Giải chi tiết Hóa học 12 CTST bài 18 Nguyên tố nhóm IIA

MỞ ĐẦU

Kim loại nhóm IIA và hợp chất của chúng có nhiều ứng dụng trong đời sống, sản xuất. Kim loại nhóm IIA và hợp chất của chúng có những tính chất gì?

Bài làm chi tiết:

- Kim loại nhóm IIA có tính chất: nhiệt độ nóng chảy, khối lượng riêng và độ cứng của kim loại nhóm IIA cao hơn so với kim loại nhóm IA cùng chu kì. Kim loại nhóm IIA là những kim loại nhẹ (D < 5 g/cm³). Từ berryliium đến barium, tính kim loại tăng dần, mức độ phản ứng của kim loại với oxygen và với nước tăng dần, độ tan của các hydroxide kim loại nhóm IIA tăng dần từ Be(OH)₂ đến Ba(OH)₂.

- Hợp chất của kim loại nhóm IIA có tính chất: độ bền nhiệt của muối carbonate, muối nitrate của kim loại nhóm IIA có xu hướng tăng dần từ muối của Mg²⁺ đến muối của Ba²⁺.

A. ĐƠN CHẤT

1. VỊ TRÍ, CẤU TẠO VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

2. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

Thảo luận 1: Dựa vào Bảng 18.2, hãy nhận xét sự thay đổi nhiệt độ nóng chảy và khối lượng riêng của kim loại nhóm IIA. Giải thích.

Bài làm chi tiết:

Sự biến đổi nhiệt độ nóng chảy của kim loại nhóm IIA không theo quy luật vì cấu trúc mạng tinh thể của kim loại nhóm IIA khác nhau.

3. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

Thảo luận 2: Dự đoán tính chất hoá học đặc trưng của kim loại nhóm IIA và so sánh với kim loại nhóm IA.

Bài làm chi tiết:

Tính chất hoá học đặc trưng của kim loại nhóm IIA là tính khử nhưng so với kim loại nhóm IA, tính khử của kim loại nhóm IIA yếu hơn.

Luyện tập: Hoàn thành phương trình hoá học của các phản ứng sau:

a) Be + O₂ →

b) Ca + O₂ →

c) Ba + O₂ →

Bài làm chi tiết:

a) 2Be + O₂ → 2BeO

b) 2Ca + O₂ → 2CaO

c) 2Ba + O₂ → 2BaO

Thảo luận 3: Dựa vào Bảng 18.3, nhận xét sự biến đổi độ tan từ Be(OH)₂ đến Ba(OH)₂.

Bài làm chi tiết:

Độ tan từ Be(OH)₂ đến Ba(OH)₂ tăng dần.

Luyện tập: Hoàn thành phương trình hoá học của các phản ứng sau:

a) Ca + H₂O →

b) Ba + H₂O →

Bài làm chi tiết:

a) Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂

b) Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂

B. HỢP CHẤT

1. TÍNH CHẤT CỦA MUỐI CARBONATE, NITRATE

Thảo luận 4: Dự đoán khả năng phản ứng của muối carbonate kim loại nhóm IIA với dung dịch acid loãng.

Bài làm chi tiết:

Muối carbonate kim loại nhóm IIA tác dụng được với dung dịch acid loãng, kết quả cho ra muối mới và giải phóng khí CO₂.

Thảo luận 5: Quan sát Bảng 18.4, nhận xét về xu hướng biến đổi độ bền nhiệt của muối carbonate từ MgCO₃ đến BaCO₃.

Bài làm chi tiết:

Độ bền nhiệt của muối carbonate của kim loại nhóm IIA tăng dần từ MgCO₃ đến BaCO₃.

Thảo luận 6: Quan sát Bảng 18.5, nhận xét xu hướng biến đổi độ bền nhiệt của muối nitrate. Từ đó rút ra mối quan hệ giữa độ bền nhiệt và giá trị biến thiên enthalpy của phản ứng nhiệt phân muối nitrate kim loại nhóm IIA.

Bài làm chi tiết:

Độ bền nhiệt của muối nitrate của kim loại nhóm IIA có xu hướng tăng dần từ Mg(NO₃)₂ đến Ba(NO₃)₂. 

Giữa độ bền nhiệt và giá trị biến thiên enthalpy của phản ứng nhiệt phân muối nitrate kim loại nhóm IIA có mối quan hệ: giá trị biến thiên enthalpy của phản ứng càng tăng thì khoảng nhiệt độ phản ứng càng xác định rõ.

Luyện tập: Hoàn thành phương trình hoá học của các phản ứng sau:

a) MgCO₃  t°→ 

b) Ba(NO₃)₂  t°→ 

Bài làm chi tiết:

a) MgCO₃  t°→  MgO + CO₂

b) Ba(NO₃)₂  t°→  BaO + 2NO₂ + 12O₂

2. TÍNH TAN CỦA CÁC MUỐI CARBONATE, SULFATE, NITRATE

Vận dụng: Giải thích và viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra trong quá trình sau:

a) Vôi sống tiếp xúc lâu ngày trong không khí sẽ bị giảm chất lượng.

b) Trên bề mặt các hố vôi tôi lâu ngày thường có màng chất rắn.

Bài làm chi tiết:

a) Vôi sống tiếp xúc lâu ngày trong không khí sẽ bị giảm chất lượng vì trong không khí có hơi nước và khí CO₂ có thể thể phản ứng được với vôi sống.

PTHH: CaO + H₂O → Ca(OH)₂

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

b) Trên bề mặt các hố vôi tôi lâu ngày thường có màng chất rắn vì trong các hố vôi tôi thường có chứa Ca(OH)₂ dưới dạng hòa tan vào nước (nước vôi trong) và trong không khí có CO₂, khi đó chúng tác dụng với nhau tạo chất kết tủa cũng chính là màng chất rắn CaCO₃.

PTHH: CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

Thảo luận 7: Thực hiện Thí nghiệm 1 theo hướng dẫn, nêu hiện tượng xảy ra. Rút ra kết luận về độ tan của các muối sulfate. Giải thích.

Bài làm chi tiết:

- Trong ống nghiệm chứa BaCl₂ sẽ xuất hiện kết tủa trước ống nghiệm chứa CaCl₂.

- Kết luận: độ tan của muối sulfate của kim loại nhóm IIA giảm dần từ Be đến Ba vì bán kính nguyên tử của các kim loại nhóm IIA tăng dần từ Be đến Ba. 

Thảo luận 8: Thực hiện Thí nghiệm 2 theo hướng dẫn, nêu hiện tượng xảy ra. Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra và giải thích.

Bài làm chi tiết:

- Trong ống nghiệm (1) ban đầu xuất hiện kết tủa trắng, sau khi cho HCl vào thì ống nghiệm vẫn giữ kết tủa trắng vì kết tủa này không tan trong dung dịch acid.

PTHH: Na₂SO₄ + BaCl₂ → 2NaCl + BaSO₄↓

- Trong ống nghiệm (2) ban đầu xuất hiện kết tủa trắng, sau khi cho HCl vào thì kết tủa trắng tan và giải phóng khí vì kết tủa này có ion CO32- nên sẽ tan trong môi trường acid.

PTHH: Na₂CO₃ + CaCl₂ → 2NaCl + CaCO₃↓

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

- Trong ống nghiệm (3) xuất hiện kết tủa màu trắng vì trong phản ứng có Ba²⁺ và ion SO42-, khi phản ứng sẽ tạo thành kết tủa không tan trong nước.

PTHH: K₂SO₄ + BaCl₂ → 2KCl + BaSO₄↓

- Trong ống nghiệm (4) có sự giải phóng khí không màu, không mùi vì ion CO32- sẽ phản ứng trong môi trường dung dịch acid.

PTHH: Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂↑ + H₂O 

Luyện tập: Trình bày cách phân biệt 3 dung dịch không màu Na₂CO₃, K₂SO₄, Ba(NO₃)₂ bằng phương pháp hoá học.

Bài làm chi tiết:

- Đầu tiên, dùng BaCl₂ để phân biệt dung dịch Ba(NO₃)₂ vì không có hiện tượng xảy ra.

PTHH: K₂SO₄ + BaCl₂ → 2KCl + BaSO₄↓

Na₂CO₃ + BaCl₂ → 2NaCl + BaCO₃↓

- Tiếp đến, dùng dung dịch HCl để phân biệt hai chất còn lại. Khi đó, ống nghiệm nào có kết tủa tan và giải phóng khí thì đó là dung dịch Na₂CO₃, còn ống nghiệm nào không phản ứng thì ống đó là K₂SO₄.

PTHH: BaCO₃ + 2HCl → BaCl₂ + CO₂ + H₂O

3. ỨNG DỤNG

Thảo luận 9: Vẽ sơ đồ tư duy để nêu một số ứng dụng của đơn chất và hợp chất của kim loại nhóm IIA.

Bài làm chi tiết:

Sơ đồ tư duy:

Vận dụng: Hãy tìm hiểu những thực phẩm có thể giúp bổ sung calcium cho cơ thể?

Bài làm chi tiết:

Thực phẩm bổ sung calcium cho cơ thể:

- Các loại đậu, rau: đậu nành, rau dền, rau chân vịt,…

- Sữa, phô mai, sữa chua,…

- Các loại hạt: hạt chia, hạt vừng, hạnh nhân,…

- Cá…

4. NƯỚC CỨNG VÀ CÁCH LÀM MỀM NƯỚC CỨNG

Thảo luận 10: Theo em, trong ba loại nước cứng, loại nào khó loại bỏ tính “cứng” nhất?

Bài làm chi tiết:

Theo em, trong ba loại nước cứng, loại khó bỏ tính “cứng” nhất là nước cứng có tính cứng toàn phần.

Thảo luận 11: Vì sao giặt áo quần bằng nước cứng sẽ tốn xà phòng, nước xả vải hơn khi dùng nước mềm?

Bài làm chi tiết:

Giặt quần áo bằng nước cứng sẽ tốn xà phòng, nước xả vải hơn khi dùng nước mềm vì khi giặt bằng nước cứng sẽ tạo ra muối ít tan bám vào quần áo, làm xà phòng tạo ít bọt và gây tốn xà phòng, quần áo mau hỏng.

Thảo luận 12: Đề xuất cách làm mềm nước có tính cứng toàn phần?

Bài làm chi tiết:

Cách làm mềm nước có tính cứng toàn phần: thêm NaOH hoặc Na₂CO₃ vào dung dịch hoặc sử dụng bộ lọc nước đầu nguồn.

BÀI TẬP

Bài 1: Nước cứng tạm thời có chứa chất nào sau đây?

A. Ca(HCO₃)₂. B. MgSO₄. C. CaCl₂. D. MgCl₂.

Bài làm chi tiết:

Chọn đáp án A vì nước cứng tạm thời là loại nước cứng chứa ion HCO3-.

Bài 2: Giả sử, khi calcium tiếp xúc với không khí ẩm: đầu tiên tạo thành calcium oxide, sau đó chuyển thành calcium hydroxide, rồi thành calcium carbonate. Viết phương trình hoá học của các phản ứng trên.

Bài làm chi tiết:

PTHH: 2Ca + O₂ → 2CaO

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

Bài 3: Viết các phương trình hoá học cho các phản ứng sau:

a) Calcium oxide tác dụng với dung dịch hydrochloric acid loãng.

b) Dung dịch sodium carbonate tác dụng với dung dịch calcium hydroxide.

Bài làm chi tiết:

a) CaO + 2HCl → CaCl₂ + H₂O

b) Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + NaOH

Bài 4: Y là hợp chất của calcium có nhiều ở dạng đá vôi, đá hoa,… Hợp chất Z có trong thành phần không khí và thường dùng để chữa cháy. Biết Z được sinh ra khi cho Y phản ứng với dung dịch acid mạnh. Xác định Y và Z, viết phương trình hoá học của phản ứng.

Bài làm chi tiết:

Y là CaCO₃, Z là CO₂.

PTHH: CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O