Sách bài tập Hóa 12 Bài 17 (Cánh diều): Nguyên tố nhóm IA

Giải SBT Hóa 12 Bài 17: Nguyên tố nhóm IA

Bài 17.1 trang 54 Sách bài tập Hóa học 12: Trong tự nhiên, các nguyên tố nhóm IA chỉ tồn tại ở dạng hợp chất là do

A. các nguyên tố nhóm IA chỉ có thể tìm được trong nước ngầm, nước biển.

B. các nguyên tố nhóm IA đều là những kim loại hoạt động hóa học mạnh nên không tồn tại dạng đơn chất.

C. các nguyên tố nhóm IA thường kết hợp với nhau để tạo thành các hợp kim bền.

D. các nguyên tố nhóm IA có độ âm điện lớn nên dễ dàng kết hợp với các nguyên tố khác.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B.

Trong tự nhiên, các nguyên tố nhóm IA chỉ tồn tại ở dạng hợp chất là docác nguyên tố nhóm IA đều là những kim loại hoạt động hóa học mạnh nên không tồn tại dạng đơn chất.

Bài 17.2 trang 54 Sách bài tập Hóa học 12: Những phát biểu nào sau đây là đúng về các nguyên tố nhóm IA.

(a) Có cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns¹ (n > 1).

(b) Có số oxi hóa là +1 hoặc +2 trong các hợp chất.

(c) Có tính khử mạnh.

(d) Có bán kính nguyên tử nhỏ.

(e) Còn được gọi là kim loại kiềm.

Lời giải:

Phát biểu đúng: (a); (c); (e).

Phát biểu (b) sai vì: nguyên tố nhóm IA có số oxi hóa +1 trong hợp chất.

Phát biểu (d) sai vì: so với các nguyên tử nằm cùng một chu kì, nguyên tử của kim loại nhóm IA có bán kính nguyên tử lớn nhất.

Bài 17.3 trang 54 Sách bài tập Hóa học 12: Những đặc điểm chung nào của các kim loại kiềm (M) sau đây có thể giúp dự đoán chúng đều có tính khử mạnh?

(a) Kim loại M trong cặp oxi hóa – khử M⁺/M có thế điện cực chuẩn (${\mathrm{E}}_{{\mathrm{M}}^{+}/\mathrm{M}}^{\mathrm{o}}$) rất âm.

(b) Mềm và dễ nóng chảy.

(c) Có nhiều electron hóa trị nên dễ dàng nhường electron.

(d) Lực hút của hạt nhân đối với elctron hóa trị trong kim loại kiềm yếu hơn so với lực hút tương ứng ở các kim loại nhóm khác.

(e) Có cấu trúc tinh thể rỗng.

Lời giải:

Những đặc điểm chung của các kim loại kiềm (M) có thể giúp dự đoán chúng đều có tính khử mạnh là: (a); (d).

Bài 17.4 trang 54 Sách bài tập Hóa học 12: Những lĩnh vực nào sau đây ứng dụng nhiều kim loại nhóm IA và các hợp chất của chúng?

(a) xây dựng, công nghiệp ô tô, luyện kim.

(b) sản xuất pháo hoa.

(c) sản xuất phân bón.

(d) chế biến thực phẩm.

(e) pin, đồng hồ nguyên tử.

Lời giải:

Các lĩnh vực: (b); (c); (d); (e) ứng dụng nhiều kim loại nhóm IA và các hợp chất của chúng.

Bài 17.5 trang 55 Sách bài tập Hóa học 12: Giá trị biến thiên tạo thành chuẩn (kJ mol^-1) của NaHCO₃(s), Na₂CO₃(s), CO₂(g) và H₂O(g) lần lượt là -960,81; -1130,70; -393,51 và -241,8.

a) Tính giá trị biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng sau:

2NaHCO₃(s) → Na₂CO₃(s) + H₂O(g) + CO₂(g)

b) Phản ứng trên có thuận lợi về mặt năng lượng không?

c) Theo em, vì sao baking soda không bị phân hủy theo phản ứng ở ý a) khi được bảo quản ở nơi thoáng mát.

Lời giải:

a) Giá trị biến thiên enthalpy chuẩn: ${\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{r}}{\mathrm{H}}_{298}^0=155,61\left(\mathrm{kJ}\right)$

Giải thích:

${\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{r}}{\mathrm{H}}_{298}^0=\sum {\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left(\mathrm{sp}\right)-\sum {\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left(\mathrm{cd}\right)$

$=(-1130,7-393,51-241,8)-\text{[}2.(-960,81)\text{]}=155,61\left(\mathrm{kJ}\right)$

b) ${\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{r}}{\mathrm{H}}_{298}^0=155,61\left(\mathrm{kJ}\right)>0.$Phản ứng trên không thuận lợi về mặt năng lượng.

c) Do phản ứng trên là phản ứng thu nhiệt nên để phản ứng xảy ra cần phải cung cấp năng lượng.

Bài 17.6 trang 55 Sách bài tập Hóa học 12: Các kim loại kiềm có khối lượng riêng nhỏ và độ cứng thấp hơn nhiều so với các kim loại khác. Nguyên nhân là do:

(1) Tinh thể có kiểu mạng lập phương tâm khối.

(2) Khối lượng nguyên tử nhỏ hơn các kim loại khác.

(3) Có lực liên kết kim loại yếu.

A. (1), (2) và (3).

B. (2) và (3).

C. (1) và (3).

D. (1) và (2).

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Các kim loại kiềm có khối lượng riêng nhỏ và độ cứng thấp hơn nhiều so với các kim loại khác. Nguyên nhân là do:

(1) Tinh thể có kiểu mạng lập phương tâm khối.

(3) Có lực liên kết kim loại yếu.

Bài 17.7 trang 55 Sách bài tập Hóa học 12: Dãy nào sau đây sắp xếp đúng các kim loại theo chiều tăng dần nhiệt độ nóng chảy?

A. Hg, Cs, K, Na, Fe, W.

B. Hg, Na, K, Cs, W, Fe.

C. Cs, K, Na, Hg, Fe, W.

D. Hg, Cs, Na, K, Fe, W.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A.

Dãy các kim loại được sắp xếp theo chiều tăng dần nhiệt độ nóng chảy là:

Hg, Cs, K, Na, Fe, W.

Bài 17.8 trang 55 Sách bài tập Hóa học 12: Cho một mẫu sodium nhỏ vào cốc nước có chứa vài giọt phenolphthalein.

Mỗi phát biểu sau đây là đúng hay sai?

(a) Sodium bị hòa tan nhanh chóng là do hiện tượng ăn mòn điện hóa.

(b) Cốc nước chuyển từ không màu sang màu hồng.

(c) Khí thoát ra trong thí nghiệm là một khí dễ cháy.

(d) Nếu thay mẫu sodium bằng mẫu lithium cùng kích thước thì phản ứng diễn ra chậm hơn.

Lời giải:

(a) Sai, sodium bị hòa tan nhanh chóng là do phản ứng ăn mòn hóa học và không sinh ra dòng điện.

(b) Đúng, dung dịch tạo thành có môi trường kiềm.

(c) Đúng, khí H₂ thoát ra là một khí dễ cháy.

(d) Đúng.

Bài 17.9 trang 55 Sách bài tập Hóa học 12: Dùng panh lấy các mẩu kim loại (Li, Na hoặc K) có kích cỡ xấp xỉ nhau đã thấm khô dầu và cho vào các chậu thủy tinh đã chứa khoảng 1/3 thể tích nước. Thêm 2 – 3 giọt dung dịch phenolphthalein vào chậu sau khi kim loại tan hết.

Mỗi phát biểu sau đây là đúng hay sai?

(a) Các dung dịch thu được sau phản ứng đều có màu hồng.

(b) Trong nước, potassium tan nhanh hơn so với sodium, sodium tan nhanh hơn so với lithium.

(c) Các cặp oxi hóa – khử M⁺/M (M: Li, Na, K) đều có giá trị thế điện cực chuẩn lớn hơn giá trị thế điện cực chuẩn của cặp oxi hóa – khử 2H₂O/H₂ + 2OH^–.

(d) Kết quả thí nghiệm cho kết luận tính khử của các kim loại tăng dần theo dãy K, Na, Li.

Lời giải:

(a) Đúng. Do kim loại kiềm tác dụng với nước tạo thành dung dịch base.

(b) Đúng.

(c) Sai, giá trị thế điện cực của cặp oxi hóa – khử M⁺/M nhỏ hơn.

(d) Sai, tính khử của các kim loại giảm dần theo dãy K, Na, Li.

Bài 17.10 trang 56 Sách bài tập Hóa học 12: Trong các phản ứng sau đây, phản ứng nào diễn ra mãnh liệt nhất?

A. Lithium và bromine.

B. Potassium và chlorine

C. Lithium và chlorine.

D. Sodium và bromine.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Do tính khử của potassium mạnh hơn sodium, lithium và tính oxi hóa của chlorine mạnh hơn bromine.

Bài 17.11 trang 56 Sách bài tập Hóa học 12: Nhúng que platinum sạch vào dung dịch chất X, sau đó đưa lên ngọn lửa đèn khí, đèn khí cháy với ngọn lửa màu vàng. Mặt khác, thêm vài giọt dung dịch chất X vào dung dịch silver nitrate thấy xuất hiện kết tủa vàng. X có thể là chất nào sau đây?

(1) Potassium iodide.

(2) Sodium iodide.

(3) Sodium phosphate.

(4) Potassium phosphate.

A. (1) hoặc (4). B. (2) hoặc (3).

C. (2). D. (3) hoặc (4).

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Hợp chất của sodium cháy với ngọn lửa màu vàng.

Lại có sodium iodide và sodium phosphate phản ứng với dung dịch silver nitrate cho kết tủa vàng theo phản ứng:

NaI(aq) + AgNO₃(aq) → AgI(s) + NaNO­­₃(aq)

Na₃PO₄(aq) + 3AgNO₃(aq) → Ag₃PO₄(s) + 3NaNO₃(aq)

Bài 17.12 trang 56 Sách bài tập Hóa học 12: Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra khi thực hiện phản ứng giữa sodium lần lượt với lượng dư chlorine, oxygen và lưu huỳnh. Giả sử sodium bị oxi hóa hết trong mỗi phản ứng.

Cho một lượng nước thích hợp vào mỗi sản phẩm thu được ở trên để thu được các dung dịch có nồng độ khoảng 0,1 M. Dự đoán pH của mỗi dung dịch thu được và giải thích.

Lời giải:

Phương trình phản ứng:

${\text{(1) 2Na(s) + Cl}}_{\text{2}}\left(\mathrm{g}\right)\stackrel{}{\to }\text{ 2NaCl(s)}$

${\text{(2) 4Na(s) + O}}_{\text{2}}\left(\mathrm{g}\right)\stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to }{\text{2Na}}_{\text{2}}\text{O(s)}$

$\text{(3) 2Na(s) + S}\left(\mathrm{s}\right)\stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to }{\text{Na}}_{\text{2}}\text{S(s)}$

Dự đoán pH dung dich:

+ Phản ứng (1): pH = 7 do dung dịch NaCl có môi trường trung tính.

+ Phản ứng (2): pH > 7 do Na₂O tác dụng H₂O tạo thành NaOH có môi trường kiềm.

Na₂O + H₂O → 2NaOH

+ Phản ứng (3): pH > 7 do Na₂S hoàn tan vào H₂O, Na₂S thủy phân tạo môi trường kiềm.

S^2- + H₂O ⇌ HS^- + OH^-

Bài 17.13 trang 56 Sách bài tập Hóa học 12: Công đoạn chính của công nghiệp chlorine – kiềm là điện phân dung dịch sodium chlorine bão hòa trong bể điện phân có màng ngăn xốp. Phương trình hóa học của quá trình điện là: 2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + Cl₂.

Mỗi phát biểu sau đây là đúng hay sai?

(a) Anion Cl ^– bị khử thành khí chlorine tại anode.

(b) Tại cathode, thu được đồng thời dung dịch bão hòa và tinh thể sodium hydroxide.

(c) Nếu không có màng ngăn xốp, nước Javel được hình thành trong bể điện phân.

(d) Hydrogen cũng là một sản phẩm có giá trị của công nghiệp chlorine – kiềm.

Lời giải:

(a) Sai, tại anode Cl^- bị oxi hóa tạo thành khí chlorine.

(b) Sai, trong thực tế, dung dịch thu được ở anode cần cô đặc nhiều lần, NaCl kết tinh trước.

(c) Đúng.

(d) Đúng.

Bài 17.14 trang 56 Sách bài tập Hóa học 12: Trong thực tế, trong quá trình điện phân dung dịch sodium chloride bão hòa, sau một thời gian, dung dịch NaCl tại anode được gọi là “nước muối nghèo” và được đưa ra khỏi bể điện phân; đồng thời dung dịch NaCl bão hòa mới được bổ sung vào để tiếp tục quá trình điện phần (như Hình 17.1). Hãy giải thích việc làm này, viết phương trình hóa học (nếu có). Biết rằng, dung dịch tại bể anode có pH = 3; ${\mathrm{E}}_{{\mathrm{Cl}}_2/2{\mathrm{Cl}}^{-}}^{\mathrm{o}}$= 1,36 V; ${\mathrm{E}}_{{\mathrm{O}}_2,4{\mathrm{H}}^{+}/2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}^{\mathrm{o}}$ = 1,23 V.

Nước muối bão hòa có nồng độ 300 g L^–1 , trong khi đó “nước muối nghèo” có nồng độ 220 g L^-1. Với mỗi lít nước muối bão hòa ban đầu thì thu được bao nhiêu gam sodium hydroxide, nếu hiệu suất của quá trình là 80%.

Lời giải:

Do thế khử chuẩn của nước (môi trường acid) xấp xỉ thế khử chuẩn của chlorine, nên khi nồng độ chloride giảm (trong nước muối nghèo) xảy ra phản ứng oxi hóa nước ở anode: 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e, cạnh tranh với phản ứng oxi hóa anion chloride làm giảm hiệu suất điện phân; đồng thời khí chlorine thu được sẽ bị lẫn khí oxygen. Do đó, dung dịch sodium chloride tại anode cần được “làm giàu” liên tục nhằm duy trì nồng độ bão hòa NaCl.

Khối lượng sodium hydroxide thu được ứng với mỗi lít nước muối bão hòa bị điện phân là: m = $\frac{300-220}{58,5}.40.0,8=43,8\mathrm{gam}.$

Bài 17.15 trang 57 Sách bài tập Hóa học 12: Những phát biểu nào sau đây là đúng về hợp chất sodium hydrogencarbonate?

(1) Còn gọi là sodium bicarbonate hay baking soda.

(2) Được dùng để điều trị chứng dư acid trong dạ dày, làm mềm thực phẩm.

(3) Là chất dạng bột màu trắng, dễ bị oxi hóa bởi oxygen trong không khí

A. (1) và (2).

B. (1), (2) và (3).

C. (1) và (3).

D. (2).

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Những phát biểu đúng về hợp chất sodium hydrogencarbonate:

(1) Còn gọi là sodium bicarbonate hay baking soda.

(2) Được dùng để điều trị chứng dư acid trong dạ dày, làm mềm thực phẩm.

Bài 17.16 trang 57 Sách bài tập Hóa học 12: Những phát biểu nào sau đây là đúng?

(a) Soda là chất bột màu trắng, tan trong nước tạo môi trường trung tính.

(b) Soda có thể được dùng để làm mền nước cứng.

(c) Soda bền với nhiệt hơn so với baking soda.

(d) Chất béo có thể bị thủy phân trong dung dịch soda tạo thành xà phòng.

(e) Có thể dùng baking soda thay cho soda trong việc tẩy rửa lớp dầu, mỡ bám vào bồn rửa.

Lời giải:

Phát biểu đúng: (b); (c); (d).

Phát biểu (a) sai vì soda tan trong nước tạo môi trường kiềm.

Phát biểu (e) sai vì baking soda không được dùng trong việc tẩy rửa lớp dầu, mỡ bám vào bồn rửa.

Bài 17.17 trang 57 Sách bài tập Hóa học 12: Soda được sản xuất theo phương pháp Solvay theo các phương trình hóa học sau:

NaCl(aq) + CO₂(g) + H₂O(l) + NH₃(aq) → NaHCO₃(s) + NH₄Cl(aq) (1)

2NaHCO₃(s) $\stackrel{t^o}{\to }$ Na₂CO₃(s) + CO₂(g) + H₂O(g) (2)

2NH₄Cl(aq) + CaO(s) → 2NH₃(g) + CaCl₂(aq) + H₂O(l) (3)

Những phát biểu nào sau đây là không đúng?

(a) Phản ứng (1) cho thấy H₂CO₃ (CO₂ + H₂O) có tính acid mạnh hơn dung dịch HCl.

(b) Muối sodium hydrogencarbonate ít tan trong nước và kém bền khi bị nung nóng.

(c) Phản ứng (3) nhầm thu hồi và tái sử dụng NH₃.

(d) Trong phản ứng (2) khối lượng chất rắn giảm 45% sau khi nung (giả sử hiệu suất nung là 100%).

Lời giải:

Phát biểu không đúng: (a); (d)

Phát biểu (a) không đúng vì HCl có tính acid mạnh hơn H₂CO₃.

Phát biểu (d) không đúng vì khối lượng chất rắn giảm: $\frac{44+18}{2.84}.100\%=37\%.$

Bài 17.18 trang 58 Sách bài tập Hóa học 12: Nhiệt tạo thành của một số chất được cho trong bảng sau:

Mỗi phát biểu sau đây là đúng hay sai?

(a) Quá trình hình thành muối NaHCO₃ từ các đơn chất thuận lợi về năng lượng hơn so với quá trình hình thành muối Na₂CO₃ từ các đơn chất.

(b) Giá trị biến thiên enthalpy chuẩn bị của phản ứng

2NaHCO₃(s) → Na₂CO₃(s) + H₂O(l) + CO₂(g) là -91,28kJ.

(c) Phản ứng Na₂CO₃(s) → Na₂O(s) + CO₂(g) không diễn ra ở điều kiện thường, phù hợp với giá trị biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng khá dương.

(d) Na₂CO₃ bền với nhiệt hơn NaHCO₃.

Lời giải:

Phát biểu (a) sai do quá trình hình thành muối Na₂CO₃ từ các đơn chất thuận lợi về năng lượng hơn so với quá trình hình thành muối NaHCO₃ từ các đơn chất.

Phát biểu (b) sai do biến thiên enthalpy chuẩn bị của phản ứng là 91,58 kJ.

Phát biểu (c) đúng.

Phát biểu (d) đúng.