Nguyên tố nhóm IIA lớp 12 (Chuyên đề dạy thêm Hóa 12)

Trang trước Trang sau

Tài liệu Nguyên tố nhóm IIA Hóa học lớp 12 gồm các dạng bài tập từ cơ bản đến nâng cao với phương pháp giải chi tiết và bài tập tự luyện đa dạng giúp Giáo viên có thêm tài liệu giảng dạy Hóa học 12.

Xem thử

Chỉ từ 300k mua trọn bộ Chuyên đề dạy thêm Hóa học 12 (sách mới) bản word có lời giải chi tiết:

B1: gửi phí vào tk: 0711000255837 - NGUYEN THANH TUYEN - Ngân hàng Vietcombank (QR)
B2: Nhắn tin tới Zalo VietJack Official - nhấn vào đây để thông báo và nhận giáo án

KIẾN THỨC CẦN NHỚ

I. Đơn chất nhóm IIA

1. Vị trí và cấu tạo

- Nhóm IIA được gọi là nhóm kim loại kiềm thổ, bao gồm: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra (phóng xạ).

- Cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns².

- Trong hợp chất, các kim loại nhóm IIA có số oxi hóa +2.

Nguyên tố nhóm IIA lớp 12 (Chuyên đề dạy thêm Hóa 12)

2. Trạng thái tự nhiên

- Trong tự nhiên, các nguyên tố nhóm IIA chỉ tồn tại ở dạng hợp chất.

VD: Mg có trong quặng dolomite (CaCO₃.MgCO₃).

Ca có trong đá vôi, quặng calcite (CaCO₃), thạch cao (CaSO₄), …

3. Tính chất vật lí

- Bán kính nguyên tử các nguyên tố nhóm IIA tăng dần từ Be đến Ba do số lớp electron tăng dần.

- Các kim loại nhóm IIA là kim loại nhẹ, có nhiệt độ nóng chảy, khối lượng riêng cao hơn kim loại nhóm IA cùng chu kì nhưng tương đối thấp so với các kim loại khác.

4. Tính chất hóa học

- Kim loại nhóm IIA có tính khử mạnh, chỉ kém kim loại nhóm IA.

- Tính khử tăng dần từ Be đến Ba do bán kính nguyên tử tăng, khả năng nhường e tăng.

M → M²⁺ + 2e

(a) Tác dụng với oxygen

- Khi đốt nóng trong oxygen hoặc trong không khí, các kim loại nhóm IIA bốc cháy tạo oxide và cho ngọn lửa có màu đặc trưng. TQ: 2M + O₂ $\overset{t^{o}}{\to}$ 2MO

+ Ca cháy cho ngọn lửa màu đỏ cam.

+ Sr cháy cho ngọn lửa màu đỏ son.

+ Ba cháy cho ngọn lửa màu lục.

Nguyên tố nhóm IIA lớp 12 (Chuyên đề dạy thêm Hóa 12)

Các hợp chất Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ khi đốt cháy cũng cho ngọn lửa có màu sắc tương tự kim loại tương ứng $\Rightarrow$ Có thể dùng màu ngọn lửa để nhận biết Ca, Sr, Ba hoặc hợp chất của chúng.

(b) Tác dụng với nước

- Be không tác dụng với nước do có màng oxide bảo vệ bề mặt.

- Mg phản ứng chậm với nước ở nhiệt độ thường, nhanh hơn khi đun nóng.

Mg + 2H₂O $\overset{t^{o}}{\to}$ Mg(OH)₂ + H₂↑

- Ca, Sr, Ba phản ứng mạnh với nước ở nhiệt độ thường và mức độ phản ứng tăng dần.

M + 2H₂O → M(OH)₂ + H₂↑ (M là Ca, Sr, Ba)

- Độ tan các hydroxide tăng dần: Be(OH)₂ < Mg(OH)₂ < Ca(OH)₂ < Sr(OH)₂ < Ba(OH)₂

- Trong phản ứng trên, hydroxide tạo thành càng dễ tan thì càng dễ giải phóng khỏi bề mặt kim loại, tạo điều kiện thuận lợi để kim loại tiếp tục phản ứng với nước.

5. Ứng dụng

- Các kim loại nhóm IIA tạo ra hợp kim có nhiều ứng dụng trong thực tế:

+ Hợp kim của Be có độ bền cơ học, không bị ăn mòn, khó nóng chảy, …

+ Hợp kim của Mg cứng, bền, nhẹ làm vật liệu sản xuất ô tô, máy bay, …

II. Hợp chất của kim loại nhóm IIA

1. Tính tan

Tính tan của các muối carbonate, sulfate và nitrate

- Các muối nitrate đều tan.

- Hầu hết các muối carbonate đều không tan trừ BeCO₃ bị thủy phân.

- Các muối BeSO₄, MgSO₄ tan, SrSO₄ và CaSO₄ ít tan, BaSO₄ không tan.

Bảng tính tan của muối và hydroxide kim loại nhóm IIA

Anion	Cation
Anion	Be²⁺	Mg²⁺	Ca²⁺	Sr²⁺	Ba²⁺
CO₃^2-	-	K	K	K	K
SO₄^2-	T	T	I	I	K
NO₃^-	T	T	T	T	T
OH^-	K	K	I	T	T

T: chất dễ tan, I: chất ít tan, K: chất không tan, -: bị thủy phân

Nguyên tố nhóm IIA lớp 12 (Chuyên đề dạy thêm Hóa 12)

Thí nghiệm so sánh độ tan giữa CaSO₄ và BaSO₄

- Thêm 2 mL dung dịch CaCl₂ vào ống nghiệm (1) và 2 mL dung dịch BaCl₂ vào ống nghiệm (2).

- Nhỏ từ từ từn giọt dung dịch CuSO₄ vào mỗi ống nghiệm cho đến khi xuất hiện kết tủa.

Nhận xét: Ống nghiệm (2) xuất hiện kết tủa sớm hơn so với ống nghiệm (1) do BaSO₄ có độ tan nhỏ hơn CaSO₄.

2. Một số hợp chất quan trọng

(a) Muối carbonate

♦ Tác dụng với acid

- Muối carbonate có thể tác dụng với acid → Muối + CO₂↑ + H₂O

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O

- Muối carbonate tan trong nước có hoàn tan khí CO₂

CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂

♦ Phản ứng nhiệt phân

- Muối carbonate của kim loại nhóm IIA bị nhiệt phân tạo thành oxide và CO₂.

TQ: MCO₃(s) $\overset{t^{o}}{\to}$ MO(s) + CO₂(g) $Δ_{r} H_{298}^{o} > 0$

- Độ bền nhiệt của các muối có xu hướng tăng từ MgCO₃ đến BaCO₃, đặc điểm này phù hợp với xu hướng biến đổi giá trị biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng trên.

Chất	MgCO₃	CaCO₃	SrCO₃	BaCO₃
$Δ_{r} H_{298}^{o} (k J / m o l)$	101,08	181,31	234,55	274,68
Nhiệt độ phân hủy (^oC)	350 – 650	900 – 1200	1100 – 1200	1000 – 1450

(b) Muối nitrate

- Các muối nitrate của nguyên tố nhóm IIA bị nhiệt phân → Oxide kim loại + NO₂ + O₂

TQ: M(NO₃)₂ (s) $\overset{t^{o}}{\to}$ MO(s) + 2NO₂(g) + ½ O₂(g) $Δ_{r} H_{298}^{o} > 0$

- Độ bền nhiệt các muối nitrate có xu hướng tăng từ Mg(NO₃)₂ đến Ba(NO₃)₂, đặc điểm này phù hợp với xu hướng biến đổi giá trị biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng trên.

Chất	Mg(NO₃)₂	Ca(NO₃)₂	Sr(NO₃)₂	Ba(NO₃)₂
$Δ_{r} H_{298}^{o} (k J / m o l)$	255,36	369,64	452,58	510,32
Nhiệt độ phân hủy (^oC)	> 300	> 560	> 570	620 - 670

(c) Nhận biết sự có mặt của các ion riêng biệt Ca²⁺, Ba²⁺, SO₄^2-, CO₃^2-

Ion	Thuốc thử	Hiện tượng
Ca²⁺	Dung dịch CO₃^2-	Kết tủa trắng, tan trong dung dịch acid
Ba²⁺	Dung dịch SO₄^2-	Kết tủa trắng, không tan trong dung dịch acid
SO₄^2-	Dung dịch Ba²⁺	Kết tủa trắng, không tan trong dung dịch acid
CO₃^2-	Dung dịch H⁺	Khí không màu, không mùi

3. Ứng dụng

Nguyên, vật liệu	Ứng dụng
Đá vôi	Sản xuất vôi sống, xi măng, vật liệu xây dựng, …
Vôi sống	Khử chua, sát trùng, tẩy uế, hút ẩm trong công nghiệp, …
Vôi, nước vôi	Khử chua, làm mềm nước cứng, …
Thạch cao sống: CaSO₄.2H₂O nung: CaSO₄.H₂O/ CaSO₄.0,5H₂O khan: CaSO₄	Vật liệu xây dựng, phấn viết bảng, đúc tượng, bó bột khi gãy xương …
Apatite Ca₃(PO₄)₂.CaF₂	Sản xuất phân lân (superphosphate, nung chảy, …), …

- Một số hợp chất của calcium còn có vai trò quan trọng đối với cơ thể con người như:

+ Ca₃(PO₄)₂, Ca₅(PO₄)₃OH tham gia cấu tạo xương và răng.

+ ion Ca²⁺ trong cơ thể có chức năng truyền dẫn tín hiệu thần kinh đến tế bào, chức năng co giãn của cơ bắp (bao gồm cả cơ tim).

III. Nước cứng

1. Khái niệm, phân loại

(a) Khái niệm

- Nước chứa nhiều ion Ca²⁺ và Mg²⁺ được gọi là nước cứng.

- Nước chứa ít hoặc không chứa các ion Ca²⁺ và Mg²⁺ được gọi là nước mềm.

(b) Phân loại

Nước có tính cứng tạm thời	Nước có tính cứng vĩnh cửu	Nước có tính cứng toàn phần
Ca²⁺, Mg²⁺, HCO₃^-	Ca²⁺, Mg²⁺, SO₄^2-, Cl^-	Ca²⁺, Mg²⁺, HCO₃^-, SO₄^2-, Cl^-

- Nước trong tự nhiên thường có tính cứng toàn phần.

2. Tác hại của nước cứng

- Đóng cặn nồi hơi đun nước gây tốn nhiên liệu và không an toàn.

- Đóng cặn đường ống dẫn nước làm giảm lưu lượng nước hoặc tắc đường ống.

- Giặt quần áo bằng nước cứng xà phòng tạo ít bọt, tốn xà phòng và tạo muối ít tan bám vào quần áo, làm quần áo mau hỏng.

- Nấu ăn bằng nước cứng làm thực phẩm lâu chín, giảm mùi vị.

3. Làm mềm nước cứng

Phương pháp kết tủa

Phương pháp trao đổi ion

- Nguyên tắc: Chuyển ion Ca²⁺ và Mg²⁺ thành dạng kết tủa, thường là CaCO₃, MgCO₃, Ca₃(PO₄)₂, Mg₃(PO₄)₂.

- Đối với nước có tính cứng tạm thời: Đun nóng, dùng Ca(OH)₂ vừa đủ hoặc dùng dung dịch chứa CO₃^2- hoặc PO₄^3-.

- Đối với nước có tính cứng vĩnh cửu: Dùng ion CO₃^2- hoặc PO₄^3-.

- Vật liệu trao đổi ion là vật liệu có khả năng trao đổi một số ion trong thành phần cấu tạo của chúng với các ion có trong dung dịch.

- Các vật liệu trao đổi ion thường dùng là vật liệu zeolite hoặc nhựa cationite. Khi nước cứng đi qua vật liệu trao đổi ion thì ion Ca²⁺ và Mg²⁺ bị giữ lại, ion Na⁺ hoặc H⁺ đi vào dung dịch.

❖ BÀI TẬP TỰ LUẬN

Câu 1. [CTST-SGK] Hoàn thành phương trình hoá học của các phản ứng sau:

(a) Be + O₂→

(b) Ca + O₂→

(d) Ba + H₂O →

Câu 2. 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.

(d) Calcium carbonate tác dụng với dung dịch acetic acid (CH₃COOH).

Câu 3. Hoàn thành các phương trình hóa học sau:

(a) K₂CO₃ + Ca(OH)₂ →

(b) H₂SO₄ + NaOH →

(d) Na₂SO₄ + Ba(OH)₂ → ?

(e) MgCO₃ $\overset{t^{o}}{\to}$

(g) Ba(NO₃)₂ $\overset{t^{o}}{\to}$

Câu 4. [CD - SGK] 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?

Câu 5. [CD - SGK] Dựa vào giá trị thế điện cực chuẩn của kim loại và giá trị thế điện cực chuẩn của quá trình 2H₂O + 2e ⇌ H₂ + 2OH^- là $E_{{2H}_{2} {O/ 2OH}^{-} {+ H}_{2}}$ = -0,413 V 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.

Câu 6. [CTST – SGK] 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.

Câu 7. [CTST – SGK] 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.

Câu 8. [CTST – SGK] 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.

Câu 9. [CD - SGK] Một mẫu nước giếng có chứa các ion Ca ²⁺, 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.

Câu 10. Hãy giải thích vì sao:

(a) có thể làm sạch cặn đá vôi trong phích nước bằng giấm ăn?

(b) các khoáng vật calcite, dolomite,… hầu như không tan trong nước?

(c) 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?

Câu 11. [CTST - SBT] Hãy viết phương trình hóa học của phản ứng để giải thích:

(a) Hiện tượng bào mòn thạch nhủ tao hang động( tạo hang động ).

(b) Hiện tượng tạo thành nhũ đá, măng đá trong các hang động tự nhiên.

Câu 12. [CTST – SGK] Trình bày cách phân biệt 3 dung dịch không màu Na₂CO₃, K₂SO₄, Ba(NO₃)₂ bằng phương pháp hóa học.

Câu 13. [CD - SGK] Đề xuất phương án phân biệt các dung dịch không màu CaCl₂, BaCl₂, KC1, NaCl và Na₂CO_3.

Câu 14. [CTST - SBT] Triệu chứng trào ngược vị dạ dày (hay trào ngược dạ dày ) xảy ra khi hàm lượng hydrocholoric acid trong dạ dày vượt mức bình thường. Để giảm bớt hàm lượng hydrochloric acid dư, bác sĩ thường kê toa cho bệnh nhân một số loại thuốc kháng acid có thành phần như bảng theo mẫu sau:

Bảng thành phần các loại thuốc kháng acid dạ dày trên thị trường

Tên thuốc trên thị trường	Thành phần thuốc	Phản ứng(dạng ion thu gọn) trung hòa acid dư trong dạ dày
Phillips’Milk of Magnesia	Mg(OH)₂	?
Tums, Di-Gel	CaCO₃	?
Baking soda, Alka-Seltzer	NaHCO₃	?
Amphojel	Al(OH)₃	?

Hoàn thành cột phản ứng (dạng ion thu gọn ) trung hòa acid dạ dày khi sử dụng các loại thuốc trên.

Câu 15. [CD - SBT] (a) Barium nitrate là hợp chất cộng hóa trị hay hợp chất ion, là chất dễ tan hay ít tan trong nước?

(b) Hoàn thành các phương trình hóa học sau:
(1) Ba(NO₃)₂ (s) $\overset{t^{o}}{\to}$ ?

(2) Ba(NO₃)₂ (aq) + Na₂SO₄ (aq) → ?

(c) Độ tan trong nước của Ba(NO₃)₂ ở 10 ^oC và 20 ^oC lần lượt là 6.67 g/100 g nước và 9,02 g/100 g nước. Khi đưa 109,02 g dung dịch Ba(NO₃)₂ bão hòa ở 20 ^oC về 10 ^oC thì thu được bao nhiêu gam tinh thể Ba(NO₃)₂.6H₂O kết tinh?

(d) Cho các hóa chất cơ bản sau: dung dịch NaOH, dung dịch HCl, dung dịch H₂SO₄, dung dịch NaCl. Hóa chất nào trong các hóa chất trên có thể được dùng để nhận biết được ion Ba²⁺ trong dung dịch barium nitrate? Viết phương trình hóa học minh họa.

Câu 16. [CD - SBT] Gói làm nóng thức ăn (FRH: Flameless Ration Heater) được phát minh nhằm hâm nóng các bữa ăn tiện lợi cho người lính trên chiến trường. Một số gói lẩu tự sôi cũng sử dụng công nghệ này. FRH có thành phần chính gồm bột kim loại Mg trộn với một lượng nhỏ bột Fe và NaCl. Khi sử dụng, chỉ cần cho khoảng 30 mL nước vào hỗn hợp FRH, hỗn hợp này phản ứng mãnh liệt theo phương trình Mg + 2H₂O → Mg(OH)₂ + H₂ và tỏa rất nhiều nhiệt, đủ để làm nóng thức ăn nhanh chóng.

(a) Một gói FRH chứa khoảng 8 gam hỗn hợp (Mg 90%, Fe 4% và NaCl 4% về khối lượng) có thể tỏa ra tối đa bao nhiêu nhiệt để làm nóng? Biết rằng enthalpy tạo thành chuẩn ( $Δ_{f} H_{298}^{0}$ ) của Mg(OH)₂(s) và H₂O (l) lần lượt là -928,4 kJ mol^-1 và-285,8 kJ mol^-1. Gói FRH trên có đủ làm nóng 300 g súp từ 30 ^oC lên 100 ^oC hay không? Biết nhiệt dung của súp khoảng 4,2 J g^-1C^-1, giả sử gói súp chỉ nhận được 50% lượng nhiệt tối đa tỏa ra, phần nhiệt còn lại làm nóng các vật dụng khác và thất thoát vào môi trường.

(b) Magnesium phản ứng chậm với nước ở nhiệt độ thường, giải thích vì sao magnesium trong gói FRH lại có thể phản ứng nhanh chóng với nước.

Câu 17. [CTST - SBT] Cho các sơ đồ chuyển hóa sau:

(1) X + Y → Z + H₂O

(2) Y $\overset{t^{o}}{\to}$ Z + H₂O + E↑

(3) E + X → Y hoặc Z

Biết X, Y, Z là hợp chất của cùng một kim loại, khi đốt nóng cho ngọn lửa màu vàng, E là hợp chất cảu carbon. Xác định các hợp chất X, Y, Z, E.

................................

Xem thử

Xem thêm Chuyên đề dạy thêm Hóa học lớp 12 các chủ đề hay khác:

Trang trước Trang sau

Giải bài tập lớp 12 sách mới các môn học