Bài 18. Nguyên tố nhóm IIA trang 121, 122, 123 Hóa 12 Cánh diều: Kim loại nhóm IIA có những tính chất vật lí và tính chất hóa học nào?...

Câu hỏi:

Nguyên tố nhóm IIA và một số hợp chất của chúng có nhiều ứng dụng trong thực tiễn (Hình 18.1).

a) Nêu một số ứng dụng của đơn chất và hợp chất của nguyên tố nhóm IIA mà em biết.

b) Kim loại nhóm IIA có những tính chất vật lý và tính chất hóa học nào?

Hướng dẫn giải :

Dựa vào hình 18.1

Lời giải chi tiết :

a) Ứng dụng đơn chất: Mg, Ca là các nguyên tố vi lượng trong cơ thể con người. Ba là chất cản quang trong y tế.

Ứng dụng của hợp chất: CaCO₃ dùng để sản xuất xi măng.

b) Kim loại nhóm IIA có tính chất vật lí: khối lượng riêng nhỏ, độ nóng chảy cao hơn nhóm IA. Tính chất hóa học: thể hiện tính khử

Câu hỏi:

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 giải :

Dựa vào xu hướng biến đổi trong bảng tuần hoàn.

Lời giải chi tiết :

Trong cùng một chu kì, kim loại nhóm IIA có tính khử yếu hơn tính khử của kim loại nhóm IA.

Vì theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân, bán kính nguyên tử giảm dần khiến tính khử IA lớn hơn IIA.

Câu hỏi:

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.

Hướng dẫn giải :

Theo chiều tăng điện tích hạt nhân, bán kính của nguyên tử có xu hướng tăng dần từ Br đến Ba. Nên tính khử tăng dần từ Be đến Ba.

Lời giải chi tiết :

Theo chiều tăng điện tích hạt nhân, bán kính của nguyên tử có xu hướng tăng dần từ Br đến Ba. Nên tính khử tăng dần từ Be đến Ba

a) Mg có tính khử yếu hơn Ba nên Ba phản ứng với oxygen mạnh hơn

b) Ba có tính khử mạnh hơn Ca nên phản ứng với nước mạnh hơn.

Câu hỏi:

Vì sao magnesium phản ứng rất chậm với nước?

Hướng dẫn giải :

Dựa vào bảng 18.2.

Lời giải chi tiết :

Vì độ tan của Mg(OH)₂ nhỏ hơn phản ứng của Mg và H₂O nên Mg phản ứng rất chậm với nước.

Câu hỏi:

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 giải :

Dựa vào ứng dụng của kim loại IIA

Lời giải chi tiết :

Kim loại IIA ngoài tham gia tạo hợp kim, các kim loại IIA còn tham gia vào chế tạo pháo hoa, thuốc bổ sung calcium, chất phản quang trong y học.

Câu hỏi:

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 vật lý nào của hợp kim magnesium?

Hướng dẫn giải :

Dựa vào ứng dụng của kim loại IIA

Lời giải chi tiết :

Dựa vào độ bền và nhẹ, khó bị oxy hóa của Mg

Câu hỏi:

So sánh độ tan của muối BaSO₄ và CaSO₄

Chuẩn bị:

- Hóa chất: Dung dịch BaCl₂, CaCl₂ cùng nồng độ 0,1M; dung dịch CuSO₄ 5%.

- Dụng cụ: ống nghiệm, ống hút nhỏ giọt

Tiến hành: Cho 2ml dung dịch BaCl₂ vào ống nghiệm (1), 2ml 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 giải :

Dựa vào độ tan của muối Ca²⁺ và Ba²⁺

Lời giải chi tiết :

Hiện tượng: Ống nghiệm (1) xuất hiện kết tủa trắng, ống nghiệm (2) thấy xuất hiện vẩn đục trắng

Thời điểm xuất hiện kết tủa ở ống nghiệm (1): ngay khi cho vào; ống nghiệm (2) một lúc sau.

Giải thích: Vì BaSO₄ là chất không tan trong nước, CaSO₄ là chất ít tan trong nước.

Câu hỏi:

Phản ứng giữa các chất nào sau đây tạo ra chất không tan?

a) K₂CO₃ + Ca(OH)₂ \( \to \)?

b) H₂SO₄ + NaOH \( \to \)?

c) HNO₃ + Mg(OH)₂ \( \to \)?

d) Na₂SO₄ + Ba(OH)₂ \( \to \)?

Hướng dẫn giải :

Dựa vào Bảng 18.3

Lời giải chi tiết :

a) K₂CO₃ + Ca(OH)₂ \( \to \) KOH + CaCO₃\( \downarrow \)

d) Na₂SO₄ + Ba(OH)₂ \( \to \)NaOH + BaSO₄\( \downarrow \)

Câu hỏi:

Vì sao các khoáng vật calcite, dolomite,… hầu như không tan trong nước?

Hướng dẫn giải :

Dựa vào bảng 18.3

Lời giải chi tiết :

Các khoáng vật calcite, dolomite là muối của Mg và Ca với CO₃^2-, nên hầu như không tan trong nước.

Câu hỏi:

Dùng nước có thể phân biệt MgCO_3(s) và Mg(NO₃)_2(s) được không. Giải thích.

Hướng dẫn giải :

Dựa vào bảng 18.3

Lời giải chi tiết :

Có thể dùng nước để phân biệt MgCO₃ và Mg(NO₃)₂. Vì MgCO₃ không tan trong nước, Mg(NO₃)₂ tan hoàn toàn trong nước.

Câu hỏi:

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 giải :

Dựa vào bảng 18.3

Lời giải chi tiết :

Dung dịch soda gồm ion: Na⁺ và CO₃^2-. Khi cho vào mẫu nước giếng chứa các ion Mg²⁺, Ca²⁺, Na⁺, Cl^-, SO₄^2- sẽ tạo ra các chất không tan sau:

Ca²⁺ + CO₃^2- \( \to \)CaCO₃\( \downarrow \)

Mg²⁺ + CO₃^2- \( \to \) MgCO₃\( \downarrow \)

Câu hỏi:

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 giải :

Các rạn san hô và núi đá vôi có phản ứng với carbon dioxide

Lời giải chi tiết :

Các rạn san hô và núi đá vôi có thể bị phá hủy xói mòn theo phương trình:

CaCO₃ + CO₂ + H₂O \( \to \) Ca(HCO₃)₂

Câu hỏi:

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 giải :

Dựa vào bảng 18.4

Lời giải chi tiết :

Quá trình phân hủy 1 mol muối carbonate của nguyên tố barium cần nhiều nhiệt nhất: 271,5 kJ

Câu hỏi:

Thí nghiệm kiểm tra sự có mmặt của các ion Ca²⁺, Ba²⁺, SO₄^2-, CO₃^2-

Chuẩn bị:

- Hóa chất: Dung dịch CaCl₂ 0,1M; Na₂CO₃ 0,1M; HCl 1,0M

- Dụng cụ: Ống nghiệm, ống hút nhỏ giọt

Tiến hành: Cho vào ống nghiệm khoảng 2ml dung dịch CaCl₂, thêm từ từ cho đến hết khoảng 10 giọt dung dịch Na₂CO₃. 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.

Hướng dẫn giải :

Dựa vào tính tan muối ion Ca²⁺

Lời giải chi tiết :

Hiện tượng: tạo ra kết tủa trắng, sau đó tan dần khi thêm HCl và tạo bọt khí

PTHH: CaCl₂ + Na₂CO₃ \( \to \) CaCO₃ + 2NaCl

CaCO₃ + 2HCl \( \to \) CaCl₂ + CO₂ + H₂O

Câu hỏi:

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

Chuẩn bị:

- Hóa chất: Dung dịch BaCl₂ 0,1M; H₂SO₄ 0,1M

- 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.

Hướng dẫn giải :

Dựa vào tính tan của muối Ba²⁺

Lời giải chi tiết :

Hiện tượng: có kết tủa trắng xuất hiện

PTHH: BaCl₂ + H₂SO₄ \( \to \)BaSO₄ + 2HCl

Câu hỏi:

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

Chuẩn bị:

- Hóa chất: Dung dịch ZnSO₄ 0,1M; BaCl₂ 0,1M; HCl 1,0M.

- Dụng cụ: ống nghiệm, ống hút nhỏ giọt

Tiến hành: Cho vào ống nghiệm khoảng 2ml dung dịch ZnSO₄, thêm từ từ cho đến hết khoảng 10 giọt dung dịch BaCl₂, lắc ống nghiệm. Tiếp theo 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.

Hướng dẫn giải :

Dựa vào tính tan của muối Ba²⁺

Lời giải chi tiết :

Hiện tượng: có kết tủa trắng xuất hiện

PTHH: ZnSO₄ + BaCl₂ \( \to \) BaSO₄ + ZnCl₂

Khi thêm tiếp dung dịch HCl, không có hiện tượng xảy ra, kết tủa không tan.

Câu hỏi:

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

Chuẩn bị

- Hóa chất: Dung dịch Na₂CO₃ 1,0M, HCl 1M.

- Dụng cụ: Ống nghiệm, ống hút nhỏ giọt, giất chỉ thị pH

Tiến hành: Cho vào ống nghiệm khoảng 1ml 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 giải :

Muối carbonate của ion Na⁺ có môi trường base.

Lời giải chi tiết :

Hiện tượng: giấy chỉ thị pH khi chưa cho dung dịch HCl sẽ đổi sang màu xanh do Na₂CO₃ có môi trường base.

Sau khi cho dung dịch HCl vào Na₂O₃ và đưa que diêm đang cháy đến miệng ống nghiệm, que diêm tắt do khí CO₂ không duy trì sự cháy

PTHH: Na₂CO₃ + 2HCl \( \to \) NaCl + CO₂ + H₂O

Câu hỏi:

Tìm hiều 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 một số bệnh trên.

Hướng dẫn giải :

Dựa vào vai trò của hợp chất calcium trong cơ thể người.

Lời giải chi tiết :

Khi thiếu hụt calcium trong cơ thể có thể mắc một số triệu chứng: lung lay răng, xương dễ gãy, loãng xương,….

Bổ sung thêm calcium để giảm triệu chứng.

Câu hỏi:

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 giải :

Dựa vào tính chất của kim loại IA và kim loại IIA.

Lời giải chi tiết :

Tất cả kim loại kiềm đều có cùng kiểu mạng tinh thể lập phương tâm khối và có 1 electron hóa trị lớp ngoài cùng: ns¹

Kim loại IIA có 3 kiểu mạng tinh thể: lập phương tâm khối, lập phương tâm diện và lục phương và có 2 electron hóa trị lớp ngoài cùng: ns²

Tính chất hóa học của kim loại IA (Li, Na, K): tan trong nước tạo dung dịch base, tác dụng với phi kim, dung dịch acid.

Tính chất hóa học của kim loại IIA (Be, Mg, Ca, Ba): chỉ có Ca và Ba tan trong nước tạo dung dịch base, Mg và Be không tan trong nước, tác dụng với phi kim, dung dịch acid.

Câu hỏi:

Dựa vào giá trị thế điện cực chuẩn của kim loại (Bảng 10.1) và giá trị thế điện cực chuẩn của quá trình \(2{H_2}{\rm{O}} + 2e \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {H_2} + 2{\rm{O}}{H^ - }\)là \({E_{2{H_2}{\rm{O}}/2{\rm{O}}{H^ - } + {H_2}}}\)= -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.

Hướng dẫn giải :

Dựa vào thế điện cực chuẩn của kim loại.

Lời giải chi tiết :

a) Dãy tăng dần tính khử của kim loại: Cu, Mg, Na

b) Do \(E_{N{a^ + }/Na}^o = - 2,713V\) Phản ứng mạnh với H₂O ở nhiệt độ thường

\(E_{M{g^{2 + }}/Na}^o = - 2,356V\) có phản ứng với H₂O nhưng chậm.

Câu hỏi:

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 giải :

Dung dịch soda gồm ion Na⁺ và CO₃^2-.

Lời giải chi tiết :

PTHH: Ca²⁺ + CO₃^2- \( \to \)CaCO₃\( \downarrow \)

Mg²⁺ + CO₃^2- \( \to \) MgCO₃\( \downarrow \)

Câu hỏi:

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

Hướng dẫn giải :

Dựa vào tính chất hóa học của kim loại IA, IIA.

Lời giải chi tiết :

- Lấy một ít các dung dịch cho vào từng ống nghiệm

- Dùng mẩu quỳ tím cho vào từng ống nghiệm

Nếu ống nghiệm nào đổi sang màu xanh thì ống nghiệm chứa Na₂CO₃

- Dùng dung dịch H₂SO₄ vào từng ống nghiệm

+ Nếu ống nghiệm nào xuất hiện kết tủa ngay lập tức thì ống nghiệm chứa BaCl₂

+ Nếu ống nghiệm nào sau một thời gian có xuất hiện vẩn đục trắng thì ống nghiệm chứa CaCl₂

+ Ống nghiệm không có hiện tượng: KCl và NaCl

- Dùng ngọn lửa để phân biệt KC và NaCl

+ KCl cháy cho ngọn lửa màu tím và NaCl cháy cho ngọn lửa màu vàng.