Tiêu đề Chuyên đề 9 - Kim loại kiềm thổ-P2.docx ✅

Tên Chuyên Đề: KIM LOẠI KIỀM THỔ Phần A: Lí Thuyết I. VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO - Vị trí: Kim loại kiềm thổ là những nguyên tố thuộc nhóm IIA, gồm các kim loại: Beryllium         Magnesium          Calcium            Strontium           Barium  => Trong mỗi chu kì, các kim loại kiềm thổ đứng sau kim loại kiềm. - Cấu tạo: Cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns 2 (n: số thứ tự của chu kì) II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ - Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tương đối thấp - Do cấu tạo mạng tinh thể của các nguyên tố khác nhau nên nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi không thay đổi dựa theo điện tích hạt nhân - Là những chất rắn màu trắng bạc hoặc xám nhạt, có ánh bạc, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt. - Độ cứng: kim loại kiềm thổ cứng hơn kim loại kiềm, nhưng nhìn chung kim loại kiềm thổ có độ cứng thấp; độ cứng giảm dần từ Be → Ba (Be cứng nhất có thể vạch được thủy tinh; Ba chỉ hơi cứng hơn chì). - Khối lượng riêng tương đối nhỏ, độ cứng tuy cao hơn kim loại kiềm nhưng vẫn nhỏ hơn nhôm. III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC - Kim loại kiềm thổ có 2e lớp ngoài cùng trong cấu hình e => có xu hướng nhường 2 e khi tham gia phản ứng hóa học M→ M 2+ + 2e => Kim loại kiềm thổ có tính khử mạnh. 1. Tác dụng với phi kim - Ở to thường, Be và Mg bị oxi hóa chậm tạo thành lớp màng oxide bảo vệ, các kim loại còn lại tác dụng với mạnh hơn. - Khi đốt nóng tất cả các kim loại nhóm IIA đều cháy thành oxide. 2Mg   +    O 2  → 2MgO - Với halogen: phản ứng dễ dàng ở nhiệt độ thường: M + X 2  → MX 2 Ca   +  Cl 2  → CaCl 2 - Với phi kim kém hoạt động phải đun nóng: Ca + C → CaC 2 (calcium carbide) 2. Tác dụng với acid a) Tác dụng với HCl, H 2 SO 4  loãng Ca    +    2HCl      →      CaCl 2      +    H 2 b) Tác dụng với HNO 3 , H 2 SO 4 đặc Khử N +5 , S +6  thành các hợp chất mức oxi hoá thấp hơn. 4Ca + 10HNO 3  (l) → 4Ca(NO 3 ) 2  + NH 4 NO 3  + 3H 2 O Mg + 4HNO 3  đ → Mg(NO 3 ) 2  + 2NO 2  + 2H 2 O 3. Tác dụng với nước
- Ca, Sr, Ba tác dụng với nước ở nhiệt độ thường tạo dung dịch base: Ca     +   2H 2 O      →      Ca(OH) 2      +   H 2 ­ Mg không tan trong nước lạnh, tan chậm trong nước nóng tạo thành MgO. Mg     +    H 2 O  → MgO    +   H 2 = Be không tác dụng với H 2 O khi ở nhiệt độ thường và khi đun nóng IV. ỨNG DỤNG - Kim loại Be được dùng làm chất phụ gia để chế tạo những hợp kim có tính đàn hồi cao, bền chắc, không bị ăn mòn. - Kim loại Mg dùng để chế tạo những hợp kim có đặc tính cứng, nhẹ, bền. Những hợp kim này được dùng để chế tạo máy bay, tên lửa, ôtô,... Kim loại Mg còn được dùng để tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ. Bột Mg trộn với chất oxi hoá dùng để chế tạo chất chiếu sáng ban đêm.  - Kim loại Ca dùng làm chất khử để tách oxygen, sulfur (lưu huỳnh) ra khỏi thép. Calcium còn được dùng để làm khô một số hợp chất hữu cơ. V. ĐIỀU CHẾ Điện phân nóng chảy muối của kim loại kiềm thổ CaCl 2   →   Ca     +    Cl 2 VI. MỘT SỐ HỢP CHẤT CỦA CALCIUM 1.Calcium hidroxide: Ca(OH) 2 - Tính chất vật lý: là chất rắn màu trắng, ít tan trong nước - Tính chất hóa học: Mang đầy đủ tính chất của một dung dịch kiềm (tác dụng với axit, oxit axit, muối) 2. Calcium carbonate CaCO 3 - Tính chất vật lý: chất rắn màu trắng, không tan trong nước - Tính chất hóa học : đây là muối của acid yếu, không bền nên tác dụng được với nhiều acid vô cơ, giải phóng khí carbonic : CaCO 3     +   2HCl    →    CaCl 2    +    H 2 O    +   CO 2 CaCO 3  + 2CH 3 COOH → Ca(CH 3 COO) 2  + H 2 O + CO 2    + Canxi cacbonat tan dần trong nước có chứa khí carbon dioxide, tạo ra muối tan là calcium hydrocarbonate (Ca(HCO 3 ) 2 ): CaCO 3   +  H 2 O  +  CO 2   ⇄  Ca(HCO 3 ) 2 => Phản ứng thuận: Giải thích sự xâm thực của nước mưa đối với đá vôi    + Phản ứng nghịch: Giải thích sự hình thành thạch nhũ có trong hang động. 3. Calcium sulfate: CaSO 4 - Là chất rắn, màu trắng, tan ít trong nước - Tuỳ theo lượng nước kết tinh trong muối calcium sulfate, ta có 3 loại:    + CaSO 4 .2H 2 O có trong tự nhiên là thạch cao sống, bền ở nhiệt độ thường.
   + CaSO 4 .H 2 O hoặc CaSO 4 .0,5H 2 O là thạch cao nung (có tính ăn khuôn, dùng để bó bột, đúc tượng)    + CaSO 4 có tên là thạch cao khan: không tan và không tác dụng với nước. 4. Nước cứng - Định nghĩa: Nước cứng là nước có chứa nhiều cation Ca 2+ , Mg 2+ . Nước chứa ít hoặc không chứa các ion trên được gọi là nước mềm. - Phân loại:    + Nước cứng tạm thời: là nước có chứa các ion: Ca 2+ , Mg 2+ , HCO 3 -    + Nước cứng vĩnh cửu: là nước có chứa các ion: Ca 2+ , Mg 2+ , SO 4 2- , Cl -    + Nước cứng toàn phần: là nước có cả tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu => Nước tự nhiên thường là nước cứng toàn phần. - Tác hại của nước cứng:    + Làm giảm bọt, giảm khả năng tẩy rửa của xà phòng, khiến thức ăn lâu chín và giảm mùi vị.    + Nước cứng cũng gây tác hại cho các ngành sản xuất, làm hỏng nhiều dung dịch cần pha chế. - Biện pháp làm mềm nước cứng  + Nguyên tắc : Làm giảm nồng độ các cation Ca 2+ , Mg 2+ trong nước cứng.  + Phương pháp kết tủa           (+) Mọi loại nước cứng: Dùng dung dịch Na 2 CO 3 , Na 3 PO 4 . Ca 2+     + CO 3 2−   →  CaCO 3 3Ca 2+   +PO 4 3−  →  Ca 3 (PO 4 ) 2           (+) Nước cứng tạm thời: Đun sôi, hoặc thêm một lượng base vừa đủ (nước vôi trong, NaOH) Ca(HCO 3 ) 2   →  CaCO 3   +   CO 2   +  H 2 O   Ca(HCO 3 ) 2   + Ca(OH) 2 →  2CaCO 3   +  2H 2 O + Phương pháp trao đổi ion V. NHẬN BIẾT ION KIM LOẠI KIỀM THỔ TRONG DUNG DỊCH - Phương pháp hóa học: + Ba 2+ : dùng muối SO 4 2- hoặc H 2 SO 4 , tạo kết tủa trắng BaSO 4 (không tan trong dung dịch acid, không bị nhiệt phân) Ba 2+  + SO 4 2−   →  BaSO 4 + Ba 2+ , Ca 2+ , Mg 2+  : dùng muối carbonate để tạo ra kết tủa MCO 3 màu trắng, tan trong dung dịch acid mạnh, tan khi sực khí CO 2 dư, bị nhiệt phân): M 2+     + CO 3 2−   →  MCO 3 + Mg 2+ : dùng dung dịch base để tạo ra kết tủa Mg(OH) 2 màu trắng, không tan trong base dư. Mg 2+     + OH −   →  Mg(OH) 2 - Phương pháp màu ngọn lửa: Ca màu đỏ da cam; Sr màu đỏ son;Ba màu lục hơi vàng. Phần B: Bài Tập Được Phân Dạng