BÀI 25: NGUYÊN TỐ NHÓM IIA

(15 CÂU)

1. NHẬN BIẾT (4 CÂU)

Câu 1: Trong tự nhiên, các kim loại nhóm IIA tồn tại ở dạng nào?

Trả lời:

Các kim loại nhóm IIA có tính khử mạnh nên chúng chỉ tồn tạo trong tự nhiên dưới dạng hợp chất.

Câu 2: Nêu tính chất hoá học của các kim loại nhóm IIA và hợp chất của kim loại nhóm IIA.

Trả lời:

- Kim loại nhóm IIA (từ Mg đến Ba) tác dụng với nước theo mức độ phản ứng tăng dần.

- Khi đốt nóng, các kim loại nhóm IIA và hợp chất của chúng có màu ngọn lửa đặc trưng: Ca²⁺ màu đỏ cam, Sr²⁺ màu đỏ son, Ba²⁺ màu lục.

- Độ bền nhiệt của muối carbonate và nitrate của kim loại nhóm IIA có xu hướng tăng dần từ Be đến Ba.

Câu 3: Làm thế nào để kiểm tra sự có mặt của các ion Ca²⁺, Ba²⁺, trong dung dịch?

Trả lời:

Để kiểm tra, ta có thể thông qua phản ứng trao đổi để tạo thành các kết tủa CaSO₄, BaSO₄ và CaCO₃.

Câu 4: Thế nào là nước cứng? Nêu nguyên tắc làm mềm nước cứng.

Trả lời:

- Nước cứng là nước chứa nhiều ion Ca²⁺ và Mg²⁺.

- Nguyên tắc làm mềm nước cứng là làm giảm nồng đọ các cation Ca²⁺ và Mg²⁺ trong nước cứng.

2. THÔNG HIỂU (6 CÂU)

Câu 1: Vì sao các kim loại kiềm thổ có số oxi hóa là +2 mà không là +1 hoặc +3?

Trả lời:

Do lớp ngoài cùng của các kim loại kiềm thổ là ns² nên nó dễ dàng nhường 2 electron đi để đạt cấu hình khí hiếm.

Câu 2: Thế điện cực chuẩn của các kim loại kiềm thổ liên quan như thế nào đến tính khử của kim loại này?

Trả lời:

Kim loại càng dễ nhường electron (năng lượng để bứt electron ra khỏi nguyên tử thấp) tức là thế điện cực chuẩn càng âm. Thế điện cực chuẩn thấp thì tính khử mạnh và ngược lại.

Câu 3: 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.

Trả lời:

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

Vì trong cùng một chu kì, từ nhóm IA sang nhóm IIA điện tích hạt nhân tăng, bán kính nguyên tử giảm làm lực hút electron lớp ngoài cùng tăng. Do đó khả năng nhường electron lớp ngoài cùng (để thể hiện tính khử) của kim loại nhóm IIA khó hơn so với kim loại nhóm IA.

Câu 4: Vì sao các khoảng vật calcite, dolomite,… hầu như không tan trong nước ?

Trả lời:

hoáng vật calcite có thành phần chủ yếu là CaCO₃.

Khoáng vật dolomite có thành phần chủ yếu là MgCO₃.CaCO₃.

Mà CaCO₃ và MgCO₃ đều không tan trong nước.

Do đó, các khoáng vật calcite, dolomite,... hầu như không tan trong nước.

Câu 5: Dùng nước có thể phân biệt MgCO₃(s) và Mg(NO₃)₂ được không? Giải thích.

Trả lời:

Ta thấy, MgCO₃ không tan trong nước còn Mg(NO₃)₂ tan tốt trong nước nên có thể dùng nước để phân biệt.

Câu 6: Vì sao 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 huỷ, xói mòn?

Trả lời:

Các rạn san hô và núi đá vôi có thành phần chính là CaCO₃.

Mà CaCO₃ phản ứng được với nước có carbon dioxide hòa tan theo phương trình hóa học: CaCO₃(s) + H₂O(l) + CO₂(aq) ⇌ Ca(HCO₃)₂(aq)

Khi tăng nồng độ của carbon dioxide trong nước biển thì cân bằng hóa học trên sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ của carbon dioxide, tức là chiều của phản ứng thuận. Nên lượng CaCO₃(s) bị giảm đi.

Do đó, 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 huỷ, xói mòn.

3. VẬN DỤNG (3 CÂU)

Câu 1: Có 3 chất rắn đựng trong 3 lọ riêng biệt: NaCl, CaCl₂ và MgCl₂. Hãy trình bày phương pháp hóa học để nhận biết mỗi chất (có đủ dụng cụ và những hóa chất cần thiết).

Trả lời:

Lấy mỗi lọ một ít chất rắn đem hòa tan vào nước

Nhỏ từ từ dung dịch NaOH vào các mẫu thử

+ Ống nghiệm xuất hiện kết tủa là MgCl₂

2NaOH + MgCl₂ → Mg(OH)₂↓ + 2NaCl

– Nhỏ từ từ dung dịch Na₂CO₃ vào 2 ống nghiệm còn lại.

+ Ống nghiệm xuất hiện kết tủa là CaCl₂

CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃ + 2NaCl

+ Còn lại là NaCl

Câu 2: Dựa vào bảng tính tan của một số hợp chất kim loại kiềm thổ, hãy xét xem phản ứng nào sau đây xảy ra:

Mg(OH)₂ + Ca²⁺ → Ca(OH)₂ + Mg²⁺.

Ca(OH)₂ + Mg²⁺ → Mg(OH)₂ + Ca²⁺

Trả lời:

Phản ứng xảy ra là: Ca(OH)₂ + Mg²⁺ → Mg(OH)₂ + Ca²⁺

Độ tan của Ca(OH)₂ là 16.10^-4 mol/100 g H₂O còn Mg(OH)₂ là 0,2.10^-4 mol/100g H₂O

⇒ Phản ứng diễn ra do tạo chất Mg(OH)₂ là chất ít tan trong nước hơn nhiều so với Ca(OH)₂

Câu 3: Có ba cốc đựng lần lượt: nước mưa, nước có tính cứng tạm thời, nước có tính cứng vĩnh cửu. Hãy nhận biết nước đựng trong mỗi cốc bằng phương pháp hóa học. Viết phương trình phản ứng.

Trả lời:

Đun nóng 3 cốc , cốc có kết tủa xuất hiện là cốc có chứa nước cứng tạm thời

Ca(HCO₃)₂ CO₂ + CaCO₃ + H₂O

Mg(HCO₃)₂ CO₂ + MgCO₃ + H₂O

Nhỏ dung dịch Na2CO₃ vào hai mẫu nước còn lại, cốc có kết tủa xuất hiện là cốc nước cứng vĩnh cửu, còn lại là nước mưa (nước mềm)

CO₃^2- + Mg²⁺ → MgCO₃ ↓

CO₃^2- + Ca²⁺ → CaCO₃ ↓

4. VẬN DỤNG CAO (2 CÂU)

Câu 1: Cho 10 lít (đktc) hỗn hợp khí gồm N₂ và CO₂ tác dụng với 2 lít dung dịch Ca(OH)₂ 0,02 mol/l, thu được 1 gam chất kết tủa. Hãy xác định thành phần % theo thể tích của mỗi khí trong hỗn hợp ban đầu?

Trả lời:

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O (1)

Nếu dư CO₂ dư : CO₂ + CaCO₃ + H₂O → Ca(HCO₃)₂ (2)

* Trường hợp 1 : Nếu CO₂ không dư :

n_CO2 = n_CaCO3 = 1 : 100 = 0,01 mol ⇒ V_CO2 = 0,01 . 22,4 = 0,224 (lít)

⇒ %V_CO2 = 0,224 : 10 . 100 = 2,24%

%V_N2 = 100 – 2,24 = 97,76%

*Trường hợp 2 : Nếu CO₂ dư, xảy ra phương trình số 2

n_Ca(OH)2 = 2.0,02 = 0,04 mol

Theo (1) n_CO2 = n_Ca(OH)2 = n_CaCO3 = 0,04 mol

Nhưng theo đề bài chỉ thu được 0,01 mol kết tủa ⇒ có 0,03 mol kết tủa bị hòa tan theo phương trình (2)

n_CO2 = n_{CaCO3 tan ra} = 0,03

Tổng số mol CO₂ = 0,04 + 0,03 = 0,07 (mol)

⇒ V_CO2 = 0,07.22,4 = 1,568 lít

⇒ %V_CO2 = 1,568 : 10 . 100 = 15,68%

%V_N2 = 100 – 15,68 = 84,32%

Câu 2: Tính tổng khối lượng theo mg/lít của các ion Ca²⁺ và Mg²⁺ có trong một loạ nước tự nhiên. Biết rằng nước này có chứa đồng thời các muối Ca(HCO₃)₂; Mg(HCO₃)₂ và CaSO₄ với khối lượng tương ứng là 112,5 mg/l, 11,9 mg/l và 54,5 mg/l.

Trả lời:

Ca(HCO₃)₂ → Ca²⁺

162 gam 40 gam

112,5 mg → 27,778 mg

Mg(HCO₃)₂ → Mg²⁺

146 gam 24 gam

11,9 mg → 1,956 mg

CaSO₄ → Ca²⁺

136 gam 40 gam

54,5 mg → 16,03 mg

Tổng khối lượng Ca²⁺ và Mg²⁺ : 27,778 + 1,956 + 16,03 = 45,76 (mg)

m_BaCO3 = 0,15.197 = 29,77g