Giáo án Hoá học 12 chân trời Bài 17: Nguyên tố nhóm IA

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia lớp thành các nhóm 4. GV yêu cầu các nhóm tìm hiểu vị trí, cấu tạo, trạng thái tự nhiên của nguyên tố nhóm IA, trả lời các câu hỏi:

+ Nhóm IA gồm các kim loại nào? Những kim loại này còn được gọi là gì ?

+ Kim loại nhóm IA trong tự nhiên tồn tại dưới dạng nào? Cho ví dụ.     

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm trả lời câu Thảo luận 1, 2 SGK trang 92:

1. Dựa vào cấu hình electron và bán kính nguyên tử (Bảng 17.1), hãy giải thích trong các hợp chất, kim loại nhóm IA đều thể hiện số oxi hóa +1. 

2. Giải thích tại sao trong tự nhiên kim loại nhóm IA chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. 

- GV cho HS thảo luận trả lời câu hỏi mở rộng:  

 Dựa vào Bảng 17.1, nêu quy luật biến đổi bán kính nguyên tử, bán kính ion các nguyên tố nhóm IA. Giải thích vì sao bán kính nguyên tử các nguyên tố nhóm IA là lớn nhất trong các chu kì?

Bước 2: HS tiếp nhận, thực hiện nhiệm vụ học tập

-  HS quan sát hình, vận dụng kiến thức đã học kết hợp đọc thông tin trong SGK để trả lời câu hỏi.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS khi cần thiết.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời đại diện 1 – 2 HS trình bày vị trí, cấu tạo và trạng thái tự nhiên của nguyên tố nhóm IA (DKSP). 

- GV mời 2 – 3 nhóm trả lời câu Thảo luận 1, 2:

1. Cấu hình electron chung là ns¹. Bán kính nguyên tử các nguyên tố nhóm IA tăng dần từ Li đến Cs. Tính chất hóa học đặc trưng là tính khử mạnh dễ nhường electron ngoài cùng nên trong các hợp chất, kim loại nhóm IA đều thể hiện số oxi hóa +1. 

2. Các nguyên tố hóa học của nhóm IA không tìm thấy ở dạng đơn chất trong tự nhiên vì chúng là những kim loại hoạt động. Tất cả các nguyên tố nhóm IA đều có 1 electron ở lớp ngoài cùng, là các nguyên tố s và có chung cấu hình electron ns¹, nên các nguyên tố này có các tính chất hóa học tương đối giống nhau, dễ nhường electron ngoài cùng tạo thành hợp chất. 

- GV mời 2 – 3 HS trả lời câu hỏi mở rộng: 

+ Bán kính nguyên tử, bán kính ion các nguyên tố nhóm IA tăng dần từ Li đến Cs. 

+ Bán kính nguyên tử các nguyên tố nhóm IA là lớn nhất trong các chu kì do trong một chu kì, nguyên tử của các nguyên tố có cùng số lớp electron, khi điện tích hạt nhân nguyên tử tăng dần nên electron lớp ngoài cùng cũng sẽ bị hạt nhân hút mạnh hơn, vì vậy bán kính nguyên tử của các nguyên tố có xu hướng giảm dần. 

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá câu trả lời của HS, đưa ra kết luận: 

+ Cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns¹.

+ Thế điện cực chuẩn có giá trị rất nhỏ.

+ Tồn tại trong tự nhiên ở dạng hợp chất. 

- GV chuyển sang nội dung mới.

A. ĐƠN CHẤT

I. Vị trí, cấu tạo và trạng thái tự nhiên

- Nhóm IA bao gồm các kim loại: Li, Na, K, Rb, Cs và Fr. Những kim loại này còn được gọi là kim loại kiềm. 

- Kim loại nhóm IA trong tự nhiên chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Ví dụ: 

+ Sodium thường gặp dưới dạng NaCl (muối ăn trong nước biển, mỏ muối, khoáng vật halite), Na₂CO₃^.10H₂O (soda), NaNO₃ (diêm tiêu). 

+ Potassium thường gặp ở dạng khoáng vật : KCl^.NaCl (sylvinite), KCl^.MgCl₂^.6H₂O (carnallite). 

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1 : GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS quan sát Bảng 17.2, đọc thông tin SGK trang 93, tìm hiểu một số tính chất vật lí của kim loại nhóm IA.

- GV yêu cầu HS hoạt động nhóm đôi trả lời câu Thảo luận 3 SGK trang 93:

3. Dựa vào Bảng 17.2, nêu xu hướng biến đổi nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các kim loại nhóm IA từ Li đến Cs. 

- GV cho HS làm câu Luyện tập SGK trang 93:

 Tại sao kim loại nhóm IA có khối lượng riêng nhỏ và độ cứng thấp?

- GV đặt thêm câu hỏi: 

 Giải thích sự biến đổi tính chất vật lí của các nguyên tố nhóm IA. 

Bước 2: HS tiếp nhận, thực hiện nhiệm vụ học tập

-  HS quan sát Bảng 17.2, đọc thông tin trong bài, thảo luận nhóm để thực hiện yêu cầu của GV.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết); ghi lại những HS tích cực, những HS chưa tích cực để điều chỉnh.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời 1 – 2 HS trình bày tính chất vật lí của kim loại nhóm IA. 

- GV mời đại diện 1 – 2 nhóm trình bày kết quả thực hiện câu Thảo luận 3 SGK trang 93:

3. Từ Bảng 17.2 cho thấy nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, khối lượng riêng và độ cứng giảm dần từ Li đến Cs. 

- GV mời 1 – 2 HS trả lời câu Luyện tập SGK trang 93:

 Các nguyên tố nhóm IA đều có cùng mạng tinh thể lập phương tâm khối, có bán kính nguyên tử lớn nên khối lượng riêng nhỏ. Các nguyên tử và ion liên kết với nhau bằng liên kết kim loại yếu vì chỉ có một electron hóa trị nên nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và độ cứng tương đối thấp. 

- GV mời 2 – 3 HS trả lời câu hỏi thêm:

+ Các kim loại nhóm IA đều có cấu trúc mạng lưới tinh thể lập phương tâm khối. Đây chính là nguyên nhân dẫn đến tính chất vật lí của các kim loại kiềm biến đổi đều đặn từ trên xuống dưới.

+ Trong nhóm IA, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, số lớp electron cũng tăng. Bán kính nguyên tử tăng và chiếm ưu thế hơn.  

- Các HS khác lắng nghe, nhận xét, nêu ý kiến bổ sung (nếu có). 

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá câu trả lời của HS, đưa ra kết luận :

Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, khối lượng riêng và độ cứng giảm dần từ Li đến Cs. Do các ion kim loại liên kết với nhau bằng liên kết kim loại yếu nên kim loại nhóm IA có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp và độ cứng tương đối thấp. 

- GV chuyển sang nội dung mới. 

II. Tính chất vật lí

- Kim loại nhóm IA có bán kính nguyên tử lớn, cấu trúc mạng tinh thể kém đặc khít nên khối lượng riêng nhỏ. Lithium là kim loại nhẹ nhất trong tất cả kim loại.

- Do các ion kim loại liên kết với nhau bằng liên kết kim loại yếu nên kim loại nhóm IA có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp và độ cứng tương đối thấp.  

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1 : GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia lớp thành các nhóm 4. GV yêu cầu các nhóm thảo luận trả lời câu Thảo luận 4 SGK trang 93:

4. Dựa vào cấu hình electron nguyên tử và giá trị thế điện cực chuẩn, dự đoán tính chất hóa học đặc trưng của kim loại nhóm IA.

- GV yêu cầu các nhóm quan sát Hình 17.2, 17.3, quan sát video sodium phản ứng với nước (0:00 – 3:00) và kết hợp tìm hiểu thông tin SGK trang 93 – 94 để trình bày lại tính chất hóa học của kim loại nhóm IA. 

- GV yêu cầu các nhóm thảo luận trả lời câu Thảo luận 5 – 8 SGK trang 94 – 95:

5. Khi cắt mẩu sodium ở trong không khí, bề mặt vừa cắt có ánh kim lập tức mờ đi. Giải thích. Hãy dự đoán hiện tượng xảy ra khi cắt kim loại lithium, potassium trong không khí. 

6. Tại sao để bảo quản kim loại Na, K người ta ngâm chúng trong dầu hỏa? Li có dùng cách này được không? Giải thích.

7. Kim loại nhóm IA hoạt động hóa học mạnh. Tại sao?

8. Kim loại nhóm IA phản ứng dễ dàng với oxygen và nước, mức độ mãnh liệt của phản ứng tăng dần từ Li đến K. Giải thích. 

- GV yêu cầu HS hoàn thành câu Luyện tập SGK trang 94: 

 Viết phương trình hóa học của các phản ứng sau (viết tên sản phẩm):

a. Li + O₂

b. Na + Cl₂  

c. K + Br₂  

- GV đặt thêm câu hỏi mở rộng:

 Dự đoán tính chất hóa học của francium, nguyên tố cuối cùng của nhóm IA. Tìm hiểu ứng dụng của francium trong các lĩnh vực.

Bước 2: HS tiếp nhận, thực hiện nhiệm vụ học tập

-  HS quan sát hình ảnh, đọc thông tin trong bài, thảo luận nhóm để thực hiện yêu cầu của GV.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết); ghi lại những HS tích cực, những HS chưa tích cực để điều chỉnh.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời đại diện 1 – 2 nhóm trả lời câu Thảo luận 4 SGK trang 93:

4. Dự đoán tính chất hóa học đặc trưng của kim loại nhóm IA:

+ Các nguyên tố nhóm IA đứng đầu mỗi chu kì. Cấu hình electron chung là ns¹. 

+ Giá trị thế điện cực chuẩn rất âm.

+ Các nguyên tố nhóm IA có tính chất hóa học đặc trưng là tính khử mạnh. Khả năng phản ứng tăng dần từ Li đến Cs. 

+ Trong nhóm IA, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, tính kim loại của các nguyên tố tăng dần. Do trong nhóm IA khi đi từ trên xuống, Z tăng dần và số lớp electron cũng tăng. Bán kính nguyên tử tăng và chiếm ưu thế hơn. Khả năng nhường electron tăng nên tính kim loại tăng.    

- GV mời 2 – 3 HS trình bày tính chất hóa học của kim loại nhóm IA.

- GV mời đại diện các nhóm lần lượt trình bày câu trả lời cho các câu Thảo luận 5 – 8 SGK trang 94 – 95:

5. Kim loại có ánh kim nên khi mới cắt, miếng sodium có bề mặt sáng trắng. Để trong không khí bề mặt kim loại nhanh chóng bị xám lại do phản ứng xảy ra với oxygen và hơi nước trong không khí.

Phương trình hóa học của các phản ứng:

4Na + O₂ 2Na₂O

2Na + 2H₂O 2NaOH + H₂

Hiện tượng xảy ra tương tự khi cắt kim loại lithium, potassium trong không khí. 

6. Bảo quản kim loại Na, K và Li:

+ Do các nguyên tố nhóm IA dễ nhường electron tạo thành hợp chất nên để bảo vệ kim loại cần cách li với môi trường. Dầu hỏa là dung môi không phân cực (hydrocarbon) nên được dùng để bảo vệ kim loại Na, k.

+ Riêng Li có khối lượng riêng (0,53 g/cm³) nhỏ hơn khối lượng riêng của dầu hỏa (khoảng 0,8 g/cm³) nên phải đảm bảo Li được phủ toàn bộ bằng dầu hỏa. Li thường được bảo quản trong các ống thủy tinh kín hoặc môi trường khí hiếm (như argon).

7. Giải thích kim loại nhóm IA hoạt động hóa học mạnh:

 ...................................

III. Tính chất hóa học

 Kim loại IA có tính khử mạnh, tính khử tăng dần từ Li đến Cs.

M M⁺ + e

1. Tác dụng với oxygen

 Khi đốt nóng trong không khí, kim loại Li cháy với ngọn lửa màu đỏ tía; Na cháy với ngọn lửa màu vàng; K cháy với ngọn lửa màu tím nhạt.

Ví dụ: 4Na + O₂ 2Na₂O (sodium oxide)

2. Tác dụng với halogen

 Kim loại nhóm IA phản ứng với chlorine ở điều kiện thường tạo thành muối chloride.

2M + Cl₂ 2KCl

3. Tác dụng với nước

 Kim loại nhóm IA tác dụng mạnh với nước tạo thành dung dịch kiềm và giải phóng khí hydrogen:

2M(s) + 2H₂O(l) 2MOH(aq) + H₂(g)