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?

Hướng dẫn chi tiết:

- Kim loại nhóm IIA có tính chất như 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. Kim loại nhóm IIA là những kim loại nhẹ. Từ berryliium đến barium, tính kim loại, mức độ phản ứng của kim loại nhóm IIA với oxygen và với nước tăng dần.

- Hợp chất của kim loại nhóm IIA có tính chất là: độ bền nhiệt của muối carbonate, muối nitrate của kim loại nhóm IIA 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.

Hướng dẫn chi tiết:

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

Hướng dẫn chi tiết:

Tính chất hoá học đặc trưng của kim loại nhóm IIA 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:

1. a) Be + O₂ →
2. b) Ca + O₂ →
3. c) Ba + O₂ →

Hướng dẫn chi tiết:

1. a) Be + O₂ → BeO
2. b) Ca + O₂ → CaO
3. 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.

Hướng dẫn chi tiết:

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:

1. a) Ca + H₂O →
2. b) Ba + H₂O →

Hướng dẫn chi tiết:

1. a) Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂
2. 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.

Hướng dẫn chi tiết:

Chúng phản ứng được với nhau, sản phẩm tạo ra 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.

Hướng dẫn chi tiết:

Từ MgCO₃ đến BaCO₃, độ biền nhiệt của muối carbonate của kim loại nhóm IIA 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.

Hướng dẫn chi tiết:

Từ Mg(NO_3­)₂ đến Ba(NO₃)_2­, độ bền nhiệt của muối nitrate của kim loại nhóm IIA có xu hướng tăng dần.

Mối quan hệ giữa độ bền nhiệt và giá trị biến thiên enthalpy của phản ứng nhiệt phân muối nitrate kim loại nhóm IIA là: 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:

1. a) MgCO₃
2. b) Ba(NO₃)₂

Hướng dẫn chi tiết:

1. a) MgCO₃ MgO + CO₂
2. 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:

1. a) Vôi sống tiếp xúc lâu ngày trong không khí sẽ bị giảm chất lượng.
2. b) Trên bề mặt các hố vôi tôi lâu ngày thường có màng chất rắn.

Hướng dẫn chi tiết:

1. a) Vôi sống tiếp xúc lâu ngày trong không khí sẽ bị giảm chất lượng vì trong không khí có hơi nước và khí CO₂, cả hơi nước và CO₂ đều có thể thể phản ứng được với vôi sống.

Phương trình hoá học:

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

3. b) Trên bề mặt các hố vôi tôi lâu ngày thường có màng chất rắn vì trong các hố vôi tôi thường có chứa Ca(OH)₂ dưới dạng hoà tan vào nước (hay còn gọi là nước vôi trong) và trong không khí có CO₂, khi Ca(OH)₂ tác dụng với CO₂ tạo chất kết tủa cũng chính là màng chất rắn CaCO₃.

Phương trình hoá học: 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.

Hướng dẫn chi tiết:

- Hiện tượng quan sát được: ống nghiệm chứa BaCl₂ sẽ xuất hiện kết tủa trước ống nghiệm chứa CaCl₂.

- Kết luận: độ tan của muối sulfate của kim loại nhóm IIA giảm dần từ Be đến Ba vì từ Be đến Ba, bán kính nguyên tử của các kim loại nhóm IIA tăng dần.

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.

Hướng dẫn chi tiết:

- Ống nghiệm (1) có hiện tượng ban đầu xuất hiện kết tủa trắng, sau khi cho HCl vào thì kết tủa trắng này vẫn giữ nguyên vì kết tủa này không tan trong dung dịch acid. Phương trình hoá học: Na₂SO₄ + BaCl₂ → 2NaCl + BaSO₄↓

- Ống nghiệm (2) ban đầu xuất hiện kết tủa trắng, sau khi cho HCl vào thì kết tủa trắng bắt đầu tan và giải phóng khí CO₂ vì kết tủa này có ion  nên sẽ tan trong môi trường acid. Phương trình hoá học:

Na₂CO₃ + CaCl₂ → 2NaCl + CaCO₃↓

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

- Trong ống nghiệm (3) xuất hiện kết tủa màu trắng vì trong phản ứng có Ba²⁺ và ion , khi phản ứng xảy ra sẽ tạo thành kết tủa không tan trong nước. Phương trình hoá học: K₂SO₄ + BaCl₂ → 2KCl + BaSO₄↓

- Trong ống nghiệm (4) có sự giải phóng khí không màu, không mùi CO₂ vì ion  sẽ phản ứng trong môi trường dung dịch acid. Phương trình hoá học:

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.

Hướng dẫn chi tiết:

- Đầu tiên, ta dùng BaCl₂ để phân biệt dung dịch Ba(NO₃)₂ vì giữa hai chất này không có phản ứng xảy ra. Phương trinh hoá học:

K₂SO₄ + BaCl₂ → 2KCl + BaSO₄↓

Na₂CO₃ + BaCl₂ → 2NaCl + BaCO₃↓

- Tiếp đến, ta dùng dung dịch HCl để phân biệt hai chất còn lại. Ống nghiệm nào mà ta quan sát thấy có hiện tượng kết tủa tan và giải phóng khí thì chứng tỏ ống đó là dung dịch Na₂CO₃, còn ống nghiệm nào có hiện tượng gì thì ống đó là K₂SO₄. Phương trình hoá học: 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.

Hướng dẫn chi tiết:

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

Hướng dẫn chi tiết:

- 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?

Hướng dẫn chi tiết:

Theo em, trong ba loại nước cứng, loại khó loại bỏ tính “cứng” nhất là nước cứng có tính cứng toàn phần vì nó gồm cả tính chất của nước cứng có tính cứng tạm thời và cả tính chất của nước cứng có tính cữu 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?

Hướng dẫn chi tiết:

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 nên giặt áo quần bằng nước cứng sẽ tốn xà phòng, nước xả vải hơn khi dùng nước mềm.

Thảo luận 12: Đề xuất cách làm mềm nước có tính cứng toàn phần?

Hướng dẫn chi tiết:

Ta có thể thêm NaOH hoặc Na₂CO₃ vào dung dịch hoặc sử dụng bộ lọc nước đầu nguồn để làm mềm nước có tính cứng toàn phần.

BÀI TẬP

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

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

Hướng dẫn chi tiết:

Chọn đáp án A vì theo định nghĩa, 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.

Hướng dẫn chi tiết:

Phương trình hoá học của các phản ứng trên là:

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:

1. a) Calcium oxide tác dụng với dung dịch hydrochloric acid loãng.
2. b) Dung dịch sodium carbonate tác dụng với dung dịch calcium hydroxide.

Hướng dẫn chi tiết:

Phương trình hoá học của các phản ứng trên là:

1. a) CaO + 2HCl → CaCl₂ + H₂O
2. 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.

Hướng dẫn chi tiết:

Y là CaCO₃, Z là CO₂.

Phương trình hoá học của phản ứng là: CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O