Bài tập về kim loại kiềm thổ

Kiến thức cần nhớ

Sơ đồ tư duy: Kim loại kiềm thổ và hợp chất quan trọng của kim loại kiềm thổ

KIM LOẠI KIỀM THỔ

I. VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO

1. Vị trí

- Kim loại kiềm thổ là những nguyên tố s (ns²) thuộc nhóm IIA, gồm các kim loại:

Beri         Magie          Canxi            Stronti           Bari 

=> Trong mỗi chu kì, các kim loại kiềm thổ đứng sau kim loại kiềm.

2. Cấu tạo.

II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tương đối thấp

- Do cấu tạo mạng tinh thể của các nguyên tố khác nhau nên nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi không thay đổi dựa theo điện tích hạt nhân

- Là những chất rắn màu trắng bạc hoặc xám nhạt, có ánh bạc, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt.

- Độ cứng: 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).

- Khối lượng riêng tương đối nhỏ, độ cứng tuy cao hơn kim loại kiềm nhưng vẫn nhỏ hơn nhôm.

III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

- Kim loại kiềm thổ có 2e lớp ngoài cùng trong cấu hình e

=> có xu hướng nhường 2 e khi tham gia phản ứng hóa học

M – 2e → M²⁺

=> Kim loại kiềm thổ có tính khử mạnh.

1. Tác dụng với phi kim

- Ở t^o thường, Be và Mg bị oxi hóa chậm tạo thành lớp màng oxit bảo vệ, các kim loại còn lại tác dụng với 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: M + X₂ → MX₂

Ví dụ:

Ca   +  Cl₂ → CaCl₂

- Với phi kim kém hoạt động phải đun nóng:

2. Tác dụng với axit

a) Tác dụng với HCl, H₂SO₄ loãng

Ca    +    2HCl      →      CaCl₂     +    H₂

b) Tác dụng với HNO₃, H₂SO₄ đặc

­- Khử N⁺⁵, S⁺⁶ thành các hợp chất mức oxi hoá thấp hơn.

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

Mg + 4HNO₃ đ → Mg(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

3. 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 chậm trong nước nóng tạo thành MgO.

Mg     +    H₂O  $\stackrel{t^o}{\to }$  MgO    +   H₂­

IV. 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 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 hoá 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.

V. ĐIỀU CHẾ

Điện phân nóng chảy muối kim loại kiềm thổ

CaCl₂   $\stackrel{\text{pnc}}{\to }$   Ca     +    Cl₂

MỘT SỐ HỢP CHẤT CỦA CANXI

I. CANXI HIDROXIT: Ca(OH)₂

- Tính chất vật lý: là chất rắn màu trắng, ít tan trong nước

- Tính chất hóa học: Mang đầy đủ tính chất của một dung dịch kiềm (tác dụng với axit, oxit axit, muối)

II. CANXI CACBONAT CaCO₃

- Tính chất vật lý: chất rắn màu trắng, không tan trong nước

- Tính chất hóa học : đây là muối của axit yếu, không bền nên tác dụng được với nhiều axit vô cơ, giải phóng khí cacbonic :

CaCO₃    +   2HCl    →    CaCl₂   +    H₂O    +   CO₂­

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

   + Canxi cacbonat tan dần trong nước có chứa khí cacbon dioxit, tạo ra muối tan là canxi hidrocacbonat (Ca(HCO₃)₂):

CaCO₃  +  H₂O  +  CO₂  $\rightleftarrows$  Ca(HCO₃)₂

=> Phản ứng thuận: 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.

III. CANXI SUNFAT: CaSO₄

Tính chất:

- Canxi sunfat là chất rắn, màu trắng, tan ít trong nước (độ tan ở 25^oC là 0,15 g/100 gam H₂O).

- Tuỳ theo lượng nước kết tinh trong muối  canxi sunfat, ta có 3 loại :

   + CaSO₄.2H₂O có trong tự nhiên là thạch cao sống, bền ở nhiệt độ thường.

   + CaSO₄.H₂O hoặc CaSO₄.0,5H₂O là thạch cao nung

   + CaSO₄ có tên là thạch cao khan: không tan và không tác dụng với nước.

IV. NƯỚC CỨNG

- Định nghĩa: Nước cứng là nước có chứa nhiều cation Ca²⁺, Mg²⁺. Nước chứa ít hoặc không chứa các ion trên được gọi là nước mềm.

- Phân loại:

   + Nước cứng tạm thời: là nước có chứa các ion: Ca²⁺, Mg²⁺, HCO₃^-

   + Nước cứng vĩnh cửu: là nước có chứa các ion: Ca²⁺, Mg²⁺, SO₄^2-, Cl^-

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

=> Nước tự nhiên thường là nước cứng toàn phần.

- Tác hại của nước cứng:

   + Làm giảm bọt, giảm khả năng tẩy rửa của xà phòng, khiến thức ăn lâu chín và giảm mùi vị.

   + Nước cứng cũng gây tác hại cho các ngành sản xuất, làm hỏng nhiều dung dịch cần pha chế.

- Biện pháp làm mềm nước cứng

   + Nguyên tắc : Làm giảm nồng độ các cation Ca²⁺, Mg²⁺ trong nước cứng.

•  Phương pháp kết tủa

          + Nước cứng tạm thời : Đun sôi

Ca(HCO₃)₂   $\stackrel{t^o}{\to }$   CaCO₃¯   +   CO₂­  +  H₂O  

Mg(HCO₃)₂  $\stackrel{t^o}{\to }$  MgCO₃¯  +   CO₂­  +  H₂O 

          + Nước cứng vĩnh cửu : Dùng dung dịch Na2CO3, Na3PO4.

Ca²⁺    + $C{O_3}^{2-}$  →  CaCO₃ ¯

3Ca²⁺  + $P{O_4}^{3-}$ →  Ca₃(PO₄)₂ ¯

Phương pháp trao đổi ion

V. NHẬN BIẾT ION Ca²⁺, Mg²⁺ TRONG DUNG DỊCH

Để chứng minh sự có mặt của ion Ca²⁺, Mg²⁺ta dùng dung dịch chứa muối cacbonat để tạo ra kết tủa CaCO₃hoặc MgCO₃. Sau đó sục khí CO₂dư vào dung dịch, nếu kết tủa tan chứng tỏ có mặt của  Ca²⁺hoặc Mg²⁺trong dung dịch ban đầu

Các dạng bài tập về Kim loại kiềm thổ

Dạng 1: Lí thuyết trọng tâm

Dạng 2: Bài toán liên quan đến tính chất của kim loại kiềm thổ

Dạng 3: Bài toán liên quan đến tính chất của hợp chất hiđroxit và muối cacbonat

Dạng 4: Bài toán CO₂ tác dụng với dung dịch kiềm có Ba(OH)₂ hoặc Ca(OH)₂

Dạng 5: Bài toán đồ thị

Bài tập

1. Bài tập vận dụng

Câu 1: Mô tả nào dưới đây không phù hợp các nguyên tố nhóm IIA (kim loại kiềm thổ) ?

A. Cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns². 

B. Tinh thể có cấu trúc lục phương.

C. Gồm các nguyên tố Be, Mg, Ca, Sr, Ba.             

D. Mức oxi hoá đặc trưng trong các hợp chất là +2.

Hướng dẫn giải chi tiết:

B sai, do trong nhóm IIA, Mg, Be có cấu trúc lục phương; Ca, có cấu trúc lập phương tâm diện, Ba có cấu trúc lập phương tâm khối

Đáp án B

Câu 2: Kim loại kiềm thổ có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, khối lượng riêng biến đổi không theo một quy luật nhất định như kim loại kiềm là do

A. kiểu mạng tinh thể khác nhau.

B. bán kính nguyên tử khác nhau.

C. lực liên kết kim loại yếu.

D. bán kính ion khá lớn.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Kim loại kiềm thổ có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, khối lượng riêng biến đổi không theo một quy luật nhất định như kim loại kiềm là do chúng có kiểu mạng tinh thể khác nhau.

Đáp án A.

Câu 3: Cho các chất sau : NaCl, Ca(OH)₂, Na₂CO₃, HCl, NaHSO₄. Số chất có thể làm mềm nước cứng tạm thời là :

A. 1. 

B.  2.   

C. 3.  

D. 4.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Chất có thể làm mềm nước ứng tạm thời là Ca(OH)₂; Na₂CO₃

Đáp án B

Câu 4: Cho V lít hỗn hợp khí Cl₂ và O₂ (đktc) tác dụng vừa đủ với hỗn hợp chứa 2,7 gam Al và 3,6 gam Mg, thu được 22,1 gam sản phẩm rắn X. Giá trị của V là :

A. 1,12 lít.

B. 3,36 lít.

C. 5,6 lít.

D. 4,48 lít.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Ta có sơ đồ phản ứng như sau:

$\{\begin{array}{l}Al:2,7g\\ Mg:3,6g\end{array}+\underset{V}{\{\begin{array}{l}C{l}_2\\ O_2\end{array}}\Rightarrow \underset{22,1g}{X}$

Áp dụng đinh luật bảo toàn khối lượng vào hệ trên ta có:

m O₂ + m Cl₂ = m X – m KL

=> m O₂ + m Cl₂ = 22,1 – 2,7 – 3,6 = 15,8 gam

Gọi số mol O₂, Cl₂ lần lượt là x, y mol

Áp dụng định luật bảo toàn electron

=> 3 . nAl + 2 . nMg = 4 . n O₂ + 2. n Cl₂

=> 3 . 0,1 + 2 . 0,15 = 4x + 2y

=> 4x + 2y = 0,6 (I)

Tổng khối lượng của hỗn hợp khí bằng 16,5 gam

=> 32x + 71y = 16,5 (II)

Từ (I) và (II) => x = 0,05; y = 0,2

=> Số mol hỗn hợp khí là: 0,05 + 0,2 = 0,25 (mol)

=> V hỗn hợp khí = 0,25 . 22,4 = 5,6 lít

Đáp án C

Câu 5: Đốt cháy hoàn toàn 7,2 gam kim loại M (có hoá trị không đổi trong hợp chất) trong hỗn hợp khí Cl₂ và O₂. Sau phản ứng thu được 23,0 gam chất rắn và thể tích hỗn hợp khí đã phản ứng là 5,6 lít (ở đktc). Kim loại M là :

A. Mg.

B. Ca. 

C. Be. 

D. Cu.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Số mol hỗn hợp khí tham gia phản ứng là: 5,6 : 22,4 = 0,25 mol

Ta có:

KL + O₂, Cl₂ sinh ra hỗn hợp chất rắn

=> m O₂ + m Cl₂ = 23 – 7,2 = 15,8

Gọi số mol O₂, Cl₂ lần lượt là x, y mol

=> Ta có hệ phương trình:

x + y = 0,25

32x + 71y = 15,8

=> x = 0,2 ; y = 0,05

Gọi hóa trị của M trong hợp chất là x

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có:

x . n M = 2. n Cl₂ + 4. n O₂

=> x . (7,2 :M) = 0,2 .2 + 0,05 . 4

=> M = 12n

=> M là Mg

Đáp án A.

Câu 6: Hoà tan hoàn toàn 2,9 gam hỗn hợp gồm kim loại M và oxit của nó vào nước, thu được 500 ml dung dịch chứa một chất tan có nồng độ 0,04M và 0,224 lít khí H₂ (đktc). Kim loại M là

A. Ca.

B. K.

C. Na.

D. Ba.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Ta có sơ đồ phản ứng :

          (M, M₂O_n)  +   H₂O        →   M(OH)_n  + H₂    (1)

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

 Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố đối với H ta suy ra

n H₂O = (0,01n + 0,01) mol

Mặt khác, áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có :

2,9  +  18(0,01n + 0,01) = 0,02(M + 17n) + 2.0,01

0,02M + 0,16n = 3,06 => $\{\begin{array}{l}M=137\\ n=2\end{array}$

Vậy kim loại M là Ba.

Đáp án D.

Câu 7: Hoà tan hoàn toàn một lượng kim loại R hóa trị n bằng dung dịch H₂SO₄ loãng rồi cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được một lượng muối khan có khối lượng gấp 5 lần khối lượng kim loại R ban đầu đem hoà tan. Kim loại R đó là :

A. Al.

B. Ba.

C. Zn.

D. Mg.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Giả sử số mol R tham gia phản ứng là 1 mol

1 mol R tác dụng với H₂SO₄ tạo ra 0,5 mol R₂(SO₄)_n

Ta có phương trình:

0,5 . (2R + 96n) = 5R => R = 12n

Vậy n = 2, R = 24 => R là Mg

Đáp án D

Câu 8: Để hoà tan hoàn toàn 6,4 gam hỗn hợp gồm kim loại R (chỉ có hoá trị II) và oxit của nó cần vừa đủ 400 ml dung dịch HCl 1M. Kim loại R là :

A. Ba.

B. Ca.

C. Be.

D. Mg.

Hướng dẫn giải chi tiết:

$\underset{0,2}{\{\begin{array}{l}R\\ RO\end{array}}+2\underset{0,4}{\underset{}{\underset{}{HCl}}}\to RC{l}_2+H_{2}O+H_2$

Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp (R, RO) là: 6,4 : 0,2 = 32 gam/mol

=> R < 32 < R + 16 => 16 < R < 32

=> R là Mg

Đáp án D

Câu 9: Cho a mol kim loại Mg vào dung dịch hỗn hợp chứa b mol CuSO₄ và c mol FeSO₄. Kết thúc phản ứng dung dịch thu được chứa 2 muối. Xác định điều kiện phù hợp cho kết quả trên.

A. a  b.

B. b  a < b +c. 

C. b  a  b +c.

D.  b < a < 0,5(b + c).

Hướng dẫn giải chi tiết:

Thứ tự phản ứng khi cho Mg vào dung dịch trên là:

Mg   +   Cu²⁺    →   Mg²⁺    +    Cu                (1)

Mg   +   Fe²⁺  →      Mg²⁺    +    Fe                 (2)

=> Theo đề bài, sau phản ứng thu được 2 dung dịch chứa 2 muối

=> 2 muối là Mg²⁺ và Fe²⁺

Trong dung dịch có muối Fe²⁺ nên số mol e mà Mg nhường nhỏ hơn số mol electron mà Cu²⁺ và Fe²⁺ nhận

=> 2 n Mg < 2 n Cu²⁺ + 2 n Fe²⁺

=> a < b + c

Dung dịch sau phản ứng chứa Mg²⁺ và Fe²⁺ nên (1) đã xảy ra hoàn toàn, (2) có thể xảy ra hoặc chưa xảy ra, nên số mol electron mà Mg nhường lớn hơn hoặc bằng số mol electron mà Cu²⁺ nhận, suy ra : $2n_{Mg}\ge 2n_{C{u}^{2+}}\Rightarrow a\ge b$  (**)

Vậy b  a < b +c.

Đáp án B.

Câu 10: Cho m gam Mg vào dung dịch chứa 0,12 mol FeCl₃. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 3,36 gam chất rắn. Giá trị của m là :

A. 2,88.

B. 2,16.

C. 4,32.

D. 5,04.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Ta có phương trình

Mg + 2Fe³⁺ → Mg²⁺ + 2Fe²⁺ (1)

Mg + Fe²⁺ → Mg²⁺ + Fe (2)

3,36 < 0,12 . 56 = 6,72

=> Sau phản ứng dung dịch muối chưa phản ứng hết

n Fe sinh ra sau phản ứng = 3,36 : 56 = 0,06 (mol)

(2) n Fe = n Mg = 0,06 (mol)

(1) n Mg = ½ n FeCl₃ = 0,06 (mol)

=> n Mg = 0,06 + 0,06 = 0,12 (mol)

=> m Mg = 0,12 . 24 = 2,88 gam.

Đáp án A.

2. Bài tập tự luyện có hướng dẫn

(Xem thêm trong file ở bên dưới)

Xem thêm các dạng câu hỏi và bài tập liên quan khác

70 Bài tập Nhôm và hợp chất của nhôm (2024) có đáp án chi tiết nhất

70 Bài tập sắt và hợp chất của sắt (2024) có đáp án (chi tiết nhất)

70 Bài tập về Crom và hợp chất của Crom (2024) có đáp án chi tiết nhất

70 Bài tập hợp kim (có đáp án)

95 Bài tập về Polime (có đáp án năm 2024) hay nhất