CÁC DẠNG BÀI TẬP KIM LOẠI KIỀM THỔ
PHẦN A: LÍ THUYẾT
I. VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO
- Vị trí: Kim loại kiềm thổ là những nguyên tố thuộc nhóm IIA, gồm các kim loại:
Beryllium         Magnesium          Calcium            Strontium           Barium 
=> Trong mỗi chu kì, các kim loại kiềm thổ đứng sau kim loại kiềm.
- Cấu tạo: Cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns2 (n: số thứ tự của chu kì)
II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ
- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tương đối thấp
- Do cấu tạo mạng tinh thể của các nguyên tố khác nhau nên nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi không thay đổi dựa theo điện tích hạt nhân
- Là những chất rắn màu trắng bạc hoặc xám nhạt, có ánh bạc, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt.
- Độ cứng: kim loại kiềm thổ cứng hơn kim loại kiềm, nhưng nhìn chung kim loại kiềm thổ có độ cứng thấp; độ cứng giảm dần từ Be → Ba (Be cứng nhất có thể vạch được thủy tinh; Ba chỉ hơi cứng hơn chì).
- Khối lượng riêng tương đối nhỏ, độ cứng tuy cao hơn kim loại kiềm nhưng vẫn nhỏ hơn nhôm.
III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC
- Kim loại kiềm thổ có 2e lớp ngoài cùng trong cấu hình e => có xu hướng nhường 2 e khi tham gia phản ứng hóa học
M→ M2+ + 2e
=> Kim loại kiềm thổ có tính khử mạnh.
1. Tác dụng với phi kim
- Ở to thường, Be và Mg bị oxi hóa chậm tạo thành lớp màng oxide bảo vệ, các kim loại còn lại tác dụng với mạnh hơn.
- Khi đốt nóng tất cả các kim loại nhóm IIA đều cháy thành oxide.
2Mg   +    O2 → 2MgO
- Với halogen: phản ứng dễ dàng ở nhiệt độ thường: M + X2 → MX2
Ca   +  Cl2 → CaCl2
- Với phi kim kém hoạt động phải đun nóng: Ca + C → CaC2 (calcium carbide)
2. Tác dụng với acid
a) Tác dụng với HCl, H2SO4 loãng
Ca    +    2HCl      →      CaCl2     +    H2
b) Tác dụng với HNO3, H2SO4 đặc
Khử N+5, S+6 thành các hợp chất mức oxi hoá thấp hơn.
4Ca + 10HNO3 (l) → 4Ca(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
Mg + 4HNO3 đ → Mg(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
3. Tác dụng với nước
- Ca, Sr, Ba tác dụng với nước ở nhiệt độ thường tạo dung dịch base:
Ca     +   2H2O      →      Ca(OH)2     +   H2
­ Mg không tan trong nước lạnh, tan chậm trong nước nóng tạo thành MgO.
Mg     +    H2O  → MgO    +   H2
= Be không tác dụng với H2O khi ở nhiệt độ thường và khi đun nóng
IV. ỨNG DỤNG
- Kim loại Be được dùng làm chất phụ gia để chế tạo những hợp kim có tính đàn hồi cao, bền chắc, không bị ăn mòn.
- Kim loại Mg dùng để chế tạo những hợp kim có đặc tính cứng, nhẹ, bền. Những hợp kim này được dùng để chế tạo máy bay, tên lửa, ôtô,... Kim loại Mg còn được dùng để tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ. Bột Mg trộn với chất oxi hoá dùng để chế tạo chất chiếu sáng ban đêm.
 - Kim loại Ca dùng làm chất khử để tách oxygen, sulfur (lưu huỳnh) ra khỏi thép. Calcium còn được dùng để làm khô một số hợp chất hữu cơ.
V. ĐIỀU CHẾ
Điện phân nóng chảy muối của kim loại kiềm thổ
CaCl2  →   Ca     +    Cl2
VI. MỘT SỐ HỢP CHẤT CỦA CALCIUM
1.Calcium hidroxide: Ca(OH)2
- Tính chất vật lý: là chất rắn màu trắng, ít tan trong nước
- Tính chất hóa học: Mang đầy đủ tính chất của một dung dịch kiềm (tác dụng với axit, oxit axit, muối)
2. Calcium carbonate CaCO3
- Tính chất vật lý: chất rắn màu trắng, không tan trong nước
- Tính chất hóa học : đây là muối của acid yếu, không bền nên tác dụng được với nhiều acid vô cơ, giải phóng khí carbonic :
CaCO3    +   2HCl    →    CaCl2   +    H2O    +   CO2
CaCO3 + 2CH3COOH → Ca(CH3COO)2 + H2O + CO2
   + Canxi cacbonat tan dần trong nước có chứa khí carbon dioxide, tạo ra muối tan là calcium hydrocarbonate (Ca(HCO3)2):
CaCO3  +  H2O  +  CO2  ⇄  Ca(HCO3)2
=> Phản ứng thuận: Giải thích sự xâm thực của nước mưa đối với đá vôi
   + Phản ứng nghịch: Giải thích sự hình thành thạch nhũ có trong hang động.
3. Calcium sulfate: CaSO4
- Là chất rắn, màu trắng, tan ít trong nước
- Tuỳ theo lượng nước kết tinh trong muối calcium sulfate, ta có 3 loại:
   + CaSO4.2H2O có trong tự nhiên là thạch cao sống, bền ở nhiệt độ thường.
   + CaSO4.H2O hoặc CaSO4.0,5H2O là thạch cao nung (có tính ăn khuôn, dùng để bó bột, đúc tượng)
   + CaSO4 có tên là thạch cao khan: không tan và không tác dụng với nước.
4. Nước cứng
- Định nghĩa: Nước cứng là nước có chứa nhiều cation Ca2+, Mg2+.
Nước chứa ít hoặc không chứa các ion trên được gọi là nước mềm.
- Phân loại:
   + Nước cứng tạm thời: là nước có chứa các ion: Ca2+, Mg2+, HCO3-
   + Nước cứng vĩnh cửu: là nước có chứa các ion: Ca2+, Mg2+, SO42-, Cl-
   + Nước cứng toàn phần: là nước có cả tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu
=> Nước tự nhiên thường là nước cứng toàn phần.
- Tác hại của nước cứng:
   + Làm giảm bọt, giảm khả năng tẩy rửa của xà phòng, khiến thức ăn lâu chín và giảm mùi vị.
   + Nước cứng cũng gây tác hại cho các ngành sản xuất, làm hỏng nhiều dung dịch cần pha chế.
- Biện pháp làm mềm nước cứng
 + Nguyên tắc : Làm giảm nồng độ các cation Ca2+, Mg2+ trong nước cứng.
 + Phương pháp kết tủa
          (+) Mọi loại nước cứng: Dùng dung dịch Na2CO3, Na3PO4.
Ca2+    + CO32−  →  CaCO3
3Ca2+  +PO43− →  Ca3(PO4)2
          (+) Nước cứng tạm thời: Đun sôi, hoặc thêm một lượng base vừa đủ (nước vôi trong, NaOH)
Ca(HCO3)2  →  CaCO3  +   CO2  +  H2O  
Ca(HCO3)2  + Ca(OH)2 →  2CaCO3  +  2H2O
+ Phương pháp trao đổi ion
V. NHẬN BIẾT ION KIM LOẠI KIỀM THỔ TRONG DUNG DỊCH
- Phương pháp hóa học:
+ Ba2+: dùng muối SO42- hoặc H2SO4, tạo kết tủa trắng BaSO4 (không tan trong dung dịch acid, không bị nhiệt phân)
Ba2+ + SO42−  →  BaSO4
+ Ba2+, Ca2+, Mg2+ : dùng muối carbonate để tạo ra kết tủa MCO3 màu trắng, tan trong dung dịch acid mạnh, tan khi sực khí CO2 dư, bị nhiệt phân):
M2+    + CO32−  →  MCO3
+ Mg2+: dùng dung dịch base để tạo ra kết tủa Mg(OH)2 màu trắng, không tan trong base dư.
Mg2+    + OH−  →  Mg(OH)2
- Phương pháp màu ngọn lửa: Ca màu đỏ da cam; Sr màu đỏ son;Ba màu lục hơi vàng.
PHẦN B: BÀI TẬP ĐƯỢC PHÂN DẠNG
Dạng 1: Chuỗi phản ứng, nhận biết
- Phương pháp:
Nắm vững tính chất hóa học của các chất và mối quan hệ giữa các đơn chất và hợp chất chất vô cơ. Chú ý cân bằng phương trình trong quá trình viết.
- Bài tập giải chi tiết
Câu 1: Muối ăn khi khai thác từ nước biển, mỏ muối, hồ muối thường có lẫn nhiều tạp chất như: MgCl2, CaCl2, CaSO4…làm cho muối có vị đắng chát và dễ chảy nước, gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng muối nên cần loại bỏ. Một mẫu muối thô có thành phần: NaCl, MgCl2, CaSO4, CaCl2, H2O. Để loại bỏ các tạp chất trên trong nước muối, người ta dùng lần lượt từng lượng vừa đủ dung dịch chứa chất BaCl2 và Na2CO3.Viết các phương trình phản ứng xảy ra của quá trình loại bỏ các tạp chất có trong muối ăn ở trên từ BaCl2 và Na2CO3.
Hướng dẫn giải
BaCl2 + CaSO4 BaSO4 + CaCl2 (1)
MgCl2 + Na2CO3 MgCO3 + 2NaCl (2)
Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + 2NaCl (3)
Câu 2: Viết các phương trình hóa học xảy ra trong các thí nghiệm sau:
a/ Sục khí CO2 từ từ đến dư vào dung dịch hỗn hợp Ba(OH)2 và KOH
b/ Nhỏ dung dịch Na2S vào dung dịch MgCl2
c/ BaCl2 và NaHSO4
d/ Ba(HCO3)2 và KHSO4
e/ Ca(H2PO4)2 và KOH
f/ Ca(OH)2 và NaHCO3.
g/ Cho một mẩu Ba vào dung dịch NaHCO3.
Hướng dẫn giải
a/ Vì ban đầu CO2 thiếu nên thứ tự phản ứng xảy ra như sau:
Ba(OH)2 + CO2 ® BaCO3 + H2O
2KOH + CO2 ® K2CO3 + H2O
CO2 + K2CO3 + H2O ® 2KHCO3
CO2 + BaCO3 + H2O ® Ba(HCO3)2
b/ Na2S + MgCl2 + 2H2O ® Mg(OH)2 + 2NaCl + H2S
c/ BaCl2 + NaHSO4 BaSO4 + NaCl + HCl
d/ Ba(HCO3)2 + KHSO4 BaSO4 + KHCO3 + CO2 + H2O
e/ Ca(H2PO4)2 + KOH CaHPO4 + KH2PO4 + H2O
f/ Ca(OH)2 + NaHCO3 CaCO3 + NaOH + H2O
g/ Ba + 2H2O ® Ba(OH)2 + H2
Ba(OH)2 + 2NaHCO3 ® BaCO3 + Na2CO3 + 2H2O
Nếu Ba(OH)2 dư: Ba(OH)2 + Na2CO3 ® BaCO3 + 2NaOH
Câu 3:Viết phương trình phản ứng xảy ra khi lần lượt cho kim loại Ba tới dư vào các dung dịch sau:
a/ CuSO4;
b/ NaHCO3;
c/(NH4)2SO4;
d/ Al(NO3)3
Hướng dẫn giải
* Đầu tiên, Ba tác dụng với nước tạo dung dịch base
Ba + 2H2O ® Ba(OH)2 + H2­
* Sau đó, dung dịch base Ba(OH)2 sẽ tác dụng với các dung dịch muối.
a/ Dung dịch CuSO4:
Ba(OH)2 + CuSO4 ® BaSO4 ¯ + Cu(OH)2 ¯
b/ Dung dịch NaHCO3:
Ba(OH)2 + NaHCO3 ® BaCO3 ¯ + NaOH + H2O
c/ Dung dịch (NH4)2SO4:
Ba(OH)2 + (NH4)2SO4 ® BaSO4 ¯ + 2NH3­ + 2H2O
d/ Dung dịch Al2(SO4)3:
3Ba(OH)2 + 2Al(NO3)3 ® 2Al(OH)3 + 3Ba(NO3)2
Ba(OH)2 + 2Al(OH)3 ® Ba(AlO2)2 + 4H2O
Câu 4: Từ đá vôi, muối ăn, nước và các điều kiện cần thiết, hãy điều chế: Na2CO3; NaHCO3; CaCl2; nước Javel.
Hướng dẫn giải
CaCO3 CaO + CO2
2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2­ + Cl2 ­
CaO + H2O ® Ca(OH)2
H2 + Cl2 2HCl
2NaOH + CO2 ® Na2CO3 + 2H2O
NaOH + CO2 ® NaHCO3
Ca(OH)2 + 2HCl ® CaCl2 + 2H2O
2NaOH + Cl2 ® NaCl + NaClO + H2O
Câu 5: Đốt cháy hoàn toàn a gam S rồi cho sản phẩm sục qua 200 ml dung dịch NaOH bM thu được dung dịch X. Chia X làm hai phần bằng nhau. Phần 1 cho tác dụng với dung dịch CaCl2 dư, thấy xuất hiện c gam kết tủa. Phần 2 cho tác dụng với dung dịch nước vôi trong dư thấy xuất hiện d gam kết tủa. Biết d > c.
a/ Viết các phương trình phản ứng đã xảy ra trong các quá trình trên.
b/ Tìm biểu thức quan hệ giữa a và b.
Hướng dẫn giải
Phương trình: S + O2 SO2 (1)
SO2 + NaOH NaHSO3 (2)
SO2 + 2NaOH Na2SO3 + H2O (3)
Phần 1 tác dụng với CaCl2 sinh ra kết tủa, chứng tỏ dung dịch X có chứa Na2SO3, phần 2 tác dụng với dung dịch Ca(OH)2 tạo kết tủa sinh nhiều kết tủa hơn chứng tỏ X có muối NaHSO3.
Na2SO3 + CaCl2 CaSO3 + 2 NaCl (4)
NaHSO3 + Ca(OH)2 CaSO3 + NaOH + H2O (5)
Na2SO3 + Ca(OH)2 CaSO3 + 2NaOH (6)
nS = a/32 (mol), nNaOH = 0,2b (mol)
Theo (2), (3): Để SO2 tác dụng với dd NaOH sinh ra 2 muối thì:
1 < = < 2 1< = < 2 < b <
Câu 6. Cho các thí nghiệm sau:
Thí nghiệm 1: Cho BaO vào dung dịch H2SO4 loãng, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được kết tủa A và dung dịch B.
Thí nghiệm 2: Cho Al dư vào dung dịch B thu được khí E và dung dịch D.
Thí nghiệm 3: Cho dung dịch Na2CO3 vào dung dịch D thu được kết tủa F.
Xác định các chất A, B, D, E, F và viết PTHH.
Hướng dẫn giải
BaO + H2SO4 ® BaSO4 + H2O
(A)
BaO + H2O ® Ba(OH)2
Vì Al + dung dịch B ® khí dung dịch B chứa H2SO4 dư hoặc Ba(OH)2
Na2CO3 + dung dịch D ® Kết tủa D chứa Al2(SO4)3 hoặc Ba(AlO2)2
- Nếu dung dịch B chứa H2SO4 dư:
2Al + 3H2SO4 ® Al2(SO4)3 + 3H2 ( E)
Al2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 3H2O ® 2Al(OH)3 + 3Na2SO4 + 3CO2
(F)
- Nếu dung dịch B chứa Ba(OH)2:
2Al + Ba(OH)2 + 2H2O ® Ba(AlO2)2 + 3H2 (E)
Ba(AlO2)2 + Na2CO3 ® BaCO3 + 2NaAlO2
( F)
Câu 7. Viết các phương trình hoá học thể hiện theo sơ đồ biến hoá sau ( ghi rõ điều kiện nếu có )
Hướng dẫn giải
1) Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2↑
2) Ca(OH)2 + 2CO2 → Ca(HCO3)2
3) Ca(HCO3)2 + 2HCl → CaCl2 + 2CO2↑ + 2H2O
4) CaCl2 + 2AgNO3 → Ca(NO3)2 + 2AgCl↓
5) 2AgCl 2Ag + Cl2
6) Cl2+ 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O
7) 2NaCl + 2H2O 2 NaOH + H2↑ +Cl2↑
Câu 9. Chọn các chất X1, X2, X3, X4, X5, X6 thích hợp và hoàn thành các phương trình hoá học sau:
(1) X1 + X2 ® Na2SO4 + BaSO4 + CO2 + H2O.
(2) X1 + X3 ® Na2SO4 + BaSO4 + CO2 + H2O.
(3) FeSO4 + X4 ® Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O.
(4) X2 + X5 ® BaCO3 + H2O.
(5) X2 + X6 ® BaCO3 + CaCO3 + H2O.
(6) X1 + X5 (dư) ® BaSO4 + NaOH + H2O.
Hướng dẫn giải
X1: NaHSO4; X2: Ba(HCO3)2; X3: BaCO3; X4: H2SO4 đặc; X5: Ba(OH)2; X6: Ca(OH)2
(1) 2NaHSO4 + Ba(HCO3)2 ® Na2SO4 + BaSO4↓ + 2CO2 + 2H2O
(2) 2NaHSO4 + BaCO3 ® Na2SO4 + BaSO4↓ + CO2↑ + H2O
(3) 2FeSO4 + 4H2SO4 đặc ® Fe2(SO4)3 + SO2↑ + 4H2O
(4) Ba(HCO3)2 + Ba(OH)2 ® 2BaCO3↓ + 2H2O
(5) Ba(HCO3)2 + Ca(OH)2 ® BaCO3↓ + CaCO3↓ + H2O
(6) NaHSO4 + Ba(OH)2 (dư) ® BaSO4 + NaOH + H2O
Câu 9. Hỗn hợp A gồm BaO, FeO, Al2O3. Hoà tan A trong lượng nước dư được dung dịch D và phần không tan B. Sục khí CO2 dư vào D, phản ứng tạo kết tủa. Cho khí CO dư qua B nung nóng được chất rắn E. Cho E tác dụng với dung dịch NaOH dư, thấy tan một phần và còn lại chất rắn G. Hoà tan hết G trong lượng dư dung dịch H2SO4 loãng rồi cho dung dịch thu được tác dụng với dung dịch KMnO4. Giải thích thí nghiệm trên bằng các phương trình phản ứng.
Hướng dẫn giải
Hoà tan hỗn hợp A vào lượng nước dư có các phản ứng:
BaO + H2O Ba(OH)2
Al2O3 + Ba(OH)2 Ba(AlO2)2 + H2O
Phần không tan B gồm: FeO và Al2O3 dư
(do E tan một phần trong dung dịch NaOH) dung dịch D chỉ có Ba(AlO2)2.
* Sục khí CO2 dư vào D:
Ba(AlO2)2 + 2CO2 + 4H2O 2Al(OH)3 + Ba(HCO3)2
* Sục khí CO dư qua B nung nóng có phản ứng:
FeO + CO Fe + CO2
chất rắn E gồm: Fe và Al2O3
* Cho E tác dụng với dung dịch NaOH dư:
Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O
chất rắn G là Fe
* Cho G tác dụng với H2SO4:
Fe + H2SO4 FeSO4 + H2
Và dung dịch thu được tác dụng với dung dịch KMnO4
10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
Câu 10. Đốt hỗn hợp C và S trong Oxygen dư được hỗn hợp khí A. Chia hỗn hợp khí A làm 2 phần.
- Cho phần 1 (khí A) lội qua dung dịch NaOH thu được dung dịch B và khí C.
- Cho khí C qua hỗn hợp chứa CuO, MgO nung nóng thu được chất rắn D và khí E.
- Cho khí E lội qua dung dịch Ca(OH)2 thu được kết tủa F và dung dịch G thêm dung dịch KOH vào G lại thấy có kết tủa F xuất hiện. Đun nóng G cũng thấy kết tủa F.
- Cho phần 2 (khí A) qua xúc tác V2O5 ở nhiệt độ 450C thu được khí M. Dẫn M qua dung dịch BaCl2 thấy có kết tủa N.
Xác định thành phần A, B, C, D, E, F, G, M, N và viết tất cả các phương trình phản ứng xảy ra.
Hướng dẫn giải
+ Đốt hỗn hợp C và S trong O2 dư :
2C + O2 → 2 CO
C + O2 → CO2
S + O2 → SO2
Hỗn hợp khí A: CO2 , SO2, CO và O2 dư
+ Cho hỗn hợp khí A qua dung dịch NaOH:
CO2 + 2NaOH →Na2CO3 + H2O
SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O
Dung dịch B chứa Na2CO3, Na2SO3 ; khí C chứa: O2, CO
C qua CuO, MgO nóng. Chỉ có CuO phản ứng với CO
CuO + CO → Cu + CO2
Chất rắn D ( MgO, Cu ) và khí E có: CO2, O2, CO dư
E lội qua Ca(OH)2 :
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2
Kết tủa F là CaCO3
Dung dịch G: Ca(HCO3)2
Ca(HCO3)2+ 2KOH → CaCO3 + K2CO3 + H2O
Ca(HCO3)2 → CaCO3+ CO2 + H2O
A qua xúc tác V2O5 và nhiệt độ
2SO3 + O2 → 2SO3 ( khí M)
M qua dung dịch BaCl2
SO3 + H2O + BaCl2 → BaSO4 + 2HCl
Kết tủa N: BaSO4
Dạng 2: Giải thích hiện tượng
- Phương pháp:
Nắm vững tính chất hóa học và nhất là tính chất vật lí của các chất (trạng thái tồn tại: rắn, lỏng, khí; màu sắc, mùi). Viết phương trình hóa học để giải thích.
- Bài tập giải chi tiết
Câu 1: Tại sao khi cho vôi sống vào nước, ta thấy khói bốc lên mù mịt, nước vôi như bị sôi lên và nhiệt độ hố vôi rất cao có thể gây nguy hiểm cho tính mạng của người và động vật. Do đó cần tránh xa hố đang tôi vôi hoặc sau khi tôi vôi ít nhất 1 - 2 ngày ?
Hướng dẫn giải
Khi tôi vôi đã xảy ra phản ứng tạo thành calcium hydroxide: CaO  +  H2O → Ca(OH)2
Phản ứng này tỏa rất nhiều nhiệt nên làm nước sôi lên và bốc hơi đem theo cả những hạt Ca(OH)2 rất nhỏ tạo thành như khói mù trắng. Do nhiệt tỏa ra nhiều nên nhiệt độ của hố vôi rất cao. Do đó người và động vật cần tránh xa hố vôi để tránh rơi xuống hố vôi tôi sẽ gây nguy hiểm đến tính mạng.
Câu 2: Vì sao bôi vôi tôi vào chỗ ong, kiến đốt sẽ đỡ đau?
Hướng dẫn giải
Do trong nọc của ong, kiến, nhện (và một số côn trùng  khác) có acid hữu cơ tên là formic acid (HCOOH). Vôi tôi (calcium hydroxide ) là base nên trung hòa acid làm ta đỡ đau.
Câu 3: Tại sao khi tô vôi lên tường thì lát sau vôi khô và cứng lại ?
Hướng dẫn giải
Vôi là calcium hydroxide, là chất tan ít trong nước nên khi cho nước vào tạo dung dịch trắng đục, khi tô lên tường thì Ca(OH)2 nhanh chóng
khô và cứng lại vì tác dụng với CO2 trong không khí theo phương trình:
Ca(OH)2  +  CO2 →  CaCO3 + H2O
Câu 4: Tại sao khi nấu nước giếng ở một số vùng lại có lớp cặn ở dưới đáy ấm? Cách tẩy lớp cặn này?
Hướng dẫn giải
Trong tự nhiên nước ở một số vùng là nước cứng tạm thời, là nước có chứa muối Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2. Khi nấu sôi sẽ xảy ra phản ứng hoá học :
Ca(HCO3)2    →    CaCO3 + CO2 + H2O
Mg(HCO3)2    →   MgCO3 + CO2 + H2O
CaCO3, MgCO3 sinh ra đóng cặn. Cách tẩy cặn ở ấm: Cho vào ấm 1 lượng dấm (CH3COOH 5%), đun sôi rồi để nguội, tráng rửa lại nhiều lần bằng nước sạch. Dấm sẽ hòa tan các kết tủa trên do phản ứng:
CaCO3 + CH3COOH → (CH3COO)2Ca + H2O
MgCO3 + CH3COOH → (CH3COO)2Mg + H2O
Câu 5: Tại sao để cải tạo đất ở một số ruộng chua người ta thường bón bột vôi ?
Hướng dẫn giải
Thành phần của bột vôi chú yếu là CaO, ngoài ra còn có Ca(OH)2 và một số ít CaCO3. Ở ruộng đất bị chua có chứa acid, pH < 7, có phản ứng giữa acid với CaO, Ca(OH)2, CaCO3 làm giảm tính acid nên ruộng sẽ hết chua.
Câu 6: Hiện tượng tạo hang động và thạch nhũ với những hình dạng phong phú đa dạng được hình thành như thế nào?
Hướng dẫn giải
* Ở các vùng núi đá vôi, thành phần chủ yếu là CaCO3. Khi trời mưa trong không khí có CO2 tạo thành môi trường acid nên làm tan được đá vôi. Những giọt mưa rơi xuống sẽ bào mòn đá theo phương trình: CaCO3  +  CO2  + H2O → Ca(HCO3)2
* Theo thời gian tạo thành các hang động. Khi nước có chứa Ca(HCO3)2 ở đá thay đổi về nhiệt độ và áp suất nên khi giọt nước nhỏ từ từ có cân bằng: Ca(HCO3)2 →  CaCO3  +  CO2  + H2O
Như vậy lớp CaCO3 dần dần lưu lại ngày càng nhiều, dày tạo thành những hình thù đa dạng
Câu 7: Vì sao không được dập tắt đám cháy kim loại mạnh bằng bình cứu hỏa chứa khí CO2 hoặc bằng nước, cát?
Hướng dẫn giải
* Do một số kim loại có tính khử mạnh như K, Na, Ca, Mg… vẫn cháy trong khí quyển CO2 ở nhiệt độ cao.
2Mg + CO2 → 2MgO + C
Carbon sinh ra tiếp tục cháy C + O2 → CO2
* Tương tự, một số kim loại có tính khử mạnh như K, Na, Ca, Mg (ở nhiệt độ cao)… cũng có phản ứng với nước sẽ tạo ra vụ nổ hydrogen hoặc làm văng các kim loại đang cháy gây nguy hiểm.
Ca + H2O → Ca(OH)2 + H2
Mg + H2O → MgO + H2
2H2 + O2 → 2H2O (phản ứng nổ khi đúng tỉ lệ mol H2 : O2 = 2: 1)
* Khi dùng cát (thành phân chính là SiO2, silicon dioxide), phản ứng cũng xảy ra ở nhiệt độ cao:
2Mg + SiO2 → 2MgO + Si
Vậy cách đúng để dập tắt đám cháy các kim loại mạnh này là gì?
* Cách lí khu vực cháy, đứng xa đám cháy ở khu vực an toàn.
* Có lực lượng cứu hỏa chuyên nghiệp.
* Dùng chất bột khô để chữa cháy: bình chữa cháy bột kết hợp NaHCO3 và khí đẩy N2 tạo ra một vùng bảo vệ xung quanh đám cháy, ngăn không cho tiếp xúc oxygen, không gây ra phản ứng hóa học.
Câu 8: Giải thích phản ứng hóa học thể hiện trong câu tục ngữ “ Nước chảy đá mòn”?
Hướng dẫn giải
Thành phần chủ yếu của đá là CaCO3. Trong không khí có khí CO2 nên nước hòa tan một phần tạo thành acid H2CO3. Do đó xảy ra phản ứng hóa học :
CaCO3  +  CO2  + H2O → Ca(HCO3)2
Khi nước chảy cuốn theo Ca(HCO3)2, theo nguyên lí dịch chuyển cân bằng thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo phía phải. Kết quả là sau một thời gian nước đã làm cho đá bị bào mòn dần.
Câu 9: Vì sao ném đất đèn xuống ao làm cá chết? 
Hướng dẫn giải
Đất đèn có thành phần chính là CaC2 calcium carbide, khi tác dụng với nước sinh ra khí acetylene và calcium hydroxide:
CaC2 + 2H2O  →   C2H2 + Ca(OH)2
acetylene có thể tác dụng với nước tạo ra acetic aldehyde, chính chất này làm tổn thương đến hoạt động hô hấp của cá vì vậy có thể làm cá chết
C2H2 + H2O → CH3CHO.
Câu 10: Nước thải công nghiệp thường chứa các kim loại nặng như thủy ngân, chì, sắt… ở dạng muối tan. Để xử lí sơ bộ nước thải trên (làm giảm hàm lượng các muối của kim loại nặng) với chi phí thấp,dễ kiếm, người ta sử dụng hóa chất nào? Hãy giải thích và viết phương trình phản ứng minh họa?
Hướng dẫn giải
Chọn dung dịch nước vôi trong Ca(OH)2 làm chất xử lý sơ bộ ion kim loại nặng trong nước thải. Các muối tan của các kim loại nặng sẽ tạo kết tủa với dung dịch base dưới dạng các base không tan. Dung dịch Ca(OH)2 là một base mạnh, dễ tìm và khá rẻ trong cuộc sống.
Phương trình phản ứng minh họa: 2Fe(NO3)3 + 3Ca(OH)2 2Fe(OH)3 + 3Ca(NO3)2
Câu 11. Một học sinh A khi đi tham quan khu du lịch ở Tam Cốc – Bích Động ở tỉnh Ninh Bình đã mang về một lọ nước được lấy từ nhũ đá trên trần động nhỏ xuống.
Học sinh đó đã chia lọ nước thành ba phần và làm các thí nghiệm sau:
- Phần 1: Đun sôi.
- Phần 2: Cho vào đó dung dịch acid clohiđric.
- Phần 3: Cho vào đó dung dịch NaOH.
Hãy nêu hiện tượng và viết các phương trình hóa học có thể xảy ra.
Hướng dẫn giải
Lọ nước học sinh mang về là dung dịch chứa Ca(HCO3)2 (chất chủ yếu)
+ Phần 1: Đun sôi có cặn trắng và khí bay ra
+ Phần 2: Cho tác dụng với dung dịch HCl có khí thoát ra
+ Phần 3: Cho tác dụng với dung dịch NaOH có kết tủa trắng xuất hiện.
Câu 12. Nêu hiện tượng, viết phương trình hóa học xảy ra khi dẫn từ từ khí CO2 đến dư vào dung dịch hỗn hợp gồm BaCl2 và NaOH.
Hướng dẫn giải
Khi cho CO2 từ từ đến dư vào dung dịch thì có kết tủa xuất hiện, lượng kết tủa tăng dần đến không đổi sau đó giảm dần và tạo thành dung dịch trong suốt.
Câu 13. Nêu hiện tượng, giải thích bằng phương trình hóa học khi sục từ từ cho đến dư khí CO2 vào dung dịch nước vôi trong.
Hướng dẫn giải
Kết tủa xuất hiện, khối lượng kết tủa tăng dần đến cực đại (khi Ca(OH)2 hết), sau đó tan dần đến hết, dung dịch trở nên trong suốt:
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
CO2 + H2O + CaCO3 Ca(HCO3)2
Dạng 3: Bài toán xác định tên kim loại
- Phương pháp:
+ Với bài toán xác định tên của 1 kim loại: Cần xác định phân tử khối (M) của kim loại để xác định được tên kim loại đó.
TH1: Khi đã biết hóa trị của kim loại: viết các phương trình hóa học, lắp số mol để tìm M, kết luận tên kim loại.
TH2: Khi chưa biết hóa trị của kim loại: Gọi hóa trị là n (n = 1, 2 hoặc 3); viết các phương trình hóa học, lắp số mol để tìm phương trình liên hệ giữa M và n; kẻ bảng với n = 1, 2 hoặc 3 ta tìm được M tương ứng, kết luận tên kim loại.
+ Với bài toán xác định tên của 2 kim loại cùng một nhóm A và hai chu kì liên tiếp: Sử dụng phương pháp trung bình, gọi công thức chung của 2 kim loại là R, viết các phương trình hóa học, lắp số mol để tìm phân tử khối trung bình của hỗn hợp, từ đó kết luận tên 2 kim loại.
- Bài tập giải chi tiết.
Câu 1: Cho một lượng kim loại R tác dụng với oxygen thu được 9,6 gam hỗn hợp R và RO. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp đó bằng dung dịch HCl dư thì thu được dung dịch chứa 28,5 gam muối. Xác định R.
Hướng dẫn giải
Vì R là kim loại có hóa trị II không đổi nên:
2R + O2 2RO (1)
M dư nên A chứa RO và R dư.
RO + 2HCl RCl2 + H2O (2)
R + 2HCl RCl2 + H2 (3)
Phương pháp trung bình:
Theo (2) và (3): nR (dư) + nRO = = (mol).
Vì: MR < < MRO MR < 9,6 : < MR + 16
* MR < < MR + 16
28,5.MR < 9,6.MR + 681,6 < 28,5.MR + 456
(*)
Từ (*) và R có hóa trị II R chỉ có thể là Mg (24)
Câu 2: X gồm 2 kim loại Mg và R. Cho 8 gam X vào dung dịch HCl dư, thu được 4,958 lít khí (đkc). Nếu cho 16 gam X tác dụng vừa đủ với 12,395 lít khí clo (đkc). Xác định kim loại R.
Hướng dẫn giải
nCl2 ( 16 g X) = 0,5 mol → nCl2 ( 8 g X) = 0,25 mol
TH1: R không phản ứng với HCl. Gọi n là hóa trị của R ( 1 n 3, n nguyên)
Mg + 2HCl ® MgCl2 + H2; Mg + Cl2 ® MgCl2
0,2 0,2 mol 0,2 0,2 mol
Vì 0,2 < 0,25 R có phản ứng với Cl2.
2R + nCl2 ® 2RCln
0,05 mol
MR = ( 8- 0,2.24) : = 32n Cặp giá trị phù hợp là n = 2 và MR = 64 R là Cu
TH2: R phản ứng với HCl. Gọi n là hóa trị của R khi phản ứng với HCl ( 1 n 3, n nguyên)
Mg + 2HCl ® MgCl2 + H2
a a mol
2R + 2nHCl ® 2RCln + nH2
b nb mol 0,5nb
Mg + Cl2 ® MgCl2
a a mol
Gọi m là hóa trị của R khi phản ứng với Cl2 (n m 3, n nguyên)
2R + mCl2 ® 2RClm
b 0,5nb mol
Theo đề, ta có:
n < m 3; b = = R = 12n + 32.(m-n)
Cặp giá trị phù hợp là m =3; n = 2 ( R = 56) R là Fe
Câu 3: Hòa tan 1,7 gam hỗn hợp gồm kẽm và kim loại A (hóa trị II duy nhất) trong dung dịch HCl dư tạo 743,7 ml khí (đkc). Mặt khác, nếu hòa tan 1,9 gam kim loại A thì dùng không hết 200 mL dung dịch HCl 0,5 M. Xác định kim loại A.
Hướng dẫn giải
nH= 0,03 (mol)
Zn + 2HCl ZnCl2 + H2 (1)
A + 2HCl ACl2 + H2 (2)
Theo (1,2): nZn + nA = nH= 0,03 (mol)
Khối lượng mol trung bình của 2 kim loại = = 56,67 (g/mol)
Vì MZn = 65 > 56,67 MA < 56,67 (*)
nHCl = 0,2.0,5 = 0,1 (mol)
A + 2HCl → ACl2 + H2 (2)
mol
Theo đề: < 0,1 MA > 38 (**)
Từ (*), (**) và A có hóa trị II A chỉ có thể là Ca (40)
Câu 4: Hoà tan a gam một oxide kim loại hoá trị II (không đổi) bằng một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 4,9% người ta thu được một dung dịch muối có nồng độ 5,88%. Xác định tên kim loại hoá trị II.
Hướng dẫn giải
Xét 1 mol MO.
MO + H2SO4 ® MSO4 + H2O
1 mol 1 mol 1 mol 1 mol
= (M + 16).1 + 2000 = M + 2016 (g)
: Mg.
Câu 5: Hòa tan một muối carbonate kim loại R bằng một lượng dung dịch H2SO4 9,8% , thu được một dd muối sulfate có nồng độ 11,54%. Tìm công thức của muối carbonate.
Hướng dẫn giải
Xét 1 mol RCO3.
RCO3 + H2SO4 ® RSO4 +CO2 + H2O
1 mol 1 mol 1 mol 1 mol
Khối lượng dd H2SO4 là: mH2SO4 = 1000 gam
Theo ĐLBTKL:
= (M + 60).1 + 1000 - 44 = M + 1016 (g)
C% RSO4 = (M + 96).100/(M + 1016) = 11,54
M = 24 nên công thức của muối là MgCO3
Câu 6: Hoà tan 1,37g kim loại thuộc nhóm IIA vào nước dư thu được dung dịch X và 247,9 mL khí (đkc). Xác định tên kim loại M?
Hướng dẫn giải
n H2 = 0,01 mol
M + H2O →M(OH)2 + H2
nM = 0,01 nên M = 137, M là Ba
Câu 7: Hòa tan hoàn toàn 2,625 gam hỗn hợp 2 kim loại kiềm thổ (thuộc 2 chu kì liên tiếp trong BTH) vào dung dịch HCl dư. Sau khi phản ứng kết thúc thu được 1,85925 lit khí (đkc). Xác định tên 2 kim loại ?
Hướng dẫn giải
Gọi công thức chung của 2 kim loại là R
R + 2HCl →RCl2 + H2
n hỗn hợp = nH2 = 0,075 nên phân tử khối trung trình Mtb = 2,625/0,075 = 35.
Do M1 < Mtb = 35 < M2, 2 kim loại kiềm thổ thuộc 2 chu kì liên tiếp nên 2 kim loại là Mg và Ca
Dạng 4: Bài toán CO2, SO2 tác dụng dung dịch base
Bài toán 1. Khí CO2 (SO2 ) tác dụng với dung dịch NaOH (KOH)
Phản ứng xảy ra:
CO2 + NaOH g NaHCO3
CO2 + 2NaOH g Na2CO3 + H2O
Thang sản phẩm:
Tỉ lệ
T < 1
T = 1
1 < T < 2
T = 2
T > 2
Sản phẩm
NaHCO3 và CO2 dư
NaHCO3
NaHCO3 và Na2CO3
Na2CO3
Na2CO3 và NaOH dư
Bài toán 2. Khí CO2 (SO2) tác dụng với dung dịch Ca(OH)2 (Ba(OH)2)
Thang sản phẩm:
Tỉ lệ
T < 1
T = 1
1 < T < 2

onthicaptoc.com Chuyen de 8 Cac dang bai tap kiem tho