Dạng 1: Lý thuyết về kim loại kiềm thổ
* Một số ví dụ điển hình
Ví dụ 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
Ví dụ 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.
Ví dụ 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
Dạng 2: Bài toán kim loại kiềm thổ tác dụng với phi kim, nước
* Một số ví dụ điển hình:
Ví dụ 1: 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:
\(\left\{ \begin{array}{l}Al:2,7g\\Mg:3,6g\end{array} \right. + \mathop {\left\{ \begin{array}{l}C{l_2}\\{O_2}\end{array} \right.}\limits_V \Rightarrow \mathop X\limits_{22,1g} \)
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
Ví dụ 2: 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.
Ví dụ 3: 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, M2On) + 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 => \(\left\{ \begin{array}{l}M = 137\\n = 2\end{array} \right.\)
Vậy kim loại M là Ba.
Đáp án D.
Dạng 3: Kim loại kiềm thổ tác dụng với dung dịch axit
Ví dụ 1: 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
Ví dụ 2: 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:
\(\mathop {\left\{ \begin{array}{l}R\\RO\end{array} \right.}\limits_{0,2} + 2\mathop {\mathop {\mathop {HCl}\limits_{} }\limits_{} }\limits_{0,4} \to RC{l_2} + {H_2}O + {H_2}\)
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
Dạng 4: Kim loại kiềm thổ tác dụng với dung dịch muối
* Một số ví dụ điển hình:
Ví dụ 1: 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 : \(2{n_{Mg}} \ge 2{n_{C{u^{2 + }}}} \Rightarrow a \ge b\) (**)
Vậy b a < b +c.
Đáp án B.
Ví dụ 2: 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.
