Lý thuyết và bài tập về kim loại kiềm thổ

Tác giả Minh Châu 15:07 30/11/2023 20,519 Tag Lớp 12

Bên cạnh kim loại thì kim loại kiềm thổ cũng là phần kiến thức quan trọng mà các em học sinh cần ghi nhớ. Cùng theo dõi bài viết để hiểu rõ hơn về cấu tạo, các tính chất, ứng dụng của kim loại kiềm thổ nhé!

Lý thuyết và bài tập về kim loại kiềm thổ

Mục lục bài viết

Mục lục bài viết x

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.

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.

- 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 + 5H₂SO_{4 đặc} $\large \rightarrow$ 4MgSO₄ + H₂S + 4H₂O

4Ca + 10HNO_{3 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

PAS VUIHOC – GIẢI PHÁP ÔN LUYỆN CÁ NHÂN HÓA

Khóa học online ĐẦU TIÊN VÀ DUY NHẤT:

⭐ Xây dựng lộ trình học từ mất gốc đến 27+

⭐ Chọn thầy cô, lớp, môn học theo sở thích

⭐ Tương tác trực tiếp hai chiều cùng thầy cô

⭐ Học đi học lại đến khi nào hiểu bài thì thôi

⭐ Rèn tips tricks giúp tăng tốc thời gian làm đề

⭐ Tặng full bộ tài liệu độc quyền trong quá trình học tập

Đăng ký học thử miễn phí ngay!!

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.

=> m_O2 + m_Cl2 = 23 - 7,2 = 15,8

Gọi số mol của O₂ và Cl₂lần 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.n_M = 2.n_Cl2 + 4.n_O2

=> 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, A₂O_n) + H₂O $\large \rightarrow$ M(OH)_n + H₂

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

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố => n_H2O = (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.

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

(2) n_Fe = n_Mg = 0,06 mol

(1) n_Mg = 1/2 n_FeCl₃ = 0,06 mol

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

=> m_Mg = 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!

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