BÀI 18: NGUYÊN TỐ NHÓM IIA

MỞ ĐẦU

Nguyên tố nhóm IIA và một số hợp chất của chúng có nhiều ứng dụng trong thực tiễn (Hình 18.1).

a) Nêu một số ứng dụng của đơn chất và hợp chất của nguyên tố nhóm IIA mà em biết.

b) Kim loại nhóm IIA có những tính chất vật lí và tính chất hóa học nào?

Giải nhanh:

a) Chế tạo máy bay, ô tô, điều chế dược liệu, sản xuất thủy tinh...

b) - TCVL: là kim loại nhẹ, độ nóng chảy cao hơn kim loại nhóm IA nhưng thấp hơn kim loại khác trong cùng chu kì, khối lượng riêng tăng không theo xu hướng rõ rệt.

- TCHH: phản ứng được với oxygen và với nước.

I. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

II. ĐƠN CHẤT

Câu hỏi 1: Trong cùng chu kì, kim loại nhóm IIA có tính khử mạnh hơn hay yếu hơn so với tính khử của kim loại nhóm IA? Giải thích.

Giải nhanh:

Kim loại nhóm IIA có tính khử yếu vì nó có 2e ở lớp ngoài cùng. Trong khi kim loại nhóm IA có 1e ở lớp ngoài cùng nên dễ nhường 1 electron này đi.

Câu hỏi 2: Dựa vào tính khử của kim loại và độ tan của các hydroxide, dự đoán:

a) Magnesium hay barium phản ứng với oxygen mạnh hơn.

b) Calcium hay barium phản ứng với nước mạnh hơn.

Giải nhanh:

a) Phản ứng của barium và oxygen mạnh hơn.

b) Phản ứng của barium và nước mạnh hơn.

Câu hỏi 3: Vì sao magnesium phản ứng rất chậm với nước?

Giải nhanh:

Vì trong Mg có một màng oxide MgO bọc bên ngoài bảo vệ.

Vận dụng 1: Tìm hiểu và cho biết, ngoài tham gia tạo hợp kim, các kim loại nhóm IIA còn có những ứng dụng nào khác.

Giải nhanh:

Làm chất phụ gia (Be), thuốc dinh dưỡng (Ca), chế tạo phân bón (Mg), làm chất tạo màu (Ba)…

Luyện tập 1: Magnesium là kim loại cơ bản trong hợp kim dùng để chế tạo khung và cánh của các thiết bị bay (Hình 18.3). Theo em, ứng dụng trên dựa vào tính chất nào của hợp kim magnesium?

Giải nhanh:

Tính chất nhẹ, cứng, bền của magnesium.

III. HỢP CHẤT CỦA CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IIA

Thí nghiệm 1: So sánh độ tan của muối BaSO₄ và CaSO₄.

Chuẩn bị: 

- Hóa chất: Dung dịch BaCl₂, CaCl₂ cùng nồng độ 0,1 M; dung dịch CuSO₄ 5%.

- Dụng cụ: Ống nghiệm, ống hút nhỏ giọt.

Tiến hành: Cho 2 mL dung dịch BaCl₂ vào ống nghiệm (1), 2 mL dung dịch CaCl₂ vào ống nghiệm (2). Cho từ từ từng giọt dung dịch CuSO₄ vào mỗi ống nghiệm và lắc đều cho đến khi có kết tủa trong ống nghiệm thì dừng lại.

Yêu cầu: Quan sát hiện tượng, so sánh thời điểm xuất hiện kết tủa trong mỗi ống nghiệm, giải thích.

Giải nhanh:

Cả hai ống đều xuất hiện kết tủa trắng nhưng ống (2) xuất hiện kết tủa sớm hơn. Nguyên nhân là do Ba có bán kính nguyên tử lớn hơn Ca.

Câu hỏi 4: Phản ứng giữa các chất nào sau đây tạo ra chất không tan?

a)

b)

c)

d)

Giải nhanh:

a)

d)

Luyện tập 2: Vì sao các khoáng vật calcite, dolomite,... hầu như không tan trong nước? 

Giải nhanh:

Vì thành phần chủ yếu của chúng là các muối không tan của kim loại kiềm thổ.

Câu hỏi 5: Dùng nước có thể phân biệt MgCO₃(s) và Mg(NO₃)₂(s) được không? Giải thích.

Giải nhanh:

Có vì MgCO₃ không tan trong nước còn Mg(NO₃)₂ thì tan trong nước.

Luyện tập 3: Một mẫu nước giếng có chứa các ion Ca²⁺, Na⁺, Mg²⁺, Cl^- và SO₄^2-. Viết phương trình hóa học của các phản ứng tạo chất không tan khi cho dung dịch soda vào mẫu nước giếng trên.

Giải nhanh:

Luyện tập 4: Vì sao khi có sự gia tăng nồng độ của carbon dioxide trong nước biển thì các rạn san hô và núi đá vôi có thể bị phá hủy, xói mòn?

Giải nhanh:

Vì tăng nồng độ của carbon dioxide tức là tăng tính acid trong nước biển và nó có thể hòa tan CaCO₃ (thành phần chủ yếu trong các rạn san hô và núi đá vôi).

Câu hỏi 6: Dựa vào Bảng 18.4, hãy cho biết quá trình phân hủy 1 mol muối carbonate của nguyên tố nhóm IIA nào cần hấp thu nhiều năng lượng hơn.

Giải nhanh:

BaCO₃ vì nó có nhiệt độ phân huỷ cao nhất 

Thí nghiệm 2: Thí nghiệm kiểm tra sự có mặt của các ion Ca²⁺, Ba²⁺, SO₄^2-, CO₃^2-.

Thí nghiệm kiểm tra sự có mặt của ion Ca²⁺ trong dung dịch.

Chuẩn bị: 

- Hóa chất: Dung dịch CaCl₂ 0,1 M; Na₂CO₃ 0,1 M; HCl 1,0 M.

- Dụng cụ: Ống nghiệm, ống hút nhỏ giọt.

Tiến hành: Cho vào ống nghiệm khoảng 2 mL dung dịch CaCl₂, thêm từ từ cho đến hết khoảng 10 giọt dung dịch Na₂CO₃, lắc đều. Tiếp tục thêm vào khoảng 10 giọt dung dịch HCl, lắc đều.

Yêu cầu: Quan sát, mô tả hiện tượng và viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra.

Thí nghiệm kiểm tra sự có mặt của ion Ba²⁺ trong dung dịch.

Chuẩn bị: 

- Hóa chất: Dung dịch BaCl₂ 0,1 M; H₂SO₄ 1,0 M.

- Dụng cụ: Ống nghiệm, ống hút nhỏ giọt.

Tiến hành: Cho vào ống nghiệm khoảng 2 mL dung dịch BaCl₂, thêm từ từ cho đến hết khoảng 6 – 8 giọt dung dịch H₂SO₄, lắc đều. 

Yêu cầu: Quan sát, mô tả hiện tượng và viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra.

Thí nghiệm kiểm tra sự có mặt của ion SO₄^2- trong dung dịch.

Chuẩn bị: 

- Hóa chất: Dung dịch ZnSO₄ 0,1 M; BaCl₂ 0,1 M; HCl 1,0 M.

- Dụng cụ: Ống nghiệm, ống hút nhỏ giọt.

Tiến hành: Cho vào ống nghiệm khoảng 2 mL dung dịch ZnSO₄, thêm từ từ cho đến hết khoảng 10 giọt dung dịch BaCl₂, lắc đều. Tiếp tục thêm vào khoảng 2 – 3 giọt dung dịch HCl, lắc đều.

Yêu cầu: Quan sát, mô tả hiện tượng và viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra.

Thí nghiệm kiểm tra sự có mặt của ion CO₃^2- trong dung dịch.

Chuẩn bị: 

- Hóa chất: Dung dịch Na₂CO₃ 1,0 M; HCl 1,0 M.

- Dụng cụ: Ống nghiệm, ống hút nhỏ giọt, giấy chỉ thị pH.

Tiến hành: Cho vào ống nghiệm khoảng 1 mL dung dịch Na₂CO₃. Dùng giấy chỉ thị pH để kiểm tra môi trường dung dịch. Thêm tiếp 2 mL dung dịch HCl vào ống nghiệm, lắc đều, đưa que diêm đang cháy đến miệng ống nghiệm.

Yêu cầu: Quan sát, mô tả hiện tượng và viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra.

Giải nhanh:

* Thí nghiệm kiểm tra sự có mặt của ion Ca²⁺ trong dung dịch.

Hiện tượng: xuất hiện kết tủa màu trắng sau bị tan trong acid và có khí thoát ra.

PTHH:

* Thí nghiệm kiểm tra sự có mặt của ion Ba²⁺ trong dung dịch.

Hiện tượng: xuất hiện của kết tủa màu trắng. 

PTHH:

* Thí nghiệm kiểm tra sự có mặt của ion SO₄^2- trong dung dịch.

Hiện tượng: xuất hiện kết tủa trắng trong ống nghiệm và không tan trong acid.

PTHH:

* Thí nghiệm kiểm tra sự có mặt của ion CO₃^2- trong dung dịch.

Hiện tượng: giấy chỉ thị chuyển sang màu xanh nhạt. Sau khi thêm acid thấy có khí bay ra. PTHH:

IV. NHẬN BIẾT KIM LOẠI VÀ ION KIM LOẠI NHÓM IIA

Vận dụng 2: Tìm hiểu các triệu chứng của các bệnh về răng và xương có liên quan đến sự thiếu hụt calcium trong cơ thể. Đề xuất một số biện pháp để phòng tránh, hạn chế bệnh trên.

Giải nhanh:

- Móng tay yếu, đau mỏi khớp, vàng răng, sâu răng,...

- Dùng đồ ăn và thức uống giàu calcium như sữa và các loại hạt, tránh ăn quá nhiều đồ ngọt, sử dụng thuốc bổ sung calcium,...

BÀI TẬP

Bài 1: Nêu các đặc điểm giống nhau và khác nhau về cấu tạo nguyên tử và tính chất giữa kim loại nhóm IIA với kim loại kiềm.

Giải nhanh:

* Giống: đều có tính khử mạnh, có các tính chất hóa học chung của kim loại, tồn tại ở dạng hợp chất trong tự nhiên.

* Khác: 

- Nhóm IA có tính khử mạnh hơn, các muối đều tan, có một electron ở lớp ngoài cùng, số oxi hoá đặc trưng là +1.

- Nhóm IIA: tính khử yếu hơn, có nhiều muối không tan, có hai electron ở lớp ngoài cùng, số oxi hoá đặc trưng là +2.

Bài 2: Dựa vào giá trị thế điện cực chuẩn của kim loại (Bảng 10.1) và giá trị thế điện cực chuẩn của quá trình là ở pH = 7, hãy:

a) Sắp xếp Na, Mg, Cu theo dãy tăng dần tính khử của kim loại.

b) Giải thích vì sao Na và Mg tác dụng được với nước.

Giải nhanh:

a) Cu, Mg, Na.

b) Vì và đều có giá trị nhỏ nên có thể khử nước.

Bài 3: Khi cho lượng soda phù hợp vào dung dịch có chứa cation Ca²⁺ và Mg²⁺ thì hai cation này sẽ bị tách ra khỏi dung dịch. Viết phương trình hóa học minh họa.

Giải nhanh:

Bài 4: Đề xuất phương án phân biệt các dung dịch không màu CaCl₂, BaCl₂, KCl, NaCl và Na₂CO₃.

Giải nhanh:

- Dùng dung dịch HCl để phân biệt Na₂CO₃ (có khí bay lên), còn lại không phản ứng.

- Đốt phần còn lại trên ngọn lửa không màu: NaCl cho ngọn lửa màu vàng, KCl cho ngọn lửa màu tím, CaCl₂ cho ngọn lửa màu đỏ cam, BaCl₂ cho ngọn lửa màu lục.

PTHH: