Hóa học 12 Bài 26: Kim loại kiềm thổ và hợp chất quan trọng của chúng

1. Tóm tắt lý thuyết

1.1. Kim loại kiềm thổ

a. Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử

- Kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA, gồm các nguyên tố: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra

- Cấu tạo: cấu hình e lớp ngoài cùng ns2 (n là thứ tự của chu kỳ) KL kiềm thổ có 2e lớp ngoài cùng 

b. Tính chất vật lí của kim loại kiềm thổ

- Có màu trắng bạc, có thể dát mỏng, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp, khối lượng riêng nhỏ.

c. Tính chất hóa học của kim loại kiềm thổ

- KL kiềm thổ có năng lượng ion hoá tương đối nhỏ. Vì vậy KLK thổ có tính khử mạnh. Tính khử tăng dần từ Be → Ba .

Ta có:  M → M2+   + 2e 

- Trong hợp chất KLK thổ có số oxi hoá = +2

Tác dụng với phi kim

$2\stackrel{0}{Mg}+\stackrel{0}{O_2}\to 2\stackrel{+2}{Mg}\stackrel{-2}{O}$

Tác dụng với dung dịch Axit

$\stackrel{0}{Mg}+2\stackrel{+1}{HCl}\to \stackrel{+2}{Mg}C{l}_2+\stackrel{0}{H_2}\uparrow$

Tác dụng với axit HNO3, H2SO4 đặc

KLK thổ có thể khử N+5 trong HNO3 loãng xuống N-3 , S+6 trong H2SO4 đặc xuống S-2

$\stackrel{0}{Mg}+5H_{2}S{O}_4\to 4\stackrel{+2}{Mg}S{O}_4+H_2\stackrel{-2}{S}+4H_{2}O$

$\stackrel{0}{Mg}+10HN{O}_3\left(loang\right)\to 4\stackrel{+2}{Mg}(N{O}_3{)}_2+\stackrel{-3}{N}{H}_{4}N{O}_3+3H_{2}O$

Tác dụng với nước

Thí nghiệm Canxi tác dụng với nước:  Ca  + 2H2O  →  Ca(OH)2  +H2

1.2. Một số hợp chất quan trọng của Canxi

a. Canxi hidroxit

- Ca(OH)2 là bazơ mạnh, dễ dàng hấp thụ khí CO2. Phương trình: Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O

- Ứng dụng: Sản xuất amoniac (NH3), Clorua vôi (CaOCl2)...

b. Canxi cacbonat (CaCO3)

- Dễ bị nhiệt phân huỷ: CaCO3­ → CaO  + CO2  

- CaCO3­ tan dần trong nước có hoà tan CO2: CaCO3­ +  CO2 + H2O → Ca(HCO3)2

- Ứng dụng: Dùng làm vật liệu xây dựng, sản xuất vôi, xi măng, ...

c. Canxi sunfat

- Là chất rắn màu trắng, tồn tại dưới dạng muối ngậm nước CaSO4.2H2O gọi là thạch cao sống.

- Khi đun nóng đến 1600C thạch cao sống biến thành thạch cao nung. 

CaSO4.2H2O → CaSO4.H2O + H2O

- Ứng dụng: Dùng để nặn tượng, đúc khuôn, bó bột khi gãy xương, ...

1.3. Nước cứng

a. Khái niệm

Nước cứng là nước có chứa ion Ca2+, Mg2+

- Nước cứng tạm thời: Là tính cứng gây nên bởi các muối Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2 

$\begin{array}{c}Ca{\left(HC{O}_3\right)}_2\to CaC{O}_3+C{O}_2+H_{2}O\\ Mg{\left(HC{O}_3\right)}_2\to MgC{O}_3+C{O}_2+H_{2}O\end{array}$

​- Nước cứng vĩnh cửu: Là tính cứng gây nên bởi các muối sunfat, cloruacủa canxi và magie(CaCl2, CaSO4, MgCl2, MgSO4) 

b. Tác hại của nước cứng

- Trong đời sống : dùng nước cứng để tắm giặt không sạch, làm quần áo chóng hỏng

- Trong sản xuất : Tạo cặn, lãng phí nhiên liệu tắc đường ống nước 

c. Cách làm mềm nước cứng

- Phương pháp kết tủa:

+ Đun nóng

+ Dùng NaOH

+ Dùng Na2CO3 Hoặc Na3PO4

- Phương pháp trao đổi ion

d. Nhận biết ion Ca2+, Mg2+ trong dung dịch

Dùng dd muối chứa CO32- sẽ tạo kết tủa CaCO3 , MgCO3 . Sục khí CO2 dư vào dd nếu kết tủa tan chứng tỏ có mặt của Ca2+, Mg2+