Kim Loại Kiềm Thổ Là Gì? Tính Chất Hoá Học và Vật Lý

Kim loại kiềm thổ là những nguyên tố vô cùng quan trọng trong đời sống bên cạnh các kim loại kiềm. Để hiểu rõ hơn về cấu tạo, tính chất vật lý, tính chất hóa học cũng như những ứng dụng của kim loại kiềm thổ, các em hãy tham khảo bài viết dưới đây của chúng tôi

Kim loại kiềm thổ là gì?

Kim loại kiềm thổ là những kim loại thuộc nhóm IIA, gồm có nguyên tố Beri (Be), Magie (Mg), Canxi (Ca), Stronti (Sr), Bari (Ba) và Radi (Ra). Trong đó, Radi là nguyên tố phóng xạ được phát hiện có trong quặng Urani.

Kim Loại Kiềm Thổ Là Gì? Tính Chất Hoá Học và Vật Lý
Kim Loại Kiềm Thổ Là Gì? Tính Chất Hoá Học và Vật Lý

Vị trí của kim loại kiềm thổ

Vị trí của kim loại kiềm thổ trong bảng tuần hoàn
Vị trí của kim loại kiềm thổ trong bảng tuần hoàn (Nguồn: Internet)

Trong bảng tuần hoàn hoá họckim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA và luôn đứng sau các kim loại kiềm trong cùng 1 chu kỳ.

Những Món Đồ Cực Kỳ Cần Thiết Cho Mẹ và Bé Yêu Đang MIỄN PHÍ Vận Chuyển và Giảm Tới 50%

Khăn Che Bé Bú Đa Năng

Mua Ngay

Yếm Ăn Dặm Chống Thấm

Mua Ngay

Đai Đi Xe Máy Cho Bé

Mua Ngay

Dép Tập Đi Chống Ngã

Mua Ngay

Cấu tạo của kim loại kiềm thổ

Các kim loại kiềm thổ đều có cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns2.

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

Trong các hợp chất chứa Beri, liên kết giữa Be và các nguyên tố khác là liên kết cộng hóa trị. Các nguyên tố kim loại kiềm thổ còn lại là Ca, Sr, Ba và Ra chỉ tạo nên hợp chất ion.

Tính chất vật lý

Kim loại kiềm thổ có màu trắng bạc hoặc xám bạc, có thể được dát mỏng, có tính dẫn điện và dẫn nhiệt tốt. Ngoài ra, kim loại kiềm thổ có độ cứng thấp và giảm dần theo chiều từ Beri đến Bari.

Nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy của kim loại kiềm thổ cao hơn so với kim loại kiềm, nhưng vẫn tương đối thấp so với các hợp chất khác.

Nguyên tố Nhiệt độ nóng chảy (oC) Nhiệt độ sôi (oC) Khối lượng riêng Mạng tinh thể
Be 1280oC 2770oC 1,85 g/cm3 Lục phương
Mg 650oC 1110oC 1,74 g/cm3 Lục phương
Ca 838oC 1440oC 1,55 g/cm3 Lập phương tâm diện
Sr 768oC 1380oC 2,6 g/cm3 Lập phương tâm diện
Ba 714oC 1640oC 3,5 g/cm3 Lập phương tâm khối
Các tính chất vật lý quan trọng của kim loại kiềm thổ

Tính chất hóa học của kim loại kiềm thổ

Kim loại kiềm thổ có tính khử mạnh nên tính chất đặc trưng của những kim loại này là dễ nhường e. Tính khử tăng dần từ Be đến Ba.

M → M2+ + 2e

Kim loại kiềm thổ tác dụng với nước

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 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 + 2NaOHnóng chảy → Na2BeO2 + H2

Tác dụng với phi kim

Khi bị đốt nóng trong không khí, các kim loại kiềm thổ đều bốc cháy và tạo ra oxit.

Các kim loại kiềm thổ đều có phản ứng mãnh liệt với halogen, nitơ, lưu huỳnh, photpho, cacbon, silic trong điều kiện nhiệt độ cao.

Các kim loại kiềm thổ đều có phản ứng mãnh liệt với halogen, nitơ, lưu huỳnh, photpho, cacbon, silic trong điều kiện nhiệt độ cao.

Khi được đun nóng, kim loại kiềm thổ có thể khử nhiều oxit bền như: B2O3, CO2, SiO2, TiO2, Al2O3, Cr2O3.:

Tác dụng với axit

Khi kim loại kiềm tác dụng với HCl hay H2SO4 loãng, ion H+ có trong axit sẽ bị khử thành H2.

Mg + 2H+ → Mg2+ + H2

Kim loại kiềm tác dụng với HNO3 hay H2SO4 đặc sẽ khử N+5, S+6 thành các hợp chất với số oxi hóa thấp hơn.

4Ca + 10HNO3 loãng → 4Ca(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

4Mg + 5H2SO4 đặc → 4MgSO4 + H2S + 4H2O

Phương pháp điều chế

Trong tự nhiên, kim loại kiềm thổ chỉ tồn tại dạng ion M2+ trong các hợp chất. Phương pháp thường được sử dụng để điều chế những kim loại này là điện phân nóng chảy muối của chúng.

Điều chế kim loại kiềm thổ
Điều chế kim loại kiềm thổ

Ứng dụng của kim loại kiềm thổ

Trong thực tế, kim loại kiềm thổ có nhiều ứng dụng như:

  • Beri được dùng làm chất phụ gia để chế tạo hợp kim có tính đàn hồi cao, không bị ăn mòn, bền và chắc.
  • Canxi thường được dùng làm chất khử để tách oxi, lưu huỳnh ra khỏi thép và làm khô 1 số hợp chất hữu cơ.
  • Magie được ứng dụng trong việc tạo ra hợp kim có tính cứng, nhẹ, bền dùng để chế tạo máy bay, tên lửa, ôtô… Bột Magie trộn với chất oxi hóa dùng để chế tạo chất chiếu sáng ban đêm dùng trong pháo sáng, máy ảnh. Bên cạnh đó, Magie còn được dùng để tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ.

 

Câu 1. (Trang 118 SGK)

Xếp các kim loại kiềm thổ theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, thì

A. bán kính nguyên tử giảm dần.

B. năng lượng ion hóa giảm dần.

C. tính khử giảm dần.

D. khả năng tác dụng với nước giảm dần.

Đáp án B

Xếp các kim loại kiềm thổ theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân, thì năng lượng ion hóa giảm dần.

Câu 2. (Trang 119 SGK)

Cho dung dịch Ca(OH)2 vào dung dịch Ca(HCO3)2 sẽ

A. có kết tủa trắng.

B. có bọt khí thoát ra.

C. có kết tảu trắng và bọt khí.

D. không có hiện tượng gì.

Đáp án A

Cho dung dịch Ca(OH)2 vào dung dịch Ca(HCO3)2 sẽ có kết tủa trắng.

Câu 3. (Trang 119 SGK)

Cho 2,84 gam hỗn hợp CaCO3 và MgCO3 tác dụng hết với dung dịch HCl thấy bay ra 672 ml khí CO2 (đktc). Phần trăm khối lượng của 2 muối (CaCO3, MgCO3) trong hỗn hợp là

A. 35,2% và 64,8%.

B. 70,4% và 29,6%.

C. 85,49% và 14,51%.

D. 17,6% và 82,4%.

Đáp án B

nCO2 = 0,672 / 22,4 = 0,03 (mol)

Gọi số mol của CaCO3 và MgCO3 trong hỗn hợp ban đầu lần lượt x và y (mol)

=> 100x + 84y = 2,84

PTHH

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O

MgCO3 + 2HCl → MgCl2 + CO2 + H2O

Từ 2 phương trình hóa học => nCO2 = x + y = 0,03    => x = 0,02; y = 0,01

Phần trăm theo khối lượng trong hỗn hợp đầu là:

%CaCO3 = (0,02.100 / 2,84).100% =70,4%

%MgCO3 = 100% – 70,4% = 29,6%

Câu 4. (Trang 119 SGK) 

Cho 2 gam một kim loại thuộc nhóm IIA tác dụng hết với dung dịch HCl tạo ra 5,55 gam muối clorua. Kim loại đó là kim loại nào sau đây?

A. Be;

B. Mg;

C. Ca;

D. Ba.

Đáp án C.

Gọi kim loại cần tìm là M.

PTHH:  M + 2HCl → MCl2 + H2

nCl trong muối = (5,55−2) / 35,5 = 0,1 (mol) => M = 2 / 0,05 = 40 (g/mol)

Kim loạ là Ca.

Câu 5. (Trang 119 SGK) 

Cho 2,8 gam CaO tác dụng với một lượng nước lấy dư thu được dung dịch A. Sục 1,68 lít CO2 (đktc) vào dung dịch A.

a) Tính khối lượng kết tủa thu được.

b) Khi đun nóng dung dịch A thì khối lượng kết tủa thu được tối đa là bao nhiêu?

Lời giải

a) Ta có: nCaO =  0,05 (mol); nCO2 =  = 0,075 (mol)

CaO + H2O → Ca(OH)2

(mol) 0,05                  0,05

Xét tỉ lệ 1 < nCO2 : nCa(OH)2 < 2 =>dung dịch A gồm hai muối.

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 ↓ + H2O

(mol)  0,05    0,05            0,05

CaCO3  +  CO2  +  H2O → Ca(HCO3)2

(mol)0,025    (0,75 – 0,05)           0,025

mCaCO3 = 100.(0,05-0,025) = 100.0,025 = 2,5 (gam)

b) Khi đun nóng dung dịch

Ca(HCO3)2  →(to)  CaCO3 + CO2 + H2O

(mol) 0,025                 0,025

Khối lượng kết tủa tối đa thu được là: (0,025 + 0,025) .100 = 5 (gam).

Câu 6. (Trang 119 SGK)

Khi lấy 14,25 gam muối clorua của một kim loại chỉ có hóa trị II và một khối lượng muối nitrat của kim loại đó có số mol bằng số mol muối clorua thì thấy khác nhau 7,95 gam. Xác định tên kim loại.

Lời giải

Gọi kim loại cần tìm là M có số mol là x.

=> (M + 124).x – (M + 71).x = 7,95 => x = 0,15

Khối lượng mol muối clorua là:

MMCl2 = 14,25 / 0,15 = 95 (g/mol) => MM = 95 – 71 = 24 (g/mol)

Kim loại M là Mg.

Câu 7. (Trang 119 SGK)

Hòa tan 8,2 gam hỗn hợp bột CaCO3 và MgCO3 trong nước cần 2,016 lít CO2 (đktc).

Xác định khối lượng mỗi muối trong hỗn hợp.

Lời giải

Ta có: nCO2 = 2,016 / 22,4 = 0,09 (mol)

Gọi số mol của CaCO3 và MgCO3 trong hỗn hợp là x, y.

=>100x + 84y = 8,2 (g)

PTHH:

CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2

MgCO3 + CO2 + H2O → Mg(HCO3)2

Từ hai phương trình phản ứng => x + y = 0,09   => x = 0,04; y  0,05

=>mCaCO3 = 0,04.100 = 4 (gam)

mMgCO3 = 84.0,05 = 4,2 (gam).

Câu 8. (Trang 119 SGK)

Trong một cốc nước có chứa 0,01 mol Na+, 0,02 mol Ca2+, 0,01 mol Mg2+, 0,05 mol HCO3, 0,02 mol Cl. Nước trong cốc thuộc loại nào?

A. Nước cứng có tính cứng tạm thời.

B. Nước cứng có tính cứng vĩnh cửu.

C. Nước cứng có tính cứng toàn phần.

D. Nước mềm.

Đáp án C

Nước trong cố thuộc loại nước cứng có tính cứng toàn phần do có hàm lượng ion Ca2+, Mg2+ lớn, ngoài ra còn có ion HCO3 nên nước có tính cứng tạm thời, ion Cl nước có tính cứng vĩnh cửu.

Câu 9. (Trang 119 SGK) 

Viết phương trình hóa học của phản ứng để giải thích việc dùng Na3PO4 làm mềm nước cứng có tính cứng toàn phần.

Lời giải

Dùng Na3PO4 làm kết tủa bất cứ muối nào của magie và canxi.

Các PTHH:

3Ca(HCO3)2 + 2Na3PO4 → Ca3(PO4)2 ↓ + 6NaHCO3

3Mg(HCO3)2 + 2Na3PO4 → Mg3(PO4)2 ↓ + 6NaHCO3

3CaCl2 + 2Na3PO4 → Ca3(PO4)2 ↓ + 6NaCl

3CaSO4 +2Na3PO4 → Ca3(PO4)2 ↓ + 3Na2SO4.

5/5 - (3 votes)

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *