Na + H2O → NaOH + H2

1. Phương trình Na tác dụng với H2O:

1.1. Cân bằng:

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

1.2. Điều kiện phản ứng giữa kim loại Na với H2O:

Điều kiện phản ứng: Không có

2. Cách thực hiện phản ứng kim loại Na với H2O:

Khi thêm mẫu natri vào cốc nước cất, hãy chắc chắn rằng bạn sử dụng đúng lượng mẫu và cốc được đặt trên một bề mặt phẳng. Trong quá trình thêm, bạn cần nhìn chăm chú vào cốc để đảm bảo mẫu natri không rơi ra ngoài. Sau khi thêm mẫu, hãy khuấy đều cho đến khi natri tan hoàn toàn. Bạn có thể sử dụng natri tan để thực hiện các thí nghiệm khác nhau trong phòng thí nghiệm, ví dụ như phản ứng hóa học giữa natri và axit hoặc natri và nước brom. Hãy luôn đọc kỹ hướng dẫn trước khi thực hiện bất kỳ thí nghiệm nào!

3. Hiện tượng nhận biết phản ứng kim loại Na với H2O:

Khi natri phản ứng với nước, quá trình diễn ra nhanh chóng. Natri chảy thành giọt tròn, có màu trắng và di chuyển trên mặt nước. Trong quá trình phản ứng, natri tan dần cho đến hết và giải phóng khí hiđro (H2). Quá trình này tạo ra nhiều nhiệt, cho thấy phản ứng là một phản ứng toả nhiệt. Khi dung dịch bắt đầu bay hơi, ta sẽ thu được một chất rắn trắng, đó là hidroxit natri (NaOH). Chất này có nhiều ứng dụng trong cuộc sống, ví dụ như trong sản xuất giấy, mỹ phẩm, thuốc nhuộm và cả trong sản xuất hóa chất khác. Ngoài ra, phản ứng giữa natri và nước còn là một ví dụ tuyệt vời về sự tương tác giữa các yếu tố hóa học và vật lý, đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu và hiểu về khoa học tự nhiên.

4. Tính chất hóa học của kim loại kiềm:

Nguyên tử kim loại kiềm có năng lượng ion hóa I1 thấp và thế điện cực chuẩn E0 rất âm. Do đó, kim loại kiềm có khả năng khử mạnh mẽ, được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của cuộc sống và công nghiệp. Tiếp tục trang 21.

4.1. Tác dụng với phi kim:

Hầu hết kim loại kiềm đều có thể khử phi kim. Ví dụ, natri cháy trong không khí khô tạo thành natri peoxit Na2O2. Trong hợp chất peoxit, oxi có số oxi hóa -1. Kim loại kiềm khác cũng có thể tương tác với các phi kim khác để tạo thành các hợp chất mới có tính chất đặc trưng khác nhau.

Tác dụng của Oxi

Việc cháy Natri trong khí oxi khô được tạo thành Natri peoxit Na2O2, trong không khí khô ở nhiệt độ thường tạo thành Natri oxit Na2O. Các kim loại kiềm khác cũng có thể phản ứng với oxi để tạo ra các hợp chất mới. Ví dụ, khi Natri phản ứng với khí oxi trong môi trường có độ ẩm, cũng có thể thu được Natri oxit Na2O.

2Na + O2 → Na2O2

2Na + 1/2O2 → Na2O

Tác dụng với Clo

Các kim loại kiềm cũng có thể tương tác với clo để tạo ra các hợp chất mới. Ví dụ, khi hòa tan kim loại K trong khí clo, ta có phản ứng:

2K + Cl2 → 2KCl

Với halogen, lưu huỳnh:

Các kim loại kiềm có khả năng khử cao, do đó chúng có thể cháy trong không khí có chứa hơi ẩm và clo ở nhiệt độ cao. Khi tiếp xúc với brom lỏng, K, Rb và Cs sẽ phát nổ mạnh, trong khi Li và Na chỉ tương tác bên ngoài. Đối với iot, các kim loại kiềm chỉ tương tác mạnh khi được đun nóng. Nghiền kim loại kiềm với bột lưu huỳnh sẽ gây ra phản ứng nổ. Ngoài ra, các kim loại kiềm còn có khả năng phản ứng với lưu huỳnh để tạo thành các hợp chất mới như sulfat và sulfua.

Đối với nitơ, cacbon và silic:

Các kim loại kiềm chỉ có thể tác động trực tiếp lên một số phi kim như nitơ, cacbon và silic. Ví dụ, chỉ có Li có khả năng tác động trực tiếp lên nitơ để tạo thành Li3N, Li2C2, Li6Si2 khi được đun nóng. Tuy nhiên, vẫn còn rất nhiều điều thú vị để khám phá về các tác dụng của các kim loại kiềm với các phi kim khác.

Ở lĩnh vực công nghiệp, các kim loại kiềm được sử dụng để sản xuất hợp chất hữu cơ, tăng độ tan của kim loại trong dung dịch, sản xuất pin điện hóa, các loại dung môi và chất bảo quản. Ngoài ra, các kim loại kiềm còn được ứng dụng trong công nghiệp thuỷ tinh, sản xuất xà phòng và đèn plasma. Hiểu rõ về các tác dụng của các kim loại kiềm sẽ giúp chúng ta có cái nhìn rõ hơn về ứng dụng của chúng trong đời sống và công nghiệp.

4.2. Kim loại kiềm tác dụng với axit:

Kim loại kiềm thường được biết đến trong lĩnh vực hóa học với khả năng khử ion H+ của dung dịch axit (như HCl và H2SO4 loãng) một cách dễ dàng. Điều này dẫn đến sự tương tác giữa kim loại kiềm và axit, tạo thành khí H2 (điều này có thể gây ra một phản ứng nổ nguy hiểm). Một ví dụ đơn giản là khi chúng ta cho 2 kim loại kiềm Li tác dụng với 2 phân tử axit HCl, chúng ta thu được 2 phân tử LiCl và khí H2↑.

Công thức tổng quát cho phản ứng giữa kim loại kiềm và axit là: 2M + 2H+ → 2M+ + H2↑.

4.3. Kim loại kiềm tác dụng với nước H2O:

Kim loại kiềm cũng có khả năng dễ dàng khử nước và tạo ra khí hiđro. Ví dụ, khi cho 2Na tác dụng với 2H2O, ta thu được 2NaOH (dd) và H2↑.

Công thức tổng quát cho phản ứng giữa kim loại kiềm và nước là: 2M + 2H2O → 2MOH (dd) + H2↑.

Các kim loại kiềm được bảo quản bằng cách ngâm chìm trong dầu hỏa vì tính chất dễ bị oxy hóa của chúng khi tiếp xúc với không khí.

5. Bài tập vận dụng liên quan:

Câu 1. Trong nhóm kim loại kiềm thổ, các loại kim loại này cũng phải được bảo quản bằng cách ngâm chìm trong dầu hỏa do tính chất dễ bị oxy hóa khi tiếp xúc với không khí.

A. Tính khử của kim loại tăng khi bán kính nguyên tử tăng

B. Tính khử của kim loại tăng khi bán kính nguyên tử giảm

C. Tính khử của kim loại giảm khi bán kính nguyên tử tăng

D. Tính khử của kim loại không đổi khi bán kính nguyên tử giảm

Đáp án A: Tính khử của kim loại tăng khi bán kính nguyên tử tăng

Câu 2. Nhận định nào sau đây không đúng về kim loại kiềm?

A. Đều có cấu tạo mạng tinh thể giống nhau: lập phương tâm khối.

B. Dễ bị oxi hóa.

C. Năng lượng ion hóa thứ nhất của các nguyên tử kim loại kiềm thấp hơn so với các nguyên tố khác trong cùng chu kỳ.

D. Những nguyên tử thuộc nhóm này có một electron chỉ tồn tại ở phân lớp p.

Đáp án B

Nhận định nào sau đây không đúng về kim loại kiềm?

Dễ bị oxi hóa => dễ bị khử

Câu 3. Dung dịch kiềm không có những tính chất hóa học nào sau đây

A. Tác dụng với oxit bazơ

B. Tác dụng với axit

C. Tác dụng với dung dịch oxit axit

D. Bị nhiệt phân hủy 

Đáp án A

Dung dịch kiềm không có tính chất hóa học là Tác dụng với oxit bazơ

Câu 4. Dung dịch KOH không có tính chất hoá học nào sau đây?

A. Làm quỳ tím hoá xanh

B.Tác dụng với oxit axit tạo thành muối và nước

C.Tác dụng với axit tạo thành muối và nước

D. Bị nhiệt phân huỷ tạo ra oxit bazơ và nước 

Đáp án D

Dung dịch KOH không có tính chất hoá học đó là Bị nhiệt phân huỷ tạo ra oxit bazơ và nước

Chỉ có bazo không tan bị nhiệt phân hủy thành oxit và nước

B. NaCl

C. HCl

D. CaCl2

B. Mg(NO3)2

C. FeCl2

D. CuSO4

Đáp án A

A đúng vì BaCl2 thỏa mãn hết các tính chất của X

B sai vì Mg(NO3)2 không tác dụng với NaHSO4 AgNO3

C sai vì FeCl2 không tác dụng với NaHSO4

D sai vì CuSO4 không tác dụng với NaHSO4

Cau 6. Cho các phát biểu sau về ứng dụng của kim loại kiềm:

(1) Kim loại kiềm dùng để chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp,

(2) Kim loại kiềm được sử dụng để sản xuất một số kim loại quý bằng phương pháp nhiệt kim loại.

(3) Kim loại kiềm được sử dụng như là chất xúc tác trong nhiều phản ứng hữu cơ.

(4) Kim loai kiềm dùng để làm điện cực trong pin điện hóa

(5) Kim loại kiềm dùng để gia công các chi tiết chịu mài mòn trong máy bay, tên lửa, ô tô

Trong các phát biểu trên, số phát biểu đúng là:

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4

Đáp án C

(1) Kim loại kiềm được sử dụng để tạo ra hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp.

(2) Kim loại kiềm được sử dụng để sản xuất một số kim loại quý bằng cách sử dụng phương pháp nhiệt kim loại.

(3) Kim loại kiềm được sử dụng như xúc tác trong nhiều phản ứng hữu cơ.

Câu 7. Cho hỗn hợp chứa 3,36 gam K và một kim loại kiềm A vào nước, thu được 1,792 lít H2. Tỉ lệ khối lượng của A trong hỗn hợp là

A. 18,75 %.

B. 10,09%.

C. 13,13%.

D. 55,33%. 

Đáp án A

Gọi công thức chung của 2 kim loại kiềm là M

Phản ứng xảy ra

M + H2O→ MOH + 1/2H2

nM = 2nH2 = 0,16 mol => M = 3,36/0,16 = 21

=> Li (7)< M = 21 <  K (39)

Gọi số mol của K và Li lần lượt là x và y:

Ta có:

% mLi = 0,09.7/3,36 .100% = 18,75%

Câu 8. Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về 2 muối NaHCO3 và Na2CO3?

A. Cả 2 muối đều dễ bị nhiệt phân.

B. Cả 2 muối đều tác dụng với axit mạnh giải phóng khí CO2.

C. Cả 2 muối đều bị thủy phân tạo mỗi trường kiềm yếu.

D. Cả 2 muối đều có thể tác dụng với dung dịch Ca(OH)2 tạo kết tủa.

Đáp án A

A sai vì Na2CO3 không bị nhiệt phân

B, C, D đúng

Câu 9. Cho các chất sau : Na, Na2O, NaCl, NaHCO3, Na2CO3. Số chất có thể tạo ra NaOH trực tiếp từ một phản ứng là:

A. 2

B. 3

C. 4.

D. 5. 

Đáp án D

Các chất đó là: Na2O; NaCl; Na2CO3, NaHCO3, Na

Na + H2O  → NaOH + H2

Na2O + H2O → NaOH

2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2

Na2CO3 + Ba(OH)2 → 2NaOH + BaCO3↓

NaHCO3 + Ba(OH)2 → BaCO3↓ + NaOH + H2O

=> cả 5 chất đều có thể điều chế trực tiếp ra NaOH bằng một phản ứng.

Câu 10. Đặt một mẩu nhỏ natri lên túi giấy thấm, gấp nó thành dạng thuyền và đặt thuyền giấy lên chậu nước đã nhỏ vài giọt phenolphtalein.

Dự đoán hiện tượng có thể quan sát được trong thí nghiệm như sau:

(a) Chiếc thuyền chạy vòng quanh chậu nước.

(b) Thuyền bốc cháy.

(c) Nước chuyển màu hồng.

(d) Mẩu natri nóng chảy.

Trong các dự đoán trên, số dự đoán đúng là:

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4. 

Đáp án D

Cả 4 dự đoán đều đúng.

Chiếc thuyền làm bằng giấy thấm nước làm cho mẩu Na phản ứng với nước.

Phương trình phản ứng:

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

Khí H2 tạo ra lực đẩy để làm chuyển động cục bộ ở mẩu Na và thuyền trong chậu nước.

Phản ứng này tạo ra nhiệt năng, làm cho thuyền cháy lên, mẩu Na nóng chảy và tái hình thành lại tròn trịa do tác động của lực căng bề mặt.

Vì NaOH là dung dịch bazơ ⇒ n hỏ phenolphtalein làm dung dịch chuyển màu hồng.