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 rút gọn:

- Tính chất của kim loại IIA: 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, là những kim loại nhẹ. 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 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 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 rút gọn:

Sự biến đổi nhiệt độ nóng chảy không 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 rút gọn:

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

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

a) Be + O₂ →

b) Ca + O₂ →

c) Ba + O₂ →

Giải rút gọn:

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.

Giải rút gọn:

Độ tan tăng dần.

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

a) Ca + H₂O →

b) Ba + H₂O →

Giải rút gọn:

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 rút gọn:

Chúng phản ứng với nhau, kết quả tạo 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.

Giải rút gọn:

Độ bền nhiệt 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.

Giải rút gọn:

- Độ bền nhiệt tăng dần từ Mg(NO₃)₂ đến Ba(NO₃)₂. 

- 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

b) Ba(NO₃)₂

Giải rút gọn:

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 rút gọn:

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

PTHH: CaO + H₂O → Ca(OH)₂

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

b) Vì hố vôi tôi chứa Ca(OH)₂ dưới dạng hòa tan vào nước, khi đó phản ứng xảy ra tạo 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 rút gọn:

- Ống chứa BaCl₂ xuất hiện kết tủa trước ống chứa CaCl₂.

- Kết luận: độ tan của muối sulfate giảm dần từ Be đến Ba vì bán kính nguyên tử 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.

Giải rút gọn:

- Ống (1) xuất hiện kết tủa trắng và không thay đổi khi cho HCl vào.

PTHH: Na₂SO₄ + BaCl₂ → 2NaCl + BaSO₄↓

- Ống (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 .

PTHH: Na₂CO₃ + CaCl₂ → 2NaCl + CaCO₃↓

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

- Ống (3) xuất hiện kết tủa màu trắng do có Ba²⁺ và ion

PTHH: K₂SO₄ + BaCl₂ → 2KCl + BaSO₄↓

- Ống (4) có sự giải phóng khí vì ion phản ứng trong môi trường 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 rút gọn:

- Đầu tiên, dùng BaCl₂ để phân biệt dung dịch Ba(NO₃)₂ vì không phản ứng.

PTHH: K₂SO₄ + BaCl₂ → 2KCl + BaSO₄↓

Na₂CO₃ + BaCl₂ → 2NaCl + BaCO₃↓

- Tiếp đến, dùng dung dịch HCl để phân biệt hai chất còn lại. Ống nào có kết tủa tan và giải phóng khí thì là dung dịch Na₂CO₃, còn ống 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.

Giải rút gọn:

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

Giải rút gọn:

- 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 rút gọn:

Nước cứng có tính cứng toàn phần khó loại bỏ nhất.

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

Giải rút gọn:

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?

Giải rút gọn:

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.

Giải rút gọn:

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

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 rút gọn:

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 rút gọn:

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 rút gọn:

Y là CaCO₃, Z là CO₂.

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