Bài viết về tính chất hóa học của kim loại gồm đầy đủ thông tin về tính chất vật lí, tính chất hóa học, cách điều chế, .... Mời các bạn đón xem:

Tính chất hóa học của Kim loại kiềm thổ

I. Vị trí và cấu tạo

1. Vị trí của kim loại kiềm thổ trong bảng tuần hoàn

- 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). Trong mỗi chu kì, nguyên tố kim loại kiềm thổ đứng sau nguyên tố kim loại kiềm.

2. Cấu tạo và tính chất của kim loại kiềm thổ

- Cấu hình electron: Kim loại kiềm thổ là những nguyên tố s. Lớp ngoài cùng của nguyên tử có 2e ở phân lớp ns2. So với những electron khác trong nguyên tử thì hai eletron ns2 ở xa hạt nhân hơn cả, chúng dễ tách khỏi nguyên tử.

- Các cation M2+ của kim loại kiềm thổ có cấu hình electron của nguyên tử khí hiếm đứng trước nó trong bảng tuần hoàn.

- Số oxi hóa: Các kim loại kiềm thổ có điện tích duy nhất là 2+. Vì vậy, trong các hợp chất, nguyên tố kim loại kiềm thổ có số oxi hóa là +2.

- Thế điện cực chuẩn: Các cặp oxi hóa – khử M2+/M của kim loại kiềm thổ đều có thế điện cực chuẩn rất âm.

II. Tính chất vật lí

- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tương đối thấp (trừ beri )

- Độ cứng tuy có cao hơn kim loại kiềm, nhưng nhìn chung kim loại kiềm thổ có độ cứng thấp.

- Khối lượng riêng tương đối nhỏ, chúng là những kim loại nhẹ hơn nhôm (trừ bari ).

III. Tính chất hóa học

- Các kim loại kiềm thổ đều có tính khử mạnh, nhưng yếu hơn so với kim loại kiềm. Tính khử của các kim loại kiềm thổ tăng dần từ Be đến Ba.

1. Tác dụng với phi kim

- Khi đối nóng, các kim loại kiềm thổ đều bốc cháy trong không khí tạo ra oxit.

- Tác dụng với halogen tạo muối halogen.

2. Tác dụng với axit

- Các kim loại kiềm thổ đều khử được H⁺ trong các dung dịch axit (H₂SO₄ loãng, HCl) thành khí hiđro.

   Ca + HCl → CaCl₂ + H₂↑

3. Tác dụng với nước

- Ca, Sr, Ba tác dụng với nước ở nhiệt độ thường tạo thành dung dịch bazơ. Mg tác dụng chậm với nước ở nhiệt độ thường tạo ra Mg(OH)₂, tác dụng nhanh với hơi nước ở nhiệt độ cao tạo thành MgO. Be không tác dụng với nước dù ở nhiệt độ cao.

IV. Điều chế

- Trong tự nhiên, kim loại kiềm thổ chỉ tồn tại dưới dạng ion M²⁺ trong các hợp chất. Phương pháp cơ bản điều chế kim loại kiềm thổ là điện phân muối nóng chảy của chúng.

V. Ứng dụng

- Kim loại Be được dùng làm chất phụ gia để chế tạo những hợp kim có tính đàn hồi cao, bền chắc, không bị ăn mòn.

- Kim loại Mg có nhiều ứng dụng hơn cả, được dùng để chế tạo những hợp kim có đặc tính cứng, nhẹ, bền. Những hợp kim này được dùng để chế tạo máy bay, tên lửa, ôtô ,... Kim loại Mg còn được dùng để tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ. Bột Mg trộn với chất oxi hóa dùng để chế tạo chất chiếu sáng ban đêm.

- Kim loại Ca dùng làm chất khử để tách oxi, lưu huỳnh ra khỏi thép. Canxi còn được dùng để làm khô một số hợp chất hữu cơ.

VI. Bài tập liên quan về kim loại kiềm thổ

Bài 1: Chất nào sau đây là clorua vôi?

A. Ca(OH)₂. B. CaSO₄.

C. CaCO₃. D. CaOCl₂.

Lời giải:

Đáp án: D

Clorua vôi: CaOCl₂.

Bài 2: Sự tạo thành thạch nhũ trong hang động là do phản ứng nào sau đây?

A. Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃ + CO₂ + H₂O.

B. CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃ + 2NaCl.

C. CaCO₃ + CO₂ + H₂O →→ Ca(HCO₃)₂.

D. CaCO₃ -^to→ CaO + CO₂.

Lời giải:

Đáp án: A

Sự tạo thành thạch nhũ trong hang động là do phản ứng:

Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃ + CO₂ + H₂O.

Bài 3: Phản ứng nào sau đây giải thích sự xâm thực của nước mưa (có chứa CO₂) với đá vôi?

A. Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃ + CO₂ + H₂O.

B. CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃ + 2NaCl.

C. CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂.

D. CaCO₃ -^to→ CaO + CO₂.

Lời giải:

Đáp án: C

Phản ứng giải thích sự xâm thực của nước mưa (có chứa CO₂) với đá vôi là:

CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂.

Bài 4: Dung dịch Ca(OH)₂ phản ứng với dãy chất nào sau đây?

A. BaCl₂ , Na₂CO₃ , Al.

B. CO₂ , Na₂CO₃ , Ca(HCO₃)₂.

C. NaCl , Na₂CO₃ , Ca(HCO₃)₂.

D. NaHCO₃,NH4NO₃, MgCO₃.

Lời giải:

Đáp án: B

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ ↓ + H₂O

Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ ↓ + 2NaOH.

Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ → 2CaCO₃ ↓ + 2H₂O

Bài 5: Công dụng nào sau đây không phải của CaCO₃?

A. Làm vôi quét tường.

B. Làm vật liệu xây dựng.

C. Sản xuất xi măng.

D. Sản xuất bột nhẹ để pha sơn.

Lời giải:

Đáp án: A

Chất làm vôi quét tường là Ca(OH)₂.

Bài 6: Phản ứng phân hủy đá vôi là phản ứng thu nhiệt theo phương trình:

CaCO₃ (r) ? CaO(r) + CO₂ (k)

Yếu tố nào sau đây làm giảm hiệu suất phản ứng phân hủy đá vôi?

A. Tăng to.     B. Giảm nồng độ CO₂.

C. Nghiền nhỏ CaCO₃.     D. Tăng áp suất.

Lời giải:

Đáp án: D

Tăng áp suất cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm số mol khí, làm giảm hiệu suất phân hủy đá vôi.

Bài 7: Để làm mềm nước cứng tạm thời có thể dùng cách nào sau đây?

A. Đun sôi.

B. Cho dung dịch Ca(OH)₂ vừa đủ.

C. Cho nước cứng qua chất trao đổi cationit .

D. Cả A, B và C.

Lời giải:

Đáp án: D

- Đun sôi nước có tính cứng tạm thời, muối hiđrocacbonat chuyển thành muối cacbonat không tan. Lọc bỏ kết tủa được nước mềm.

- Dùng một lượng vừa đủ dung dịch Ca(OH)₂ để trung hòa muối hiđrocacbonat thành muối cacbonat không tan. Lọc bỏ kết tủa được nước mềm.

- Cho nước cứng đi qua chất trao đổi ion các ion Ca²⁺, Mg²⁺ được giữ lại.

Bài 8: Dùng dung dịch Na₂CO₃ có thể làm mềm được nước cứng nào sau đây?

A. Nước cứng tạm thời.

B. Nước cứng vĩnh cửu.

C. Nước cứng toàn phần.

D. Không làm mềm được nước cứng.

Lời giải:

Đáp án: C

Nước cứng tạm thời là nước có chứa Mg(HCO₃)₂ và Ca(HCO₃)₂.

Nước cứng vĩnh cửu là nước có chứa các muối như MgCl₂, CaCl₂, CaSO₄, MgSO₄.

Nước cứng toàn phần là nước có cả tính cứng tạm thời và vĩnh cửu.

Loại bỏ tính cứng của nước là loại bỏ ion Mg²⁺ và Ca²⁺ trong nước

→ Na₂CO₃ làm mềm được nước cứng toàn phần do:

Mg²⁺ + CO₃2- → MgCO₃↓

Ca²⁺ + CO₃2- → CaCO₃↓

Bài 9: Sử dụng nước cứng không gây tác hại nào sau đây?

A. Đóng cặn nồi hơi gây nguy hiểm.

B. Tốn nhiên liệu, giảm mùi vị thức ăn.

C. Hao tổn chất giặt rửa tổng hợp.

D. Tắc ống dẫn nước nóng.

Lời giải:

Đáp án: C

Chất giặt rửa tổng hợp không tạo kết tủa với nước cứng nên không bị hao tổn khi sử dụng với nước cứng.

Bài 10: Gốc axit nào sau đây có thể làm mềm nước cứng?

A. NO₃^-. B. SO₄^2-.

C. ClO^4-. D. PO₄^3-.

Lời giải:

Đáp án: D

Nguyên tắc làm mềm nước cứng là làm kết tủa các ion Ca²⁺ và Mg²⁺ trong dung dịch.

Trong các anion trên, chỉ có PO₄3- là có thể làm kết tủa được.