BÀI 18. KIM LOẠI 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?

Giải nhanh:

- Kim loại: nhiệt độ nóng chảy, khối lượng riêng và độ cứng cao hơn so với kim loại nhóm IA cùng chu kì. Là những kim loại nhẹ. Từ Be đến Ba, tính kim loại, mức độ phản ứng với oxygen và với nước tăng dần.

- Hợp chất: độ bền nhiệt của muối carbonate, muối nitrate có xu hướng tăng dần từ Mg²⁺ đến 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.

Giải nhanh:

Sự thay đổi về nhiệt độ nóng chảy của kim loại nhóm IIA không tuân theo quy luật vì cấu trúc mạng tinh thể của chúng 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.

Giải nhanh:

Tính chất hoá học đặc trưng là tính khử và tính khử của kim loại nhóm IIA yếu hơn tính khử của kim loại nhóm IA.

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

a) Be + O₂ →

b) Ca + O₂ →

c) Ba + O₂ →

Giải nhanh:

a) Be + O₂→ BeO

b) Ca + O₂→ CaO

c) Ba + O₂→ BaO

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

Giải nhanh:

Từ Be(OH)₂ đến Ba(OH)₂, độ tan tăng dần.

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

a) Ca + H₂O →

b) Ba + H₂O →

Giải nhanh:

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.

Giải nhanh:

Có phản ứng, sản phẩm là 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.

Giải nhanh:

Từ MgCO₃ đến BaCO₃, độ biền nhiệt tăng dần.

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.

Giải nhanh:

Từ Mg(NO_3­)₂ đến Ba(NO₃)_2­, độ bền nhiệt tăng dần.

Độ bền nhiệt càng cao thì biến thiên enthalpy phản ứng nhiệt phân muối nitrate của kim loại nhóm IIA càng dương, tức là cần cung cấp năng lượng nhiều hớn.

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

a) MgCO₃

b) Ba(NO₃)₂

Giải nhanh:

a) MgCO₃ MgO + CO₂

b) Ba(NO₃)₂ BaO + 2NO₂ + O₂

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.

Giải nhanh:

a) Vì không khí có hơi nước và khí CO₂ đều có thể phản ứng được với vôi sống.

PTHH: CaO + H₂O → Ca(OH)₂

CO₂ + Ca(OH)₂→ CaCO₃ + H₂O

b) Vì trong các hố vôi tôi thường có chứa Ca(OH)₂ tác dụng với CO₂ 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.

Giải nhanh:

- Hiện tượng: ống (1) chứa BaCl₂ sẽ xuất hiện kết tủa trước.

- Kết luận: độ tan của calcium sulfate lớn hơn độ tan của barium sulfate vì calcium có bán kính nguyên tử lớn hơn barium. 

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.

Giải nhanh:

- Ống (1) xuất hiện kết tủa trắng không tan trong dung dịch acid. PTHH: 

Na₂SO₄ + BaCl₂→ 2NaCl + BaSO₄↓

- Ống (2) xuất hiện kết tủa trắng tan trong acid và giải phóng khí CO₂. PTHH:

Na₂CO₃ + CaCl₂→ 2NaCl + CaCO₃↓

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

- Ống (3) xuất hiện kết tủa màu trắng vì trong phản ứng có Ba²⁺ và ion . PTHH: K₂SO₄ + BaCl₂ → 2KCl + BaSO₄↓

- Ống (4) có sự giải phóng khí không màu CO₂ vì ion  tan 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.

Giải nhanh:

PTHH: Na₂CO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + CO₂↑ + H₂O

Ba(NO₃)₂ + H₂SO₄ → 2HNO₃ + BaSO₄↓

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.

Giải nhanh:

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

Giải nhanh:

- 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?

Giải nhanh:

Nước cứng có tính cứng toàn phần vì nó gồm cả nước cứng tạm thời và nước cứng vĩnh cửu.

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

Giải nhanh:

Vì chúng tạo ra muối ít tan bám vào quần áo, 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?

Giải nhanh:

Ta có thể thêm NaOH hoặc Na₂CO₃.

BÀI TẬP

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

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

Giải nhanh:

Chọn đáp án A.

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.

Giải nhanh:

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.

Giải nhanh:

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.

Giải nhanh:

Y là CaCO₃, Z là CO₂.

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