Đề kiểm tra 45 phút Chương 6 Kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, nhôm

Gọi số mol của Na₂O, K₂O trong hỗn hợp ban đầu lần lượt là x, y (mol)

Phương trình phản ứng:

        2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

mol:  0,04       ←         0,04  ← 0,02

      Na₂O + H₂O → 2NaOH

mol:  x       →             2x

      K₂O + H₂O → 2KOH

mol:  y           →       2y

Dung dịch Y thu được có pH = 1 nên sau phản ứng HCl dư:

             NaOH    +   HCl    →    NaCl      +      H₂O

mol: 2x + 0,04 → 2x+ 0,04 → 2x + 0,04

        KOH + HCl → KCl + H₂O

mol:  2y  →   2y   →  2y

Ta có: pH = 1 ⇒ [H⁺] = 0,1 ⇒ n_{HCl dư} = 0,1.0,1 = 0,01 (mol)

⇒ n_{HCl pư} = n_{HCl bđ} – n_{HCl p/ư}

⇒ 2x + 0,04 + 2y = 0,05.3 – 0,01 = 0,14 (mol)          (1)

Khi cô cạn Y, chất rắn khan thu được các chất gồm NaCl và KCl:

m_{rắn khan} = (2x + 0,04).58,5 + 2y.74,5 = 9,15           (2)

Từ (1) và (2) suy ra x = 0,04; y = 0,03

⇒ m = m_Na + m_Na2O + m_K2O = 0,04.23 + 0,02.62 + 0,03.94 = 4,98 (g)

Giá trị gần nhất với m là 5.

 Gọi công thức của phèn chua hoặc phèn nhôm có dạng:

M₂SO₄.Al₂(SO₄)₃.24H₂O

n_OH- = 0,054 mol

n_Al(OH)3 = 0,01 mol

Áp dụng công thức:

n_Al(OH)3 = 4n_Al³⁺ - n_OH- n_Al³⁺ = (0,054 + 0,01)/4 = 0,016 mol

n_phèn = n_Al2(SO4)3 = 0,008 mol

M_phèn = 7,584/0,008 = 948

M là Kali

Quá trình điện phân NaOH thực chất là quá trình điện phân H₂O:

Ở catot: 2H₂O + 2e → 2OH^- + H₂

Anot: 2H₂O - 4e → 4H⁺ + O₂

n_{electron trao đổi} = 100 mol

m_{dung dịch ban đầu} =

Khi đun nước, các muối tan Ca(HCO₃)₂ bị nhiệt phân thành muối không tan CaCO₃. Muối này tích tụ dưới đáy, lâu ngày trở thành lớp cặn. 

 Sử dụng lần lượt thuốc thử KOH và K₂CO₃ để nhận biết các dung dịch trên:

Cho KOH lần lượt vào các mẫu thử. Có kết tủa trắng là MgCl₂

2KOH + MgCl₂ → Mg(OH)₂↓ + 2KCl

Tiếp tục cho K₂CO₃ vào 2 mẫu thử còn lại ⇒ Xuất hiện tủa trắng là BaCl₂

K₂CO₃ + BaCl₂ → BaCO₃↓ + 2KCl

n_H2 = 0,03 (mol); n_Al(OH)3 = 0,1 (mol), n_SO2 = 0,11 (mol)

Vì X tác dụng với dung dịch NaOH sinh ra khí H₂ ⇒ X gồm Al₂O₃, Fe và Al dư.

Bảo toàn nguyên tố Al:

n_{Al ban đầu} = n_{Al (X)} + 2n_Al2O3 = n_Al(OH)3 = 0,1 mol

Bảo toàn nguyên tử O: n_{O (oxit sắt)} = 3n_Al2O3 = 0,12 mol

Chất rắn Z không tan là Fe.

n_{e cho} = n_{e nhận} = 2n_SO2

m_{muối sunfat} = m_Fe + m_SO4^2– ⇒ m_Fe­ = 15,6 – 0,11.96 = 5,04 gam

⇒ m = m_Fe + m_O = 5,04 + 0,12.16 = 6,96 gam

Kim loại kiềm cùng nhóm IA, thuộc các chu kì khác nhau → số lớp electron khác nhau.

NaOH hòa tan được Al(OH)₃ vì Al(OH)₃ là hidroxit lưỡng tính

Phương trình phản ứng minh họa:

Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O

Chất phản ứng được với NaOH là: Al(NO₃)₃, HCl, CO₂

Phương trình phản ứng liên quan

Al(NO₃)₃ + 3NaOH → Al(OH)₃ + 3NaNO₃

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

CO₂ + NaOH → Na₂CO₃ + H₂O.

Thạch cao sống: CaSO₄.2H₂O

Thạch cao nung: CaSO₄.H₂O dùng để bó bột khi gãy xương. 

Thạch cao khan: CaSO₄

Lần lượt cho NaOH vào các mẫu thử. Chất rắn tan có khí thoát ra là Al, tan không có khí là Al₂O­₃, không tan là Mg.

PTHH:

Al + NaOH + H₂O → NaAlO₂ + 3/2 H₂

Al₂O₃ + 2NaOH → NaAlO₂ + H₂O

 n_HCl = 0,35 .1,5 = 0,525 mol

Phương trình phản ứng

K₂CO₃ + HCl → KHCO₃ + KCl (1)

0,375 → 0,375 → 0,375

KHCO₃ + HCl → KCl + CO₂ + H₂O (2)

0,15 (0,525 - 0,375) 0,15

Theo phương trình phản ứng

n_CO2 =n_KHCO3 = 0,15 mol

V_CO2 = 0,15.22,4 = 3,36 lít

n_CaCO3= n_K2CO3 + n_KHCO3 - n_CO2 = 0,375 + 0,3 - 0,15 = 0,525 mol

=> m_CaCO3 = 52,5 gam.

Phương trình phản ứng minh họa:

 2Al + 2KOH + 2H₂O → 2KAlO₂ + 3H₂ 

 Natri hiđroxit (còn gọi là xút ăn da) có công thức hóa học là NaOH. 

Công thức hóa học của sođa khan là Na₂CO₃

n_KOH = 0,2.1 = 0,2 mol

Do CO₂ dư, nên sau phản ứng chỉ thu được muối KHCO₃.

Bảo toàn nguyên tố K:

n_KHCO3 = n_KOH = 0,2 mol

Vậy m_KHCO3 = 0,2.100 = 20 gam.

Cr₂O₃ + 2Al Al₂O₃ + 2Cr

   x         2x         x           2x

3FeO + 2Al → Al₂O₃ + 3Fe

    3y       2y        y           3y

Vậy hỗn hợp sau phản ứng gồm: 

Vì chia Y thành 2 phần bằng nhau nên ta nhân đôi được 0,08 mol NaOH và 0,1 mol H₂.

- Tác dụng với NaOH: Vì Cr₂O₃ chỉ tác dụng với NaOH đặc, còn NaOH loãng không được nên chỉ có Al và Al₂O₃ phản ứng:

n_NaOH = n_Al + 2n_Al2O3

a - 2x - 2y + 2(x + y) = 0,08

a = 0,08

- Tác dụng với HCl:

Bảo toàn e:

3n_Al + 2n_Fe + 2n_Cr = 2n_H2

3(a - 2x - 2y) + 2.2x + 2.3y = 0,2

3a - 2x = 0,2

Thay a = 0,08 vào được x = 0,02

Nung nóng hỗn hợp X chỉ có muối RHCO₃ bị nhiệt phân hủy:

Gọi x là số mol của RHCO₃

2RHCO₃ → R₂CO₃ + CO₂ + H₂O (1)

x → 1/2x → 1/2x

⇒ ∆m giảm = mCO₂ + mH₂O

⇒ 44.1/2x + 18.1/2x = 20,29 – 18,74

⇒ x = 0,05 mol

Hỗn hợp X tác dụng với dung dịch HCl. Gọi y là số mol của R₂CO₃

n_HCl = 0,5 mol

n_khí = 3,36 : 22,4 = 0,15 (mol)

R₂CO₃ + 2HCl → 2RCl + CO₂↑ + H₂O (2)

y → y (mol)

RHCO₃ + HCl → RCl + CO₂↑ + H₂O (3)

0,05 → 0,05 (mol)

Khí thoát ra chính là CO₂

=> y + 0,05 = 0,15

⇒ y = 0, 1 mol

Theo phương trình phản ứng (2) và (3) ta có:

n_{HCl pư} = 0,1.2 + 0,05 = 0,15 mol

n_{HCl dư} = 0,5 - 0,15 = 0,35 mol

n_MCl = 0,01. 2 + 0,05 = 0,15 mol

Dung dịch Y chứa RCl và HCl dư. Gọi z là số mol RCl có trong X ta có:

RCl + AgNO₃ → RNO₃ + AgCl ↓

(z + 0,15) (z + 0,15)

HCl + AgNO₃ → AgCl↓ + HNO₃

0,35 → 0,35 (mol)

⇒ n_AgCl = 0,5 + z = 74,62 : 143,5 = 0,52 ⇒ z = 0,02

⇒ (2R + 60).0,1 + (R + 61). 0,05 + (R + 35,5).0,02 = 20,29

⇒ R = 39 (K)

Vậy kim loại cần tìm là K.

Kim loại Fe, Cr, Al bị thụ động trong axit HNO₃ đặc nguội, H₂SO₄ đặc nguội

Vậy Al không tan trong dung dịch HNO₃ đặc nguội.

n_Al = 0,3 mol

Fe₂O₃ + 2Al Al₂O₃ + 2Fe

Do chất rắn thu được sau phản ứng tác dụng với NaOH tạo khí nên chất rắn có Al phản ứng trên có Al dư

Đặt hỗn hợp sau phản ứng có: Al: x mol Al₂O₃: y mol và Fe: 2y mol

Bảo toàn Al: x + 2y = 0,3 mol

Rắn + NaOH:

 2NaOH + 2Al + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂

Bảo toàn Fe:

n_Fe2O3 = 0,1 mol m = 16 gam

Nhôm bền trong không khí và nước do trên bề mặt của nhôm được phủ kín lớp Al₂O₃ rất mỏng, bền và mịn.

Al₂O₃ có tính lưỡng tính có thể tác dụng với dung dịch kiềm:

Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O

Khi hòa tan K₂CO₃ vào nước, ion CO₃^2-:

CO₃^2- + H₂O ↔ HCO₃- + OH- (ion OH- cho môi trường kiềm)

Dẫn từ từ CO₂ đến dư vào dung dịch Ca(OH)₂ xảy ra phản ứng:

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

CO₂ + CaCO₃ + H₂O → Ca(HCO₃)₂

Hiện tượng quan sát được: Dung dịch xuất hiện kết tủa trắng tăng dần đến cực đại, sau đó kết tủa tan dần đến hết.

Ca, Ba tác dụng mạnh với H₂O

Mg tác dụng chậm với H₂O ở điều kiện thường, ở nhiệt độ cao Mg tác dụng mãnh liệt hơn.  

Be không phản ứng với nước ở nhiệt độ thường

K và kim loại kiềm A đều cùng là kim loại kiềm hóa trị I. Nên gọi công thức chung là R ta có:

Phương trình phản ứng tổng quát:

2R + 2H₂O → 2ROH + H₂

n_H2 = 0,08 mol

n_R = 2n_H2 = 0,08.2 = 0,16 mol 

⇒ R = 3,36 : 0,16 = 21

⇒ Li (7) < R (21) < K (39)

Vậy kim loại A chính là Li

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

%m_Li = (0,09.7).3,36.100% = 18,75%.

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

Nguyên tắc làm mềm nước cứng là làm kết tủa các ion Ca²⁺ và Mg²⁺ trong dung dịch.

Trong các anion trên, chỉ có PO₄^3- là có thể làm kết tủa được.

 Lớp cặn trong cặn ấm đun nước thường là CaCO₃ (có thể do nước sử dụng là nước cứng tạm thời, toàn phần,...). Dùng giấm ăn (có chứa axit yếu là axit axetic CH₃COOH) để hòa tan cặn:

2CH₃COOH + CaCO₃ → (CH₃COO)₂Ca + CO₂↑ + H₂O

 Khí CO chỉ khử được những kim loại đứng sau Al => khử FeO thành Fe

FeO + CO → Fe + CO₂

Vậy sau phản ứng hỗn hợp kim loại gồm Al, Al₂O₃, MgO, Fe

Cho từ từ tới dư dung dịch chất NH₃ vào dung dịch AlCl₃ thu được kết tủa keo trắng Al(OH)₃

2NH₃ + AlCl₃ + 3H₂O → Al(OH)₃↓ + 3NH₄Cl

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

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

 2NaHCO₃ Na₂CO₃ + H₂O + CO₂

Gọi số mol NaHCO₃ và Na₂CO₃ lần lượt là y, x:

Theo bài ra ta có hệ:

 Giải hệ ta có:

Thành phần % theo khối lượng các chất là:

%m_Na2CO3 = 100% - 84% = 16% 

n_HCl = 0,3.0,2 = 0,06 mol

Gọi x là số mol của oxit có công thức tổng quát là R₂O₃

Phương trình phản ứng tổng quát:

R₂O₃ + 6HCl → 2RCl₃ + 3H₂O

x mol → 6x mol

Ta có: 6x = 0,06 => x = 0,01 mol

=> M_R2O3 = 1,02/0,01 = 102 (g/mol)

=> M_R = (102 - 3.12)/2 = 27 (g/mol)

Vậy kim loại đó là Al, công thức oxit là Al₂O₃.

n_HCl = 0,5 mol; n_H2 = 0,3 mol

Na + HCl → NaCl + ½ H₂                          (1)

Na còn phản ứng cả với H₂O để tạo H₂

Na + H₂O → NaOH + ½ H₂                       (2)

n_H2(1) = n_HCl/2 = 0,25 mol

n_H2(2) = 0,3 – 0,25 = 0,05 mol

n_Na = n_HCl + 2n_H2(2) = 0,6 mol

m_Na = 13,8 gam

Khi cho dư nước vôi trong vào dung dịch X thấy có xuất hiện kết tủa (CaCO₃)

⇒ X có chứa NaHCO₃ và Na₂CO₃ phản ứng hết tạo thành NaHCO₃

Phương trình phản ứng

Na₂CO₃ + HCl → NaHCO₃ + NaCl

b mol → b mol → b mol

NaHCO₃ + HCl → NaCl + CO₂ + H₂O

(a – b) ← (a – b)mol → (a – b)mol

Vậy V = 22,4(a - b)

Nhôm dẫn điện kém hơn Ag và Cu

Ion gây nên tính cứng của nước là Ca²⁺, Mg²⁺.