Bài báo cáo: Các nguyên tố kim loại chuyển tiếp nhóm VII B

Bài 1: KIM LOẠI KIỀM Thí nghiệm 1: Điều chế Na2CO3 bằng phương pháp Solvay Cách tiến hành và hiện tượng: ­Sục CO2 vào erlen 125ml chứa 50ml dung dịch NaCl bão hòa trong NH3. Ngâm erlen trong chậu nước lạnh, đợi cho đến khi có tinh thể trắng tạo thành. Lọc chân không lấy tinh thể (tráng bằng cồn, không tráng bằng nước lạnh). ­Lấy một ít tinh thể trên cho vào cốc nước. Thêm vào một giọt phenolphtalein ta thấy dung dịch chuyển sang màu hồng nhạt. ­Cho một ít tinh thể vào ống nghiệm, đậy bằng nút cao su có gắn ống thủy tinh. Đun nóng ống nghiệm bằng đèn cồn. Dẫn khí thoát ra vào nước vôi trong ta thấy dung dịch nước vôi trong bị đục dần. Nếu để trong một thời gian dài thì nước vội bị đục sẽ trong trở lại. Phương trình phản ứng và giải thích: CO2 bị hấp thụ trong nước tạo thành H2CO3 theo phản ứng: CO2 + H2O H2CO3 NH3 + H2CO3 NH4+ + HCO3­ HCO3­ + Na+ NaHCO3 Cả 4 chất: NaCl, NH4HCO3, NaHCO3 và NH4Cl đều tan trong nước nhưng NaHCO3 hơi ít tan hơn nên tách ra dưới dạng tinh thể (dung dịch ban đầu là bão hòa NH3). Đây là sự cân bằng giữa khả năng phản ứng và tốc độ phản ứng. Nhiệt độ vừa phải để vận tốc không chậm và độ tan của NaHCO3 không lớn hơn độ tan của NaCl. Tinh thể NaHCO3 là muối tan trong H2O có tính bazơ yếu: H2O + HCO3­ OH­ + H2CO3 (a) H2CO3 CO2 + H2O H2CO3 không bền phân hủy tạo CO2 làm cân bằng của phản ứng (a) dịch chuyển về phía tạo ra OH­ làm phenolphtalein hóa hồng. Do xảy ra các phản ứng sau đây: t 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O CO2 + Ca(OH)2CaCO3 + H2O CO2 + H2O + CaCO3Ca(HCO3)2 tan 1 Kết luận : Điều chế Na2CO3 bằng phương pháp Solvaycos thể tái sử dụng lại NaCl và CO2 vào quy trình sản xuất, sản phẩm có độ tinh khiết cao do NaHCO3 ít tan hơn các sản phẩm còn lại nên dễ chiết tách. Thí nghiệm 2: Quan sát màu ngọn lửa kim loại kiềm. Cách tiến hành và hiện tượng: Nhúng một đầu mẫu giấy lọc vào dung dịch LiCl bão hòa rồi đưa vào ngọn lửa đèn cồn ta thấy ngọn lửa có màu đỏ tía. Làm thí nghiệm tương tự như trên với dung dịch NaCl bão hòa ta thấy ngọn lửa có màu vàng, còn với dung dịch KCl bão hòa thì ta thấy ngọn lửa có màu tím. Khi thay LiCl bằng Li2SO4 thì thấy màu ngọn lửa không thay đổi. Phương trình phản ứng và giải thích: Ở trong ngọn lửa, những electron của nguyên tử và ion kim loại kiềm được kích thích nhảy lên các mức năng lượng cao hơn. Khi trở về những mức năng lượng ban đầu, các electron này phát ra năng lượng dưới dạng các bức xạ trong vùng khả kiến. Vì vậy, ngọn lửa có màu đặc trưng cho từng kim loại. Do anion SO42­ giữ electron chặt hơn Cl­ nên năng lượng từ ngọn lửa đèn cồn không đủ lớn để kích thích electron lên trạng thái kích thích nên Li+ trong Li2SO4 không thể hiện được tính chất như LiCl. Kết luận : Khi đốt cháy cation kim loại kiềm (trong hợp chất với anion thích hợp) sẽ cho ngọn lửa có màu đặc trưng. Trong phân nhóm chính nhóm IA, khi đi từ trên xuống dưới màu đặc trưng của ngọn lửa sẽ chuyển từ đỏ đến tím, nghĩa là năng lượng tăng dần do bán kính nguyên tử tăng, electron dễ chuyển sang mức năng lượng cao hơn. Thí nghiệm 3: Phản ứng của kim loại kiềm với nước Cách tiến hành và hiện tượng: ­ Cho nước vào chén sứ đến ½ thể tích, nhỏ vào đó 1 giọt phenolphtalein. Dùng kẹp sắt lấy một mẫu kim loại Na, dùng dao nhựa cắt thành một mẫu nhỏ (1x1mm) ta thấy Na rất mềm. Cho mẫu Na vừa cắt vào chén sứ ta thấy Na phản ứng với nước mãnh liệt làm nước nóng lên, có khói trắng bay lên, có tia lửa xẹt, mẫu Na chạy trên mặt nước.Phản ứng ban đầu rất nhanh nhưng sau đó chậm dần và dung dịch chuyển sang màu hồng. Làm lại thí nghiệm trên nhưng thay nước bằng dung dịch CuSO4 0.5M ta thấy phản ứng xảy ra mãnh liệt hơn thí nghiệm trên: Na bốc cháy kèm theo tiếng nổ, có khói trắng xuất hiện, có kết tủa màu lam và tại chỗ bốc cháy có tủa màu đen. Dung dịch chuyển sang màu hồng sau đó mất màu hồng đi. Phương trình phản ứng và giải thích: 2 Phương trình phản ứng: 2Na + 2H2O 2NaOH +H2O Khói trắng là hỗn hợp của H2 và hơi nước. Do phản ứng (a) tỏa nhiệt rất lớn tạo điều kiện cho phản ứng (b) xảy ra. Do phản ứng sinh ra NaOH là một bazơ mạnh nên dung dịch có chứa phenolphtalein hóa hồng. Một phần NaOH sinh ra bao quanh mẫu làm giảm bề mặt tiếp xúc của Na với H2O nên phản ứng xảy ra chậm. H2 sinh ra phân bố không đồng đều tạo nên lực nâng và lực đẩy, đẩy Na chạy trên mặt nước. Ngoài phản ứng (a) còn có phản ứng: 2NaOH +CuSO4Cu(OH)2 +Na2SO4 Natri phản ứng mãnh liệt hơn vì: + Trong TN đầu NaOH vừa tạo thành bao quanh mẫu Na làm giảm bề mặt tiếp xúc giữa Na với H2O. + Trong TN sau NaOH vừa tạo thành đã phản ứng ngay với CuSO4 nên không làm giảm bề mặt tiếp xúc giữa Na với H2O. Vì vậy, phản ứng mãnh liệt hơn. Mặt khác, do NaOH mới sinh ra phản ứng tức thời với lượng dư CuSO4 nên dung dịch chứa phenolphtalein ban đầu chuyển sang màu hồng nhưng sau đó mất màu. Kết tủa màu đen là do nhiệt tỏa ra của phản ứng (a) làm nhiệt phân tủa Cu(OH)2 thành CuO có màu đen: t Cu(OH)2 CuO (đen) + H2O Kết luận : Kim loại kiềm mềm, dễ cắt, rất hoạt động về mặt hóa học. Trong các phản ứng chúng thể hiện tính khử mạnh.Ở điều kiện thường, trong không khí khô kim loại thường được phủ 1 lớp oxít. Trong không khí ẩm thì lớp oxít sẽ kết hợp với hơi nước tạo thành các hydroxít kết hợp với CO2 tạo muối carbonat vì vậy kim loại kiềm thường được bảo quản trong bình kín hoặc ngâm trong dầu hỏa. Thí nghiệm 4: Độ tan của các muối kiêm loại kiềm Cách tiến hành và hiện tượng: Cho vào 2 ống nghiệm mỗi ống khoảng 1 ml dung dịch LiCl 0.5M và 5 giọt NH4OH đậm đặc. Ống 1: thêm vào 1ml dung dịch Nà 0.5M, lắc đều để yên vài phút ta thấy có tủa trắng tạo thành. Khi thêm NH4OH vào thì lượng tủa nhiều hơn. Ống 2: thêm vào 1ml dung dịch NaH2PO4 và lắc đều thì không thấy hiện tượng nhưng khi cho NH4OH vào thì có tủa trắng xuất hiện và tiếp tục đến dư NH4OH thì tủa vẫn không tan. Phương trình phản ứng và giải thích: NaF + LiClNaCl + LiF 3 Vì NH4OH đặc làm dung môi phân cực hơn mà LiF có một phần liên kết cộng hóa trị nên tủa nhiều hơn. OH­ + H2PO4­ H2O + HPO42­ OH­ + HPO42­ H2O + PO43­ 3Li+ + PO43­ LiPO4 Kết luận : Đa số các muối kim loại kiềm là dễ tan trừ một số muối của Li.Các muối của K+ dễ tan hơn của Li+ vì khi thay LiCl bằng KCl thì trong các ống đều không có hiện tượng. Thí nghiệm 5 : Cách tiến hành và hiện tượng: Lắc chung hỗn hợp gồm 0.5g LiCl và 0.5g KCl với 3ml cồn trong becher 50ml khoảng 5 phút. Lọc và rửa phần rắn không tan 3 lần, mỗi lần với 1ml cồn. Phần cồn qua lọc và cồn dùng để rửa gộp chung trong một becher. Đun cách thủy đền khi cạn khô sẽ thu được 2 khối rắn: m ột ở trên lọc và một do cô cạn. Lấy mẫu rắn trên lạo hòa tan trong 2ml nước rồi chia thành 2 ống nghiệm để thử Li+: Ống 1: thêm 1ml NaF và 5 giọt NH4OH đậm đặc, không có hiện tượng gì xảy ra. Ống 2: thêm 10 giọt acid piric vào có xuất hiện kết tủa hình kim. Làm tương tự với mẫu rắn thu được do cô cạn thì ta thấy mẫu này có chứa Li2+. Phương trình phản ứng và giải thích: Khi hòa tan hỗn hợp bằng cồn thì do Li+ có bán kính nguyên tử nhỏ nên lực hút hạt nhân vơi electron ngoài cùng lớn làm cho độ phân c ực trong muối LiCl giảm mà cồn là dung môi phân yếu nên LiCl được hòa tan tốt còn KCl thì không tan do tính phân cực mạnh. Vì vậy, phần qua lọc có chứa LiCl còn mẫu rắn là KCl. Điều này chứng tỏ chất rắn trên lọc không chứa ion Li+ mà chứa ion K+. Kết luận :Trong phân nhóm IA khi đi từ trên xuống thì độ phân cực của muối kim loại tăng dần. Các chất sẽ tan dễ dàng trong dung môi tương tự với nó. 4 Bài 2: KIM LOẠI KIỀM THỔ Thí nghiệm1: Quan sát màu của ngọn lửa khi kim loại kiềm thổ cháy Cách tiến hành : - Nhúng một đầu giấy lọc sạch vào dung dịch CaCl2 bão hoà rồi hơ trên ngọn lửa đèn cồn. - Tiến hành tương tự với dung dịch SrCl2 bão hòa và dung dịch BaCl2. Hiện tượng: - Ngọn lửa có màu đỏ da cam. - Ngọn lửa có màu đỏ tươi ứng với dung dịch SrCl2 và màu vàng lục ứng với dung dịch BaCl2 Phương trình phản ứng và giải thích: Hiện tượng này được giải thích là do ion kim loại của muối hấp thụ năng lượng từ ngọn lửa, các electron ở lớp ngoài cùng bị kích thích lên mức năng lượng cao hơn nên khi trở về trạng thái cơ bản nó sẽ phát ra bức xạ có bước sóng trong vùng khả kiến đặc trưng cho mỗi ion kim loại và có màu sắc khác nhau. Thí nghiệm2 Phản ứng của kim loại kiềm thổ với nước Cách tiến hành Lấy 2 ống nghiệm cho vào mỗi ống 1­2 giọt nước, một ít bột Mg và 1 giọt phenolphtalein. - Ống 1: Để ở nhiệt độ thường,sau đó đun nóng. - Ống 2: Cho từ từ dung dịch NH4Cl vào. Hiện tượng: ­Khi để nguội phản ứng xảy ra rất chậm. Tại bề mặt tiếp xúc pha xuất hiện màu hồng nhạt đồng thời có bọt khí nổi lên.Đó là khí hydro. ­Khi đun nóng,bọt khí xuất hiện nhiều hơn, màu hồng đậm hơn và lan ra toàn bộ dung dịch. ­Khi cho từ từ dung dịch NH4Cl vào,phản ứng xảy ra mãnh liệt, màu dung dịch nhạt dần đến mất màu, đồng thời khí thoát ra nhiều hơn. Sau đó màu hồng xuất hiện trở lại. Phương trình phản ứng và giải thích: 5 ... - tailieumienphi.vn