\end{array} \right.}\limits_{22,9g} \)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng

m SO₄ có trong dung dịch là: 22,9 – 8,5 = 14,4 gam

=> n SO₄ = 14,4 : 96 = 0,15 mol

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích trong dung dịch muối:

n Na⁺ + n K⁺ = 2. n SO₄^2-

=> n Na⁺ + n K⁺ = 2 . 0,15 = 0,3 (mol)

Ta có phương trình tổng quát như sau

R + H₂O → ROH + ½ H₂

=> n H₂ = ½ n R = 0,15 mol

=> V H₂ = 0,15 . 22,4 = 3,36 lít

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 CO₃^2- và HCO₃^-

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: 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:

Hướng dẫn giải chi tiết:

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 => CO₂ phản ứng với OH^- tạo HCO₃^-

CO₂ + OH^- → HCO₃^-

0,2 ← 0,2

CO₂ + CO₃^2- + H₂O → 2HCO₃^-

0,05 → 0,05

=> n_CO3 = 0,125  – 0,05 = 0,075 mol

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

Ví dụ 2: Sục từ từ V lít khí CO₂ (đktc) từ từ vào 500 ml dung dịch hỗn hợp NaOH 0,6M; KOH 0,2M và Ba(OH)₂ 0,4M. Kết thúc phản ứng thu được 27,58 gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị lớn nhất của V thỏa mãn điều kiện của bài toán là

Hướng dẫn giải chi tiết:

V lớn nhất khi có hiện tượng hòa tan kết tủa

n_OH = n_NaOH + n_KOH + 2n_Ba(OH)2 = 0,8 mol

n_BaCO3 = 0,14 mol < n_Ba2+ = 0,2 mol => CO₃^2- tạo hết thành kết tủa

=> n_CO2 = n_OH – n_BaCO3 = 0,66 mol

=> V = 14,784 lít.