Giải Hóa học 12 Bài 18 (Chân trời sáng tạo): Nguyên tố nhóm IIA

Giải Hóa học 12 Bài 18: Nguyên tố nhóm IIA

Mở đầu trang 100 Hóa học 12: Kim loại nhóm IIA và hợp chất của chúng có nhiều ứng dụng trong đời sống, sản xuất.

Kim loại nhóm IIA và hợp chất của chúng có những tính chất gì?

Lời giải:

- Kim loại nhóm IIA:

+ Tính chất vật lí: Nhiệt độ nóng chảy, khối lượng riêng và độ cứng của kim loại nhóm IIA cao hơn so với kim loại nhóm IA cùng chu kì. Kim loại nhóm IIA là những kim loại nhẹ (D < 5 g/cm³).

+ Tính chất hóa học: Kim loại nhóm IIA có tính khử mạnh, tính khử tăng dần từ Be đến Ba.

$\mathrm{M}\to {\mathrm{M}}^{2+}+2\mathrm{e}$

- Hợp chất của kim loại nhóm IIA:

+ Muối carbonate: Muối carbonate tác dụng với dung dịch acid loãng, phản ứng với H₂O khi có mặt CO₂. Dưới tác dụng của nhiệt, muối carbonate của kim loại nhóm IIA bị phân huỷ tạo thành oxide.

+ Muối nitrate: Khi đun nóng, muối nitrate của kim loại nhóm IIA phân huỷ thành oxide.

+ Độ bền nhiệt của muối carbonate, muối nitrate của kim loại nhóm IIA có xu hướng tăng dần từ muối của Mg²⁺ đến muối của Ba²⁺.

Câu hỏi 1 trang 101 Hóa học 12: Dựa vào Bảng 18.2, hãy nhận xét sự thay đổi nhiệt độ nóng chảy và khối lượng riêng của kim loại nhóm IIA. Giải thích.

Lời giải:

Sự biến đổi nhiệt độ nóng chảy của kim loại nhóm IIA không theo quy luật do cấu trúc mạng tinh thể của kim loại nhóm IIA khác nhau:

+ Beryllium và magnesium có cấu trúc lục phương chặt khít;

+ Calcium và strontium có cấu trúc lập phương tâm mặt;

+ Barium có cấu trúc lập phương tâm khối.

Câu hỏi 2 trang 102 Hóa học 12: Dự đoán tính chất hoá học đặc trưng của kim loại nhóm IIA và so sánh với kim loại nhóm IA.

Lời giải:

Kim loại nhóm IIA có tính khử mạnh nhưng yếu hơn kim loại nhóm IA.

Luyện tập trang 102 Hóa học 12: Hoàn thành phương trình hoá học của các phản ứng sau:

$\begin{array}{l}\mathrm{a})\mathrm{B}\mathrm{e}+{\mathrm{O}}_2\to \\ \mathrm{b})\mathrm{C}\mathrm{a}+{\mathrm{O}}_2\to \\ \mathrm{c})\mathrm{B}\mathrm{a}+{\mathrm{O}}_2\to \end{array}$

Lời giải:

Câu hỏi 3 trang 103 Hóa học 12: Dựa vào Bảng 18.3, nhận xét sự biến đổi độ tan từ Be(OH)₂ đến Ba(OH)₂.

Phương pháp giải:

Lời giải:

Độ tan của các hydroxide trong nước tăng theo thứ tự:

Be(OH)₂ < Mg(OH)₂ < Ca(OH)₂ < Sr(OH)₂ < Ba(OH)₂

Luyện tập trang 103 Hóa học 12: Hoàn thành phương trình hoá học của các phản ứng sau:

$\begin{array}{l}\mathrm{a})\mathrm{C}\mathrm{a}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to \\ \mathrm{b})\mathrm{B}\mathrm{a}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to \end{array}$

Phương pháp giải:

Berrylium không tác dụng với nước và hơi nước do có màng oxide bền bảo vệ bề mặt. Magnesium phản ứng chậm với nước ở nhiệt độ thường và phản ứng nhanh hơn khi đun nóng. Các kim loại Ca, Sr, Ba khử H₂O ở nhiệt độ thường.

$\mathrm{M}+2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to \mathrm{M}{\left(\mathrm{O}\mathrm{H}\right)}_2+{\mathrm{H}}_2\uparrow$

(với M là Ca, Sr hoặc Ba)

Lời giải:

$\mathrm{a})\mathrm{C}\mathrm{a}+2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to \mathrm{C}\mathrm{a}{\left(\mathrm{O}\mathrm{H}\right)}_2+{\mathrm{H}}_2\uparrow$

$\mathrm{b})\mathrm{B}\mathrm{a}+2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to \mathrm{B}\mathrm{a}{\left(\mathrm{O}\mathrm{H}\right)}_2+{\mathrm{H}}_2\uparrow$

Câu hỏi 4 trang 103 Hóa học 12: Dự đoán khả năng phản ứng của muối carbonate kim loại nhóm IIA với dung dịch acid loãng.

Lời giải:

Muối carbonate kim loại nhóm IIA với dung dịch acid loãng giải phóng khí carbon dioxide.

Câu hỏi 5 trang 104 Hóa học 12: Quan sát Bảng 18.4, nhận xét về xu hướng biến đổi độ bền nhiệt của muối carbonate từ MgCO₃ đến BaCO₃.

Phương pháp giải:

Lời giải:

Độ bền nhiệt của muối carbonate của kim loại nhóm IIA có xu hướng tăng dần từ muối của MgCO₃ đến muối của BaCO₃.

Câu hỏi 6 trang 104 Hóa học 12: Quan sát Bảng 18.5, nhận xét xu hướng biến đổi độ bền nhiệt của muối nitrate. Từ đó rút ra mối quan hệ giữa độ bền nhiệt và giá trị biến thiên enthalpy của phản ứng nhiệt phân muối nitrate kim loại nhóm IIA.

Phương pháp giải:

Lời giải:

- Độ bền nhiệt của muối nitrate của kim loại nhóm IIA có xu hướng tăng dần từ muối của Mg(NO₃)₂ đến muối của Ba(NO₃)₂.

- Độ bền nhiệt của muối nitrate càng lớn, biến thiên enthalpy của phản ứng nhiệt phân muối nitrate càng lớn.

Luyện tập trang 104 Hóa học 12: Hoàn thành phương trình hoá học của các phản ứng sau:

Phương pháp giải:

+ Muối carbonate: Dưới tác dụng của nhiệt, muối carbonate của kim loại nhóm IIA bị phân huỷ tạo thành oxide.

+ Muối nitrate: Khi đun nóng, muối nitrate của kim loại nhóm IIA phân huỷ thành oxide.

Lời giải:

Vận dụng trang 105 Hóa học 12: Giải thích và viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra trong quá trình sau:

a) Vôi sống tiếp xúc lâu ngày trong không khí sẽ bị giảm chất lượng.

b) Trên bể mặt các hố vôi tôi lâu ngày thường có màng chất rắn.

Lời giải:

a) Vôi sống (CaO) để lâu ngoài không khí sẽ có phản ứng với hơi nước và carbondioxide trong không khí nên chất lượng bị giảm.

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to \mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{O}\mathrm{H}{)}_2$

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O}+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2\to \mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3$

b) Các hố vôi tôi (Ca(OH)₂) khi để lâu ngày sẽ có phản ứng với CO₂ trong không khí tạo một lớp màng rắn CaCO₃.

$\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{O}\mathrm{H}{)}_2+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2\to \mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Câu hỏi 7 trang 105 Hóa học 12: Thực hiện Thí nghiệm 1 theo hướng dẫn, nêu hiện tượng xảy ra. Rút ra kết luận về độ tan của các muối sulfate. Giải thích.

Lời giải:

- Hiện tượng: Ống nghiệm (1) chứa kết tủa CaSO₄ xuất hiện kết tủa chậm hơn so với ống nghiệm (2) chứa kết tủa BaSO₄.

- Kết luận: CaSO₄ có độ tan lớn hơn BaSO₄.

- Giải thích: Vì CaSO₄ ít tan, BaSO₄ không tan nên kết tủa CaSO₄ xuất hiện kết tủa chậm hơn so với kết tủa BaSO₄.

Câu hỏi 8 trang 106 Hóa học 12: Thực hiện Thí nghiệm 2 theo hướng dẫn, nêu hiện tượng xảy ra. Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra và giải thích.

Phương pháp giải:

Lời giải:

- Ống nghiệm (1): xuất hiện kết tủa trắng BaSO₄.

$\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2+{\mathrm{Na}}_{2}S{O}_4\to \mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4\downarrow +2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}$

- Ống nghiệm (2): xuất hiện kết tủa trắng CaCO₃, sau đó kết tủa tan và xuất hiện bọt khí CO₂ không màu.

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2+\mathrm{N}{\mathrm{a}}_2\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3\to \mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3\downarrow +2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}$

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\to \mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2\uparrow +{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

- Ống nghiệm (3): xuất hiện kết tủa trắng BaSO₄.

${\mathrm{K}}_{2}S{O}_4+\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2\to 2\mathrm{K}\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4\downarrow$

- Ống nghiệm (4): xuất hiện bọt khí CO₂ không màu.

$\mathrm{N}{\mathrm{a}}_2\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\to 2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2\uparrow +{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Luyện tập trang 106 Hóa học 12: Trình bày cách phân biệt 3 dung dịch không màu Na₂CO₃, K₂SO₄, Ba(NO₃)₂ bằng phương pháp hóa học.

Lời giải:

- Trích các dung dịch trên làm mẫu thử và đánh số thứ tự.

- Nhỏ dung dịch HCl vào các mẫu thử:

+ Mẫu thử xuất hiện bọt khí không màu chứa dung dịch Na₂CO₃.

+ Mẫu thử không xuất hiện hiện tượng chứa dung dịch K₂SO₄ và dung dịch Ba(NO₃)₂.

- Nhỏ dung dịch Ba(OH)₂ vào hai mẫu thử chứa dung dịch K₂SO₄ và dung dịch Ba(NO₃)₂:

+ Mẫu thử xuất hiện kết tủa trắng chứa dung dịch K₂SO₄.

+ Mẫu thử không hiện tượng chứa dung dịch Ba(NO₃)₂.

Phương trình hóa học:

$\mathrm{N}{\mathrm{a}}_2\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\to 2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2\uparrow +{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

${\mathrm{K}}_{2}S{O}_4+\mathrm{B}\mathrm{a}(\mathrm{O}\mathrm{H}{)}_2\to 2\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4\downarrow$

Câu hỏi 9 trang 107 Hóa học 12: Vẽ sơ đồ tư duy để nêu một số ứng dụng của đơn chất và hợp chất của kim loại nhóm IIA.

Lời giải:

Học sinh tự vẽ sơ đồ từ duy với các từ khóa được tìm kiếm trong mục 3 trang 107 sách giáo khoa.

Vận dụng trang 107 Hóa học 12: Hãy tìm hiểu những thực phẩm có thể giúp bổ sung calcium cho cơ thể?

Lời giải:

Thực phẩm có thể giúp bổ sung calcium cho cơ thể:

+ Sữa và các chế phẩm từ sữa (phô mai, sữa chua).

+ Cá mòi.

+ Rau có màu xanh đậm (cải xoăn, cái búp, súp lơ xanh,...).

+ Đậu phụ.

+ Các loại đậu, hạt dầu như hướng dương, hạnh nhân, đậu đen, đậu nành,...

Câu hỏi 10 trang 107 Hóa học 12: Theo em, trong ba loại nước cứng, loại nào khó loại bỏ tính "cứng" nhất?

Phương pháp giải:

Lời giải:

Nước cứng toàn phần chứa tính cứng của nước cứng tạm thời và nước cứng vĩnh cửu nên khó loại bỏ nhất.

Câu hỏi 11 trang 108 Hóa học 12: Vì sao giặt áo quần bằng nước cứng sẽ tốn xà phòng, nước xả vải hơn khi dùng nước mềm?

Lời giải:

Giặt áo quần bằng xà phòng (sodium stearate C₁₇H₃₅COONa) trong nước cứng sẽ tạo ra muối không tan là calcium stearate (C₁₇H₃₅COO)₂Ca, chất này bám trên vải sợi, làm cho quần áo mau mục nát. Mặt khác, nước cứng làm cho xà phòng có ít bọt, giảm khả năng tẩy rửa của xà phòng nên giặt áo quần bằng nước cứng sẽ tốn xà phòng, nước xả vải hơn khi dùng nước mềm.

Câu hỏi 12 trang 108 Hóa học 12: Đề xuất cách làm mềm nước có tính cứng toàn phần?

Lời giải:

Để làm mềm nước cứng toàn phần, ta sử dụng Na₂CO₃ hoặc Na₃PO₄.

$\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}+{\mathrm{C}\mathrm{O}}_3^{-}\to \mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3\downarrow$; $3\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}+2{\mathrm{P}\mathrm{O}}_4^{3-}\to \mathrm{C}{\mathrm{a}}_3(\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4{)}_2\downarrow$

$\mathrm{M}{\mathrm{g}}^{2+}+{\mathrm{C}\mathrm{O}}_3^{-}\to \mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3\downarrow$; $3\mathrm{M}{\mathrm{g}}^{2+}+2{\mathrm{P}\mathrm{O}}_4^{3-}\to \mathrm{M}{\mathrm{g}}_3(\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4{)}_2\downarrow$

Bài tập

Bài 1 trang 109 Hóa học 12: Nước cứng tạm thời có chứa chất nào sau đây?

A. Ca(HCO₃)₂.

B. MgSO₄.

C. CaCl₂.

D. MgCl₂.

Lời giải:

Nước cứng tạm thời có chứa Ca(HCO₃)₂.

→ Chọn A.

Bài 2 trang 109 Hóa học 12: Giả sử, khi calcium tiếp xúc với không khí ẩm: đầu tiên tạo thành calcium oxide, sau đó chuyển thành calcium hydroxide, rồi thành calcium carbonate. Viết phương trình hoá học của các phản ứng trên.

Lời giải:

$2\mathrm{C}\mathrm{a}+{\mathrm{O}}_2\to 2\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O}$

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to \mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{O}\mathrm{H}{)}_2$

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O}+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2\to \mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3$

Bài 3 trang 109 Hóa học 12: Viết các phương trình hoá học cho các phản ứng sau:

a) Calcium oxide tác dụng với dung dịch hydrochloric acid loãng.

b) Dung dịch sodium carbonate tác dụng với dung dịch calcium hydroxide.

Lời giải:

a) $\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O}+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\to \mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

b) $\mathrm{N}{\mathrm{a}}_2\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3+\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{O}\mathrm{H}{)}_2\to 2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3\downarrow$

Bài 4 trang 109 Hóa học 12: Y là hợp chất của calcium có nhiều ở dạng đá vôi, đá hoa,... Hợp chất Z có trong thành phần không khí và thường dùng để chữa cháy. Biết Z được sinh ra khi cho Y phản ứng với dung dịch acid mạnh. Xác định Y và Z, viết phương trình hoá học của phản ứng.

Lời giải:

- Y là hợp chất của calcium có nhiều ở dạng đá vôi, đá hoa,... nên Y là CaCO₃.

Vì Z có trong thành phần không khí và thường dùng để chữa cháy và khi cho CaCO₃ phản ứng với dung dịch acid mạnh thu được Z nên Z là CO₂.

- Phương trình hóa học:

$\begin{array}{l}\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\to \mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2\uparrow +{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\\ \mathrm{Y}\mathrm{Z}\end{array}$