Tải ở cuối trang

Sách giáo khoa hóa học lớp 12

Kim loại kiềm thổ và hợp chất quan trọng của kim loại kiềm thổ –

Biết vị trí của kim loại kiềm thố trong bảng tuần hoàn, cấu tạo nguyên tử, tính chất vật lí, tính chất hoá học và phương pháp điều chế kim loại kiềm thổ. Biết tính chất, ứng dụng của một số hợp chất quan trọng của kim loại kiểm thổ. Biết thế nào là nước Cứng, nguyên tắc và phương pháp làm mềm nước cứng.A. KIM LOAI KIÊM THỐ1- VI TRÍ TRONG BẢNG TUÂN HOẢN, CẤU HìNH ELECTRON NGUYÊN TỦ Kim loại kiểm thổ thuộc nhóm H.A. của bảng tuần hoàn, gồm các nguyên tố beri (Be), magie (Mg)… canxi (Ca), sfronti (SI), bari (Ba) và radi (Ra) . Nguyên tử của các kim loại kiềm thổ đều có cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns” (n là số thứ tự của lớp). Be : [He] 2s°; Mg : [Ne] 3s°; Ca : [Ar] 4s°; Sr: [Kr] 5s°; Ba : [Xe] 6s°II – TÍNH CHẤT VÂT LICác kim loại kiềm thổ có màu trắng bạc, có thể dát mỏng. Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các kim loại kiểm thổ tuy cao hơn các kim loại kiểm nhưng vẫn tương đối thấp. Khối lượng riêng tương đối nhỏ, nhẹ hơn nhôm (trừ bari). Độ cứng hơi cao hơn các kim loại kiềm nhưng vẫn tương đối mềm (xem bảng 6.2).* Ra là ng í phóng xạ (được phát hiện có trong quặng urani vào năm 1898),Bảng 6.2. Một số hảng sở vật lí quan trọng và kiểu mạng tinh thể của kim loại kiểm thởNguyên tố. Nhiệt dộ nóng chảy. Nhiệt dộ sôi Khối lượng riêng Kiểu mạng tinh thể 9C) (g/cm(°Ꮯ) Be 1280 2770 1,85 LụC phương Mg 650 1110 1,74 Lục phương Ca 838 1440 155 Lập phương tâm diện Sr 768 1380 2.6 Lập phương tâm diện Ba 714. 1640 3,5 Lập phương tâm khốiNhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng của các kim loại kiềm thổ không biến đổi theo một quy luật nhất định như các kim loại kiềm. Đó là do các kim loại kiềm thổ có kiểu mạng tinh thể không giống nhau.III – TÍNH CHẤT HOÁ HOCCác nguyên tử kim loại kiểm thổ có năng lượng ion hoá tương dõi nhỏ. Vì vậy kim loại kiểm thổ có tính khử mạnh. TÍnh khử tăng dần từ beri đến bari,V12T + 2e ܟܝ M Trong hợp chất, các kim loại kiềm thổ có số oxi hoá +2. 1. Tác dụng với phi kim Kim loại kiềm thổ khử các nguyên tử phi kim thành ion âm.O 0. +2 -2 2Mg + O2 – 2MgO 2. Tác dụng. Với dung dịch axita). Với axit HCl, H2SO4 loãngKim loại kiềm thổ khử mạnh ion H” trong các dung dịch HCl, H2SO4 loãng thành khí H2:0. +2 O Mg + 2HCl —» MgCl,, + H2f113b3.12.114Với axit HNO3, H2SO, đặc+5 -3 +6 Kim loại kiềm thổ có thể khử N trong HNO, loãng xuống N : S trong H2SO4 đặc xuống S :O +5 +2 -3 4 Mg + 10HNO2(loãng) → 4 Mg(NO2)3 + NH4NO2 + 3H2OO +6 +2 -2 4 Mg + 5 H2SO (đặc) → 4 MgSO4 + H2S + 4H2O- Tác dụng với nướcỞ nhiệt độ thường, Be không khử được nước, Mg khử chậm. Các kim loại còn lại khử mạnh nước giải phóng khí hiđro.Ca + 2HO -> Ca(OH) + H îB. MộT SỐ HợP CHẤT QUAN TRONG CỦA CANXITrong số các hợp chất của kim loại kiềm thổ, quan trọng nhất là các hợp chất của canxi vì chúng có nhiều ứng dụng trong thực tiễn.- Canxi hiđroxitCanxi hiđroxit (Ca(OH)2) còn gọi là vôi tôi, là chất rắn màu trắng, ít tan trong nước. Nước vôi trong là dung dịch Ca(OH)2. Ca(OH)3 hấp thụ dễ dàng khí CO2:Ca(OH) + CO – CaCO + H2O Phản ứng trên thường được dùng để nhận biết khí CO2. Ca(OH)3 là một bazơ mạnh, lại rẻ tiền nên được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp: sản xuất amoniac (NH3), clorua vôi (CaOCl2), vật liệu Xây dựng,… Canxi cacbonat • Canxi cacbonat (CaCO3) là chất rắn, màu trắng, không tan trong nước, bị phân huỷ ở nhiệt độ khoảng 1000°C.CaCO, — —» CaO + CO,3.Phản ứng trên xảy ra trong quá trình nung vôi. Trong tự nhiên, canxi cacbonat tồn tại ở dạng đá vôi, đá hoa, đá phấn và là thành phần chính của vỏ và mai các loài ốc, sò, hến, mực,… Ở nhiệt độ thường, CaCO3 tan dần trong nước có hoà tan khí CO2 tạo ra canxi hiđrocacbonat (Ca(HCO3)2), chất này chỉ tồn tại trong dung dịch. CaCO3 + CO2 + H2O -> Ca(HCO), Khi đun nóng, hoặc áp suất CO2 giảm đi thì Ca(HCO3)3 bị phân huỷ tạo ra CaCO3, kết tủa. Phản ứng trên giải thích sự tạo thành thạch nhũ trong các hang đá vôi, cặn trong ấm nước,… • Đá vôi dùng làm vật liệu xây dựng, sản xuất vôi, xi măng, thuỷ tinh,… Đá hoa dùng trong các công trình mĩ thuật (tạc tượng, trang trí…). Đá phấn dễ nghiền thành bột mịn làm phụ gia của thuốc đánh răng,…- Canxi sunfatTrong tự nhiên, canxi sunfat (CaSO4) tồn tại dưới dạng muối ngậm nước CaSO4.2H2O gọi là thạch cao sống. Khi đun nóng đến 160°C, thạch cao sống mất một phần nước biến thành thạch cao nung.CaSO, 2H,O –o» CaSO, HO + HOthạch cao sống thạch cao nung Thạch cao nung là chất rắn màu trắng, dễ nghiền thành bột mịn. Khi nhào bột đó với nước tạo thành một loại bột nhão có khả năng đông cứng nhanh. Thạch cao khan là CaSO4. Loại thạch cao này được điều chế bằng cách nung thạch cao sống ở nhiệt độ 350°C.Khi nghiền clanhke, người ta trộn thêm 5 – 10% thạch cao để điều chỉnh tốc độ đông cứng của Xi măng. Thạch cao nung còn được dùng để nặn tượng, đúc khuôn và bó bột khi gãy xương.1151a)b)C2.116C. NƯỞC CỨNG- Khái niệmNước có vai trò cực kì quan trọng đối với đời sống và sản xuất nông nghiệp, công nghiệp. Nước thường dùng là nước tự nhiên được lấy từ sông, suối, hồ và nước ngầm.Nước tự nhiên thường chứa nhiều muối của các kim loại như canxi, magie, sắt,… Nước chứa nhiều ion Cao” và Mgo” được gọi là nước cứng. Nước chứa ít hoặc không chứa các ion Cao” và Mgo” được gọi là nước mềm. Người ta phân biệt nước cứng có tính cứng tạm thời, Vĩnh cửu và toàn phẩn. Tính cứng tạm thời là tính cứng gây nên bởi các muối Ca(HCOJ), và Mg(HCOJ). Gọi là tính cứng tạm thời vì chỉ cần đun sôi nước, các muối Ca(HCO2), và Mg(HCO3)3 bị phân huỷ tạo ra kết tủa CaCO, và MgCO, nên sẽ làm mất tính cứng gây ra bởi các muối này. Ca(HCO,), – CaCO, + CO, + HO Mg(HCO), — » MgCO, + CO2 + HOTính cứng vĩnh cửu là tính cứng gây nên bởi các muối sunfat, clorua của canxi và magie. Khi đun sôi, các muối này không bị phân huỷ nên tính cứng vĩnh cửu không mất đi. Tính cứng toàn phản gồm cả tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu. Tác hạiNước cứng gây nhiều tác hại trong đời sống cũng như trong sản xuất. • Đun nước cứng lâu ngày trong nồi hơi, nổi sẽ bị phủ một lớp cặn. Lớp cặn dày 1 mm làm tốn thêm 5% nhiên liệu, thậm chí có thể gây nổ. o Các ống dẫn nước cứng lâu ngày bị đóng cặn, làm giảm lưu lượng của nước. • Quần áo giặt bằng nước cứng thì xà phòng không ra bọt, tốn xà phòng và làm quần áo chóng hư hỏng do những kết tủa khó tan bám vào quần áo. • Pha trà bằng nước cứng sẽ làm giảm hương vị của trà. Nấu ăn bằng nước cứng sẽ làm cho thực phẩm lâu chín và giảm mùi vị.3.a)Hình 6.2. Cận CaCO, làm tắc ống dẫn nước nóngCách làm mềm nước cứng Nguyên tắc làm mềm nước cứng là làm giảm nông độ các ion Cat, Mg2″ trong nմ0c cմng, Phương pháp kết tủa • Khi đun sôi nước, các muối Ca(HCO3)3 và Mg(HCO2)3 bị phân huỷ tạo ra muối cacbonat không tan. Loại bỏ kết tủa, chẳng hạn bằng lắng, gạn người ta được nước mểm. • Dùng Ca(OH)3 với một lượng vừa đủ để trung hoà muối axit, tạo ra kết tủa làm mất tính cứng tạm thời.Ca(HCOs) + Ca(OH) – 2CaCO, + 2H.O • Dùng Na2CO3 (hoặc Na3PO4) để làm mất tính cứng tạm thời và tính cứng Vĩnh cửu. Thí dụ : Ca(HCO3)3 + Na2CO → CaCO + 2NaHCO,CaSO4 + NaCO → CaCO + NaSO, Trên thực tế, người ta dùng đồng thời một số hoá chất, thí dụ Ca(OH)3 và Na,COs. Phương pháp trao đổi ionNhững vật liệu vô cơ hoặc hữu cơ có khả năng trao đổi một số ion có trong thành phần cấu tạo của chúng với các ion có trong dung dịch được gọi là vật liệu trao đổi ion. Trong xử lí nước cứng, người ta thường dùng các vật liệu117 4.1Z it. illđiều chế nhân tạo.118polime có khả năng trao đổi cation, gọi chung là nhựa cationit. Khi đi qua cột chứa nhựa trao đổi ion, các ion Cao” và Mg” có trong nước cứng đi vào các lỗ trống trong cấu trúc polime, thế chỗ cho các ion Na” hoặc H” của cationit đã đi vào dung dịch.Các zeolit’ là vật liệu trao đổi ion vô cơ cũng thường được dùng để làm mềm nước.Phương pháp trao đổi ion có thể làm giảm cả độ cứng vĩnh cửu lẫn độ cứng tạm thời của nước. Nhận biếtion Cao”, Mgo” trong dung dịch Nếu trong dung dịch chỉ có cation Cao” hoặc Mgo” (không kể các anion) thì để chứng minh sự có mặt của Cao” hoặc Mg”, ta dùng dung dịch muối chứa CO3 sẽ tạo ra kết tủa CaCO, hoặc MgCO, Sục khí CO, dư vào dung dịch, nếu kết tủa tan chứng tỏ sự có mặt của Cao” hoặc Mgo” trong dung dịch ban đầu. Ca*” + CO —» CaCO, N, CaCO3 + CO2 + H2O ─> Ca(HCO) (tan) “ܚ-ܓܠ-ܠ Cat-2HCO,Mg°” + COʻi —» MgCO, J,MgCO + CO + H.O -> Mg(HCO3), (tan) س\Mg°”+2HCO3BẢI TÂP Xếp các kim loại kiềm thổ theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, thì A. bán kính nguyên tử giảm dần. B. năng lượng ion hoá giảm dần. C. tính khử giảm dần. D, khả năng tác dụng với nước giảm dần.ܐܩ – – ܧ 1 – ܐ — ܐ — ܘ – ܙ – — ܀ در سالCho dung dịch Ca(OH)2 vào dung dịch Ca(HCO3), sẽ A. Có kết tủa trắng. B. Có bọt khí thoát ra. C. Có kết tủa trắng và bọt khí. D, không có hiện tượng gì. Cho 2,84 gam hỗn hợp CaCO3 và MgCO2 tác dụng hết với dung dịch HCl thấy bay ra672 m|khí CO2 (đktc). Phần trăm khối lượng của 2 muối (CaCO3, MgCO3) trong hỗn hợp làA. 35,2%. Và 64,8%. B. 70,4% và 29,6%, C. 85,49% và 14,51%, D, 17,6% Và 82,4%, Cho 2 gam một kim loại thuộc nhóm IIA tác dụng hết với dung dịch HCl tạo ra 5,55 gam muối clorua. Kim loại đó là kim loại nào sau đây ?A. Be; B. Mg ; C. Ca; D. Ba. Cho 2,8 gam CaO tác dụng với một lượng nước lấy dư thu được dung dịch A. Sục 1,68 lít CO2 (đktc) vào dung dịch A.a) Tính khối lượng kết tủa thu được. b) Khi đun nóng dung dịch A thì khối lượng kết tủa thu được tối đa là bao nhiêu ? Khi lấy 14,25 gam muối clorua của một kim loại chỉ có hoá trị || và một lượng muối nitrat của kim loại đó có số mol bằng số mol muối clorua thì thấy khác nhau 7,95 gam. Xác định tên kim loại. Hoà tan 8,2 gam hỗn hợp bột CaCO3 và MgCO2 trong nước cần 2.016 lít CO2 (đktc). Xác định khối lượng mỗi muối trong hỗn hợp. Trong một Cốc nước có chứa 0,01 mol Na”, 0,02 mol Ca°”, 0,01 mol Mg°”, 0,05 mol HCO3, 0,02 mol CI. Nước trong cốc thuộc loại nào ? A. Nước Cứng có tính cứng tạm thời. B. Nước cứng có tính cứng Vĩnh cửu. C. Nước cứng có tính cứng toàn phần. D. Nước mềm. Viết phương trình hoá học của phản ứng để giải thích việc dùng Na3PO4 làm mềm nước cứng có tính cứng toàn phần,119

 

Bài giải này có hữu ích với bạn không?

Bấm vào một ngôi sao để đánh giá!

Đánh giá trung bình 4 / 5. Số lượt đánh giá: 978

Chưa có ai đánh giá! Hãy là người đầu tiên đánh giá bài này.

--Chọn Bài--

Tài liệu trên trang là MIỄN PHÍ, các bạn vui lòng KHÔNG trả phí dưới BẤT KỲ hình thức nào!

Tải xuống