Kim loại kiềm thổ: nhóm IIA, tính khử, phản ứng với nước, oxygen, CO2, điều chế và bài tập có đáp án Hóa 12
Kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA gồm Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, có 2 electron ngoài cùng. Tính khử mạnh nhưng yếu hơn kim loại kiềm: phản ứng với phi kim, nước, acid, CO2 (Mg). Điều chế bằng điện phân nóng chảy, màu ngọn lửa, ứng dụng và bài tập có đáp án Hóa 12.
Kim loại kiềm thổ là gì?
Kim loại kiềm thổ là các nguyên tố nhóm IIA gồm beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba) và radium (Ra). Nguyên tử có cấu hình electron lớp ngoài cùng $ns^2$ nên dễ nhường $2$ electron tạo ion $\ce{M^{2+}}$. Tính khử của chúng mạnh nhưng yếu hơn kim loại kiềm cùng chu kì.
Tính chất vật lí
Màu trắng bạc, độ cứng cao hơn kim loại kiềm, nhiệt độ nóng chảy và khối lượng riêng cao hơn kim loại kiềm. Màu ngọn lửa: Ca đỏ gạch, Sr đỏ son, Ba lục vàng; Mg và Be không cho màu ngọn lửa.
Tính chất hóa học
| Tác dụng với | Phương trình |
|---|---|
| Phi kim | $\ce{2Mg + O2 -> 2MgO}$ (cháy sáng chói); $\ce{Ca + Cl2 -> CaCl2}$ |
| Nước (Ca, Sr, Ba ở nhiệt độ thường) | $\ce{Ca + 2H2O -> Ca(OH)2 + H2 ^}$ |
| Acid | $\ce{Mg + 2HCl -> MgCl2 + H2 ^}$ |
| $\ce{CO2}$ (Mg cháy trong $\ce{CO2}$) | $\ce{2Mg + CO2 -> 2MgO + C}$ |
Ví dụ 1
Cho $4$ g Ca vào nước dư. Tính thể tích $\ce{H2}$ (điều kiện chuẩn) và khối lượng $\ce{Ca(OH)2}$.
$n_{\ce{Ca}} = 0{,}1$ mol nên $n_{\ce{H2}} = 0{,}1$ mol, $V = 2{,}479$ L; $m_{\ce{Ca(OH)2}} = 0{,}1 \cdot 74 = 7{,}4$ g.
Ví dụ 2
Cho $2{,}4$ g Mg vào dung dịch HCl dư. Tính thể tích $\ce{H2}$.
$n_{\ce{Mg}} = 0{,}1$ mol nên $V = 2{,}479$ L.
Ví dụ 3
Vì sao không dập tắt đám cháy Mg bằng khí $\ce{CO2}$?
Mg cháy trong $\ce{CO2}$ vẫn tiếp tục: $\ce{2Mg + CO2 -> 2MgO + C}$.
Điều chế và ứng dụng
- Điều chế: điện phân nóng chảy muối chloride, ví dụ $\ce{CaCl2 ->[dpnc] Ca + Cl2}$, $\ce{MgCl2 ->[dpnc] Mg + Cl2}$.
- Ứng dụng: Mg tạo hợp kim nhẹ cho máy bay, pháo hoa, bột chữa cháy; Ca khử oxygen trong luyện kim; Ba, Sr trong pháo hoa, kính; Be làm hợp kim bền, cửa sổ tia X.
Những lỗi thường gặp
Bài tập thực hành
- Viết cấu hình electron lớp ngoài cùng của kim loại kiềm thổ.
- Viết phương trình Ba tác dụng với nước.
- Cho $1{,}2$ g Mg cháy trong $\ce{O2}$ dư. Tính khối lượng MgO.
- Nêu màu ngọn lửa của Ca và Ba.
- Nêu hai ứng dụng của Mg.
Đáp án
- $ns^2$.
- $\ce{Ba + 2H2O -> Ba(OH)2 + H2}$.
- $n_{\ce{Mg}} = 0{,}05$ mol nên $m_{\ce{MgO}} = 0{,}05 \cdot 40 = 2$ g.
- Ca: đỏ gạch; Ba: lục vàng.
- Chế tạo hợp kim nhẹ; làm pháo hoa, bột chữa cháy.
Tổng kết
Bài học liên quan
Bài tiếp theo: Hợp chất quan trọng của sodium và calcium
Xem tất cả bài học chủ điểm Kim loại nhóm IA, IIA và nước cứng
Câu hỏi thường gặp
Kim loại kiềm thổ gồm những nguyên tố nào?
Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra (nhóm IIA).
Kim loại kiềm thổ khác kim loại kiềm thế nào?
Có $2$ electron ngoài cùng, tính khử yếu hơn, cứng hơn.
Kim loại kiềm thổ điều chế thế nào?
Điện phân nóng chảy muối chloride.
Ca có tan trong nước không?
Ca phản ứng với nước ở nhiệt độ thường tạo $\ce{Ca(OH)2}$ và $\ce{H2}$.