Bài tập luyện tập tính chất hóa học của kim loại kiềm, kiềm thổ và hợp chất - Hóa 12 bài 28

Trong bài viết này, chúng ta cùng ôn tập lại một số tính chất hóa học của Kim loại kiềm, kiềm thổ và các hợp chất quan trọng của chúng. Đặc biệt là giải một số bài tập cơ bản về kim loại kiềm, kiềm thổ và các hợp chất khi tác dụng với axit.

I. Tóm tắt lý thuyết cần nhớ

1. Kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ

a) Kim loại kiềm:

- Vị trí trong bảng HT tuần hoàn: Nhóm IA

- Cấu hình electron lớp ngoài cùng: ns¹

- Tính chất hóa học đặc trưng: Tính khử mạnh nhất trong các kim loại:

- Điều chế: Điện phân nóng chảy muối halogenua:

b) Kim loại kiềm thổ

- Vị trí trong bảng tuần hoàn: Nhóm IIA

- Cấu hình electron lớp ngoài cùng: ns²

- Tính chất hóa học đặc trưng: Có tính khử chỉ sau kim loại kiềm:

- Điều chế: 

2. Một số hợp chất của kim loại kiềm

• NaOH: Natri hidroxit

- Là bazơ mạnh, tan nhiều trong nước và tỏa nhiệt: NaOH → Na⁺ + OH^-

• NaHCO₃: Natri hidrocacbonat

 2NaHCO₃  Na₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O

 NaHCO₃ tác dụng với axit và với kiềm

• Na­₂CO₃: Natri cacbonat

- Là muối của axit yếu, có đầy đủ tính chất chung của muối.

• KNO₃: 2KNO₃   2KNO₂  +  O₂↑

3. Một số hợp chất quan trọng của kim loại kiềm thổ

• Ca(OH)₂: Canxi hidroxit

- Là ba zơ mạnh, dễ dàng tác dung với CO₂: CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

• CaCO­₃: Canxi cacbonat

 CaCO₃  CaO + CO₂↑

• Ca(HCO₃)₂: Canxi hidrocacbonat

  Ca(HCO₃)₂  CaCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O

• CaSO₄: Canxi sunfat còn gọi là thạch cao

- Tùy theo lượng kết tinh trong tinh thể ta có:

 Thạch cao sống:  CaSO₄.2H₂O

 Thạch cao nung:  CaSO₄.H₂O

 Thạch cao khan:  CaSO₄.

4. Nước cứng

a) Khái niệm

- Nước cứng là nước có chứa nhiều ion Ca²⁺ và Mg²⁺.

b) Phân loại:

- Nước cứng tạm thời: chứa Ca(HCO₃)₂ và Mg(HCO₃)₂.

- Nước cứng có tính cứng vĩnh cửu: Chứa các muối clorua và sunfaat của canxi và magie.

- Nước cứng toàn phần: có cả tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu.

c) Cách làm mềm nước cứng

- Phương pháp kết tủa

- Phương pháp trao đổi ion: cho nước cứng đi qua chất trao đổi ion (hạt zeolit) hoạc nhựa trao đổi ion.

II. Bài tập về Kim loại kiềm kiềm thổ và hợp chất

* Bài 1 trang 132 SGK Hóa 12: Cho 3,04 gam hỗn hợp NaOH và KOH tác dụng với dung dịch axit HCl thu được 4,15 gam hỗn hợp muối clorua. Khối lượng hidroxit trong hỗn hợp là:

A. 1,17 gam và 2,98 gam

B. 1,12 gam và 1,6 gam

C. 1,12 gam và 1,92 gam

D. 0,8 gam và 2,24 gam

° Lời giải bài 1 trang 132 SGK Hóa 12:

• Chọn đáp án: D. 0,8 gam và 2,24 gam

- Gọi x, y lần lượt là số mol NaOH và KOH

- Theo bài ra, hỗn hợp NaOH và KOH tác dụng với dung dịch axit HCl ta có PTPƯ:

 NaOH + HCl → NaCl + H₂O

 x(mol)           x(mol)

 KOH + HCl → KCl + H₂O

 y(mol)          y(mol)

- Theo bài ra, hỗn hợp NaOH và KOH là 3,04 gam nên có:

 40x + 56y = 3,04   (1)

- Cũng theo bài ra và theo PTPƯ, thu được 4,15 gam hỗn hợp muối clorua (gồm NaCl và KCl) nên:

 58,5x + 74,5y = 4,15   (2)

- Lập hệ PT từ (1) và (2) và giải hệ này, ta được: x = 0,02 và y = 0,04

- Vậy khối lượng của hidroxit trong hỗn hợp là:

 m_NaOH = 0,02.40 = 0,8 (g)

 m_KOH = 0,04.56 = 2,24 (g)

* Bài 2 trang 132 SGK Hóa 12: Sục khí 6,72 lít CO₂ (đktc) vào dung dịch có chứa 0,25 mol Ca(OH)₂. Khối lượng kết tủa thu được là:

A. 10 gam.   B. 15 gam.   C. 20 gam.    D. 25 gam.

° Lời giải bài 2 trang 132 SGK Hóa 12:

• Chọn đáp án: C. 20 gam.

- Theo bài ra, ta có số mol CO₂ là:

- Cũng theo bài ra, n_Ca(OH)2 = 0,25 (mol).

* Lưu ý khi giải các bài toán có khí CO₂ tác dụng với kim loại kiềm, cụ thể ở đây là Ca(OH)₂ thì ta làm như sau:

◊ Bước 1: Lập tỉ lệ: 

◊ Bước 1: So sánh k với 1

- Nếu k ≤ 1 ⇒ chỉ tạo muối CaCO₃; Mọi tính toán theo số mol của CO₂

 CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O

⇒ n_CaCO3 = n_CO2 => m_CaCO3 = ?

- Nếu k ≥ 2 ⇒ chỉ tạo muối Ca(HCO₃)₂; Mọi tính toán theo số mol của Ca(OH)₂

 2CO₂ + Ca(OH)₂ → Ca(HCO₃)₂

- Nếu 1 < k < 2 ⇒ Tạo cả 2 muối CaCO₃ và Ca(HCO₃)₂. Tính toán theo số mol CO₂ và Ca(OH)₂

 CO₂  +  Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O

 x         x (mol)

2CO₂  +  Ca(OH)₂ → Ca(HCO₃)₂

 2y       y (mol)

- Từ PTPƯ và giả thiết bài toán, ta lập được hệ:

- Từ đó tìm được x và y.

* Trở lại bài toán:

- Ta có: 

⇒ 1 < k <2 nên sẽ tạo hai muối:

- Ta có phương trình phản ứng:

 CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O  (1)

  x         x              x(mol)

 2CO₂ + Ca(OH)₂ → Ca(HCO₃)₂    (2)

 2y         y               y(mol)

- Theo PTPƯ và theo bài ra, ta có:

 n_Ca(OH)2 = x + y = 0,25   (*)

 n_CO2 = x + 2y = 0,3   (**)

- Giải hệ từ (*) và (**) ta được: x = 0,2 và y = 0,05

⇒ m_CaCO3 = 0,2.100 = 20(g).

* Bài 3 trang 132 SGK Hóa 12: Chất nào sau đây có thể dùng làm mềm nước cứng có tính vĩnh cửu

A. NaCl.   B. H₂SO₄.    C. Na₂CO₃.    D. HCl.

° Lời giải bài 3 trang 132 SGK Hóa 12:

• Chọn đáp án: C. Na₂CO₃.

- Vì nước cứng vĩnh cửu là nước chứa các ion:  Ca²⁺; Mg²⁺; SO₄^2-; Cl^- nên chọn chất làm kết tủa được ion Ca²⁺; Mg²⁺ sẽ làm mềm được nước, đó là Na₂CO₃

* Bài 4 trang 132 SGK Hóa 12: Có 28,1 gam hỗn hợp gồm MgCO₃ và BaCO₃ trong đó MgCO₃ chiếm a% về khối lượng. Cho hỗn hợp trên tác dụng hết với dung dịch axit HCl để lấy CO₂ rồi đem sục vào dung dịch có chúa 0,2 mol Ca(OH)₂ được kết tủa B. Tính a để kết tủa B thu được là lớn nhất.

° Lời giải bài 4 trang 132 SGK Hóa 12:

- Ta có các PTPƯ sau:

 MgCO₃ + 2HCl → MgCl₂ + CO₂↑ + H₂O  (1)

  x                                  x(mol)

 BaCO₃ +  2HCl → BaCl₂ + CO₂↑ + H₂O  (2)

 y                                   y(mol)

 CO₂  +  Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O.      (3)

 (x+y)    (x+y)mol

- Theo PTPƯ (1), (2) và (3), để lượng kết tủa B thu được là lớn nhất thì:

 nCO₂ = nMgCO₃ + nBaCO₃ = 0,2 mol

- Gọi x và y lần lượt là số mol của MgCO₃ và BaCO₃ ta có:

 Σn_CO2 = x + y = 0,2  (*)

- Theo bài ra, thì hỗn hợp gồm MgCO₃ và BaCO₃ có khối lượng 28,1 gam nên có:

 Σm_hh = 84x + 197y = 28,1  (**)

- Giải hệ từ (*) và (**) ta được x = 0,1 và y = 0,1

⇒ Khối lượng MgCO₃ trong hỗn hợp là: m_MgCO3 = 0,1.84 = 8,4(g).

⇒ a = %MgCO₃ = .100% = 29,89%

* Bài 5 trang 132 SGK Hóa 12: Cách nào sau đây có thể điều chế được kim loại Ca?

A. Điện phân dung dịch có màng ngăn.

B. Điện phân CaCl₂ nóng chảy.

C. Dùng Al để khử oxit CaO ở nhiệt độ cao.

D. Dùng Ba để đẩy Ca ra khỏi dung dịch CaCl₂.

° Lời giải bài 5 trang 132 SGK Hóa 12:

• Chọn đáp án: B. Điện phân CaCl₂ nóng chảy.

* Bài 6 trang 132 SGK Hóa 12: Sục khí CO₂ vào dung dịch Ca(OH)₂ thu được 3 gam kết tủa. Lọc tách kết tủa rồi đun nóng nước còn lại thu thêm 2 gam kết tủa nữa. Giá trị của a là:

A. 0,05 mol.    B. 0,06 mol.    C. 0,07 mol.    D. 0,08 mol.

° Lời giải bài 6 trang 132 SGK Hóa 12:

• Chọn đáp án: C. 0,07 mol.

- Các PTPƯ hóa học xảy ra:

 CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O (1)

 0,03                   0,03 (mol)

 2CO₂ + Ca(OH)₂→ Ca(HCO₃)₂      (2)

 0,04                    0,02 (mol)

 Ca(HCO₃)₂  CaCO₃↓ + CO₂ + H₂O    (3)

 0,02              0,02 (mol)

- Theo PTPƯ (1) thì lượng kế tủa ban đầu là 3 gam nên:

- Khi lọc kết tủa, đun nóng thì Ca(HCO₃)₂ tạo thêm kết tủa theo PTPƯ (3) nên có số mol CaCO₃ kết tủa thêm là:

- Theo PTPƯ  (3) thì: n_Ca(HCO3)2 = n_CaCO3 = 0,02 (mol).

- Như vậy tổng số mol CO₂ là: 

 a = n_CO2 = n_CO2(1) + n_CO2(2) = 0,03 + 2.0,02 = 0,07 (mol).