Bài 26: Kim loại kiềm thổ và hợp chất quan trọng của chúng
BÀI 26 : KIM LOẠI KIỀM THỔ
I. VỊ TRÍ TRONG BẢNG TUẦN HOÀN – CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ :
1. Vị trí : Nhóm IIA gồm : Beri ( Be), magie (Mg), canxi (Ca), stronti (Sr), bari (Ba) và radi (Ra)
2. Cấu hình electron : ở lớp ngoài cùng là ns2 ( n là số thứ tự của lớp)
Be : [He] 2s2 ; Mg :[Ne] 3s2 ; Ca :[Ar] 4s2 ; Sr :[Kr] 5s2 ; Ba :[Xe] 6s2.
II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ :
Ø Màu trắng bạc, có thê dát mỏng.
Ø Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp ( trừ Be) KHÔNG biến đổi theo một quy luật nhất định
Ø Khối lượng riêng nhỏ, nhẹ hơn nhôm ( trừ Ba) như kim loại kiềm vì kiềm thổ có các kiểu mạng
Ø Độ cứng thấp.(cao hơn kim loại kiềm) tinh thể không giống nhau
III.TÍNH CHẤT HÓA HỌC : Kim loại kiềm thổ có tính khử mạnh, tăng dần từ Be đến Ba.
M → M2+ + 2e trong hợp chất, KL kiềm thổ có số oxi hóa +2
v Với oxi : tạo oxit baz 2Mg + O2 → 2MgO
v Với halogen, lưu huỳnh tạo ra muối. 2Mg + Cl2 → 2MgCl
Mg + S → .MgS
2. Tác dụng với axit :
a- Với axit HCl, H2SO4 loãng : giải phóng khí H2 M + 2H+ → M2+ + H2↑
b- với axit HNO3 và H2SO4 đặc : KL kiềm thổ có thể khử N và S xuống số oxi hóa thấp nhất
4Mg+10HNO3loãng
4Mg(NO3)2+NH4NO3+ 3H2O
4Mg+50H2SO4đ4MgSO4+H2S+ 4H2O
3. Tác dụng với nước :
v Be không tác dụng với nước, Mg tác dụng chậm ở nhiệt độ thường, nhanh ở nhiệt độ cao tạo MgO và phóng thích H2 : Mg + H2O → . . . . . . . . . . . . . . . . . .
v Ca, Sr, Ba tác dụng với nước ở nhiệt độ thường tạo hidroxit và H2 :
M + 2H2O → M(OH)2 + H2
HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA CANXI.
I. CANXI HIDROXIT : (Ca(OH)2)
1. Lí tính : Ca(OH)2 là chất ắn màu trắng (gọi là vôi tôi) ít tan trong nước. Dung dịch Ca(OH)2 là nước vôi trong.
2. Hóa tính : Dung dịch Ca(OH)2 là một baz mạnh : Ca(OH)2 → Ca2+ + 2OH−
a. phản ứng với axit : Ca(OH)2 + 2HCl → 2H2O + CaCl2
b. với oxit axit : (CO2, SO2, P2O5…) 2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2
(1) CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O
(2) Xác định muối tạo thành : 
|
k ≤ 0,5 |
0,5 ≤ k ≤ 1 |
k ≥ 1 |
|
(1) xảy ra tạo muối Ca(HCO3)2 và dư CO2. Nếu k=0,5 phản ứng vừa đủ |
(1) và (2) xảy ra tạo CaCO3 và Ca(HCO3)2 |
(2) xảy ra tạo muối CaCO3và dư Ca(OH)2.Nếu k = 1, phản ứng vừa đủ |
Chú ý : Nếu cho từ từ CO2 vào dung dịch nước vôi, phản ứng xảy ra hai giai đoạn :
Gđ 1 : tạo CaCO3 : CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 
+ H2O
Gđ 2 : hòa tan CaCO3 : CO2 + CaCO3 + H2O → Ca(HCO3)2
c. với muối : Ca(OH)2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaOH
3. Ứng dụng : dùng trong công nghiệp xây dựng, sản xuất amoniac, clorua vôi ( CaOCl2 )
II. CANXI CACBONAT : (CaCO3)
1. Lí tính : chất rắn màu trắng, không tan trong nước
CaCO3 → CaO + CO2
Ở nhiệt độ thường, CaCO3 tan dần trong nước có CO2 ( xem phản ứng (2) ) , khi đun nóng hoặc áp suất CO2 giảm thì Ca(HCO3)2 bị phân hủy tạo ra CaCO3 kết tủa.
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2
Phản ứng này giải thích sự tạo thành thạch nhũ trong các hang động, cặn trong ấm
3. Ứng dụng : làm vật liệu xây dựng : vôi, xi măng, thủy tinh….Đá hoa dùng trong các công trình mỹ thuật. đá phấn dùng làm phụ gia của thuốc đánh răng…
NƯỚC CỨNG
I. ĐỊNH NGHĨA : Nước cứng là nước chứa nhiều cation Ca2+, Mg2+. Nước chứa ít hoặc không chứa các ion trên gọi là nước mềm.
II. PHÂN LOẠI : 1. Nước cứng tạm thời : do Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2 gây ra.
2. Nước cứng vĩnh cửu : do CaCl2, MgCl2, CaSO4, MgSO4 gây ra
3. Nước cứng toàn phần : có cả tính cứng tạm thời và vĩnh cửu.
III. TÁC HẠI CỦA NƯỚC CỨNG :
1. Tắm giặt bằng xà phòng trong nước cứng sẽ tạo ra muối canxi stearat không tan. Chất này bám trên vải sợi làm vải sợi mau mục, gây lãng phí xà phòng, giảm khả năng tẩy rửa.
2. Pha trà bằng nước cứng làm giảm hương vị, nấu ăn bằng nước cứng làm thực phẩm lâu chín.
3. tạo cặn trong nồi hơi gây lãng phí nhiên liệu và không an toàn
4. Làm tắc ống dẫn nước.
IV. PHƯƠNG PHÁP LÀM MỀM NƯỚC :
1. Nguyên tắc : Làm giảm nồng độ các ion Ca2+ và Mg2+ trong nước cứng
2. Phương pháp :
a. Phương pháp kết tủa :
Ø Đối với nước cứng tạm thời : đun nóng, dùng dd Ca(OH)2 vừa đủ, dd Na2CO3, dd Na3PO4.
Thí dụ : Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2CaCO3 + 2H2O
Ca(HCO3)2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaHCO3
Ø Đối với nước cứng vĩnh cửu : dùng dung dịch Na2CO3, Na3PO4. Thực tế, người ta dùng đồng thời dung dịch Na2CO3 và Ca(OH)2.
Thí dụ : CaSO4 + Na2CO3 → CaCO3↓ + Na2SO4
MgSO4 + Na2CO3 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + CaCO3↓ + Na2SO4
b.Phương pháp trao đổi ion : Dùng nhựa Zeolit ( là các loại khoáng aluminosilicat kết tinh) hoặc dùng nhựa trao đổi ion cationit.
V. NHẬN BIẾT : Dùng dung dịch muối chứa CO32− sẽ tạo kết tủa CaCO3 và MgCO3. Sục CO2 dư vào, nếu kết tủa tan, chứng tỏ có mặt Ca2+, Mg2+ trong dung dịch ban đầu.