Nội dung bài học trình bày cụ thể, tỉ mỉ về Kim loại kiềm thổ và hợp chất quan trọng của kim loại kiềm, giúp các em học sinh biết được vị trí của kim loại kiềm thổ trong Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học; cấu tạo nguyên tử, tính chất vật lí - hóa học và phương pháp điều chế. Biết được tính chất và ứng dụng của một số hợp chất quan trọng của Kim loại kiềm thổ như Ca(OH)2 (Canxi hidroxit), CaCO3 (Canxi cacbonat), CaSO4 (Canxi sunfat)... Ngoài ra, các em sẽ được tìm hiểu thêm về nước cứng, nguyên tắc và phương pháp làm mềm nước cứng.
Tóm tắt lý thuyết
1.1. KIM LOẠI KIỀM THỔ
1.1.1. Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử
- Kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA, gồm các nguyên tố: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra
- Cấu tạo : cấu hình e lớp ngoài cùng ns2 (n là thứ tự của chu kỳ) KL kiềm thổ có 2e lớp ngoài cùng
1.1.2. Tính chất vật lí của kim loại kiềm thổ
Có màu trắng bạc, có thể dát mỏng , nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp, khối lượng riêng nhỏ.
1.1.3. Tính chất hóa học của kim loại kiềm thổ
- KL kiềm thổ có năng lượng ion hoá tương đối nhỏ. Vì vậy KLK thổ có tính khử mạnh. Tính khử tăng dần từ Be → Ba . Ta có: M → M2+ + 2e
- Trong hợp chất KLKthổ có số oxi hoá = +2
a. Tác dụng với phi kim
Thí nghiệm Đốt cháy Magie: \(2\mathop {Mg}\limits^0 + \mathop {{O_2}}\limits^0 \to 2\mathop {Mg}\limits^{ + 2} \mathop O\limits^{ - 2}\)
b. Tác dụng với dung dịch Axit
Thí nghiệm: \(\mathop {Mg}\limits^0 + 2\mathop {HCl}\limits^{ + 1} \to \mathop {Mg}\limits^{ + 2} C{l_2} + \mathop {{H_2}}\limits^0 \uparrow\)
c. Tác dụng với axit HNO3, H2SO4 đặc
- Kim loại kiềm thổ có thể khử \(\mathop N\limits^{ + 5}\) trong HNO3 loãng xuống \(\mathop N\limits^{ - 3} ,\mathop S\limits^{ + 6}\) trong H2SO4 đặc xuống \(\mathop S\limits^{ -2}\)
- Thí nghiệm Magie trong axit sunfuric:
\(\mathop {Mg}\limits^0 + 5{H_2}S{O_4} \to 4\mathop {Mg}\limits^{ + 2} S{O_4} + {H_2}\mathop S\limits^{ - 2} + 4{H_2}O\)
- Thí nghiệm Magie trong HNO3:
\(\mathop {Mg}\limits^0 + 10HN{O_3}(loang) \to 4\mathop {Mg}\limits^{ + 2} {(N{O_3})_2} + \mathop N\limits^{ - 3} {H_4}N{O_3} + 3{H_2}O\)
d. Tác dụng với nước
Thí nghiệm Canxi tác dụng với nước: Ca +2 H2O → Ca(OH)2 +H2\(\uparrow\)
1.2. MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA CANXI
1.2.1. Canxi hidroxit
- Ca(OH)2 là bazơ mạnh, dễ dàng hấp thụ khí CO2. Phương trình: Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
- Ứng dụng: Sản xuất amoniac (NH3), Clorua vôi (CaOCl2)...
1.2.2. Canxi cacbonat (CaCO3)
- Dễ bị nhiệt phân huỷ:
CaCO3 \(\overset{t^{0}}{\rightarrow}\) CaO + CO2
- CaCO3 tan dần trong nước có hoà tan CO2:
CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2
- Ứng dụng: Dùng làm vật liệu xây dựng, sản xuất vôi, xi măng, ...
1.2.3. Canxi sunfat
- Là chất rắn màu trắng, tồn tại dưới dạng muối ngậm nước CaSO4.2H2O gọi là thạch cao sống.
- Khi đun nóng đến 1600C thạch cao sống biến thành thạch cao nung.
CaSO4.2H2O \(\overset{t^{0}}{\rightarrow}\) CaSO4.H2O + H2O
- Ứng dụng: Dùng để nặn tượng, đúc khuôn, bó bột khi gãy xương, ...
1.3. NƯỚC CỨNG
1.3.1. Khái niệm
- Nước cứng là nước có chứa ion Ca2+, Mg2+
- Nước cứng tạm thời: Là tính cứng gây nên bởi các muối Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2
\(Ca{\left( {HC{O_3}} \right)_2}\overset{t^{0}}{\rightarrow}CaC{O_3} + {\rm{ }}C{O_2} + {H_2}O\)
\(Mg{\left( {HC{O_3}} \right)_2}\overset{t^{0}}{\rightarrow}MgC{O_3} + {\rm{ }}C{O_2} + {H_2}O\)
- Nước cứng vĩnh cửu: Là tính cứng gây nên bởi các muối sunfat, cloruacủa canxi và magie(CaCl2, CaSO4, MgCl2, MgSO4)
1.3.2. Tác hại của nước cứng
- Trong đời sống : dùng nước cứng để tắm giặt không sạch, làm quần áo chóng hỏng
- Trong sản xuất : Tạo cặn, lãng phí nhiên liệu tắc đường ống nước
1.3.3. Cách làm mềm nước cứng
- Phương pháp kết tủa:
+ Đun nóng
+ Dùng NaOH
+ Dùng Na2CO3Hoặc Na3PO4
- Phương pháp trao đổi ion
1.3.4. Nhận biết ion Ca2+, Mg2+ trong dung dịch
Dùng dd muối chứa CO32- sẽ tạo kết tủa CaCO3 , MgCO3 . Sục khí CO2 dư vào dd nếu kết tủa tan chứng tỏ có mặt của Ca2+, Mg2+
Bài tập minh họa
3.1. Bài tập Kim loại kiềm thổ và hợp chất quan trọng của chúng - Cơ bản
Bài 1:
Trong tự nhiên, các nguyên tố Ca và Mg có trong quặng Đôlômit: CaCO3.MgCO3. Từ quặng này hãy trình bày phương pháp hóa học điều chế hai chất riêng biệt là CaCO3 và MgCO3.
Hướng dẫn:
Dùng dung dịch HCl hòa tan quặng, ta được dung dịch hỗn hợp MgCl2 và CaCl2. Pha loãng dung dịch hỗn hợp và dùng dung dịch NaOH làm kết tủa hoàn toàn Mg(OH)2 do độ tan của Ca(OH)2 gấp 80 lần Mg(OH)2. Lọc kết tủa Mg(OH)2 và phần nước trong.
Cho phần nước trong chứa CaCl2 tác dụng với dung dịch Na2CO3 ta thu được kết tủa CaCO3. Dùng axit HCl hòa tan kết tủa Mg(OH)2, sau đó dùng dung dịch Na2CO3 kết tủa lại MgCO3
Bài 2:
Có 3 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. Hãy viết phương trình hóa học.
Hướng dẫn:
- Đun sôi 3 ống nghiệm đựng 3 loại nước. Nếu có kết tủa đó là nước có tính cứng tạm thời.
- Dùng dung dịch Na2CO3 sẽ nhận biết được nước có tính cứng vĩnh cửu. Còn lại là nước mưa.
Phương trình hóa học:
\(Ca{(HC{O_3})_2}\overset{t^{0}}{\rightarrow}CaC{O_3} \downarrow + C{O_2} \uparrow + {H_2}O\)
\(\begin{array}{l} CaC{l_2} + N{a_2}C{O_3} \to CaC{O_3} \downarrow + 2NaCl\\ CaS{O_4} + N{a_2}C{O_3} \to CaC{O_3} \downarrow + N{a_2}S{O_4} \end{array}\)
Bài 3:
Hấp thụ hoàn toàn 2,24 lít khí CO2 (đktc) vào 400 ml dung dịch Ba(OH)2 0,2M, thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là:
Hướng dẫn:
\(n_{{CO_{2}}} = 0,1 ; \ n_{OH^-} = 0,4. 2. 0,2 = 0,16 \ mol\)
CO2 + 2OH – → CO32 – + H2O
a 2a a
CO2 + OH- → HCO3-
b b b
\(\Rightarrow \left\{\begin{matrix} a + b = 0,1 \ \ \ \\ 2a + b = 0,16 \end{matrix}\right. \Rightarrow \left\{\begin{matrix} a = 0,06 \\ b = 0,04 \end{matrix}\right.\)
⇒ mBaCO3 ↓ = 0,06.197 = 11,82 gam
3.2. Bài tập Kim loại kiềm thổ và hợp chất quan trọng của chúng - Nâng cao
Bài 1:
Cho từ từ dung dịch chứa a mol Ba(OH)2 vào dung dịch chứa b mol ZnSO4. Đồ thì biểu diễn số mol kết tủa theo giá trị của a nhứ sau:
Giá trị của b là:
Hướng dẫn:
Tại \(n_{Ba(OH)_{2}}\) = 2b mol thì kết tủa ổn định ⇒ chỉ có BaSO4 (x > b > 0,0625)
Tại \(n_{Ba(OH)_{2}}\) = 0,0625 và 0,175 mol thì đều có lượng kết tủa x như nhau
+) Tại: \(n_{Ba(OH)_{2}}\) = 0,0625 mol [SO42- dư và Zn2+ dư]
\(\Rightarrow n_{BaSO_{4}} = 0,0625 \ mol ; \ n_{Zn(OH)_{2}} = 0,0625 \ mol\)
+) Tại: \(n_{Ba(OH)_{2}}\) = 0,175 mol [Ba2+, có hòa tan kết tủa 1 phần]
\(\Rightarrow n_{BaSO_{4}} = b ; \ n_{Zn(OH)_{2}} = (2n_{Zn^{2+}} - \frac{1}{2} .n_{OH^-}) = (2b - \frac{1}{2}.0,175.2)\)
Số mol kết tủa là như nhau ở 2 thời điểm trên
\(\Rightarrow 0,0625 + 0,0625 = b + (2b -\frac{1}{2}.0,175.2)\)
⇒ b = 0,1 mol
Bài 2:
Hỗn hợp X gồm Ba và 1 kim loại M. Hoà tan hỗn hợp X bằng dung dịch HCl 10% vừa đủ thu được dung dịch trong đó nồng độ % của BaCl2 là 9,48% và nồng độ % của MCl2 nằm trong khoảng 8% đến 9%. Kim loại M là:
Hướng dẫn:
Xét hỗn hợp X gồm y mol Ba và x mol M (hóa trị 2)
\(\Rightarrow n_{Ba} = n_{BaCl_{2}} = 1 \ mol\)
⇒ mdd sau = 2194y gam
Bảo toàn Cl:
\(n_{HCl}=2n_{BaCl_{2}} + n.n_{MCl_{2}} = 2(y+x)=2n_{H_{2}}\)
Bảo toàn khối lượng: \(m_{dd \ HCl}=m_{dd \ sau} + m_{H_{2}}-m_{X}\)
⇒ mdd HCl = 2059y +2x - xM gam
\(\\ C\%_{HCl} = \frac{36,5.2(y+x)}{2059y+2x-xM}.100\% = 10 \ \% \\ \Rightarrow 1329y = 728x + xM \ \ ^{(1)}\)
Lại có: 8% < C%MCln < 9%
⇒ 175,5 < x(M+71) < 197,5y
Từ (1)
\(\\ \Rightarrow 175,5y < 1329y.\frac{M+71}{728+M} < 197,5y \\ \Rightarrow 0,132 < \frac{M+71}{728+M} <0,149 \\ \Rightarrow 28,9 < M < 44,0\)
⇒ M là kim loại Ca
4. Luyện tập Bài 26 Hóa học 12
Sau bài học cần nắm:
- Vị trí của kim loại kiềm thổ trong Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học
- Cấu tạo nguyên tử, tính chất vật lí - hóa học và phương pháp điều chế. Biết được tính chất và ứng dụng của một số hợp chất quan trọng của Kim loại kiềm thổ như Ca(OH)2 (Canxi hidroxit), CaCO3 (Canxi cacbonat), CaSO4 (Canxi sunfat)...
- Nước cứng, nguyên tắc và phương pháp làm mềm nước cứng.
4.1. Trắc nghiệm
Bài kiểm tra Trắc nghiệm Hoá học 12 Bài 26 có phương pháp và lời giải chi tiết giúp các em luyện tập và hiểu bài.
-
- A. HCl.
- B. Na2CO3.
- C. H2SO4.
- D. NaCl.
-
- A. Nhiệt luyện.
- B. Điện phân dung dịch.
- C. Thuỷ luyện.
- D. Điện phân nóng chảy.
-
- A. Các kim loại kiềm đều có 1 electron ở lớp ngoài cùng.
- B. Tất cả các kim loại nhóm IA và IIA đều tác dụng được với nước ở nhiệt độ thường.
- C. NaHCO3 được dùng trong công nghiệp dược phẩm và công nghiệp thực phẩm.
- D. Công thức của thạch cao sống là CaSO4.2H2O.
-
- A. Xuất hiện kết tủa trắng.
- B. Ban đầu tạo kết tủa trắng, sau đó tan dần.
- C. Sau 1 thời gian mới xuất hiện kết tủa trắng.
- D. Không xuất hiện kết tủa.
-
- A. SO2 + dd Ba (OH)2.
- B. SO2 + dd NaClO.
- C. CO2 + dd BaCl2.
- D. CO2 + dd Na2CO3.
-
- A. Bó bột khi gẫy xương.
- B. Đúc khuôn.
- C. Thức ăn cho người và động vật.
- D. Năng lượng.
-
- A. 23,2 gam
- B. 23,2 gam
- C. 28,6 gam
- D. 37,4 gam
-
- A. 0,025
- B. 0,020
- C. 0,050
- D. 0,040
-
- A. 33,3.
- B. 15,54.
- C. 13,32.
- D. 19,98.
-
Câu 10:
Thổi V ml CO2 (đktc) vào 300 ml dung dịch Ca(OH)2 0,02M thì được 0,2 g kết tủa. Giá trị của V là:
- A. 44,8 ml hoặc 313,6 ml.
- B. 44,8 ml hoặc 224 ml.
- C. 224 ml.
- D. 44,8 ml.
Câu 11-30: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
4.2. Bài tập SGK và Nâng cao
Các em có thể hệ thống lại nội dung bài học thông qua phần hướng dẫn Giải bài tập Hoá học 12 Bài 26.
Bài tập 1 trang 118 SGK Hóa học 12
Bài tập 2 trang 118 SGK Hóa học 12
Bài tập 3 trang 119 SGK Hóa học 12
Bài tập 4 trang 119 SGK Hóa học 12
Bài tập 5 trang 119 SGK Hóa học 12
Bài tập 6 trang 119 SGK Hóa học 12
Bài tập 7 trang 119 SGK Hóa học 12
Bài tập 8 trang 119 SGK Hóa học 12
Bài tập 9 trang 119 SGK Hóa học 12
Bài tập 1 trang 161 SGK Hóa 12 Nâng cao
Bài tập 2 trang 161 SGK Hóa 12 Nâng cao
Bài tập 3 trang 161 SGK Hóa 12 Nâng cao
Bài tập 4 trang 161 SGK Hóa học 12 nâng cao
Bài tập 5 trang 161 SGK Hóa học 12 nâng cao
Bài tập 6 trang 161 SGK Hóa 12 Nâng cao
Bài tập 7 trang 161 SGK Hóa 12 Nâng cao
Bài tập 1 trang 167 SGK Hóa 12 Nâng cao
Bài tập 2 trang 167 SGK Hóa học 12 nâng cao
Bài tập 3 trang 167 SGK Hóa 12 Nâng cao
Bài tập 4 trang 167 SGK Hóa 12 Nâng cao
Bài tập 5 trang 167 SGK Hóa 12 Nâng cao
Bài tập 6 trang 167 SGK Hóa 12 Nâng cao
Bài tập 7 trang 167 SGK Hóa 12 Nâng cao
Bài tập 8 trang 168 SGK Hóa học 12 nâng cao
Bài tập 9 trang 168 SGK Hóa học 12 nâng cao
Bài tập 10 trang 168 SGK Hóa học 12 nâng cao
Bài tập 11 trang 168 SGK Hóa 12 Nâng cao
Bài tập 12 trang 168 SGK Hóa 12 Nâng cao
Bài tập 26.1 trang 57 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.2 trang 57 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.3 trang 57 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.4 trang 58 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.5 trang 58 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.6 trang 58 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.7 trang 58 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.8 trang 58 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.9 trang 58 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.10 trang 58 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.11 trang 59 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.12 trang 59 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.13 trang 59 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.14 trang 59 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.15 trang 60 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.16 trang 60 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.17 trang 60 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.18 trang 60 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.19 trang 60 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.20 trang 60 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.21 trang 60 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.22 trang 60 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.23 trang 60 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.24 trang 61 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.25 trang 61 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.26 trang 61 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.27 trang 61 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.28 trang 61 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.29 trang 61 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.30 trang 61 SBT Hóa học 12
Bài tập 26.31 trang 61 SBT Hóa học 12
5. Hỏi đáp về Bài 26 Chương 6 Hoá học 12
Trong quá trình học tập nếu có bất kì thắc mắc gì, các em hãy để lại lời nhắn ở mục Hỏi đáp để cùng cộng đồng Hóa HOC247 thảo luận và trả lời nhé.