Kim loại kiềm thổ | Tính chất, ứng dụng và điều chế

Kim loại kiềm thổ là các nguyên tố thuộc nhóm IIA (nhóm 2) trong bảng tuần hoàn, gồm Be, Mg, Ca, Sr, Ba và Ra. Các nguyên tố này có cấu hình electron lớp ngoài cùng ns², hóa trị II và số oxi hóa đặc trưng +2 trong hợp chất. Bài viết hệ thống tính chất vật lí, tính chất hóa học, tính khử mạnh, ứng dụng và phương pháp điều chế kim loại kiềm thổ, giúp học sinh vận dụng vào bài tập Hóa học 12.

Kim loại kiềm thổ là gì?

Kim loại kiềm thổ thuộc nhóm nào và gồm những nguyên tố nào?

Kim loại kiềm thổ là các nguyên tố kim loại thuộc nhóm IIA (nhóm 2) trong bảng tuần hoàn hóa học, gồm beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba) và radium (Ra). Trong đó, magnesium và calcium là những nguyên tố thường được đề cập trong chương trình Hóa học phổ thông và có nhiều ứng dụng trong đời sống. [1]

Cấu hình electron và số oxi hóa đặc trưng của kim loại kiềm thổ

Nguyên tử kim loại kiềm thổ có hai electron ở lớp ngoài cùng, với cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns². Trong các phản ứng hóa học, nguyên tử thường nhường hai electron để tạo thành ion M²⁺. Trong các hợp chất thông thường, kim loại kiềm thổ có hóa trị II và số oxi hóa đặc trưng +2; cần phân biệt hóa trị II với điện tích +2 của ion M²⁺. [1]

Ra là nguyên tố phóng xạ; phần tính chất phổ thông chủ yếu xét từ Be đến Ba. Bari (barium, Ba) là kim loại kiềm thổ, không phải phi kim. [2]

Các cấu hình trên giúp xác định đặc điểm chung ns² của nhóm IIA. [1]

Đặc điểm chung và công thức hợp chất kim loại kiềm thổ

Kim loại kiềm thổ có tính khử, nhìn chung tăng dần từ Be đến Ba. Khi tham gia phản ứng, chúng có thể nhường electron để tạo thành hợp chất. Một số công thức tổng quát cần ghi nhớ gồm oxide MO, hydroxide M(OH)₂ và muối chloride MCl₂, trong đó M đại diện cho nguyên tố kim loại kiềm thổ. [1]

So với kim loại kiềm thuộc nhóm IA, kim loại kiềm thổ có hai electron lớp ngoài cùng thay vì một electron. Xét trong cùng chu kỳ, kim loại kiềm thổ thường kém hoạt động hóa học hơn kim loại kiềm tương ứng. Đây là cơ sở để phân biệt hai nhóm nguyên tố khi học về cấu tạo nguyên tử và tính chất hóa học.

Trạng thái tự nhiên

Do hoạt động hóa học mạnh, các kim loại kiềm thổ không tồn tại tự do trong tự nhiên mà chủ yếu có trong hợp chất. Magnesium và calcium có trong khoáng vật như magnesite (MgCO₃), calcite (CaCO₃) và dolomite (CaCO₃·MgCO₃). [2]

Tính chất vật lí của kim loại kiềm thổ

Đặc điểm vật lí chung

Kim loại kiềm thổ có ánh kim, thường có màu trắng bạc và dẫn điện, dẫn nhiệt. So với kim loại kiềm cùng chu kỳ, kim loại kiềm thổ nhìn chung cứng hơn và có khối lượng riêng lớn hơn. Tuy nhiên, các tính chất vật lí không biến đổi hoàn toàn đều đặn từ Be đến Ba, vì vậy cần chú ý đến từng nguyên tố khi so sánh. [1]

Sự biến đổi tính chất trong nhóm IIA

Khi đi từ Be xuống Ba, bán kính nguyên tử nhìn chung tăng dần do số lớp electron tăng. Khối lượng riêng và nhiệt độ nóng chảy cũng có sự biến đổi trong nhóm, nhưng không tăng hoặc giảm theo một quy luật đơn giản, liên tục. Do đó, khi làm bài tập, nên dựa vào dữ liệu cụ thể nếu đề bài yêu cầu so sánh nhiệt độ nóng chảy hoặc khối lượng riêng. [2]

Nhờ có khối lượng tương đối nhỏ và khả năng tạo hợp kim, magnesium được sử dụng để sản xuất các hợp kim nhẹ. Những vật liệu này có ích trong các ứng dụng cần giảm khối lượng, chẳng hạn như chế tạo một số bộ phận của phương tiện giao thông.

So sánh kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ

Bảng so sánh giúp nhận diện những khác biệt cơ bản giữa hai nhóm. Các nhận xét về độ cứng, khối lượng riêng và mức độ hoạt động hóa học mang tính khái quát; khi xét một nguyên tố cụ thể, cần dựa vào dữ liệu hoặc phản ứng được cung cấp. [1]

Tính chất hóa học của kim loại kiềm thổ

Kim loại kiềm thổ có tính khử mạnh, tức là có khả năng nhường electron trong phản ứng hóa học. Trong các hợp chất, chúng thường có số oxi hóa +2. Nhìn chung, tính khử của kim loại kiềm thổ tăng dần từ Be đến Ba, nên khả năng tham gia phản ứng của các nguyên tố này có sự khác biệt. [1]

Phản ứng của kim loại kiềm thổ với phi kim

Ở nhiệt độ thích hợp, kim loại kiềm thổ phản ứng với nhiều phi kim như oxygen và halogen. Trong các phản ứng minh họa ở THPT, sản phẩm oxide thường được biểu diễn bằng công thức MO; không nên suy rộng rằng mọi điều kiện oxi hóa đều chỉ cho một sản phẩm. Ví dụ, magnesium cháy trong oxygen tạo magnesium oxide, kèm theo ánh sáng trắng sáng mạnh. [1]

Phương trình hóa học: 2Mg + O₂ → 2MgO

Kim loại kiềm thổ cũng phản ứng với halogen như chlorine để tạo muối halide. Chẳng hạn, calcium phản ứng với chlorine tạo calcium chloride. [1]

Phương trình hóa học: Ca + Cl₂ → CaCl₂

Trong phép thử màu ngọn lửa với các hợp chất thích hợp, calcium cho màu đỏ cam, strontium cho màu đỏ son, còn barium cho màu lục. Đây là dấu hiệu hỗ trợ nhận biết các ion Ca²⁺, Sr²⁺ và Ba²⁺, không phải phép thử cho mọi kim loại trong nhóm. [1]

Phản ứng của kim loại kiềm thổ với nước

Khả năng phản ứng với nước của kim loại kiềm thổ khác nhau giữa các nguyên tố; không phải tất cả đều phản ứng mạnh ở nhiệt độ thường. Beryllium không phản ứng với nước; magnesium phản ứng rất chậm với nước lạnh nhưng phản ứng rõ hơn với nước nóng. Calcium, strontium và barium phản ứng với nước lạnh tạo hydroxide tương ứng và giải phóng khí hydrogen. [1]

Khi đun nóng magnesium với nước lỏng, có thể biểu diễn phản ứng: Mg + 2H₂O → Mg(OH)₂ + H₂. Cần phân biệt với phản ứng của magnesium với hơi nước ở nhiệt độ cao, tạo MgO và H₂. [1]

Ví dụ, calcium phản ứng với nước tạo calcium hydroxide và khí hydrogen theo phương trình:

Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂↑

Khi đi từ Be xuống Ba, phản ứng với nước nhìn chung diễn ra dễ dàng hơn. Đây là biểu hiện của xu hướng tăng tính khử trong nhóm IIA. [1]

Phản ứng của kim loại kiềm thổ với dung dịch acid

Kim loại kiềm thổ đứng trước hydrogen trong dãy hoạt động hóa học nên có thể phản ứng với nhiều dung dịch acid, chẳng hạn hydrochloric acid loãng, tạo muối và giải phóng khí hydrogen. Ví dụ, phản ứng oxi hóa – khử giữa magnesium và hydrochloric acid tạo magnesium chloride và khí hydrogen. [1]

Phương trình hóa học: Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂↑

Khi làm bài tập, cần xác định đúng kim loại, acid và điều kiện phản ứng để viết sản phẩm phù hợp. Không nên áp dụng máy móc quy tắc “kim loại + acid → muối + hydrogen” cho mọi acid, vì một số acid có tính oxi hóa mạnh như HNO₃ hoặc H₂SO₄ đặc có thể tạo sản phẩm khác. [1]

Ứng dụng của kim loại kiềm thổ

Kim loại kiềm thổ có nhiều ứng dụng trong công nghiệp nhờ đặc điểm vật lí và tính chất hóa học riêng của từng nguyên tố. Trong đó, magnesium được sử dụng để sản xuất hợp kim nhẹ, calcium được dùng trong một số quá trình luyện kim, còn beryllium và barium có những ứng dụng chuyên biệt. [1]

Cần phân biệt kim loại đơn chất với các hợp chất của chúng vì tính chất và mục đích sử dụng không giống nhau.

Ứng dụng của magnesium (Mg)

Magnesium là kim loại nhẹ, được dùng để sản xuất các hợp kim có khối lượng nhỏ nhưng đáp ứng yêu cầu cơ học trong một số ứng dụng. Những hợp kim này được sử dụng trong chế tạo linh kiện và bộ phận của phương tiện giao thông, thiết bị công nghiệp. Magnesium còn cháy với ánh sáng trắng sáng mạnh, nên được sử dụng trong pháo sáng và một số loại pháo hoa. [2]

Ứng dụng của calcium (Ca)

Dựa vào dãy điện hóa, calcium kim loại thể hiện tính khử mạnh, được sử dụng trong một số quá trình luyện kim để tách oxygen hoặc sulfur khỏi vật liệu và điều chế một số kim loại. Tuy nhiên, trong đời sống hằng ngày, các hợp chất của calcium phổ biến hơn kim loại calcium. [2]

Ví dụ, calcium carbonate (CaCO₃) là thành phần chính của đá vôi và đá phấn; thạch cao tự nhiên chủ yếu chứa calcium sulfate dihydrate (CaSO₄·2H₂O). Các hợp chất này được sử dụng trong sản xuất vật liệu xây dựng và nhiều lĩnh vực công nghiệp. Vì vậy, khi đề cập đến ứng dụng của calcium, cần xác định rõ đang nói đến calcium kim loại hay hợp chất của calcium. [1]

Ứng dụng của một số kim loại kiềm thổ khác

Beryllium có khối lượng nhỏ và độ cứng cao, được sử dụng trong một số hợp kim và thiết bị chuyên dụng. Tuy nhiên, bụi và hợp chất của beryllium có thể gây hại cho sức khỏe, nên việc sử dụng cần tuân thủ các yêu cầu an toàn nghiêm ngặt. [2]

Barium có những ứng dụng công nghiệp nhất định; trong y tế, barium sulfate (BaSO₄) được sử dụng làm chất cản quang trong một số phương pháp chẩn đoán hình ảnh đường tiêu hóa. Ứng dụng này thuộc về hợp chất barium sulfate, không phải kim loại barium. Cần lưu ý rằng nhiều hợp chất barium khác có độc tính, vì vậy không thể xem mọi hợp chất của barium đều an toàn. [2]

Điều chế kim loại kiềm thổ

Do các ion kim loại kiềm thổ khó bị khử trong dung dịch nước, phương pháp thường được trình bày ở THPT là điện phân nóng chảy muối chloride, chẳng hạn MgCl₂ hoặc CaCl₂. Không nên hiểu điện phân là phương pháp duy nhất: trong công nghiệp, magnesium còn được sản xuất bằng cách dùng silicon khử magnesium oxide trong điều kiện thích hợp. [2] [1]

Nguyên tắc điều chế kim loại kiềm thổ

Trong quá trình điện phân nóng chảy, muối phân li thành các ion chuyển động tự do. Ion kim loại M²⁺ di chuyển về cathode (cực âm), nhận electron và tạo thành kim loại. Ion chloride Cl⁻ di chuyển về anode (cực dương), nhường electron để tạo thành khí chlorine.

Các quá trình điện cực được biểu diễn như sau:

• Tại cathode (cực âm): M²⁺ + 2e⁻ → M

• Tại anode (cực dương): 2Cl⁻ → Cl₂↑ + 2e⁻

Trong các phương trình trên, M đại diện cho kim loại kiềm thổ. Phương pháp này có thể áp dụng để điều chế magnesium từ MgCl₂ khan nóng chảy hoặc calcium từ CaCl₂ nóng chảy. [2] [1]

Ví dụ điện phân nóng chảy MgCl₂

Khi điện phân magnesium chloride nóng chảy, magnesium được tạo thành ở cathode, còn khí chlorine thoát ra ở anode. Phương trình điện phân tổng quát là:

MgCl₂(l) → Mg(l) + Cl₂(g)

Trong đó, ký hiệu (l) chỉ trạng thái lỏng và (g) chỉ trạng thái khí. Điều kiện nóng chảy giúp các ion di chuyển tự do để tham gia phản ứng tại hai điện cực.

Vì sao không điện phân dung dịch muối?

Khi điện phân dung dịch muối trong nước, nước cũng có thể tham gia quá trình nhận electron tại cathode. Do kim loại kiềm thổ hoạt động hóa học mạnh, việc điện phân dung dịch nước không phải là phương pháp thích hợp để thu kim loại tinh khiết. Vì vậy, trong chương trình Hóa học phổ thông, cần phân biệt điện phân nóng chảy muối chloride để thu kim loại với điện phân dung dịch nước, trong đó nước hoặc H⁺ thường bị khử tạo H₂. [1]

Bài tập kim loại kiềm thổ có đáp án

Phần bài tập được chia theo các dạng kiến thức trọng tâm về kim loại kiềm thổ, từ nhận biết đặc điểm nhóm IIA đến viết phương trình hóa học, xác định sản phẩm phản ứng, điều chế kim loại và tính toán hóa học. Mỗi dạng gồm câu hỏi nhiều lựa chọn, đúng – sai và trả lời ngắn để học sinh luyện tập từng kĩ năng. Các quy tắc vận dụng dựa trên kiến thức nhóm IIA. [1]

Các câu hỏi dưới đây vận dụng kiến thức Hóa học 12, kèm đáp án để thuận tiện ôn tập. Với các bài tính toán dưới đây, lấy M(Mg) = 24 g/mol, M(Ca) = 40 g/mol và M(Cl) = 35,5 g/mol; nếu không nêu riêng, giả sử phản ứng hoàn toàn và hiệu suất thu sản phẩm 100%. Với bài toán khí, nếu không nêu điều kiện khác, sử dụng thể tích mol khí ở điều kiện chuẩn

\(V_m = 24{,}79\ \text{L/mol}\)

(25 °C, 1 bar).

Dạng 1: Nhận biết vị trí, cấu tạo và xu hướng biến đổi tính chất

Dạng bài này kiểm tra kiến thức về vị trí nhóm IIA, cấu hình electron lớp ngoài cùng, số oxi hóa đặc trưng và sự biến đổi tính khử của kim loại kiềm thổ.

A. Trắc nghiệm nhiều lựa chọn

Câu 1. Một nguyên tử X có cấu hình electron [Ar] 4s². Phân lớp chứa hai electron ngoài cùng của X là

A. 3s.

B. 4s.

C. 3p.

D. 4p.

Câu 2. Trong các nguyên tố K, Al, Sr và Br, nguyên tố nào là kim loại kiềm thổ?

A. K.

B. Al.

C. Sr.

D. Br.

B. Trắc nghiệm đúng – sai

Câu 3. Xét các phát biểu sau về kim loại kiềm thổ. Hãy xác định mỗi phát biểu là đúng hay sai.

a) Các nguyên tố kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA trong bảng tuần hoàn.

b) Nguyên tử kim loại kiềm thổ có một electron ở lớp ngoài cùng.

c) Số oxi hóa đặc trưng của kim loại kiềm thổ trong hợp chất là +2.

d) Tính khử của kim loại kiềm thổ nhìn chung tăng dần từ Be đến Ba.

C. Trả lời ngắn

Câu 4. Viết cấu hình electron lớp ngoài cùng và cho biết số oxi hóa đặc trưng của kim loại kiềm thổ trong hợp chất.

Câu 5. Sắp xếp các nguyên tố Be, Mg, Sr theo xu hướng tăng dần tính khử trong nhóm IIA.

D. Đáp án

Câu 1: B.

Câu 2: C.

Câu 3: a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Đúng.

Câu 4: Cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns²; số oxi hóa đặc trưng là +2.

Câu 5: Be < Mg < Sr.

Dạng 2: Tính chất hóa học và viết phương trình phản ứng

Dạng bài này yêu cầu nhận biết phản ứng của kim loại kiềm thổ với phi kim, nước và dung dịch acid; từ đó dự đoán sản phẩm và viết phương trình hóa học đúng.

A. Trắc nghiệm nhiều lựa chọn

Câu 1. Cho magnesium tác dụng với dung dịch HCl loãng. Sản phẩm thu được là

A. MgCl và H₂.

B. MgCl₂ và H₂.

C. MgO và H₂.

D. Mg(OH)₂ và Cl₂.

Câu 2. Kim loại nào sau đây không phản ứng với nước trong điều kiện thường?

A. Be.

B. Ca.

C. Sr.

D. Ba.

B. Trắc nghiệm đúng – sai

Câu 3. Xét các phát biểu sau.

a) Magnesium cháy trong oxygen tạo thành MgO.

b) Calcium phản ứng với nước tạo CaO và H₂.

c) Calcium phản ứng với chlorine tạo CaCl₂.

d) Magnesium phản ứng với HCl loãng giải phóng khí hydrogen.

C. Trả lời ngắn

Câu 4. Hoàn thành và cân bằng các phương trình hóa học sau:

a) Mg + O₂ → ?

b) Ca + H₂O → ?

c) Ca + Cl₂ → ?

d) Mg + HCl → ?

Câu 5. Cho 3,36 g Mg phản ứng hoàn toàn với dung dịch HCl dư. Tính số mol khí H₂ thu được. Biết Mg = 24 g/mol.

D. Đáp án

Câu 1: B.

Câu 2: A.

Câu 3: a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Đúng.

Câu 4: Phương trình hóa học:

a) 2Mg + O₂ → 2MgO

b) Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂↑

c) Ca + Cl₂ → CaCl₂

d) Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂↑

Câu 5:

Phương trình: Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂↑

Số mol Mg:

\(n_{\mathrm{Mg}} = \dfrac{3{,}36}{24} = 0{,}14\,\mathrm{mol}\)

Theo phương trình,

\(n_{\mathrm{H_2}} = n_{\mathrm{Mg}} = 0{,}14\,\mathrm{mol}\)

Đáp án: 0,14 mol H₂.

Dạng 3: Điều chế kim loại kiềm thổ

Dạng bài này tập trung vào phương pháp điện phân nóng chảy muối, xác định sản phẩm tại cathode và anode, cũng như phân biệt điện phân nóng chảy với điện phân dung dịch.

A. Trắc nghiệm nhiều lựa chọn

Câu 1. Phương pháp thường dùng để điều chế magnesium kim loại là

A. Điện phân dung dịch MgCl₂.

B. Điện phân nóng chảy MgCl₂.

C. Dùng carbon khử MgCl₂.

D. Cho MgO tác dụng với nước.

Câu 2. Trong quá trình điện phân nóng chảy CaCl₂, sản phẩm thu được tại cathode là

A. Ca²⁺.

B. Cl₂.

C. Ca.

D. O₂.

B. Trắc nghiệm đúng – sai

Câu 3. Xét quá trình điện phân nóng chảy MgCl₂.

a) Mg²⁺ nhận electron tại cathode.

b) Cl⁻ nhường electron tại anode.

c) Magnesium được tạo thành tại anode.

d) Khí chlorine được tạo thành tại anode.

C. Trả lời ngắn

Câu 4. Viết hai bán phản ứng tại cathode và anode khi điện phân nóng chảy MgCl₂.

Câu 5. Điện phân 14,25 g MgCl₂ khan nóng chảy. Tính khối lượng Mg thực tế thu được nếu hiệu suất thu kim loại là 80%. Biết Mg = 24 và Cl = 35,5.

D. Đáp án

Câu 1: B.

Câu 2: C.

Câu 3: a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng.

Câu 4: Bán phản ứng điện cực:

Cathode: Mg²⁺ + 2e⁻ → Mg

Anode: 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻

Câu 5:

Phương trình điện phân nóng chảy: MgCl₂ → Mg + Cl₂

Khối lượng mol MgCl₂:

\(M_{\mathrm{MgCl_2}} = 24 + 2 \times 35{,}5 = 95\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\)

Số mol MgCl₂:

\(n_{\mathrm{MgCl_2}} = \dfrac{14{,}25}{95} = 0{,}15\,\mathrm{mol}\)

Theo phương trình,

\(n_{\mathrm{Mg}} = 0{,}15\,\mathrm{mol}\)

Khối lượng magnesium theo lí thuyết:

\(m_{\mathrm{Mg}} = 0{,}15 \times 24 = 3{,}6\,\mathrm{g}\)

Khối lượng magnesium thực tế: 3,6 × 80% = 2,88 g.

Đáp án: 2,88 g Mg.

Dạng 4: Bài toán kim loại kiềm thổ tác dụng với nước hoặc acid

Dạng bài này vận dụng phương trình hóa học và các công thức tính số mol, khối lượng, thể tích khí. Khi giải, cần xác định đúng tỉ lệ mol giữa kim loại và khí hydrogen theo phương trình phản ứng.

A. Trắc nghiệm nhiều lựa chọn

Câu 1. Cho 0,1 mol Ca phản ứng hoàn toàn với nước dư. Số mol H₂ thu được là

A. 0,05 mol.

B. 0,1 mol.

C. 0,2 mol.

D. 0,4 mol.

Câu 2. Cho 4,8 g Mg tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCl dư. Thể tích H₂ thu được ở điều kiện chuẩn (25 °C, 1 bar) là

A. 2,479 L.

B. 4,958 L.

C. 1,2395 L.

D. 24,79 L.

B. Trắc nghiệm đúng – sai

Câu 3. Cho 0,2 mol Mg phản ứng hoàn toàn với dung dịch HCl dư.

a) Số mol MgCl₂ thu được là 0,2 mol.

b) Số mol H₂ thu được là 0,4 mol.

c) Khối lượng Mg ban đầu là 4,8 g.

d) Nếu hiệu suất phản ứng đạt 100%, thể tích H₂ ở điều kiện chuẩn là 4,958 L.

C. Trả lời ngắn

Câu 4. Cho 7,2 g Mg phản ứng hoàn toàn với HCl dư. Tính thể tích khí H₂ thu được ở điều kiện chuẩn (25 °C, 1 bar). Biết Mg = 24 g/mol.

Câu 5. Cho 3,0 g calcium phản ứng hoàn toàn với nước dư. Tính số mol Ca(OH)₂ và H₂ tạo thành. Biết Ca = 40 g/mol.

D. Đáp án

Câu 1: B.

Câu 2: B. Vì n(Mg) = 4,8/24 = 0,2 mol nên V(H₂) = 0,2 × 24,79 = 4,958 L.

Câu 3: a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Đúng.

Câu 4:

Phương trình: Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂↑

Số mol Mg:

\(n_{\mathrm{Mg}} = \dfrac{7{,}2}{24} = 0{,}30\,\mathrm{mol}\)

Theo phương trình,

\(n_{\mathrm{H_2}} = 0{,}30\,\mathrm{mol}\)

Thể tích khí hydrogen:

\(V_{\mathrm{H_2}} = 0{,}30 \times 24{,}79 = 7{,}437\,\mathrm{L}\)

Đáp án: 7,437 L H₂.

Câu 5: n(Ca) = 3,0/40 = 0,075 mol. Theo Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂, n[Ca(OH)₂] = n(H₂) = 0,075 mol.

Dạng 5: Nhận biết chất và vận dụng tổng hợp

Dạng bài tổng hợp kết hợp tính chất hóa học, hiện tượng phản ứng và tính toán đơn giản. Khi giải, cần dựa vào dữ kiện đề bài, viết phương trình hóa học phù hợp rồi mới xác định đáp án.

A. Trắc nghiệm nhiều lựa chọn

Câu 1. Cho ba kim loại Be, Mg và Ca tác dụng với nước trong điều kiện thường. Nhận xét nào sau đây đúng?

A. Cả ba kim loại đều phản ứng mạnh với nước.

B. Be không phản ứng, Mg phản ứng chậm, Ca phản ứng rõ rệt hơn.

C. Chỉ có Be phản ứng với nước.

D. Cả ba kim loại đều không phản ứng với nước.

Câu 2. Một sản phẩm cần có khối lượng nhỏ và sử dụng hợp kim có chứa kim loại nhóm IIA. Nguyên tố nào dưới đây phù hợp nhất?

A. Mg.

B. Na.

C. Fe.

D. Cu.

B. Trắc nghiệm đúng – sai

Câu 3. Xét các phát biểu sau.

a) Kim loại kiềm thổ thường tạo ion M²⁺ trong hợp chất.

b) Có thể dùng phương pháp điện phân dung dịch MgCl₂ để thu magnesium kim loại theo cách điều chế thông thường ở THPT.

c) Khi magnesium phản ứng với HCl loãng, khí tạo thành là H₂.

d) Khi calcium phản ứng với nước, sản phẩm tạo thành gồm Ca(OH)₂ và H₂.

C. Trả lời ngắn

Câu 4. Một mẫu 5,0 g chứa 72% magnesium theo khối lượng, phần còn lại là tạp chất trơ. Cho mẫu tác dụng với HCl dư. Tính thể tích H₂ ở 25 °C, 1 bar. Biết Mg = 24 g/mol và bỏ qua sự hòa tan khí.

Câu 5. Một lượng Mg phản ứng với HCl dư tạo 0,060 mol H₂. Tính số mol HCl đã phản ứng và số mol MgCl₂ tạo thành.

D. Đáp án

Câu 1: B.

Câu 2: A.

Câu 3: a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Đúng.

Câu 4:

Khối lượng Mg: 5,0 × 72% = 3,6 g.

Số mol Mg:

\(n_{\mathrm{Mg}} = \dfrac{3{,}6}{24} = 0{,}15\,\mathrm{mol}\)

Theo phương trình phản ứng,

\(n_{\mathrm{H_2}} = 0{,}15\,\mathrm{mol}\)

Thể tích khí hydrogen:

\(V_{\mathrm{H_2}} = 0{,}15 \times 24{,}79 = 3{,}7185\,\mathrm{L}\)

Đáp án: 3,7185 L H₂.

Câu 5:

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂↑

n(HCl) = 2n(H₂) = 0,120 mol; n(MgCl₂) = n(H₂) = 0,060 mol.

Kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA, có cấu hình electron lớp ngoài cùng ns², hóa trị II và số oxi hóa đặc trưng +2 trong hợp chất. Khi vận dụng, học sinh cần phân biệt khả năng phản ứng với nước của Be, Mg, Ca, Sr, Ba; xét đúng điều kiện khi viết phương trình và phân biệt điện phân nóng chảy với điện phân dung dịch.

Học sinh có thể hệ thống các nội dung liên quan và luyện tập thêm trong chuyên mục Hóa học 12 tại ZIM Academy.