20/09/2024 15:30

Lý thuyết và bài tập về kim loại kiềm thổ

1. Kim loại kiềm thổ - kiến thức chung

1.1 Định nghĩa

- Các nguyên tố hóa học thuộc nhóm IIA (Be $\large \rightarrow$ Ra) trong bảng tuần hoàn hóa học thuộc nhóm Kim loại kiềm thổ . Nguyên tố Ra là nguyên tố phóng xạ và chu kỳ bán rã ngắn nên thường không được xem xét đến.

- Lý do được đặt tên là kim loại kiềm thổ bởi các nguyên tố này mang tính chất trung gian giữa oxit của kim loại đất hiếm và oxit kim loại kiềm.

- Kim loại kiềm thổ hoạt động mạnh và hiếm khi tìm thây ở dạn đơn chất trong tự nhiên, chiếm 4,16% các chất trong vỏ Trái Đất trong đó:

+ Canxi: 67%

+ Magie: 31%

+ Bari: 1,4%

+ Stronti: 0,6%

+ Beri và Radi: Lượng nhỏ không đáng kể.

Lý thuyết và bài tập về kim loại kiềm thổ

1.2 Cấu tạo và vị trí

a. Vị trí: Kim loại kiềm thổ trong bảng tuần hoàn hóa học thuộc nhóm IIA

b. Cấu tạo:

Nguyên tố Be Mg Ca Sr Ba Cấu hình electron [He] 2s2 [Ne] 3s2 [Ar] 4s2 [Kr] 5s2 [Xe] 6s2 Bán kính nguyên tử (nm) 0,089 0,136 0,174 0,191 0,220 Độ âm điện 1,57 1,31 1,00 0,95 0,89

>> Mời bạn tham khảo: Tổng hợp kiến thức hóa học 12 chi tiết

2. Kim loại kiềm thổ - Tính chất

2.1 Tính chất vật lý

- Kim loại kiềm thổ có màu sắc xám bạc hoặc trắng bạc, có thể dát mỏng được do độ cứng thấp và giảm dần theo chiều từ Be $\large \rightarrow$ Ba. Kim loại kiềm thổ dẫn điện tốt, dẫn nhiệt cũng rất tốt.

Lý thuyết và bài tập về kim loại kiềm thổ

- Nhiệt độ sôi của kim loại kiềm thổ > kim loại kiềm.

Nguyên tố Be Mg Ca Sr Ba Nhiệt độ nóng chảy (oC) 1280 650 838 768 714 Nhiệt độ sôi (oC) 2770 1110 1440 1380 1640 Khối lượng riêng (g/cm3) 1,85 1,74 1,55 2,6 3,5 Mạng tinh thể Lục phương Lục phương Lập phương tâm diện Lập phương tâm diện Lập phương tâm khối

Tham khảo ngay bộ tài liệu tổng hợp kiến thức và các dạng bài tập trong đề thi Hóa THPT Quốc Gia

2.2 Tính chất hóa học

Kim loại kiềm thổ có tính khử mạnh tăng dần từ Be đến Ba, vì vậy tính chất hóa học đặc trưng của nhóm này là dễ nhường electron:

M $\large \rightarrow$ M2+ + 2e

a. Tác dụng với nước

- Ba, Ca, Sr tác dụng với H2O ở nhiệt độ thường tạo thành dung dịch Bazơ

Ca + 2H2O $\large \rightarrow$ Ca(OH)2 + H2

- Magie chỉ tan trong nước nóng

Mg + H2O $\large \rightarrow$ MgO + H2

- Be có lớp oxit bảo vệ bên ngoài nên không tan trong nước. Tuy nhiên, Be có thể tan trong dung dịch kiềm nóng chảy hoặc kiềm mạnh để tạo thành berilat.

b. Tác dụng với axit

- Kim loại kiềm thổ tác dụng với axit H2SO4 loãng hay HCl thì ion H+ trong axit sẽ khử thành H2

Mg +2H+ $\large \rightarrow$ Mg2+ + H2

- Kim loại kiềm thổ khi tác dụng với axit HNO3, H2SO4 đặc sẽ khử N+5, S+6 thành hợp chất có số oxi hóa thấp hơn.

4Mg + 5H2SO4 đặc $\large \rightarrow$ 4MgSO4 + H2S + 4H2O

4Ca + 10HNO3 loãng $\large \rightarrow$ 4Ca(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

c. Tác dụng với phi kim

- Đốt kim loại kiềm thổ trong không khí tạo ra oxit:

2Mg + O2 $\large \overset{t^{o}}{\rightarrow}$ 2MgO

- Kim loại kiềm thổ phản ứng mãnh liệt với lưu huỳnh, nitơ, phốt pho, halogen... ở nhiệt độ cao.

Ca + Cl2 $\large \overset{t^{o}}{\rightarrow}$ CaCl2

Mg + Si $\large \overset{t^{o}}{\rightarrow}$ Mg2Si

- Khi đung nóng, kim loại kiềm thổ có thể khử được oxit bền:

2Be + TiO2 $\large \overset{t^{o}}{\rightarrow}$ 2BeO + Ti

2Mg + CO2 $\large \overset{t^{o}}{\rightarrow}$ 2MgO + C

3. Điều chế kim loại kiềm thổ

- Kim loại kiềm thổ chỉ tồn tại trong các hợp chất dưới dạng ion M2+. Điều chế kim loại kiềm thổ bằng cách điện phân nóng chảy muối của chúng:

CaCl2 $\large \xrightarrow[]{dpnc}$ Ca + Cl2

MgCl2 $\large \xrightarrow[]{dpnc}$ Mg + Cl2

4. Ứng dụng của kim loại kiềm thổ

Kim loại kiềm thổ có nhiều ứng dụng trong đời sống, trong đó:

- Be được thêm vào để tạo ra các hợp kim bền hơn, có tính đàn hồi cao hơn và không bị ăn mòn kim loại

- Ca được ứng dụng làm chất khử để tách lưu huỳnh, oxi ra khỏi thép, làm khô một số hợp chất hữu cơ.

- Mg là kim loại kiềm thổ được sử dụng rộng rãi trong đời sống. Mg kết hợp với các chất khác tạo thành hợp kim bền bỉ sử dụng trong chế tạo phương tiện giao thông hoặc vũ khí. Nhiều chất hữu cơ được tổng hợp từ Mg. Mg còn được ứng dụng trong sản xuất máy ảnh, pháo sáng...

- Ứng dụng phổ biến nhất của Ca là dùng trong sản xuất xi măng.

- Sr và Ba: sản xuất pháo hoa

5. Kim loại kiềm thổ - một số dạng bài tập

Bài 1: Đốt chảy hoàn toàn 7,2g kim loại M hóa trị không đổi trong hỗn hợp khí Cl2 và O2. Thu được 2,3g chất rắn sau phản ứng. Thể tích khí đã phản ứng là 5,6 lít ở điều kiện tiêu chuẩn. Tìm kim loại M.

Lời giải:

Số mol khí tham gia phản ứng là: 5,6 : 22,4 = 0,25 mol.

Theo đề bài ta có kim loại M phản ứng với hỗn hợp khí Cl2 và O2 sinh ra chất rắn.

=> mO2 + mCl2 = 23 - 7,2 = 15,8

Gọi số mol của O2 và Cl2 lần lượt là x và y, ta có hệ phương trình:

$\large \left\{\begin{matrix} x+y=0,25 & \\32x+71y=15,8 & \end{matrix}\right.$

=> x = 0,2 ; y = 0,05.

Gọi hóa trị của M trong hợp chất là a, áp dụng định luật bảo toàn electrong ta có:

a.nM = 2.nCl2 + 4.nO2

=> a. (7,2 : M) = 0,2.2 + 0,05.4

=> M = 12a => M là Mg.

Bài 2: Hòa tan hoàn toàn 2,9g hôn hợp kim loại A và oxit của nó vào H2O. Ta thu được 500ml dung dịch chứa một chất tan có nồng độ là 0,04M và 0,224 lít khí hidro ở điều kiện tiêu chuẩn. Tìm A?

Lời giải:

Ta có sơ đồ phản ứng: ( A, A2On) + H2O $\large \rightarrow$ M(OH)n + H2

(0,01n +0,01) 0,02 0,01 (mol)

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố => nH2O = (0,01n + 0,01) mol

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

2,9 + 18(0,01n + 0,01) = 0,02 ( A +17n) + 2.0,01

0,02A + 0,16n = 3,06 => A=137 ; n=2

=> Kim loại A là Ba.

Bài 3: Cho m gam Mg vào dung dịch chứa 0,12 mol FeCl3, sau đó thu được 3,36 g chất rắn (phản ứng hết). Tìm m?

Lời giài:

Ta có phương trình:

Mg + 2Fe3+ $\large \rightarrow$ Mg2+ + 2Fe2+ (1)

Mg + 2Fe2+ $\large \rightarrow$ Mg2+ + Fe (2)

3,36 < 0,12.56 = 6,27

=> Dung dịch muối còn dư sau phản ứng.

=> nFe sinh ra sau phản ứng = 3,36 : 56 = 0,06 mol

(2) nFe = nMg = 0,06 mol

(1) nMg = 1/2 nFeCl3 = 0,06 mol

=> nMg = 0,06 + 0,06 = 0,12 mol

=> mMg = 0,12.24 = 2.88g

Đăng ký ngay để các thầy cô tư vấn và xây dựng lộ trình ôn thi THPT Quốc Gia sớm và phù hợp với bản thân nhất nhé!

Lý thuyết và bài tập về kim loại kiềm thổ

Trên đây là toàn bộ kiến thức về kim loại kiềm thổ mà vuihoc chia sẻ với các bạn học sinh. hy vọng rằng bài viết này sẽ giúp các em có thể nắm vững kiến thức và giải được các dạng bài tập hóa 12 dễ dàng nhất. Đê học thêm nhiều kiến thức hóa thú vị khác, hãy truy cập vuihoc.vn nhé!

>> Mời các bạn tham khảo thêm:

Lý thuyết về kim loại kiềm

Nhôm và hợp chất của nhôm

Link nội dung: https://iir.edu.vn/ly-thuyet-va-bai-tap-ve-kim-loai-kiem-tho-a16167.html