Nhận biết, điều chế kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm

Để học tốt môn Hóa học lớp 12

Chuyên đề Hóa học 12 Nhận biết, điều chế kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm. Nội dung tài liệu sẽ giúp các bạn học sinh giải bài tập Hóa học lớp 12 hiệu quả hơn. Mời các bạn tham khảo.

Hóa học 12: Nhận biết, điều chế kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm

1. Phương pháp và ví dụ nhận biết, điều chế kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm
2. Bài tập trắc nghiệm nhận biết, điều chế kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm

1. Phương pháp và ví dụ nhận biết, điều chế kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm

Lý thuyết và Phương pháp giải

Để làm tốt dạng bài tập này không những phải nắm vững tính chất hóa học của các phương trình phản ứng mà còn phản nắm vững hiện tượng kèm theo (có kết tủa, màu sắc kết tủa, bọt khí, ...).

Một số điểm đặc trưng:

- Ion kim loại kiềm: Hầu hết các muối kim loại kiềm đều tan trong các bài tập nhận biết thường dùng Phương pháp loại trừ để nhận ra muối của kim loại kiềm. Ngoài ra có thể nhận biết bằng màu ngọn lửa ion kim loại kiềm: muối của Na khi đốt cho ngọn lửa màu vàng, muối của K cho ngọn lửa màu hoa tím hoa cà...

- Ion kim loại kiềm thổ:

Mg²⁺: dùng ion OH^- tạo Mg(OH)₂kết tủa trắng.

Ca²⁺: dùng ion CO₃^2- tạo BaCO₃ kết tủa trắng, kết tủa này không tan trong axit HCl.

Ba²⁺: dùng ion SO₄²⁺ tạo BaSO₄ kết tủa trắng, kết tủa này không tan trong axit HCl.

- Nhận biết Al³⁺: Dùng dung dịch kiềm mạnh, thấy tạo kết tủa keo trắng, sau đó kết tủa tan trong dung dịch kiềm dư:

Al³⁺ + 3OH^- → Al(OH)₃

Al(OH)₃ + OH^- → [Al(OH)₄]^-

- Tách và điều chế các chất:

+ Điều chế các kim loại kiềm, kiềm thổ phải dùng Phương pháp điện phân nóng chảy muối halogenua (muối clorua), do đó sau khi tách riêng phản chuyển các hợp chất của chúng về muối clorua. Ví dụ tách các hợp chất của Mg: chuyển thành Mg(OH)₂, lọc tách kết tủa, sau đó cho tác dụng với HCl → MgCl₂ −^đpnc→ Mg

+ Tác nhôm và các hợp chất của Al: cho tác dung với dung dịch kiềm dư → dung dịch Na[Al(OH)₄] −^{+ CO₂ + H₂O}→) Al(OH)₃ −^tº→ Al₂O₃ −^đpnc→ Al

Lưu ý: các chất khử thông thường như CO, H₂ không khử được các oxit kim loại mạnh như Al₂O₃, MgO,...

Ví dụ minh họa

Bài 1: Để điều chế được kim loại kiềm người ta dùng phương pháp nào dưới đây?

A. Điện phân muối halogenua hoặc hiđroxit ở dạng nóng chảy.

B. Khử oxi của kim loại kiềm ở nhiệt độ cao.

C. Điện phân dung dịch muối halogenua.

D. Dùng kim loại kiềm mạnh hơn để đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi dung dịch muối.

Hướng dẫn:

Đáp án A

Bài 2: Có 4 chất rắn đựng trong 4 lọ riêng biệt không nhãn: Na₂CO₃, CaCO₃, Na₂SO₄ và CaSO₄.H₂O. Chỉ dùng cặp hóa chất nào sau đây có thể nhận được cả 4 chất trên?

A. H₂O và Na₂CO₃.

B. H₂O và HCl.

C. H₂SO₄ và BaCl₂.

D. H₂O và KCl.

Hướng dẫn:

Hòa tan vào nước ta chia làm 2 nhóm. Sau đó dùng HCl để nhận biết chất phản ứng với HCl tạo khí là muối CO₃^-₂

Nhóm 1: Na₂SO₄ và Na₂CO₃

Nhóm 2: CaCO₃ và CaSO₄.H₂O

PT: Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂ + H₂O

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

Chú ý: Muối cacbonat giải phóng khí CO₂ khi tác dụng với axit.

Bài 3: Chỉ dùng thêm một kim loại phân biệt các dung dịch NaCl, MgCl₂, FeCl₂, FeCl₃, CuSO₄, (NH₄)₂SO₄.

Hướng dẫn:

Chia nhỏ các dung dịch thành các phần có đánh số thứ tự. Cho kim loại Ba từ từ tới dư vào các dung dịch trên, các cốc đều có khí thoát ra:

Ba + H₂O → Ba(OH)₂ + H₂↑

Và các hiện tượng sau:

- Cốc có kết tủa đỏ nâu là FeCl₃

2FeCl₃ + 3Ba(OH)₂ → 2Fe(OH)₃↓ + 3BaCl₂

- Cốc có kết tủa trắng xanh chuyển sang đỏ nâu là FeCl₂:

FeCl₂ + Ba(OH)₂ → BaCl₂ + Fe(OH)₂↓

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O → 4Fe(OH)₃↓

- Cốc có kết tủa xanh là CuSO₄: CuSO₄ + Ba(OH)₂ → Cu(OH)₂↓ + BaSO₄↓

- Cốc có kết tủa trắng không tan và có khí thoát ra có mùi khai là (NH₄)₂SO₄:

(NH₄)2SO₄ + Ba(OH)₂ → 2NH₃↑ + BaSO₄↓ + 2H₂O

- Cốc có kết tủa trắng là MgCl₂: MgCl₂ + Ba(OH)₂ → BaCl₂ + Mg(OH)₂↓

- Cốc còn lại là dung dịch NaCl.

Bài 4: Cho các dung dịch đựng trong các lọ mất nhãn sau: NaCl, Na₂CO₃, Na₂SO₃, Na₂S, HCl. Chỉ dùng một chất nào sau đây có thể nhận biết được cả 5 chất trên?

A. Qùy tím

B. H₂SO₄

C. Pb(NO₃)₂

D. BaCl₂

Hướng dẫn:

Thí nghiệm trên từng lượng nhỏ hóa chất.

Cho quỳ tím vào từng dung dịch. HCl làm quì tím hóa đỏ, Na₂CO₃ làm quì tím hóa xanh.

Cho HCl vào 3 mẫu thử còn lai. Lọ có khí thoát ra có mùi trứng thối là N₂S, lọ có khí mùi sốc là Na₂SO₃, lọ còn lại không hiện tượng là NaCl.

PTHH

2HCl + Na₂S → 2NaCl + H₂S

2HCl + Na₂SO₃ → 2NaCl + SO₂ + H₂O.

2. Bài tập trắc nghiệm nhận biết, điều chế kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm

Bài 1: Thuốc thử dùng để nhận biết các dung dịch NaCl, CaCl₂, MgCl₂ là:

A. NaOH, HCl

B. Quì tím, NaOH

C. NaOH, Na₂CO₃

D. Quì tím, HCl.

Đáp án: C

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

2NaOH + MgCl₂ → Mg(OH)₂ + 2NaCl

- Tiếp tục cho Na₂CO₃ vào 2 mẫu thử còn lại ⇒ Xuất hiện tủa trắng là CaCl₂

Na₂CO₃ + CaCl₂ → CaCO₃ + 2NaCl

Bài 2: Thuốc thử dùng để nhận biết Na, Ca, Na₂O là:

A. H₂O, quỳ tím

B. H₂O, dung dịch Na₂CO₃

C. Dung dịch HCl, quì tím

D. H₂O, dung dịch HCl.

Đáp án: B

- Lần lượt hòa tan các mẫu thử vào nước: tan và có khí thoát ra là Na và Ca; mẫu tan nhưng không có khí là Na₂O.

PTHH: Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂

Na + H₂O → NaOH + 3/2H₂

Na₂O + H₂O → 2NaOH

- Tiếp tục cho Na₂CO₃ vào dung dịch thu được từ 2 mẫu có khí thoát ra. Mẫu nào xuất hiện kết tủa là Ca(OH)₂ ⇒ chất ban đầu là Ca.

Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + 2NaOH

Bài 3: Có thể phân biệt 3 dung dịch: KOH, HCl, H₂SO₄ (loãng) bằng một thuốc thử là

A. Giấy quỳ tím

B. Zn

C. Al

D. BaCO₃

Đáp án: D

Dùng quì tím: chỉ nhận biết được dung dịch KOH.

- Dùng Zn, Al: không nhận biết được.

- Dùng BaCO₃:

+ Cho vào dung dịch KOH không có hiện tượng

+ Cho vào dung dịch HCl có khí bay lên

+ Cho vào dung dịch H₂SO₄: có khí bay lên và kết tủa trắng

BaCO₃ + 2HCl → BaCl₂ + CO₂↑ + H₂O

BaCO₃ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + CO₂↑ + H₂O

Bài 4: Nhận biết Al, Mg, Al₂O₃ dùng:

A. Dung dịch HCl.

B. Dung dịch HNO₃.

C. Dung dịch CuCl₂.

D. Dung dịch NaOH.

Đáp án: D

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 MgO.

PTHH:

Al + NaOH + H₂O → NaAlO₂ + 3/2 H₂

Al₂O₃ + 2NaOH → NaAlO₂ + H₂O

Bài 5: Điều chế Na bằng cách:

1. Điện phân nóng chảy NaCl hoặc NaOH.

2. Điện phân dung dịch NaCl.

3. Dùng K đẩy Na khỏi muối.

A. 1

B. 2

C. 3

D. 1, 2

Đáp án: A

Bài 6: Cho các chất rắn đựng trong các lọ mất nhãn BaO, MgO, Al₂O₃. Chỉ dùng một hóa chất nào sau đây có thể nhận biết được 3 chất trên?

A. H₂O

B. HCl

C. H₂SO₄

D. Fe(OH)₂

Đáp án: A

- Hòa tan lần lượt các mẫu vào nước, mẫu chất rắn nào tan là BaO

PTHH: BaO + H₂O → Ba(OH)₂

- Lấy Ba(OH)₂ cho vào 2 chất rắn, chất nào tan ra là Al₂O₃ còn lại là MgO

PTHH: Ba(OH)₂ + Al₂O₃ + H₂O → Ba(AlO₂)₂ + 2H₂O

Bài 7: Phương pháp chung để điều chế kim loại kiềm là:

A. Thủy luyện

B. Điện phân dung dịch