Lí thuyết kim loại kiềm thổ và hợp chất

Bài viết giới thiệu về vị trí, cấu tạo, tính chất vật lí và tính chất hóa học của kim loại kiềm thổ và các hợp chất của kim loại kiềm thổ

I. KIM LOẠI KIỀM THỔ

1. Vị trí, cấu tạo

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

- Cấu hình e chung: [R]ns2, thuộc nguyên tố nhóm s. Hai e lớp ngoài cùng dễ dàng tách ra tạo thành cation M2+

- Số oxi hóa: Trong mọi hợp chất, nguyên tố kim loại kiềm thổ có số oxi hóa +2

- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tương đối thấp (trừ Be)

- Có độ cứng thấp

2. Tính chất hóa học

a) Tác dụng với phi kim

     Ví dụ: Mg + Cl2 $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ MgCl2

b) Tác dụng với axit

- Là kim loại hoạt động mạnh nên có phản ứng như kim loại kiềm

     Ví dụ: Ca + 2HCl → CaCl2 + H2

c) Tác dụng với nước

- Ca, Sr, Ba tác dụng với nước ở nhiệt độ thường tạo dung dịch bazơ:

      Ca + H2O → Ca(OH)2 + H2

- Mg tác dụng với hơi nước ở nhiệt độ cao tạo MgO

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

- Be không tác dụng với nước

3. Ứng dụng và điều chế

a) Ứng dụng:

- Be dùng làm chất phụ gia chế tạo hợp kim có tính đàn hồi.

- Mg chế tạo hợp kim có tính cứng, nhẹ, bền. Mg dùng để tổng hợp nhiều chất hữu cơ; chế tạo chất chiếu sáng ban đêm.

- Ca dùng làm chất khử để tách oxi, lưu huỳnh ra khỏi thép; dùng làm khô 1 số chất hữu cơ.

b) Điều chế:

- Điện phân nóng chảy muối của chúng.

II. CANXI HIĐROXIT: Ca(OH)2

1. Tính chất

- Là chất rắn màu trắng ít tan trong nước

- Dung dịch Ca(OH)2 là một bazơ mạnh, có đầy đủ tính chất của một bazơ tan.

2. Ứng dụng

- Dùng để trộn vữa xây nhà; khử chua đất trồng trọt; sản xuất clorua vôi.

III. CANXI CACBONAT: CaCO3

1. Tính chất

- CaCO3 là chất rắn màu trắng, không tan trong nước.

- Tác dụng được với nhiều axit, giải phóng khí CO2

- Trong tự nhiên tồn tại cân bằng:

CaCO3 + CO2 + H2O $\overset{{}}{\leftrightarrows}$ Ca(HCO3)2

sự xâm thực                        sự tạo thạch nhũ

2. Ứng dụng

- Dùng trong nhiều ngành công nghiệp thủy tinh, xi măng, găng, thép, …

- Dùng để điều chế CaO, CO2 và Ca(OH)2

IV. CANXI SUNFAT: CaSO4

1. Tính chất

- CaSO4.2H2O là thạch cao sống có sẵn trong tự nhiên

   CaSO4.2H2O $\xrightarrow{{{160}^{o}}C}$ CaSO4.H2O hoặc CaSO4.0,5H2O (thạch cao nung)

- CaSO4 là thạch cao khan, không tan và không tác dụng với nước

2. Ứng dụng

- Thạch cao nung dùng để đúc tượng, bó bột khi gãy xương

- Thạch cao sống dùng để sản xuất xi măng

Câu hỏi trong bài
Câu 1:

 

Mưa axit - hậu quả ô nhiễm khói, bụi được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1948 tại Thụy Điển. Ngay từ những năm 50 của thế kỷ 20, hiện tượng này đã bắt đầu được nghiên cứu.

Phát hiện tại Đức năm 1984 cho thấy, hơn một nửa cánh rừng của miền Tây nước này đã và đang ở vào thời kỳ bị phá hủy với những mức độ khác nhau. Hay như ở Thụy Sĩ bị thiệt hại khoảng 12 triệu cây (chiếm 14% diện tích rừng), trong khi đó ở Hà Lan diện tích rừng bị phá hủy lên đến 40%.

Mưa axit gây phá hủy rộng lớn cho rừng cây khắp nơi trên thế giới, đặc biệt là những vùng công nghiệp hóa như châu Âu và Bắc Mỹ. Mưa axit xảy ra chủ yếu do sự phóng thích SO2 từ sự nung chảy quặng sunfua và sự đốt cháy các nhiên liệu. Trong không khí, một phần SO2 chuyển thành SO3 được hấp thụ trong nước mưa chuyển thành axit sunfuric.

Hình ảnh sau đây là những bức tượng Caryalid (tượng hình phụ nữ thay cho cột) được xây dựng ở Acropolis tại Athen hơn 2500 năm trước. Các bức tượng này được tạc từ một loại đá gọi là đá cẩm thạch. Đá cẩm thạch được tạo thành từ canxi cacbonat. Năm 1980, những tượng nguyên bản đã được chuyển vào trong bảo tàng Acropolis và được thay thế bởi bản sao đúng như thật. Những bức tượng nguyên bản đã bị ăn mòn bởi mưa axit.

Để xác định hàm lượng NO3- trong 200 ml nước mưa, người ta dùng Cu và H2SO4 loãng, thấy lượng đồng cần sử dụng là 1,92 mg. Biết nồng độ ion NO3- tối đa cho phép trong nước mưa dùng để ăn uống là 9 ppm (mg/l). Cho H = 1; N = 14; O = 16; S = 32; Cu = 64. Nhận định nào sau đây đúng?

Câu 6:

 

Mưa axit - hậu quả ô nhiễm khói, bụi được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1948 tại Thụy Điển. Ngay từ những năm 50 của thế kỷ 20, hiện tượng này đã bắt đầu được nghiên cứu.

Phát hiện tại Đức năm 1984 cho thấy, hơn một nửa cánh rừng của miền Tây nước này đã và đang ở vào thời kỳ bị phá hủy với những mức độ khác nhau. Hay như ở Thụy Sĩ bị thiệt hại khoảng 12 triệu cây (chiếm 14% diện tích rừng), trong khi đó ở Hà Lan diện tích rừng bị phá hủy lên đến 40%.

Mưa axit gây phá hủy rộng lớn cho rừng cây khắp nơi trên thế giới, đặc biệt là những vùng công nghiệp hóa như châu Âu và Bắc Mỹ. Mưa axit xảy ra chủ yếu do sự phóng thích SO2 từ sự nung chảy quặng sunfua và sự đốt cháy các nhiên liệu. Trong không khí, một phần SO2 chuyển thành SO3 được hấp thụ trong nước mưa chuyển thành axit sunfuric.

Hình ảnh sau đây là những bức tượng Caryalid (tượng hình phụ nữ thay cho cột) được xây dựng ở Acropolis tại Athen hơn 2500 năm trước. Các bức tượng này được tạc từ một loại đá gọi là đá cẩm thạch. Đá cẩm thạch được tạo thành từ canxi cacbonat. Năm 1980, những tượng nguyên bản đã được chuyển vào trong bảo tàng Acropolis và được thay thế bởi bản sao đúng như thật. Những bức tượng nguyên bản đã bị ăn mòn bởi mưa axit.

Phản ứng hóa học nào đã xảy ra trong hiện tượng ăn mòn các bức tượng Caryatid do mưa axit?

Câu 7:

 

Mưa axit - hậu quả ô nhiễm khói, bụi được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1948 tại Thụy Điển. Ngay từ những năm 50 của thế kỷ 20, hiện tượng này đã bắt đầu được nghiên cứu.

Phát hiện tại Đức năm 1984 cho thấy, hơn một nửa cánh rừng của miền Tây nước này đã và đang ở vào thời kỳ bị phá hủy với những mức độ khác nhau. Hay như ở Thụy Sĩ bị thiệt hại khoảng 12 triệu cây (chiếm 14% diện tích rừng), trong khi đó ở Hà Lan diện tích rừng bị phá hủy lên đến 40%.

Mưa axit gây phá hủy rộng lớn cho rừng cây khắp nơi trên thế giới, đặc biệt là những vùng công nghiệp hóa như châu Âu và Bắc Mỹ. Mưa axit xảy ra chủ yếu do sự phóng thích SO2 từ sự nung chảy quặng sunfua và sự đốt cháy các nhiên liệu. Trong không khí, một phần SO2 chuyển thành SO3 được hấp thụ trong nước mưa chuyển thành axit sunfuric.

Hình ảnh sau đây là những bức tượng Caryalid (tượng hình phụ nữ thay cho cột) được xây dựng ở Acropolis tại Athen hơn 2500 năm trước. Các bức tượng này được tạc từ một loại đá gọi là đá cẩm thạch. Đá cẩm thạch được tạo thành từ canxi cacbonat. Năm 1980, những tượng nguyên bản đã được chuyển vào trong bảo tàng Acropolis và được thay thế bởi bản sao đúng như thật. Những bức tượng nguyên bản đã bị ăn mòn bởi mưa axit.

Giả sử rằng cứ 50000 phân tử nước (chứa trong 4,50.104 lít nước của một trận mưa) hấp thụ một phân tử SO3 và toàn bộ lượng axit sunfuric được tạo ra đều tan hết trong lượng mưa nêu trên. Cho H = 1; O = 16; S = 32; NA = 6,02.1023 và khối lượng riêng của nước là 1,00 g.ml-1. Nồng độ mol/l của axit sunfuric trong nước mưa là