BÀI 25: NGUYÊN TỐ NHÓM IIA

Mở đầu

Trong nhóm IIA, magnesium và calcium là hai nguyên tố phổ biến nhất, đồng thời có vai trò quan trọng với sự sinh trưởng, phát triển của động vật và thực vật. Magnesium có trong chất diệp lục, calcium có trong vỏ và mai các loài giáp xác, trong xương và răng của người và động vật,…

Vậy, đơn chất nhóm IIA có đặc điểm gì nổi bật về tính chất vật lí và tính chất hóa học? Các hợp chất phổ biến của calcium có vai trò như thế nào với đời sống, sản xuất và cơ thể con người?

I. ĐƠN CHẤT NHÓM IIA

• Một số đại lượng đặc trưng của các nguyên tố nhóm IIA được trình bày trong Bảng 25.1. Thực hiện các yêu cầu sau:

1. Nhận xét xu hướng biến đổi bán kính nguyên tử của nguyên tố nhóm IIA.

2. Dựa vào bán kính nguyên tử, điện tích hạt nhân, dự đoán xu hướng biến đổi tính khử từ Be đến Ba.

3. Dự đoán số oxi hóa đặc trưng của nguyên tử của nguyên tố nhóm IIA. Giải thích.

• Tại sao trong tự nhiên, các nguyên tố nhóm IIA chỉ tồn tại ở dạng hợp chất?
• Một số thông số vật lí của kim loại nhóm IIA được trình bày trong Bảng 25.2. Thực hiện các yêu cầu sau:

1. So sánh nhiệt độ nóng chảy của kim loại nhóm IIA với kim loại nhóm IA trong cùng chu kì.

2. Trong nhóm IIA, kim loại nào là kim loại nhẹ?

• Độ tan trong nước của các hydroxide nhóm IIA ở 20 ^oC cho trong bảng và thực hiện các yêu cầu sau:

1. Nêu xu hướng biến đổi độ tan của các hydroxide nhóm IIA.

2. Dự đoán xu hướng phản ứng với nước của kim loại nhóm IIA (từ Mg đến Ba) dựa vào độ tan của các hydroxide.

II. HỢP CHẤT CỦA KIM LOẠI NHÓM IIA

• Độ tan (g/100 g nước) của các muối sulfate, carbonate và nitrate của kim loại nhóm IIA ở 20 ^oC cho trong bảng sau: Thực hiện yêu cầu nhận xét về khả năng hòa tan (dễ tan/ít tan/không tan) của các muối của kim loại nhóm IIA.
• Quan sát hiện tượng xảy ra ở thí nghiệm so sánh độ tan giữa calcium sulfate và barium sulfate và thực hiện yêu cầu so sánh thời điểm xuất hiện kết tủa ở hai ống nghiệm và giải thích.
• Đề xuất cách phân biệt ba dung dịch bão hòa: CaCl₂, SrCl₂, BaCl₂.
• Muối carbonate của kim loại nhóm IIA là muối của acid yếu, tác dụng được với nhiều acid vô cơ và hữu cơ, giải phóng khí carbon dioxide.

1. Viết phương trình hóa học của phản ứng giữa CaCO₃ với dung dịch HCl, với dung dịch CH₃COOH.

2. Đề xuất cách làm sạch cặn đá vôi trong phích nước.

• Các muối carbonate của kim loại nhóm IIA đều bị phân hủy bởi nhiệt. Hãy thực hiện các yêu cầu dựa vào biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng, dự đoán xu hướng biến đổi độ bền nhiệt của các muối carbonate của kim loại nhóm IIA.
• Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng nhiệt phân các muối nitrate của kim loại nhóm IIA. Hãy thực hiện yêu cầu dựa vào biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng, dự đoán xu hướng biến đổi độ bền nhiệt của muối nitrate của kim loại nhóm IIA.
• Quan sát hiện tượng xảy ra ở thí nghiệm nhận biết từng ion riêng rẽ Ca²⁺, Ba²⁺, SO₄^2-, CO₃^2- trong dung dịch và thực hiện các yêu cầu sau:

1. Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra trong thí nghiệm.

2. Ở ống nghiệm (1) và (2), ống nào tạo kết tủa nhanh hơn? Nhiều hơn?

• Quan sát hiện tượng xảy ra ở thí nghiệm nhận biết từng ion riêng rẽ CO₃^2- trong dung dịch và thực hiện các yêu cầu sau:

1. Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra trong thí nghiệm.

2. Nêu các hiện tượng xảy ra và giải thích.

• Tìm hiểu và trình bày vai trò của calcium trong cơ thể người mà em biết.

III. NƯỚC CỨNG

• Khi đun nóng nước có tính cứng tạm thời, phần lớn các ion Ca²⁺ và Mg²⁺ được tách ra khỏi nước ở dạng kết tủa muối carbonate. Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra.
• Giải thích sự tạo thành cặn đá vôi trong phích nước, ấm đun nước.
• Trình bày về tác hại của nước cứng với sản xuất và đời sống.
• Đề xuất hai cách (không dùng hóa chất và có dùng hóa chất) để làm mềm mẫu nước có tính cứng tạm thời chứa Ca(HCO₃)₂ và Mg(HCO₃)₂. Viết phương trình hóa học để minh họa.
• Đề xuất hai hóa chất có thể dùng để làm mềm mẫu nước có tính cứng vĩnh cửu chứa CaCl₂ và MgSO₄. Giải thích.