Giải SGK Hóa 12 Chân trời sáng tạo Bài 18: Nguyên tố nhóm IIA - Giải SGK Hóa học 12 - Chân trời sáng tạo

Mở đầu: 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?

Kim loại nhóm IIA và hợp chất của chúng có nhiều ứng dụng trong đời sống, sản xuất

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 gam/cm3).

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

* Một số hợp chất của kim loại nhóm IIA:

- 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+.

- Về tính tan:

+ Các muối nitrate đều tan.

+ Trừ BeCO3, các muối carbonate khác không tan trong nước.

+ Các muối BeSO4, MgSO4 tan; SrSO4 và CaSO4 ít tan; BaSO4 không tan.

A. Đơn chất

2. Tính chất vật lí

Thảo luận 1: 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.

Dựa vào Bảng 18.2, hãy nhận xét sự thay đổi nhiệt độ nóng chảy và khối lượng riêng của kim loại

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.

3. Tính chất hoá học

Thảo luận 2: Dự đoán tính chất hoá học đặc trưng của kim loại nhóm IIA và so sánh với kim loại nhóm IA.

Lời giải:

- Tính chất hoá học đặc trưng của kim loại nhóm IIA là tính khử nhưng so với kim loại nhóm IA, tính khử của kim loại nhóm IIA yếu hơn.

Luyện tập: Hoàn thành phương trình hoá học của các phản ứng sau:

a) Be + O2 →

b) Ca + O2 →

c) Ba + O2 →

Lời giải:

Phương trình hoá học:

a) 2Be + O2 → 2BeO.

b) 2Ca + O2 → 2CaO.

c) 2Ba + O2 → 2BaO.

Thảo luận 3: Dựa vào Bảng 18.3, nhận xét sự biến đổi độ tan từ Be(OH)2 đến Ba(OH)2.

Dựa vào Bảng 18.3, nhận xét sự biến đổi độ tan từ Be(OH)2 đến Ba(OH)2

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: Hoàn thành phương trình hoá học của các phản ứng sau:

a) Ca + H2O →

b) Ba + H2O →

Lời giải:

Phương trình hoá học:

a) Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2

b) Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2

B. Hợp chất

1. Tính chất của muối carbonate, nitrate

Thảo luận 4: 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 tác dụng được với dung dịch acid loãng, kết quả cho ra muối mới và giải phóng khí CO2.

Thảo luận 5: Quan sát Bảng 18.4, nhận xét về xu hướng biến đổi độ bền nhiệt của muối carbonate từ MgCO3 đến BaCO3.

Quan sát Bảng 18.4, nhận xét về xu hướng biến đổi độ bền nhiệt của muối carbonate

Lời giải:

- Từ Bảng 18.4 ta thấy, độ bền nhiệt tăng dần từ MgCO3 đến BaCO3.

Thảo luận 6: 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.

Quan sát Bảng 18.5, nhận xét xu hướng biến đổi độ bền nhiệt của muối nitrate

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: Hoàn thành phương trình hoá học của các phản ứng sau:

a) MgCO3 $\overset{t^{o}}{\to}$

b) Ba(NO3)2 $\overset{t^{o}}{\to}$

Lời giải:

a) MgCO3 $\overset{t^{o}}{\to}$ MgO + CO2

b) 2Ba(NO3)2 $\overset{t^{o}}{\to}$ 2BaO + 4NO2 + O2

2. Tính tan của các muối carbonate, sulfate và nitrate

Vận dụng: 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 bề mặt các hố vôi tôi lâu ngày thường có màng chất rắn.

Lời giải:

a) Vôi sống tiếp xúc lâu ngày trong không khí sẽ bị giảm chất lượng vì trong không khí có hơi nước và khí CO2 có thể thể phản ứng được với vôi sống.

PTHH:

CaO + H2O → Ca(OH)2

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

b) Trên bề mặt các hố vôi tôi lâu ngày thường có màng chất rắn vì trong các hố vôi tôi thường có chứa Ca(OH)2 dưới dạng hòa tan vào nước (nước vôi trong) và trong không khí có CO2, khi đó chúng tác dụng với nhau tạo chất kết tủa cũng chính là màng chất rắn CaCO3.

PTHH: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

Thảo luận 7: 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:

Thảo luận 8: 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.

Lời giải:

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

Lời giải:

- Đầu tiên, dùng BaCl2 để phân biệt dung dịch Ba(NO3)2 vì không có hiện tượng xảy ra.

PTHH:

K2SO4 + BaCl2 → 2KCl + BaSO4↓

Na2CO3 + BaCl2 → 2NaCl + BaCO3↓

- Tiếp đến, dùng dung dịch HCl để phân biệt hai chất còn lại. Khi đó, ống nghiệm nào có kết tủa tan và giải phóng khí thì đó là dung dịch Na2CO3, còn ống nghiệm nào không phản ứng thì ống đó là K2SO4.

PTHH: BaCO3 + 2HCl → BaCl2 + CO2 + H2O

3. Ứng dụng

Thảo luận 9: Vẽ sơ đồ tư duy để nêu một số ứng dụng của đơn chất và hợp chất của kim loại nhóm IIA.

Lời giải:

Vẽ sơ đồ tư duy để nêu một số ứng dụng của đơn chất và hợp chất của kim loại nhóm IIA

Vận dụng: 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,...

4. Nước cứng và cách làm mềm nước cứng

Thảo luận 10: Theo em, trong ba loại nước cứng, loại nào khó loại bỏ tính “cứng” nhất?

Lời giải:

- Nước có tính cứng tạm thời là nước cứng chứa ion $H C O_{3}^{-}$ (muối Ca(HCO3)2; Mg(HCO3)2).

- Nước có tính cứng vĩnh cửu là nước cứng chứa các ion $S O_{4}^{2 -}, C l^{-}$ (muối MgCl2, CaCl2, MgSO4, CaSO4).

- Nước có tính cứng toàn phần là loại nước cứng bao gồm cả tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu.

Như vậy, trong ba loại nước cứng, nước có tính cứng toàn phần là loại nước cứng khó loại bỏ tính “cứng nhất”.

Thảo luận 11: Vì sao giặt áo quần bằng nước cứng sẽ tốn xà phòng, nước xả vải hơn khi dùng nước mềm?

Lời giải:

- Giặt quần áo bằng nước cứng sẽ tốn xà phòng, nước xả vải hơn khi dùng nước mềm vì khi giặt bằng nước cứng sẽ tạo ra muối ít tan bám vào quần áo, làm xà phòng tạo ít bọt và gây tốn xà phòng, quần áo mau hỏng.

Thảo luận 12: Đề xuất cách làm mềm nước có tính cứng toàn phần?

Lời giải:

Bài tập

Bài tập 1: Nước cứng tạm thời có chứa chất nào sau đây?

A. Ca(HCO3)2.

B. MgSO4.

C. CaCl2.

D. MgCl2.

Đáp án: A

- Nước có tính cứng tạm thời là nước cứng chứa ion $H C O_{3}^{-}$ (muối Ca(HCO3)2; Mg(HCO3)2).

Bài tập 2: 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:

PTHH: 2Ca + O2 → 2CaO

CaO + H2O → Ca(OH)2

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

Bài tập 3: 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:

Bài tập 4: 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.

- Hợp chất Z có trong thành phần không khí và thường dùng để chữa cháy. Lại có, Z được sinh ra khi cho Y phản ứng với dung dịch acid mạnh vậy Z là CO2.

Phương trình hoá học của phản ứng: CaCO3 + 2H+ → Ca2+ + CO2 + H2O