Đáp án Hóa học 12 cánh diều Bài 18: Nguyên Tố Nhóm Iia

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).

1. a) Nêu một số ứng dụng của đơn chất và hợp chất của nguyên tố nhóm IIA mà em biết.
2. b) Kim loại nhóm IIA có những tính chất vật lí và tính chất hóa học nào?

Hướng dẫn chi tiết:

1. a) Ứng dụng: chế tạo máy bay, ô tô, điều chế dược liệu, sản xuất thủy tinh...
2. b) Tính chất vật lí: kim loại nhóm IIA 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 của chúng tăng không theo xu hướng rõ rệt.

Tính chất hóa học: nguyên tố nhóm IIA 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.

Hướng dẫn chi tiết:

Kim loại nhóm IIA có tính khử yếu hơn so với tính khử của kim loại nhóm IA vì kim loại nhóm IIA có 2e ở lớp ngoài cùng trong khi kim loại nhóm IA chỉ có 1e ở lớp ngoài cùng nên nó sẽ dễ nhường 1 electron này đi để trở thành trạng thái bão hoà, trong khi kim loại nhóm IIA phải nhường 2 electron.

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

1. a) Magnesium hay barium phản ứng với oxygen mạnh hơn.
2. b) Calcium hay barium phản ứng với nước mạnh hơn.

Hướng dẫn chi tiết:

1. a) Phản ứng giữa barium với oxygen phản ứng mạnh hơn phản ứng giữa magnesium với oxygen vì tính khử của barium mạnh hơn của magnesium.
2. b) Phản ứng của barium và nước mạnh hơn phản ứng của calcium và nước vì độ tan của calcium thấp hơn của barium.

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

Hướng dẫn chi tiết:

Magnesium phản ứng rất chậm với nước vì magie thường có một màng oxide MgO bọc bên ngoài bảo vệ nó.

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.

Hướng dẫn chi tiết:

Ngoài tham gia tạo hợp kim, các kim loại nhóm IIA còn có những ứng dụng nào khác như: làm chất phụ gia (Be), trong 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?

Hướng dẫn chi tiết:

Ứng dụng trên dựa trên tính chất hợp kim magnesium có thể chịu đựng được một lực rất lớn từ môi trường. Ngoài ra, hợp kim này dễ đúc, dễ tạo hình và không bị nhiễm từ.

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.

Hướng dẫn chi tiết:

Ta quan sát thấy được hiện tượng cả hai ống đều xuất hiện kết tủa trắng nhưng ống nghiệm (2) xuất hiện kết tủa sớm hơn so với ống nghiệm (1). Nguyên nhân là do độ tan của ion Ca²⁺ là mạnh hơn ion Ba²⁺ trong dung dịch chứa ion SO₄^2- (BaSO₄ không tan).

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

a)

1. b)
2. c)

d)

Hướng dẫn chi tiết:

Những phản ứng tạo chất không tan là phản ứng (a) và (d).

1. a)

d)

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

Hướng dẫn chi tiết:

Các khoáng vật calcite, dolomite,... hầu như không tan trong nước vì thành phần chủ yếu của các khoáng vật calcite, dolomite,...; công thức hoá học 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.

Hướng dẫn chi tiết:

Có thể phân biệt MgCO₃(s) và Mg(NO₃)₂(s) 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.

Hướng dẫn chi tiết:

Phương trình hóa học của các phản ứng tạo chất không tan khi cho dung dịch soda vào mẫu nước giếng trên là:

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?

Hướng dẫn chi tiết:

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 vì tăng nồng độ của carbon dioxide trong nước biển tức là tăng tính acid trong nước biển và acid này có thể hòa tan dần dần CaCO₃ (thành phần chủ yếu trong các rạn san hô và núi đá vôi). Sau phản ứng ta thu được chất tan trong nước tức là các rạn san hô và núi đá vôi có thể bị phá hủy, xói mòn.

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.

Hướng dẫn chi tiết:

BaCO₃ có nhiệt độ phân huỷ cao nhất nên quá trình phân hủy 1 mol BaCO₃ cần nhiều năng lượng 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.

Hướng dẫn chi tiết:

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

Hiện tượng quan sát được là ban đầu có sự xuất hiện kết tủa màu trắng, sau khi cho acid HCl vào thì kết tủa bị hoà tan và có khí bay ra. Phương trình hoá học:

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

Hiện tượng quan sát được là có sự xuất hiện của kết tủa màu trắng. Phương trình hoá học:

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

Hiện tượng quan sát được là thấy xuất hiện kết tủa trắng trong ống nghiệm, sau khi cho dung dịch HCl vào ống nghiệm thì kết tủa vẫn không bị hòa tan, tức là khi cho HCl vào thì không có phản ứng xảy ra. Phương trình hoá học:

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

Hiện tượng quan sát được là giấy chỉ thị chuyển sang màu xanh nhạt. Sau khi thêm dung dịch HCl, ta thấy có khí bay ra từ ống nghiệm. Phương trình hoá học:

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.

Hướng dẫn chi tiết:

Các triệu chứng của các bệnh về răng và xương có liên quan đến sự thiếu hụt calcium trong cơ thể là: móng tay yếu, đau mỏi khớp, vàng răng, sâu răng,...

Một số biện pháp để phòng tránh, hạn chế là: uống 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.

Hướng dẫn chi tiết:

Giống nhau: cả hai đều là các kim loại có tính khử mạnh, đều có các tính chất hóa học chung của kim loại mạnh, đều tồn tại ở dạng hợp chất trong tự nhiên cũng như không tìm thấy dạng đơn chất của chúng trong tự nhiên.

Khác nhau:

- Kim loại nhóm IA có tính khử mạnh hơn, các muối của các kim loại này đều tan, có một electron ở lớp ngoài cùng nên số oxi hoá đặc trưng là +1.

- Kim loại nhóm IIA: tính khử yếu hơn kim loại nhóm IA, có nhiều muối của kim loại này không tan, có hai electron ở lớp ngoài cùng nên số oxi hoá đặc trưng của ion kim loại này 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:

1. a) Sắp xếp Na, Mg, Cu theo dãy tăng dần tính khử của kim loại.
2. b) Giải thích vì sao Na và Mg tác dụng được với nước.

Hướng dẫn chi tiết:

1. a) Giá trị thế điện cực chuẩn càng thấp thì tính khử càng mạnh. Thứ tự tăng dần tính khử: Cu, Mg, Na.
2. b) Na và Mg tác dụng được với nước là vì và đều có giá trị nhỏ nên chúng 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.

Hướng dẫn chi tiết:

Các phương trình hoá học minh hoạ là:

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

Hướng dẫn chi tiết:

Phương pháp phân biệt là:

- Đầu tiên dùng dung dịch HCl để phân biệt Na₂CO₃ (do phản ứng có khí bay lên), còn các chất còn lại không phản ứng.

- Sau đó ta có thể đốt các dung dịch còn lại trên ngọn. Dựa vào màu sắc của ngọn lửa ta có phân biệt: 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.

Các phương trình hoá học của phản ứng là: