Kim loại nhóm A tác dụng với nước, acid và khối lượng mol trung bình

Phần này là ứng dụng của bảng tuần hoàn: kim loại nhóm $\mathrm{IA}$ (hoá trị $\mathrm{I}$), $\mathrm{IIA}$ (hoá trị $\mathrm{II}$) có tính khử mạnh. Phản ứng của chúng với nước ở điều kiện thường (trừ $\mathrm{Be}$, $\mathrm{Mg}$ phản ứng rất chậm) là kiến thức mở rộng so với bài học của sách lớp 10, đề thường cho sẵn phương trình.

Với kim loại $\mathrm{M}$ nhóm $\mathrm{IA}$:

$$\mathrm{2M} + \mathrm{2H_2O} \rightarrow \mathrm{2MOH} + \mathrm{H_2}\qquad\Rightarrow\quad n(\mathrm{M}) = 2\,n(\mathrm{H_2}).$$

Với kim loại $\mathrm{M}$ nhóm $\mathrm{IIA}$ ($\mathrm{Ca}$, $\mathrm{Sr}$, $\mathrm{Ba}$):

$$\mathrm{M} + \mathrm{2H_2O} \rightarrow \mathrm{M(OH)_2} + \mathrm{H_2}\qquad\Rightarrow\quad n(\mathrm{M}) = n(\mathrm{H_2}).$$

Với dung dịch acid (ví dụ $\mathrm{HCl}$ loãng) tỉ lệ $n(\mathrm{M})$ và $n(\mathrm{H_2})$ giữ nguyên như trên theo hoá trị:

$$\mathrm{2Na} + \mathrm{2HCl} \rightarrow \mathrm{2NaCl} + \mathrm{H_2}\qquad \mathrm{Mg} + \mathrm{2HCl} \rightarrow \mathrm{MgCl_2} + \mathrm{H_2}.$$

Tổng quát, kim loại hoá trị $n$: $n(\mathrm{M}) = \dfrac{2}{n}\,n(\mathrm{H_2})$.

Ở $25\ ^\circ\mathrm{C}$, $1\ \text{bar}$ (điều kiện chuẩn theo SGK 2018): $1\ \text{mol}$ khí chiếm $24{,}79\ \text{L}$, nên

$$n(\mathrm{H_2}) = \frac{V}{24{,}79}.$$

Khối lượng mol kim loại: $M = \dfrac{m}{n(\mathrm{M})}$. So với bảng: $M = 137$ là $\mathrm{Ba}$; $M = 39$ là $\mathrm{K}$.

Với hỗn hợp hai kim loại $\mathrm{X}$, $\mathrm{Y}$ cùng nhóm A (cùng hoá trị), tổng số mol $n$ và tổng khối lượng $m$:

$$\overline{M} = \frac{m}{n},\qquad M_X < \overline{M} < M_Y.$$

Khối lượng mol trung bình luôn nằm giữa hai khối lượng mol riêng. Nếu hai kim loại ở hai chu kì liên tiếp của cùng nhóm thì chọn được cặp duy nhất khớp: $\overline{M}$ kẹp giữa hai khối lượng mol của hai nguyên tố kế tiếp.

Nhóm $\mathrm{IA}$ theo thứ tự: $\mathrm{Li}\,(7),\ \mathrm{Na}\,(23),\ \mathrm{K}\,(39),\ \mathrm{Rb}\,(85)$. Nhóm $\mathrm{IIA}$: $\mathrm{Be}\,(9),\ \mathrm{Mg}\,(24),\ \mathrm{Ca}\,(40),\ \mathrm{Sr}\,(88)$.