Giải bài tập SGK Hóa 12 Nâng cao Bài 30: Kim loại kiềm thổ

So với nguyên tử canxi, nguyên tử kali có:

A. Bán kính nguyên tử lớn hơn và độ âm điện lớn hơn.

B. Bán kính nguyên tử lớn hơn và độ âm điện nhỏ hơn.

C. Bán kính nguyên tử nhỏ hơn và độ âm điện nhỏ hơn.

D. Bán kính nguyên tử nhỏ hơn và độ âm điện lớn hơn.

Phương pháp giải

Để lựa chọn đáp án phù hợp cần dựa vào sự biến đổi tuần hoàn của kim loại kiềm thổ về bán kính nguyên tử và độ âm điện.

Hướng dẫn giải

So với nguyên tử canxi, nguyên tử kali có bán kính nguyên tử lớn hơn và độ âm điện nhỏ hơn.

⇒ Đáp án B.

Điều chế kim loại Mg bằng cách điện phân MgCl₂ nóng chảy, phản ứng nào xảy ra ở catot (cực âm)?

A. Mg → Mg²⁺ + 2e

B. Mg²⁺ +2e → Mg

C. 2Cl- → Cl₂ + 2e

D. Cl₂ + 2e → 2Cl^-

Phương pháp giải

Để lựa chọn đáp án phù hợp cần nắm rõ phương trình của phản ứng điện phân MgCl₂ nóng chảy.

Hướng dẫn giải

Điều chế kim loại Mg bằng cách điện phân MgCl₂ nóng chảy, phản ứng xảy ra ở catot (cực âm):

Mg²⁺ + 2e → Mg

⇒ Đáp án B.

Các đại lượng hoặc tính chất sau đây của kim loại kiềm thổ biến đổi như thế nào khi điện tích hạt nhân nguyên tử tăng dần?

a. Bán kính nguyên tử

b. Năng lượng ion hóa

c. Thế điện cực chuẩn E⁰

d. Tính khử

Đối với mỗi tính chất, hãy giải thích vì sao có sự biến đổi như vậy.

Phương pháp giải

Để trả lời các câu hỏi trên cần nắm rõ sự biến đổi tuần hoàn của kim loại kiềm thổ khi điện tích hạt nhân nguyên tử tăng dần.

Hướng dẫn giải

Trong cùng một phân nhóm chính nhóm II, điện tích hạt nhân tăng, số lớp electron tăng, lực hút của hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng giảm nên:

a) Bán kính nguyên tử tăng dần

b) Năng lượng ion hóa giảm dần

c) Thế điện cực giảm dần

d) Tính khử tăng dần.

Nhóm IIA trong bảng tuần hoàn có những nguyên tố Ba, Be, Ca, Ma, Sr.

a. Hãy viết các cặp oxi hóa - khử của các nguvên tố này và sắp xếp theo chiều thế điện cực chuẩn tăng dần.

b. Viết cấu hình electron nguyên tử đầy đủ của hai nguyên tố tùy chọn.

c. Vì sao các kim loại kiềm thổ có số oxi hóa là +2 mà không là +1 hoặc +3?

Phương pháp giải

a) Dựa vào dãy điện hóa để viết các cặp oxi hóa - khử.

b) Dựa vào số hiệu nguyên tử Z để viết cấu hình electron nguyên tử.

c) Dựa vào lớp ngoài cùng của các kim loại kiềm thổ để giải thích các kim loại kiềm thổ có số oxi hóa là +2 mà không là +1 hoặc +3.

Hướng dẫn giải

Câu a

Các cặp oxi hóa khử và chiều tăng dần thế điện cực chuẩn:

Câu b

Cấu hình electron đầy đủ của Be và Mg:

Be (Z= 4) : 1s²2s².

Mg (Z = 12) : 2s²2s²2p⁶3s².

Câu c

Do lớp ngoài cùng của các kim loại kiềm thổ là ns². Để đạt được cơ cấu bền vững của khí hiếm gần nhất, các nguyên tử này nhường 2e trở thành ion dương duy nhất M²⁺

Năng lượng ion hóa và thế điện cực chuẩn của các kim loại kiềm thổ liên quan như thế nào đến tính khử của kim loại này?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên cần dựa vào khả năng nhường electron. Kim loại càng dễ nhường electron (năng lượng để bứt electron ra khỏi nguyên tử thấp).

Hướng dẫn giải

Kim loại càng dễ nhường electron (năng lượng để bứt electron ra khỏi nguyên tử thấp) tức là có năng lượng ion hóa thấp thì tính khử càng mạnh, thế điện cực chuẩn càng âm.

• Năng lượng ion hóa thấp → tính khử mạnh.
• Thế điện cực chuẩn thấp → tính khử mạnh.

Câu nào sau đây diễn tả đúng tính chất của kim loại kiềm thổ?

A. Tính khử của kim loại tăng theo chiều tăng năng lượng ion hóa.

B. Tính khử của kim loại tăng theo chiều giảm năng lượng ion hóa.

C. Tính khử của kim loại tăng theo chiều tăng của thế điện cực chuẩn.

D. Tính khử của kim loại tăng theo chiều tăng của độ âm điện.

Phương pháp giải

Để chọn đáp án đúng cần ghi nhớ: Tính khử của kim loại tăng theo chiều giảm năng lượng ion hóa.

Hướng dẫn giải

Tính khử của kim loại tăng theo chiều giảm năng lượng ion hóa.

⇒ Đáp án B.

Cho 10 gam một kim loại kiềm thổ tác dụng với nước, thu được 6,11 lít khí H₂ (25⁰C và 1 atm). Hãy xác định kim loại kiềm thổ đã dùng.

Phương pháp giải

• Bước 1: Tính số mol H₂, viết phương trình hóa học.
• Bước 2: Từ phương trình, tính M của, suy ra kim loại cần tìm.

Hướng dẫn giải

Thể tích khí H₂ là:

\(n_{H_{2}} = \frac{PV}{RT} = \frac{1.6,11}{0,082.(273+25)} = 0,25 \ mol\)

Gọi kim loại kiềm thổ là R

Phương trình hóa học:

R + 2H₂O → R(OH)₂ + H₂

0,25                               0,25

Khối lượng mol của kim loại R là:

\(M_{R} = \frac{10}{0,25} = 40\)

⇒ R là canxi (Ca).