Kéo xuống để xem hoặc tải về!
7 Kim loại kiềm thổ và hợp chất
(Tiết 2,3)
I. Mục tiêu
1. Kiến thức
Biết được :
Vị trí, cấu hình electron lớp ngoài cùng, tính chất vật lí của kim loại kiềm thổ.
Tính chất hoá học, ứng dụng của Ca(OH)2, CaCO3, CaSO4.2H2O.
Khái niệm về nước cứng (tính cứng tạm thời, vĩnh cửu, toàn phần), tác hại của nước cứng ; Cách làm mềm nước cứng.
Cách nhận biết ion Ca2+, Mg2+ trong dung dịch.
Hiểu được : Kim loại kiềm thổ có tính khử mạnh (tác dụng với oxi, clo, axit).
2. Kĩ năng
Dự đoán, kiểm tra dự đoán bằng thí nghiệm và kết luận được tính chất hoá học chung của kim loại kiềm thổ, tính chất của Ca(OH)2.
Viết các phương trình hoá học dạng phân tử và ion thu gọn minh hoạ tính chất hoá học.
Tính thành phần phần trăm về khối lượng muối trong hỗn hợp phản ứng.
3. Phẩm chất: Yêu gia đình, quê hương đất nước; Nhân ái khoan dung; Trung thực, tự trọng, chí công, vô tư; Tự lập, tự tin, tự chủ; Có trách nhiệm với bản thân, cộng đồng, đất nước, nhân loại; Nghĩa vụ công dân.
II.Thiết bị và học liệu
1. Giáo viên: Bảng tuần hoàn, bảng hằng số vật lí của một số kim loại kiềm thổ.
+ Vụn Mg, bột Mg, Ca
+ Dung dịch: HCl, HNO3, CH3COOH, nước cất
Ống nghiệm, kẹp ống nghiệm, giá ống nghiệm, đèn cồn….
2. Học sinh: chuẩn bị bài trước.
III. Tiến trình bài dạy
1. Hoạt động khởi động
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung ghi bài
a. Mục tiêu:
Tạo tâm thế trước khi bắt đầu học chủ đề mới.
b. Nội dung:: Giáo viên giới thiệu về bài học mới: hợp chất của kim loại kiềm thổ.
c. Sản phẩm:: Học sinh lắng nghe giáo viên giới thiệu.
d. Tổ chức thực hiện: Giáo viên tổ chức, học sinh lắng nghe.
-GV đặt vấn đề: Các kim loại kiềm thổ có những hợp chất gì? Ứng dụng ra sao? -HS chú ý lắng nghe
2. Hoạt động hình thành kiến thức mới
a. Mục tiêu:
Tạo tâm thế trước khi bắt đầu học chủ đề mới.
b. Nội dung:: Giáo viên giới thiệu nội dung trọng tâm của bài hợp chất kim loại kiềm thổ.
c. Sản phẩm:: Học sinh lắng nghe giáo viên giới thiệu.
d. Tổ chức thực hiện: Giáo viên tổ chức, học sinh lắng nghe.
HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS – PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC NỘI DUNG KIẾN THỨC
B. HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI KIỀM THỔ
Hoạt động 1. 1. Canxi hiđroxit
Nghiên cứu SGK và nêu tính chất hoá học của Ca(OH)2. – GV cho HS phân biệt 3 trạng thái của Ca(OH)2.
+ Vôi tôi: Ca(OH)2 rắn.
+ Nước vôi trong: dung dịch Ca(OH)2 là một bazơ mạnh.
+ Vôi sữa: huyền phù Ca(OH)2.
* Biện luận tìm sản phẩm:
HS tìm hiểu và Viết PTHH minh hoạ.
– HS phân biệt 3 trạng thái Ca(OH)2.
Phát triển năng lực tự học, năng lực vận dụng kiến thức vào cuộc sống – Canxi hiđroxit (Ca(OH)2) còn gọi là vôi tôi, là chất rắn màu trắng, ít tan trong nước. Nước vôi trong là dung dịch Ca(OH)2.
– Dung dịch Ca(OH)2 là dd bazơ mạnh.
+ Tác dụng với quỳ tím, dd phenolphtalein
+ Tác dụng với oxit axit:
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O
Ca(OH)¬2¬ + 2CO2 Ca(HCO3)2
Phản ứng trên thường được dùng để nhận biết khí CO2.
+ Tác dụng với dd muối:
Ca(OH)2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaOH
Hoạt động 2. 2. Canxi cacbonat
– GV làm thí nghiệm: nhỏ dung dịch CH3COOH lên 1 mẩu đá vôi.
– GV giới thiệu các thắng cảnh nổi tiếng của Việt Nam: Phong Nha, Vịnh Hạ Long với các hang động, núi đá vôi.
+ Ở các địa phương có địa hình núi đá vôi như ở miền Bắc, miền Trung nước ta,
. HS quan sát hiện tượng. Viết PTHH của phản ứng. Rút ra kết luận: tính axit của H2CO3 yếu hơn tính axit của CH3COOH nên đá vôi (CaCO3) tan trong dung dịch CH3COOH.
HS vận dụng liên hệ thực tế: hiện tượng đóng cặn trong phích nước, ấm đun nước, hiện tượng thạch ngũ trong các hang động
Phát triển năng lực thực hành hóa học, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực vận dụng kiến thức vào cuộc sống – Canxi cacbonat (CaCO3) là chất rắn, màu trắng, không tan trong nước, bị phân huỷ ở nhiệt độ khoảng 10000C.
CaCO3 CaO + CO2
– Tác dụng với dd axit mạnh giải phóng khí CO2:
CaCO3 + HCl
CaCO3 + CH3COOH
– Ở nhiệt độ thường, CaCO3 tan dần trong nước chứa CO2 tạo thành Ca(HCO3)2, chất này chỉ tồn tại ở trạng thái dung dịch:
CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2
Khi đun nóng Ca(HCO3)2 bị phân huỷ tạo ra CaCO3 kết tủa.
Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O
Hoạt động 3. 3. Canxi sunfat
Có mấy loại thạch cao? Nêu tính chất? HS tìm hiểu sgk và trả lời
+ Thạch cao sống: rắn, trắng, ít tan trong nước.
+ Thạch cao nung: rắn, trắng, ít tan trong nước, kết hợp với nước.
+ Thạch cao khan: rắn, trắng, không tan trong nước
Phát triển năng lực tự học, năng lực vận dụng kiến thức vào cuộc sống – Trong tự nhiên, canxi sunfat (CaSO4) tồn tại dưới dạng muối ngậm nước CaSO4.2H2O gọi là thạch cao sống.
– Khi đun nóng đến 1600C, thạch cao sống mất một phần nước biến thành thạch cao nung
CaSO4.2H2O CaSO4.H2O + H2O
(thạch cao nung) (Thạch cao sống) + Thạch cao khan là CaSO4, loại thạch cao này được điều chế bằng cách nung thạch cao sống ở nhiệt độ 3500C.
C. NƯỚC CỨNG
Hoạt động 1. 1. Khái niệm
GV nêu vai trò và tầm quan trọng của nước?
– GV thông báo: Nước thiên nhiên thường chứa nhiều loại muối của các kim loại như canxi, magie, sắt….. HS đọc SGK. – Học sinh thảo luận tổ, nhóm.
GV dẫn dắt HS nêu các câu hỏi để nhóm bạn trả lời.
+ Nước cứng là gì? Nước mềm là gì?
+ Vì sao lại gọi là nước có tính cứng tạm thời? Nước có tính cứng vĩnh cửu là gì? Nước có tính cứng vĩnh cửu?
+ Tính cứng toàn phần là gì?
Phát triển năng lực hợp tác, năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào cuộc sống 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.
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 2. 2. Tác hại
Trong thực tế em đã biết những tác hại nào của nước cứng? HS: Đọc SGK và thảo luận
Phát triển năng lực tự học, năng lực hợp tác, năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào cuộc sống – 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.
– 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.
– Các ống dẫn nước cứng lâu ngày có thể bị đóng cặn, làm giảm lưu lượng của nước.- 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 3. 3. Cách làm mềm nước cứng
GVđặt 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?
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 nước mềm.
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.
Thông tin cho giáo viên
Độ tan trong nước (mol/100g H2O)
MgCO3 Mg(OH)2
1,3.10-4 0,2.10-4
Trên thực tế, người ta dùng đồng thời một số hoá chất, thí dụ Ca(OH)2 và Na2CO3.
– GV giới thiệu thêm cho HS biết: hiện nay phương pháp trao đổi ion không chỉ dùng để làm mềm nước mà còn để lọc nước (thí dụ: nước bị phèn có nhiều ion Fe3+). Nhiều nhà dân ở cac thành phố khi sử dụng nước giếng khoan (nước ngầm tự nhiên – chưa được xử lý ở các nhà máy nước) đã dùng nhựa trao đổi ion để lọc nước trước khi sử dụng. Hoặc chuyển nước biển mặn thành nước ngọt.
HS thảo luận và trả lời câu hỏi, viết các ptpư
Phát triển năng lực tự học, năng lực hợp tác, năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào cuộc sống, năng lực sử dụng ngôn ngữ, năng lực giải quyết vấn đề thông qua môn hóa học – Nguyên tắc làm mềm nước cứng là làm giảm nồng độ các ion Ca2+, Mg2+ trong nước cứng.
– Phương pháp làm mềm nước cứng là chuyển các cation Mg2+, Ca2+ tự do trong nước cứng vào hợp chất không tan (phương pháp kết tủa) hoặc thay thế các cation Ca2+, Mg2+ tự do này bằng các cation khác (pp trao đổi ion).
– Phương pháp kết tủa
– Đun sôi nước, có phản ứng phân huỷ Ca(HCO3)¬2 và Mg(HCO3)2 tạo ra muối cacbonat không tan.
– Dùng Ca(OH)2 với một lượng vừa đủ để trung hoà muối axit, tạo ra kết tủa làm mất tính cứng tạm thời.
Ca(HCO3)2+ Ca(OH)2 2CaCO3 + 2H2O
– Dùng Na2CO3 (hoặc Na3PO4) để làm mất tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu.
Ca(HCO3)2+Na2CO3CaCO3+ 2NaHCO3
CaSO4 + Na2CO3 CaCO3 + Na2SO4
– 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 4. 4. Nhận biết ion Ca2+, Mg2+ trong dung dịch
Trình bày cách nhận biết ion Ca2+, Mg2+ ?
GV bổ sung:
+ Các muối MCO3, M3(PO4)2 (M là Ca2+, Ba2+ hoặc Mg2+), đều là chất rắn màu trắng, không tan trong nước, tan trong môi trường axit (H+) do đó để nhận biết sự có mặt của Ca2+ hoặc Mg2+ ta dùng dung dịch muối chứa hoặc đều được. HS trình bày các phương pháp và viết ptpư hóa học
Phát triển năng lực tự học
năng lực sử dụng ngôn ngữ
Thuốc thử: dung dịch muối và khí CO2.
Hiện tượng: Có kết tủa, sau đó kết tủa bị hoà tan trở lại.
Phương trình phản ứng:
Ca2+ + CaCO3
Mg2+ + MgCO3
3. Hoạt động luyện tập
a. Mục tiêu:
Tạo tâm thế trước khi bắt đầu luyện tập.
b. Nội dung:: Giáo viên cho học sinh làm bài tập luyện tập.
c. Sản phẩm:: Học sinh lắng nghe giáo viên giới thiệu.
d. Tổ chức thực hiện: Giáo viên tổ chức, học sinh lắng nghe.
1. 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.
C. tính khử giảm dần. D. khả năng tác dụng với nước giảm dần.
2. Cho dung dịch Ca(OH)2 vào dung dịch Ca(HCO3)2 sẽ
A. Có kết tủa trắng. B. có bọt khí thoát ra.
C. có kết tủa trắng và bọt khí. D. không có hiện tượng gì.
3. Cho 2,84g hỗn hợp CaCO3 và MgCO3 tác dụng hết với dung dịch HCl thu được 672 ml khí CO2 (đkc). Phần trăm khối lượng của 2 muối trong hỗn hợp lần lượt là
A. 35,2% & 64,8% B. 70,4% & 26,9%
C. 85,49% & 14,51% D.17,6% & 82,4%
4. 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. D. Nước mềm.
5. Có thể dùng chất nào sau đây để làm mềm nước có tính cứng tạm thời ?
A. NaCl. B. H2SO4. C. Na2CO3. D. KNO3.
6. Anion gốc axit nào sau đây có thể làm mềm nước cứng ?
A. B. C. D.
7. 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.
4. Hoạt động vận dụng
a. Mục tiêu:
Tạo tâm thế trước khi bắt đầu làm bài tập vận dụng
b. Nội dung:: Giáo viên giới thiệu về sự hình thành thạch nhũ trong các hang động
c. Sản phẩm:: Học sinh lắng nghe giáo viên giới thiệu.
d. Tổ chức thực hiện: Giáo viên tổ chức, học sinh lắng nghe.
SỰ HÌNH THÀNH THẠCH NHŨ TRONG HANG ĐỘNG
Nhũ đá hay thạch nhũ đựơc hình thành do cặn của nước nhỏ giọt đọng lại trải qua hàng trăm, nghìnnăm. Nó là khoáng vật hang động thứ sinh treo trên trần hay tường của các hang động.
Nhũ đá được tạo thành từ CaCO3 và các khoáng chất khác kết tụ từ dung dịch nước khoáng. Đá vôi là đá chứa cacbonat canxi bị hoà tan trong nước có chứa khí cacbonic tạo thành dung dịch CaHCO3. Phương trình phản ứng như sau
CaCO3(r) + H2O(l) + CO2(kh) → Ca(HCO3)2(dd)
Dung dịch này chảy qua kẽ đá cho đến khi gặp vách đá hay trần đá và nhỏ giọt xuống. Khi dung dịch tiếp xúc với không khí, phản ứng hoá học tạo thành nhũ đá như sau:
Ca(HCO3)2(dd) → CaCO3(r) + H2O(l) + CO2(dd)
Nhũ đá "lớn" lên với tốc độ 0,13 mm một năm. Các nhũ đá "lớn" nhanh nhất là nhũng nơi có dòng nước dồi dào cacbonat canxi và CO2, tốc độ lớn có thể đạt 3 mm mỗi năm
Mọi nhũ đá đều bắt đầu với một giọt nước chứa đầy khoáng chất. Khi giọt nước này rơi xuống, nó để lại phía sau một vòng mỏng nhất chứa canxit. Mỗi giọt tiếp theođược hình thành và rơi xuống đều ngưng tụ một vòng canxit khác. Cuối cùng, các vòng này tạo thành một ống rỗng rất hẹp (0,5 mm), nói chung gọi là nhũ đá "cọng rơm xô đa". Các cọng rơm xô đa có thể mọc ra rất dài, nhưng nói chung rất dễ gãy. Nếu chúng bị bít lại bởi mảnh vụn, nước bắt đầu chảy ở mặt ngoài, ngưng tụ nhiều canxit hơn và tạo thành nhũ đá hình nón quen thuộc hơn. Cùng các giọt nước này rơi xuống từ đầu của nhũ đá ngưng tụ nhiều canxit hơn trên nền phía dưới, cuối cùng tạo thành măng đá thuôn tròn hay hình nón. Không giống như nhũ đá, các măng đá không bao giờ bắt đầu như là một "cọng rơm xô đa" rỗng. Khi có đủ thời gian, các dạng hình thành này có thể gặp nhau và hợp nhất để tạo thành các cột đá.
