Giáo án Hóa học 12 - Bài 26: Kim loại kiềm thổ và hợp chất quan trọng của kim loại kiềm thổ

Tuần 20 Tiết 1, 2 Tiết PPCT: 58, 59 Bài 26: KIM LOẠI KIỀM THỔ VÀ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI KIỀM THỔ I. Mục tiêu: 1. Nêu lên được - Vị trí, cấu hình electron nguyên tử, tính chất của kim loại kiềm thổ. - Tính chất hóa học cơ bản và ứng dụng của một số hợp chất quan trọng của kim loại kiềm thổ. - Khái niệm về nước cứng (tính cứng tạm thời, vĩnh cửu, toàn phần), tác hại của nước cứng và các phương pháp làm mềm nước cứng. - Cách nhận biết ion Ca2+, Mg2+ trong dung dịch. 2. Trình bày được kim loại kiềm thổ có tính khử mạnh (tác dụng với oxi, clo, axit). 3. Dự đoán, kiểm tra dự đoán và kết luận được tính chất hóa học chung của kim loại kiềm thổ, tính chất của Ca(OH)2. 4. Viết được PTHH dạng phân tử và ion rút gọn minh họa tính chất hóa học. 5. Tính được thành phần phần trăm về khối lượng muối trong hỗn hợp phản ứng. II. Chuẩn bị: Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. III. Tiến trình dạy học: 1. Ổn định lớp 2. Kiểm tra bài cũ: Viết cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố 4Be, 12Mg, 20Ca. Nhận xét về số electron ở lớp ngoài cùng. 3. Bài mới: Hoạt động của GV – HS Nội dung Hoạt động 1 v GV dùng bảng tuần hoàn và cho HS tìm vị trí nhóm IIA. v HS viết cấu hình electron của các kim loại Be, Mg, Ca, và nhận xét về số electron ở lớp ngoài cùng. A. Kim loại kiềm thổ I. Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử - Kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA của bảng tuần hoàn, gồm các nguyên tố beri (Be), magie (Mg), canxi (Ca), stronti (Sr), bari (Ba) và Ra (Ra). - Cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns2 (n là số thứ tự của lớp). Be: [He]2s2; Mg: [Ne]2s2; Ca: [Ar]2s2; Sr: [Kr]2s2; Ba: [Xe]2s2 Hoạt động 2 v HS dựa nghiên cứu bảng 6.2. Một số hằng số vật lí quan trọng và kiểu mạng tinh thể của kim loại kiềm thổ để rút ra các kết luận về tính chất vật lí của kim loại kiềm thổ như bên. v GV ?: Theo em, vì sao tính chất vật lí của các kim loại kiềm thổ lại biến đổi không theo một quy luật nhất định giống như kim loại kiềm ? II. Tính chất vật lí - Màu trắng bạc, có thể dát mỏng. - Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các kim loại kiềm thổ tuy có cao hơn các kim loại kiềm nhưng vẫn tương đối thấp. - Khối lượng riêng nhỏ, nhẹ hơn nhôm (trừ Ba). Độ cứng cao hơn các kim loại kiềm nhưng vẫn tương đối mềm. Hoạt động 3 v GV ?: Từ cấu hình electron nguyên tử của các kim loại kiềm thổ, em có dự đoán gì về tính chất hoá học của các kim loại kiềm thổ ? v HS viết bán phản ứng dạng tổng quát biểu diễn tính khử của kim loại kiềm thổ. III. Tính chất hóa học - Các nguyên tử kim loại kiềm thổ có năng lượng ion hoá tương đối nhỏ, vì vậy kim loại kiềm thổ có tính khử mạnh. Tính khử tăng dần từ Be đến Ba. M ® M2+ + 2e - Trong các hợp chất các kim loại kiềm thổ có số oxi hoá +2. v GV yêu cầu HS lấy các thí dụ minh hoạ và viết PTHH để minh hoạ cho tính chất của kim loại nhóm IIA. 1. Tác dụng với phi kim 2. Tác dụng với axit a) Với HCl, H2SO4 loãng b) Với HNO3, H2SO4 đặc 3. Tác dụng với nước: Ở nhiệt độ thường Be không khử được nước, Mg khử chậm. Các kim loại còn lại khử mạnh nước giải phóng khí H2. Ca + 2H2O ® Ca(OH)2 + H2 Hoạt động 4 v HS nghiên cứu SGK để biết được những tính chất của Ca(OH)2. v GV giới thiệu thêm một số tính chất của Ca(OH)2 mà HS chưa biết. B. Một số hợp chất quan trọng của canxi 1. Canxi hiđroxit v Ca(OH)2 còn gọi là vôi tôi, là chất rắn màu trắng, ít tan trong nước. Nước vôi là dung dịch Ca(OH)2. v Hấp thụ dễ dàng khí CO2: CO2 + Ca(OH)2 ® CaCO3 + H2O nhận biết khí CO2 v Ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp: sản xuất NH3, CaOCl2, vật liệu xây dựng, v GV biểu diễn thí nghiệm sục khí CO2 từ từ đến dư vào dung dịch Ca(OH)2. v HS quan sát hiện tượng xảy ra, giải thích bằng phương trình phản ứng. v GV hướng dẫn HS dựa vào phản ứng phân huỷ Ca(HCO3)2 để giải thích các hiện tượng trong tự nhiên như cặn trong nước đun nước, thạch nhũ trong các hang động,.. 2. Canxi cacbonat v Chất rắn màu trắng, không tan trong nước, bị phân huỷ ở nhiệt độ cao. v Bị hoà tan trong nước có hoà tan khí CO2 Hoạt động 4 v GV giới thiệu về thạch cao sống, thạch cao nung. v Bổ sung những ứng dụng của CaSO4 mà HS chưa biết. 3. Canxi sunfat v Trong tự nhiên, CaSO4 tồn tại dưới dạng muối ngậm nước CaSO4.2H2O gọi là thạch cao sống. v Thạch cao nung: v Thạch cao khan là CaSO4 Hoạt động 5 v GV ? - Nước có vai trò như thế nào đối với đời sống con người và sản xuất? - Nước sinh hoạt hàng ngày lấy từ đâu? Là nguồn nứơc gì? v GV: thông báo: Nước tự nhiên lấy từ sông suối, ao hồ. nước ngầm là nước cứng, vậy nước cứng là gì ? Nước mềm là gì? Lấy ví dụ. v GV ?: Em hãy cho biết cơ sở của việc phân loại tính cứng là gì ? Vì sao gọi là tính cứng tạm thời ? Tính cứng vĩnh cữu ? C. Nước cứng 1. Khái niệm: - Nước chứa nhiều ion Ca2+ và Mg2+ được gọi là nước cứng. - Nước chứa ít hoặc không chứa các ion Mg2+ và Ca2+ được gọi là nước mềm. v Phân loại: a) Tính cứng tạm thời: Gây nên bởi các muối Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2. Khi đun sôi nước, các muối Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2 bị phân huỷ ® tính cứng bị mất. b) Tính cứng vĩnh cữu: Gây nên bởi các muối sunfat, clorua của canxi và magie. Khi đun sôi, các muối này không bị phân huỷ. c) Tính cứng toàn phần: Gồm cả tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cữu. Hoạt động 6 v GV ? Trong thực tế em đã biết những tác hại nào của nước cứng ? v HS: Đọc SGK và thảo luận. 2. Tác hại - Đun sôi nước cứng lâu ngày trong nồi hơi, nồi sẽ bị phủ một lớp cặn. Lớp cặn dày 1mm làm tốn thêm 5% nhiên liệu, thậm chí có thể gây nổ. - Các ống dẫn nước cứng lâu ngày có thể bị đóng cặn, làm giảm lưu lượng của nước. - Quần áo giặ bằng nước cứng thì xà phòng không ra bọt, tốn xà phòng và làm áo quần mau chóng hư hỏng do những kết tủa khó tan bám vào quần áo. - Pha trà bằng nước cứng sẽ làm giảm hương vị của trà. Nấu ăn bằng nước cứng sẽ làm thực phẩm lâu chín và giảm mùi vị. Hoạt động 7 v GV đặt vấn đề: Như chúng ta đã biết nước cứng có chứa các ion Ca2+, Mg2+, vậy theo các em nguyên tắc để làm mềm nước cứng là gì? v GV ?: Nước cứng tạm thời có chứa những muối nào ? khi đung nóng thì có những phản ứng hoá học nào xảy ra ? - Có thể dùng nước vôi trong vừa đủ để trung hoà muối axit tành muối trung hoà không tan , lọc bỏ chất không tan được nứơc mềm. v GV ?: Khi cho dung dịch Na2CO3, Na3PO4 vào nước cứng tạm thời hoặc vĩnh cửu thì có hiện tượng gì xảy ra ? Viết pư dưới dạng ion. 3. Cách làm mềm nước cứng v Nguyên tắc: Làm giảm nồng độ các ion Ca2+, Mg2+ trong nước cứng. a) Phương pháp kết tủa v Tính cứng tạm thời: - Đun sôi nước, các muối Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2 bị phân huỷ tạo ra muối cacbonat không tan. Lọc bỏ kết tủa ® nước mềm. - Dùng Ca(OH)2, Na2CO3 (hoặc Na3PO4). Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ® 2CaCO3 + 2H2O Ca(HCO3)2 + Na2CO3® CaCO3 + 2NaHCO3 v Tính cứng vĩnh cữu: Dùng Na2CO3 (hoặc Na3PO4). CaSO4 + Na2CO3 ® CaCO3 + Na2SO4 v GV đặt vấn đề: Dựa trên khả năng có thể trao đổi ion của một số chất cao phân tử tự nhiên hoặc nhân tạo người ta có phương pháp trao đổi ion. v GV ?: Phương pháp trao đổi ion có thể làm mất những loại tính cứng nào ? b) Phương pháp trao đổi ion - Dùng các vật liệu polime có khả năng trao đổi ion, gọi chung là nhựa cationit. Khi đi qua cột có chứa chất trao đổi ion, các ion Ca2+ và Mg2+ có trong nước cứng đi vào các lỗ trống trong cấu trúc polime, thế chỗ cho các ion Na+ hoặc H+ của cationit đã đi vào dung dịch. - Các zeolit là các vật liệu trao đổi ion vô cơ cũng được dùng để làm mềm nước. Hoạt động 8 - HS nghiên cứu SGK để biết được cách nhận biết ion Ca2+ và Mg2+. 4. Nhận biết ion Ca2+, Mg2+ trong dung dịch v Thuốc thử: dung dịch muối và khí CO2. v Hiện tượng: Có kết tủa, sau đó kết tủa bị hoà tan trở lại. v Phương trình phản ứng: Ca2+ + ® CaCO3 Mg2+ + ® MgCO3 4. Củng cố Câu 1. Trong một cốc nước có chứa 0,01 mol Na+, 0,02 mol Ca2+, 0,01 mol Mg2+, 0,05 mol HCO3-, 0,02 mol Cl-. Nước trong cốc thuộc loại nào ? A. Nước cứng có tính cứng tạm thời. B. Nước cứng có tính cứng vĩnh cữu. C. Nước cứng có tính cứng toàn phần. P D. Nước mềm. Câu 2. Có thể dùng chất nào sau đây để làm mềm nước có tính cứng tạm thời ? A. NaCl. B. H2SO4. C. Na2CO3. P D. KNO3. Câu 3. Anion gốc axit nào sau đây có thể làm mềm nước cứng ? A. B. C. D. P Câu 4. Có thể loại bỏ tính cứng tạm thời của nước bằng cách đun sôi vì lí do nào sau đây? A. Nước sôi ở nhiệt độ cao (ở 1000C, áp suất khí quyển). B. Khi đun sôi đã làm tăng độ tan của các chất kết tủa. C. Khi đun sôi các chất khí hoà tan trong nước thoát ra. D. Các muối hiđrocacbonat của magie và canxi bị phân huỷ bởi nhiệt để tạo ra kết tủa. P Câu 5. Xếp các kim loại kiềm thổ theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, thì A. bán kính nguyên tử giảm dần. B. năng lượng ion hoá giảm dần. P C. tính khử giảm dần. D. khả năng tác dụng với nước giảm dần. Câu 2. Cho dung dịch Ca(OH)2 vào dung dịch Ca(HCO3)2 sẽ A. Có kết tủa trắng. P B. có bọt khí thoát ra. C. có kết tủa trắng và bọt khí. D. không có hiện tượng gì. 5. Dặn dò: Tiết 60 luyện tập bài 26.