Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12: Kim loại kiềm thổ và hợp chất quan trọng của kim loại kiềm thổ

Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12: Kim loại kiềm thổ và hợp chất quan trọng của kim loại kiềm thổ. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12: Kim loại kiềm thổ và hợp chất quan trọng của kim loại kiềm thổ. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12: Kim loại kiềm thổ và hợp chất quan trọng của kim loại kiềm thổ.

Bài 26 : KIM LOẠI KIỀM THỔ - HỢP CHẤT QUAN TRỌNG

CỦA KIM LOẠI KIỀM THỔ - NƯỚC CỨNG

A KIM LOẠI KIỀM THỔ

I Vị trí và cấu hình :

* Nhóm IIA gồm các nguyên tố : Be , Mg , Ca , Sn , Ba và Ra* ( là nguyên tố phóng xạ )

* Cấu hình electron :

Nguyên tố 4 Be 12Mg 20Ca 38Sn 56Ba

Cấu hình e thu

gọn

[ He ] 2s2 [ Ne ] 3s2 [ Ar ] 4s2 [ Kr ] 5s2 [ Xe] 6s2

* NX : KLKT có 2 e ở lớp ngoài cùng

II Tính chất vật lí :

* Các kimloại kiềm thổ có màu trắng bạc , có thể rát mỏng

* Nhiệt độ nóng chảy , nhiệt độ sôi của KLKT tuy có cao hơn KLK nhưng vẫn tương đối thấp

* Khối lượng riêng của KLKT tương đối nhỏ

* Độ cứng tuy có cao hơn KLK nhưng vẫn tưưong đối mềm

III Tính chất hóa học : KLKT có năng lượng ion hóa tương đối nhỏ , vì vậy KLKT có tính khử

mạnh , tăng từ Be đến Ba

M → M 2+ + 2e

1 Tác dụng với phi kim :

a) Tác dụng với O2 → oxit :

TQ : 2M + O2 → 2MO

Chú ý : Riêng Ba khi td với O2 , ngoài sp là BaO còn có sp là BaO2 ( Bari pe oxit )

Ba + O2 → BaO2

b) Tác dụng với halogen → muối halogenua :

M + X2 →t 0 MX2

c) Tác dụng với lưu huỳnh → Muối sunfua :

M + S →t 0 MS

d) Tác dụng với N ,P →Muối nitrua ( muối phot phua) :

M + N2

0

t

→ M3N2

e) Tác dụng với H2 →Muối hiđrua :

M + H2

0

t

→ MH2

2 Tác dụng với axit :

a) Tác dụng với axit thường ( HCl , H2SO4 ) :

M + 2H+ → M 2+ + H2

b) Tác dụng với axit tính oxh mạnh ( HNO3 , H2SO4 đặc ) :

M + HNO3 → MNO3 + SP khử (N ) + H2O

M + H2SO4 đặc →t 0 M2SO4 + SP khử ( S ) + H2O

Mg + HNO3 (l) → Mg(NO3)2 + NH4NO3 + H2O

Mg + H2SO4 (đ) → MgSO4 + H2S + H2O

Nx Kim loại kiềm thổ có khả năng khử N+5 của HNO3 (loãng) xuống N-3 và S+6 trong dung dịch

H SO (đặc) xuống S-2 (đẩy xuống thấp nhất )

3 Tác dụng với nước : ở đk thường , Be không pư với H2O , Mg pư chậm , còn từ Ca đến Ba khử mạnh nước tạo dung dịch bzơ

M + 2H2O → M(OH)2 + H2

Chú ý : Mg pư với nước ở nhiệt độ cao tạo thành MgO và H2

Mg + H2Ot→ MgO + H2

4 Tác dụng dung dịch muối :

* Kim loại Be , Mg tác dụng dd muối → KL + M

* Kim loại Ca , Sr , Ba tác dụng với dung dịch muối như KLK

Chú ý : 1- Chỉ có Be tác dụng với dung dịch bazơ tạo muối Berilat và H2

Be + NaOH → Na2BeO2 + H2

2- BeO là chất lưỡng tính nên tác dụng được với cả axit và ba zơ

IV Điều chế : Điện phân muối halogen nóng chảy

MX2 dpnc→ M + X2

B MỘT SỐ HỢP CHẤT CỦA KIM LOẠI KIỀM THỔ

I Canxi oxit CaO ( vôi sống ):

1 Tính chất vật lí :

* Là chất rắn màu trắng , nhiệt độ nóng chảy cao ( 25820C )

* Dễ hút ẩm , dễ tan trong nước tạo dung dịch có tính bazơ

2 Tính chất hóa học : Là một oxit bazơ

a) Tác dụng với H2O → Bazơ

b) Tác dụng với axit → M + H2O

c) Tác dụng với oxit axit → M

Chú ý : Ngoài các t/c trên CaO còn tác dụng với chất khử chư C ( không tác dụng với H2 , CO ,

Al ,Mg … ) CaO + C →> 2000 0 CaC2 + CO

3 Điều chế và ứng dụng :

* Đ/c CaCO3

0

t

→ CaO + CO2↑

2Ca + O2

0

t

* ứng dụng : ứng dụng trong công nghiệp xây dựng và trong nông nghiệp

II Canxi hiđrôxit Ca(OH)2( vôi tôi ) :

1 Tính chất vật lí : Là chất rắn , màu trắng ít tan trong nước

2 Tính chất hóa học : Dung dịch Ca(OH)2có tính bazơ yếu hơn kiềm

a) Làm đổi màu chỉ thị

* Quì tím chuyển màu xanh

* Phenolphtalein chuyển màu hồng

c) Tác dụng với oxit axit → M + [ H2O ]

d)Tác dụng với dung dịch muối :

* tác dụng muối trung tính ( Phản ứng trao đổi ):

* tác dụng với muối axit ( Bản chất là pư axit và ba zơ ):

e) Tác dụng với halogen :

2Ca(OH)2 + 2Cl2 → CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O

3 Điều chế :

Ca + H2O → Ca(OH)2 + H2

CaO + H2O → Ca(OH)2

CaCl2 + H2O dpdd→ Ca(OH)2 + H2 + Cl2

III Canxi cacbonat CaCO3 ( đá vôi )

1 Tính chất vật lí : Là chất rắn , màu trắng , không tan trong nước

2 Tính chất hóa học :

a) Bị nhiệt phân : CaCO3

0

t

→ CaO + CO2↑

b) Tác dụng với axit → M + Axit :

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2↑ + H2O

CaCO3 + 2CH3COOH → (CH3COO )2Ca + CO2 + H2O

CaCO3 + CO2 + H2O ¬ 12→ Ca(HCO3)2

Chú ý : (1) giải thích sự sâm thực của nước mưa ( có chứa CO2 ) đối với đá vôi

(2) giải thích sự hình thành thạch nhũ trong các hang động , sự tạo thành cặn đá vôi trong

ấm đun nước

3 Điều chế : CO2 + Ca(OH)2→ CaCO3

Na2CO3 + Ca(OH)2→ CaCO3 + 2NaOH

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2→ 2CaCO3 + 2H2O

IV Canxi sunfat CaSO4( Thạch cao ) :

* Là chất rắn , màu trắng , ít tan trong nước

* Tùy theo lượng H2O kết tinh có trong CaSO4 , có 3 loại thạch cao :

+ CaSO4 .2H2O : Thạch cao sống , bền ở nhiệt độ thường

+ CaSO4 .H2O hay 2CaSO4 .H2O : Thạch cao nung

CaSO4 .2H2O →160 C 0 CaSO4 .H2O + H2O

2[CaSO4 .2H2O ] →180 C 0 2CaSO4 .H2O + 3H2O

+ CaSO4 : Thạch cao khan

CaSO4 .2H2O →350 C 0 CaSO4 + 2H2O

* ứng dụng : Dùng để đúc tượng , bó xương gãy , làm phấn viết bảng , làm chất kết dính trong vật

liệu xây dựng

C NƯỚC CỨNG

I Khái niệm :

* Nước cứng : Là nước chứa nhiều ion Ca2+ , Mg2+ ( Hàm lượng Ca2+ ≥20,04 mg/l ; Mg2+ ≥12,16 mg/ l )

* Nước mềm : Là nước chứa rất ít hoặc không chứa ion Ca2+ , Mg2+

VD : + Nước lấy từ các nguồn : ao , hồ sông , suối , biển , giếng là nước cứng

+ Nước mưa , nước cất là nước mềm

II Phân loại nước cứng : Có 3 loại nước cứng là nước cứng tạm thời , nước cứng vĩnh cửu và

nước cứng toàn phần

1 Nước cứng tạm thời :

* K/n : Là nước cứng có chứa ion HCO3

-* Nước cứng tạm thời có chứa Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2

2 Nước cứng vĩnh cửu :

* K/n : Là nước cứng có chứa ion SO42- , Cl

-* Nước cứng vĩnh cửu có chứa : CaCl2 , MgCl2 , CaSO4 , MgSO4

3 Nước cứng toàn phần :

* K/n : Là nước cứng có chứa cả ion HCO3- và SO42- , Cl

-III Tác hại của nước cứng : ( SGK )

IV Cách làm mềm nước cứng :

1 Nguyên tắc : Làm giảm nồng độ ion Ca2+ , Mg2+ trong nước cứng

2 Các phương pháp làm mềm nước cứng :

a) Phương pháp kết tủa :

* Đun sôi nước : Phương pháp này dùng làm mềm nước cứng tạm thời

Ca(HCO3)2 →t 0 CaCO3 ↓+ CO2 + H2O

Mg(HCO3)2 →t 0 MgCO3↓+ CO2 + H2O

* Dùng Ca(OH)2 đủ : Phương pháp này dùng làm mềm nước cứng tạm thời

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2→ 2CaCO3 + 2H2O

Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2→ CaCO3 + MgCO3+ 2H2O

* Dùng Na2CO3 hoặc Na3PO4 : Phương pháp này dùng làm mềm nước cứng tạm thời và nước cứng vĩnh cửu

CaSO4 + Na2CO3→ CaCO3 ↓ + Na2SO4

CaCl2 + Na2CO3→ CaCO3 ↓ + 2NaCl

3CaCl2 + 2Na3PO4→ Ca3 (PO4)2↓ + 6NaCl

b) Phương pháp trao đổi ion : ( Phương pháp hiện đại )

* Dùng vật liệu trao đổi ion ( vật liệu polime có khả năng trao đổi cation gọi chung là vật liệu cationit )

* Tác dụng thay thế Ca2+ , Mg2+ bằng Na+ , H+

* PP này làm giảm độ cứng vĩnh cửu cà độ cứng tạm thời

V Nhận biết cation Ca 2+ , Mg 2+

* Dùng dung dịch muối có chứa CO32- cho vào dung dịch sẽ tạo kết tủa màu trắng

* Sau đó sục khí CO2 dư vào dung dịch , nếu kết tủa tan chứng tỏ có ion Ca2+ , Mg2+

Ca2+ + CO32-→ CaCO3 ↓

CaCO3 + CO2 + H2O → Ca (HCO3)2 ( tan )