So sánh tính chất hóa học của kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ
|
Dưới đây là những tính chất hóa học của kim loại kiềm thổ:
 Kim loại kiềm thổ Bari (Ba) Các kim loại kiềm thổ có tính khử mạnh, yếu hơn so với kim loại kiềm. Tính khử của các kim loại kiềm thổ tăng từ Be → BA. M – 2e → M2+ - Do có ái lực lớn hơn oxi, khi đun nóng các kim loại kiềm thổ khử được nhiều oxit bền (B2O3, CO2, SiO2, TiO2, Al2O3, Cr2O3,). 2Be + TiO2 → 2BeO + Ti 2Mg + CO2 → 2MgO + CA. HCl, H2SO4 (l) : Kim loại kiềm khử ion H+ thành H2 Mg + 2H+ → Mg2+ + H2 B. HNO3,H2SO4 đđ : Khử N+5, S +6 thành các hợp chất mức oxi hoá thấp hơn. 4Ca + 10HNO3 (l) → 4Ca(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O Mg + 4HNO3 đđ → Mg(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O- Ca, Sr, Ba tác dụng với nước ở nhiệt độ thường tạo dung dịch bazơ: Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2 ↑- Mg không tan trong nước lạnh, tan chậm trong nước nóng tạo thành MgO. Mg + H2O → MgO + H2↑- Be không tan trong nước dù ở nhiệt độ cao vì có lớp oxit bền bảo vệ. Nhưng Be có thể tan trong dung dịch kiềm mạnh hoặc kiềm nóng chảy tạo berilat: Be + 2NaOH + 2H2O → Na2[Be(OH)4] + H2 Be + 2NaOH(nóng chảy) → Na2BeO2 + H2
Bài 29(1 tiết)Luyện tậpTính chất của kim loại kiềm kim loại kiềm thổ, nhômI. Mục tiêu1. Kiến thứcHiểu đợc mối quan hệ giữa KL kiềm, KL kiềm thổ, nhôm về cấu tạo nguyên tử, tính chất hoá học của đơn chất và hợp chất.2. Kĩ năng So sánh cấu hình electron, năng lợng ion hoá, điện tích ion, số oxi hoá của một số nguyên tố tiêu biểu Na, Mg và Al để thấy đợc sự giống nhau và khác nhau giữa chúng. So sánh thế điện cực chuẩn của các KL để thấy đợc sự giống nhau và khác nhau giữa chúng. So sánh tính chất của các đơn chất nhôm, natri, magie để thấy rõ sự giống nhau và khác nhau về tính khử giữa các KL này. Viết PTHH minh hoạ. So sánh tính bazơ của các hợp chất hiđroxit của các KL. Viết PTHH minh hoạ.II. Chuẩn bịBảng 1.Số e ngoài cùngSo sánh năng lợngion hoá I1, I2, I3Điện tích ion và số oxi hoáNaMgAlKết luậnBảng 2.Từ Na AlThế điện cực chuẩn Mức độ tính khửNaMgAlKết luậnBảng 3.Từ NaOH Al(OH)3Tính bazơNaOHMg(OH)2Al(OH)3Kết luận III. Gợi ý tổ chức hoạt động dạy họcI. Những kiến thức cần nhớ1. Cấu hình electron nguyên tủ và năng lợng ion hoá2. Điện tích ion và số oxi hoá Hoạt động 1 (khoảng 10 phút).GV yêu cầu HS làm việc theo nhóm trả lời các câu hỏi đã chuẩn bị trớc. Các câu hỏi này ghi ở bảng phụ, bản trong hoặc chiếu lên màn hình. Để trả lời câu hỏi, HS sử dụng các thông tin trong bài luyện tập. Đại diện mỗi nhóm trình bày kết quả làm việc của nhóm. GV hớng dẫn HS làm việc và chốt lại những kiến thức cần nhớ. Kết luận ghi ở Bảng 1 :Số e ngoài cùngSo sánh năng lợng ion hoá I1, I2, I3Điện tích ion và số oxi hoáNaChỉ có 1e : 3s1I1 nhỏ nhất I1 nhỏ hơn nhiều I2, I3Tạo Na+Số oxi hoá +1MgCó 2e : 3s2I2, I1 có giá trị gần nhauTạo Mg2+Số oxi hoá +2Al Có 3e : 3s2và 3p1I1, I2 và I3 gần nhau vànhỏ hơn nhiều so với I4.Tạo Al3+Số oxi hoá +3Kết luậnSố e ngoài cùngtăng dầnNăng lợng ion hoátăng dầnĐiện tích ion và số oxi hoá tăng dần3. Tính chất hoá họca) Đơn chất Hoạt động 2 (khoảng 10 phút).GV yêu cầu HS so sánh sự biến đổi thế điện cực chuẩn và mức độ tính khử của Na, Mg, Al.Kết luận ghi ở Bảng 2 :Từ Na Al Thế điện cực chuẩn Mức độ tính khửNa 2,71Tính khử rất mạnhKhử H2O dễ dàng ở nhiệt độ thờngMg 2,37Tính khử mạnh, yếu hơn NaKhử H2O mạnh khi đun nóngAl 1,66Tính khử mạnh, yếu hơn magieKhử H2O chậm ở bất kì nhiệt độ nàoKết luận Thế điện cực nhỏ, tăng dần Tính khử mạnh, giảm dầnb) Hợp chất Hoạt động 3 (khoảng 10 phút).GV yêu cầu HS so sánh tính chất bazơ của 3 hiđroxit, viết các PTHH minh hoạ.Kết luận ghi vào Bảng 3 :Từ NaOH Al(OH)3Mức độ tính bazơNaOHTính bazơ mạnh : Dung dịch làm quỳ tím hoá xanh. Tác dụng với các axit, oxit axit, dung dịch muối của KL.Mg(OH)2Tính bazơ yếu : Tác dụng với các axitAl(OH)3Hiđroxit lỡng tính. Không tan trong nớc Tác dụng với axit mạnh và dung dịch bazơ mạnh.Kết luận Tính bazơ của các hiđroxit giảm dầnII. Bài tập Hoạt động 4 (khoảng 15 phút).Sau khi ôn lại kiến thức cần nhớ, GV yêu cầu HS làm bài tập. Thí dụ :1) Hãy nêu phơng pháp hoá học nhận biết : 3 KL Al, Mg, Na. 3 oxit Al2O3, MgO, Na2O. 3 hiđroxit Al(OH)3, Mg(OH)2, NaOH. 3 chất rắn là muối clorua : AlCl3, MgCl2, NaCl.2) Hãy nêu điểm chung điều chế KL kiềm, KL kiềm thổ, nhôm. Lấy thí dụ minh hoạ và viết các PTHH.GV có thể chọn bài tập 2, 3, 4 ở phần bài tập để HS làm tại lớp.Ngoài ra có thể cho HS làm 1 bài toán có nội dung liên quan đến KL kiềm, kiềm thổ và nhôm.GV cho HS giải bài tập theo cá nhân hoặc nhóm.GV đánh giá cho điểm một số HS làm bài trên bảng và thu một số bài của HS dới lớp để chấm và cho điểm.IV. Hớng dẫn giải một số bài tập trong SGK 1 B đúng2 Có thể là : Dung dịch NaOH và dung dịch HCl hoặc oxi và dung dịch NaOH. HS tự nêu cách tiến hành và viết PTHH.3 a) HS tự viết PTHH. b)Tính khử mạnh. HS nêu thí dụ, viết PTHH.c) Tính oxi hoá rất yếu nên rất khó bị khử. HS nêu thí dụ về phơng pháp điều chế 3 KL.4 a) Có thể là : nớc, dung dịch NaOH, dung dịch Na2CO3. HS tự nêu cách nhận biết và viết PTHH. b) Có thể là : dung dịch NaOH và dung dịch Na2CO3. HS tự nêu cách nhận biết và viết PTHH. c) Có thể là : nớc và dung dịch NaOH. HS tự nêu cách nhận biết và viết PTHH. d) Có thể là nớc và dung dịch Na2CO3. HS tự nêu cách nhận biết.5 a) nNa : nAl : nF = 1,43 : 0,47 : 2,85 = 3 : 1 : 6 Công thức chung Na3AlF6 hay 3NaF. AlF3b) nK : nAl : nSi : nO = 0,35 : 0,35 : 1,08 : 2,86 = 1 : 1 : 3 : 8 C«ng thøc chung KAlSi3O8 hay KAlO2. 3SiO2. 13:29:4302/11/2021 Bài viết này sẽ giúp các em biết vị trí của kim loại kiềm thổ trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron của kiềm thổ? Tính chất vật lý, tính chất hóa học của kim loại kiềm thổ? Điều chế và ứng dụng của kim loại kiềm thổ? Một số hợp chất quan trọng của kim loại kiềm thổ như: Ca(OH)2, CaCO3, CaSO4, nước cứng,... và cách nhận biết ion Ca2+, Mg2+ trong dung dịch. A. Kim loại kiềm thổ: Tính chất vật lý và tính chất hóa học của kim loại kiềm thổ. I. Vị trí kim loại kiềm thổ trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử - Kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA của bảng tuần hoàn, gồm các nguyên tố: Beri (Be), Magie (Mg), Canxi (Ca), Stronti (Sr), Bari (Ba) và Rađi (Ra). - Nguyên tử của các kim loại kiềm thổ đều có cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns2 (n là số thứ tự của lớp). ⇒ Trong mỗi chu kì, các kim loại kiềm thổ đứng sau kim loại kiềm. II. Tính chất vật lí của kim loại kiềm thổ - Các kim loại kiềm thổ có màu trắng bạc hoặc xám nhạt, có ánh bạc, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt và có thể dát mỏng. - Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của kim loại kiềm thổ tương đối thấp - Do các kim loại kiềm thổ có kiểu mạng tinh thể không giống nhau nên nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng của các kim loại kiềm thổ không biến đổi theo một quy luật nhất định như các kim loại kiềm. - Kim loại kiềm thổ cứng hơn kim loại kiềm, nhưng nhìn chung, kim loại kiềm thổ có độ cứng thấp; độ cứng giảm dần từ Be → Ba (Be cứng nhất có thể vạch được thủy tinh; Ba chỉ hơi cứng hơn chì). III. Tính chất hóa học của kim loại kiềm thổ - Kim loại kiềm thổ có 2e lớp ngoài cùng trong cấu hình e, nên có xu hướng nhường 2e khi tham gia phản ứng hóa học. Nên kim loại kiềm thổ có tính khử mạnh, tăng dần từ beri đến bari. M → M2+ + 2e - Trong hợp chất, các kim loại kiềm thổ có số oxi hóa +2. 1. Kim loại kiềm thổ tác dụng với phi kim Kim loại kiềm thổ khử các nguyên tử phi kim thành ion âm. - Ở to thường, Be và Mg bị oxi hóa chậm tạo thành lớp màng oxit bảo vệ, các kim loại còn lại tác dụng với oxi mạnh hơn. - Khi đốt nóng tất cả các kim loại nhóm IIA đều cháy thành oxit. 2Mg + O2 → 2MgO - Với halogen: phản ứng dễ dàng ở nhiệt độ thường: Tổng quát: M + X2 → MX2 2. Kim loại kiềm thổ tác dụng với dung dịch axit a) KL Kiềm thổ tác dụng với axit HCl, H2SO4 loãng - Kim loại kiềm thổ khử mạnh ion H+ trong các dung dịch HCl, H2SO4 loãng thành khí H2. Ca + 2HCl → CaCl2 + H2↑ b) KL Kiềm thổ Với axit HNO3, H2SO4 đặc - Kim loại kiềm thổ có thể khử N+5 trong HNO3 loãng xuống N-3, S+6 trong H2SO4 đặc xuống S-2:
3. Kim loại kiềm thổ tác dụng với nước - Ở nhiệt độ thường, Be không khử được nước, Mg khử chậm. Các kim loại còn lại khử mạnh nước giải phóng khí hiđro. CaO + 2H2O → Ca(OH)2 + H2↑ Mg + H2O MgO + H2↑ B. Một số hợp chất quan trọng của canxi: Canxi hidroxit, Canxi cacbonat, Canxi sunfat,... I. Canxi hiđroxit Ca(OH)2 1. Tính chất vật lý của canxi hidroxit - Canxi hiđroxit (Ca(OH)2) còn gọi là vôi tôi, là chất rắn màu trắng, ít tan trong nước. Nước vôi trong là dung dịch Ca(OH)2. 2. Tính chất hóa học của canxi hidroxit - Canxi hidroxit Ca(OH)2 hấp thụ dễ dàng khí CO2: Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O - Phản ứng trên thường được dùng để nhận biết khí CO2. - Canxi hidroxit Ca(OH)2 là một bazơ mạnh, lại rẻ tiền nên được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp: sản xuất amoniac (NH3), clorua vôi (CaOCl2), vật liệu xây dựng,... II. Canxi cacbonat CaCO31. Tính chất vật lý của canxi cacbonat - Canxi cacbonat (CaCO3) là chất rắn, màu trắng, không tan trong nước, bị phân hủy ở nhiệt độ khoảng 1000oC. - Trong tự nhiên, canxi cacbonat tồn tại ở dạng đá vôi, đá hoa, đá phấn và là thành phần chính của vỏ và mai các loài ốc, sò, hến, mực,... 2. Tính chất hóa học của canxi cacbonat - Ở nhiệt độ thường, CaCO3 tan dần trong nước có hòa tan khí CO2 tạo ra canxi hiđrocacbonat (Ca(HCO3)2), chất này chỉ tồn tại trong dung dịch. - Khi đun nóng, hoặc áp suất CO2 giảm đi thì Ca(HCO3)2 bị phân hủy tạo ra CaCO3 kết tủa. CaCO3 + H2O + CO2 - Phản ứng thuận ở trên giải thích sự xâm thực của nước mưa đối với đá vôi; Phản ứng nghịch giải thích sự hình thành thạch nhũ có trong hang động. 3. Ứng dụng của canxi cacbonat - Đá vôi dùng làm vật liệu xây dựng, sản xuất vôi, xi măng, thủy tinh,... Đá hoa dùng trong các công trình mĩ thuật (tạc tượng, trang trí,...). Đá phấn dễ nghiền thành bột mịn làm phụ gia của thuốc đánh răng,... III. Canxi sunfat CaSO4 - Trong tự nhiên, canxi sunfat (CaSO4) tồn tại dưới dạng muối ngậm nước CaSO4.2H2O gọi là thạch cao sống. - Khi đun nóng đến 160oC, thạch cao sống mất một phần nước biến thành CaSO4.H2O hoặc CaSO4.0,5H2O gọi là thạch cao nung. CaSO4.2H2O CaSO4.H2O + H2O - Thạch cao nung là chất rắn màu trắng, dễ nghiền thành bột mịn. Khi nhào bột này với nước tạo thành một loại bột nhão có khả năng đông cứng nhanh. - Thạch cao khan là CaSO4 được điều chế bằng cách nung thạch cao sống ở nhiệt độ 350oC. - Khi nghiền clanhke, người ta trộn thêm 5 - 10% thạch cao để điều chỉnh tốc độ đông cứng của xi măng. Thạch cao nung còn được dùng để nặn tượng, đúc khuôn và bó bột khi gãy xương. C. Nước cứng I. Nước cứng là gì • Khái niệm: Nước cứng là nước chứa nhiều ion Ca2+ và Mg2+. - Nước chứa ít hoặc không chứa các ion Ca2+ và Mg2+ được gọi là nước mềm. • Người ta phân biệt nước cứng có tính cứng tạm thời, vĩnh cửu và toàn phần. - Tính cứng tạm thời là tính cứng gây nên bởi các muối Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2. (tức là chứa các ion Ca2+, Mg2+, HCO3-) Khi đun sôi nước, các muối Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2 bị phân hủy tạo ra kết tủa CaCO3 và MgCO3 nên sẽ làm mất tính cứng. - Tính cứng vĩnh cửu là tính cứng gây nên bởi các muối sunfat, clorua của canxi và magie (tức có chứa các ion Ca2+, Mg2+, SO42-, Cl-) Khi đun sôi, các muối này không bị phân hủy nên tính cứng vĩnh cửu không mất đi. - Tính cứng toàn phần gồm cả tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu. ⇒ Nước tự nhiên thường là nước cứng toàn phần. II. Tác hại của nước cứng - Đun nước cứng lâu ngày trong nồi hơi, nồi sẽ bị phủ một lớp cặn. Lớp cặn dày 1 mm làm tốn thêm 5% nhiên liệu, thậm chí có thể gây nổ. - Các ống dẫn nước cứng lâu ngày bị đóng cặn, làm giảm lưu lượng của nước. - Quần áo giặt bằng nước cứng thì xà phòng không ra bọt, tốn xà phòng và làm quần áo chóng hư hỏng do những kết tủa khó tan bám vào quần áo. - Pha trà bằng nước cứng sẽ làm giảm hương vị của trà. Nấu ăn bằng nước cứng sẽ làm cho thực phẩm lâu chín và giảm mùi vị. III. Cách làm mềm nước cứng Nguyên tắc làm mềm nước cứng là làm giảm nồng độ các ion Ca2+, Mg2+ trong nước cứng bằng các phương pháp sau: 1. Làm mềm nước cứng bằng phương pháp kết tủa - Khi đun sôi nước, các muối Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2 bị phân hủy tạo ra muối cacbonat không tan. Loại bỏ kết tủa ta được nước mềm. Ca(HCO3)2 CaCO3↓ + CO2↑ + H2O Mg(HCO3)2 MgCO3↓ + CO2↑ + H2O - Dùng Ca(OH)2 với một lượng vừa đủ để trung hoà muối axit, tạo ra kết tủa làm mất tính cứng tạm thời. - Dùng Na2CO3 (hoặc Na3PO4) để làm mất tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu. - Trên thực tế, người ta dùng đồng thời một số hoá chất, thí dụ Ca(OH)2 và Na2CO3. 2. Làm mềm nước cứng bằng phương pháp trao đổi ion - Những vật liệu vô cơ hoặc hữu cơ có khả năng trao đổi một số ion có trong thành phần cấu tạo của chúng với các ion có trong dung dịch được gọi là vật liệu trao đổi ion. - Trong xử lí nước cứng, người ta thường dùng các vật liệu polime có khả năng trao đổi cation, gọi chung là nhựa cationit. - Các zeolit là vật liệu trao đổi ion vô cơ cũng thường được dùng để làm mềm nước. - Phương pháp trao đổi ion có thể làm giảm cả độ cứng vĩnh cửu lẫn độ cứng tạm thời của nước.
IV. Nhận biết ion Ca2+, Mg2+ trong dung dịch Để nhận biết ion Ca2+, Mg2+ trong dung dịch, ta dùng dung dịch muối chứa CO3 sẽ tạo ra kết tủa CaCO3 hoặc MgCO3. Sục khí CO2 dư vào dung dịch, nếu kết tủa tan chứng tỏ sự có mặt của Ca2+ hoặc Mg2+ trong dung dịch ban đầu. Ca2+ + CO32- → CaCO3↓ CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 (tan) Mg2+ + CO32- → MgCO3↓ MgCO3 + CO2 + H2O → Mg(HCO3)2 (tan) Trên đây KhoiA.Vn đã giới thiệu với các em về Tính chất vật lý của kim loại kiềm thổ, tính chất hóa học của kiềm thổ một số hợp chất của kim loại kiềm thổ. Hy vọng bài viết giúp các em hiểu rõ hơn. Nếu có câu hỏi hay góp ý các em hãy để lại bình luận dưới bài viết, chúc các em thành công. |
