Luyện tập Nguyên tố nhóm IIA CD

Các kim loại nhóm IIA có nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy cao hơn với với kim loại kiềm, nhưng tương đối thấp so với các kim loại khác.

Nhiệt phân CaCO₃ thu được sản phẩm khí là CO₂.

CaCO₃ CaO + CO₂

n_H⁺ = 0,08 mol; n_HCO3^– = 0,03 mol; n_CO3^2– = 0,06 mol

Gọi x và y lần lượt là số mol của HCO₃^– và CO₃^2– đã phản ứng.

         HCO₃^– + H⁺ → CO₂ + H₂O

mol:    x           x          x

       CO₃²⁻ + 2H⁺ → CO₂ + H₂O

mol:  y           2y          y

Do mỗi dung dịch hỗn hợp nhỏ xuống đều chứa và với số mol ion trong từng giọt tỉ lệ tương ứng với số mol ban đầu của mỗi ion nên để tính số mol CO₂ (x + y) ta giải hệ:

⇒ n_CO2 = x + y = 0,048 mol

Do đó dung dịch sau phản ứng có chứa:

Khi thêm dung dịch chứa 0,06 mol OH^– và 0,15 mol Ba²⁺ vào dung dịch Y.

Vì n_OH^– > 2.n_HCO3^– ⇒ HCO₃^– tạo hết thành CO₃^2–.

⇒ ∑n_CO3^2– = 0,014 + 0,028 = 0,042 mol

Vì n_Ba²⁺ > n_CO3^2– + n_SO4^2– ⇒ n_BaCO3 = n_CO3^2– = 0,042 mol; n_BaSO4 = n_SO4^2– = 0,06 mol

⇒ m_{kết tủa} = 197.0,042 + 233.0,06 = 22,254 gam

n_H⁺ = 0,05 mol, n_Cu²⁺ = 0,025 mol, n_SO4^2– = 0,05 mol, n_H2 = 0,03 mol

n_OH^– = 2n_H2 = 0,06 = n_Na + 2n_Ba vì n_Na = n_Ba ⇒ Na: 0,02 mol và Ba: 0,02 mol.

          H⁺ + OH^– → H₂O

mol: 0,05   0,05               

⇒ Lượng OH^– còn lại: 0,01 mol

           Cu²⁺ + 2OH^– → Cu(OH)₂

mol: 0,005 ←  0,01   →   0,005

⇒ Cu²⁺ dư.

        Ba²⁺ + SO₄^2– → BaSO₄

mol: 0,01    0,025          0,01 

⇒ SO₄^2– dư.

Vậy m_↓ = m_Cu(OH)2 + m_BaSO4 = 2,575 g

2Mg(NO₃)₂ 2MgO + 4NO₂ + O₂

Gọi số mol O₂ là a ⇒ n_NO2 = 4a; n_Mg(NO3)2 = 2a

n_{hỗn hợp khí} = 0,25 mol ⇒ n_O2 + n_NO2 = 5a = 0,25 mol

⇒ a = 0,05 ⇒ n_Mg(NO3)2 = 0,1 (mol)

m_Mg(NO3)2 = 14,8 gam

Kim loại có thể tác dụng với nước ở điều kiện thường là Ba:

Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂

Gọi chung 2 kim loại nhóm IIA là R.

n_H2 = 0,06 (mol)

Phương trình phản ứng:

R + 2HCl → RCl₂ + H₂

Ta có:

n_HCl = 2n_H2 = 0,12 mol

m_muối = m_{kim loại} + m_Cl^– = 1,76 + 0,12.35,5 = 6,02 (g)

Do khi đun nóng dung dịch X thu được thêm kết tủa nên, trong dung dịch có muối Ca(HCO₃)₂.

Phương trình phản ứng:

       Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

mol:                   0,2    ←   0,2

       Ca(OH)₂ + 2CO₂ → Ca(HCO₃)₂

mol:                     0,1    ←     0,05

       Ca(HCO₃)₂ CaCO₃ + CO₂ + H₂O

mol:  0,05      ←         0,05

⇒ n_CO2 = 0,2 + 0,1 = 0,3 (mol)

⇒ V = 0,3.24,79 = 7,437 (lít)

Ứng dụng của vôi sống là:

- Làm vật liệu xây dựng.

- Khử chua, tẩy uế, ...

- Làm chất hút ẩm trong công nghiệp.

Ba(HCO₃)₂ phản ứng với các chất sinh ra kết tủa là: NaOH, NaHSO₄, Ca(OH)₂, H₂SO₄.

Ba(HCO₃)₂ + 2NaOH → BaCO₃↓ + Na₂CO₃ + 2H₂O

Ba(HCO₃)₂ + 2NaHSO₄ → BaSO₄↓ + Na₂SO_­4 + 2CO₂ + 2H₂O

Ba(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ → BaCO₃↓ + CaCO₃ ↓ + 2H₂O

Ba(HCO₃)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2CO₂ + 2H₂O

Vì trong không khí có chứa carbon dioxide (CO₂) → sẽ phản ứng chậm với vôi sống (CaO) tạo đá vôi:

CO₂ + CaO → CaCO₃

Khi đốt cháy mẫu thử các hợp chất trên:

- Mẫu thử cho ngọn lửa màu đỏ cam là: CaCl₂.

- Mẫu thử cho ngọn lửa màu lục là: BaCl₂.

- Mẫu thử cho ngọn lửa màu tím là: KCl.

- Mẫu thử cho ngọn lửa màu vàng là: NaCl.

CaCO₃ CaO + CO₂

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

Ca(OH)₂ + NaHCO₃ → CaCO₃ + NaOH + H₂O

Ca(OH)₂ + 2NaHCO₃ → CaCO₃ + Na₂CO₃ + 2H₂O

X là CaCO₃; X₁ là CaO; X₂ là Ca(OH)₂; Y là NaHCO₃; Y₁ là NaOH; Y₂ là Na₂CO₃.

Một số tính chất vật lí của kim loại nhóm IIA biến đổi không theo xu hướng là do kim loại nhóm IIA không có cùng một kiểu mạng tinh thể.

n_Ba(OH)2 = 0,12 (mol), n_H2 = 0,05 mol

Quy đổi X thành: Na (x mol), Ba (0,12 mol), O (y mol).

⇒ m_X = 23x + 16y + 137.0,12 = 21,9              (1)

Bảo toàn electron: x + 0,12.2 = 2y + 0,05.2     (2)

Giải hệ (1) và (2) ⇒ x = 0,14 và y = 0,14

⇒ n_OH⁻ = x + 0,12.2 = 0,38

n_CO2 = 0,3 mol

CO₂ + OH⁻ → HCO₃⁻

CO₂ + 2OH⁻ → CO₃²⁻ + H₂O

⇒ n_CO3²⁻ = n_OH⁻ − n_CO2 = 0,38 − 0,3 = 0,08 < n_Ba²⁺

⇒ n_BaCO3 = n_CO3²⁻ = 0,08 mol

⇒ m_BaCO3 = 0,08.197 = 15,76 gam

Mg(OH)₂ MgO + H₂O

CaCO₃ CaO + CO₂

Ca(HCO₃)₂ CaCO₃ + CO₂ + H₂O

⇒ Chất không bị nhiệt phân là Ca(OH)₂.

Nhóm IIA gồm các nguyên tố: beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (ba) và radium (Ra).

CaCO₃ là muối không tan trong nước.