Luyện tập Nguyên tố nhóm IIA

Mg không phản ứng với nước ở nhiệt độ thường.

Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử kim loại nhóm IIA là ns²

Để làm sạch cặn đá vôi (thành phần là CaCO₃) trong phích nước ta có thể dùng giấm ăn hoặc nước chanh để súc rửa. Do giấm ăn hoặc nước chanh có chứa acid có thể tác dụng với cặn đá vôi tạo thành muối tan dễ bị rửa trôi.

Dựa vào biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng, dự đoán độ bền nhiệt của các muối tăng dần theo thứ tự: MgCO₃, CaCO₃, SrCO₃, BaCO₃.

Trích các dung dịch trên làm mẫu thử và đánh số thứ tự.

Nhỏ dung dịch HCl vào các mẫu thử

Mẫu thử xuất hiện bọt khí không màu chứa dung dịch Na₂CO₃

Mẫu thử không xuất hiện hiện tượng chứa dung dịch K₂SO₄ và dung dịch Ba(NO₃)₂.

Nhỏ dung dịch Na₂CO₃ vừa nhận biết được vào hai mẫu thử chứa dung dịch K₂SO₄ và dung dịch Ba(NO₃)₂:

Mẫu thử xuất hiện kết tủa trắng chứa dung dịch K₂SO₄.

Mẫu thử không hiện tượng chứa dung dịch Ba(NO₃)₂.

Phương trình hoá học minh hoạ:

Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂↑ + H₂O

Na₂CO₃ + Ba(NO₃)₂ → BaCO₃↓ + 2NaNO₃

Thành phần chính của đá vôi là calcium carbonate là CaCO₃

Muối dễ bị phân hủy là Ca(HCO₃)₂

Ca(HCO₃)₂  CaCO₃ + CO₂ + H₂O

Đề xuất hai hoá chất là Na₂CO₃ và Na₃PO₄.

Giải thích bằng phương trình hoá học:

CaSO₄ + Na₂CO₃ → Na₂SO₄ + CaCO₃↓

MgSO₄ + Na₂CO₃ → Na₂SO₄ + MgCO₃↓

3CaCl₂ + 2Na₃PO₄ → 6NaCl + Ca₃(PO₄)₂↓

3MgCl₂ + 2Na₃PO₄ → 6NaCl + Mg₃(PO₄)₂↓

Chất phản ứng với dung dịch H₂SO₄ tạo kết tủa là BaCl₂

BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2HCl

Nước cứng chứa nhiều ion Ca²⁺ và Mg²⁺ được gọi là nước cứng

Y là hợp chất của calcium có nhiều ở dạng đá vôi, đá hoa,... nên Y là CaCO₃

Vì Z có trong thành phần không khí và thường dùng để chữa cháy và khi cho CaCO₃ phản ứng với dung dịch acid mạnh thu được Z nên Z là CO₂.

Phương trình hóa học:

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂↑ + H2O

Y                                        Z

Nước cứng tạm thời có chứa Ca(HCO₃)₂.

Độ tan trong dãy muối sulfate từ MgSO₄ đến BaSO₄ giảm dần:

+ MgSO₄ tan trong nước;

+ CaSO₄, SrSO₄ ít tan trong nước;

+ BaSO₄ không tan trong nước.

Khoáng vật dolomite có thành phần chủ yếu là MgCO₃.CaCO₃

a) K₂CO₃ + Ca(OH)₂ ⟶ 2KOH + CaCO₃

b) H₂SO₄ + 2NaOH ⟶ Na₂SO₄ + 2H₂O

c) 2HNO₃ + Mg(OH)₂ ⟶ Mg(NO₃)₂ + 2H₂O

d) Na₂SO₄ + Ba(OH)₂ ⟶ 2NaOH + BaSO₄

Mà CaCO₃ và BaSO₄ là chất không tan trong nước.

Vậy phản ứng a và d tạo ra chất không tan.

Vì dung dịch Y sau phả ứng chứa các chất tan có nồng độ bằng nhau số mol bằng nhau

Đặt số mol mỗi kim loại là a mol

A + 2HCl → ACl₂ + H₂↑

a       2a           a

B + 2HCl → BCl₂ + H₂↑

a        2a          a

n_HCl = 0,2.1,25= 0,25 mol

Trường hợp 1: Y không chứa HCl dư

n_ACl2 = n_BCl2 = a mol

Bảo toàn nguyên tố Cl ta có:

n_{HCl ban đầu} = 2a + 2a = 4a = 0,25 a = 0,0625 mol

n_X = n_ACl2 + n_BCl2 = 0,0625 + 0,0625 = 0,125 mol

M_A + M_B = 39,2 loại

Trường hợp 2: Y chứa HCl dư

n_{HCl dư} = n_AlCl2 = n_BaCl2 = a mol

Bảo toàn nguyên tố Cl ta có:

n_{HCl ban đầu} = 4a + a = 5a = 0,25 a = 0,05 mol

n_X = n_AlCl2 + n_BCl2 = 0,05 + 0,05 = 0,1 mol

M_A + M_B = 49 (nghiệm nguyên)

M_A = 9 (Be); M_B = 40 (Ca)

n_CO2 = 0,2 mol

n_OH- = n_NaOH + 2n_Ba(OH)2 = 0,25 mol

Xét tỉ lệ mol

1< < 2. Phản ứng tạo hai muối

So sánh số mol ta thấy n_Ba²⁺ > n_CO3^2-

Ba²⁺ dư

n_BaCO3 = n_CO3^2- = 0,05 mol

m = 0,05.197 = 9,85 gam

Xét 2 trường hợp:

Trường hợp 1: Sau phản ứng Mg còn dư. Chỉ có phản ứng (1) khối lượng chất rắn thu được là Fe vào Mg dư 

n_Fe = n_FeCl3 = 0,12 mol

m_Fe = 0,12 . 56 = 6,72g > 3,36 (loại) 

Trường hợp 2: Xảy ra 2 phản ứng (1) và (2) (khi Mg hết FeCl₃ còn sẽ tác dụng tiếp với Fe) 

3Mg + 2FeCl₃ → 3MgCl₂ + 2Fe (1) 

a → → (mol)

Fe + 2FeCl₃ → 3FeCl₂ (2) 

- 0,06 → 2(- 0,06) 

Đặt n_Mg = a mol 

n_{Fe dư sau pư 2} = 3,36 : 56 = 0,06 mol n_{Fe (pư2)} = (2a/3 - 0,06) mol 

Theo phản ứng 1, 2

n_FeCl3 = + 2(- 0,06) = 0,12 mol 

a = 0,12 mol 

m = 0,12 . 24 = 2,88 g

Gọi x, y lần lượt số mol của Cl₂ và O₂ có trong 0,2 mol hỗn hợp khí Y.

Ta có: x + y = 0,2 (1)

Theo định luật bảo toàn khối lượng:

m_Y = m_Z – m_X = 19,85 – 7,6 = 12,25 gam

71x + 32y = 12,25 (2)

Giải hệ phương trình (1) và (2) ta được:

x = 0,15 mol; y = 0,05 mol

Gọi a, b lần lượt là số mol của Mg và Ca có trong 7,6 gam X. Ta có:

24a + 40b = 7,6 (3)

2a + 2b = 0,5 (4)

Giải hệ phương trình (3); (4)

a = 0,15 mol; b = 0,1 mol

m_Mg = 24.0,15 = 3,6 gam