Giải Hóa học 12 trang 119
Lời giải chi tiết SGK Lớp 12 · Môn HĂ³a Há»c · Trang 119–120
Lưu ý: Hình ảnh cung cấp tương ứng với trang 117 – 118 của SGK, nội dung Bài 25 – Nguyên tố nhóm IIA.
🔍 Kiến thức cần nhớ
Nhóm IIA (kim loại kiềm thổ): gồm Be, Mg, Ca, Sr, Ba.
- Cấu hình electron lớp ngoài cùng: ns² (có 2 electron hoá trị).
- Là nguyên tố s, đứng ngay sau kim loại kiềm trong mỗi chu kì.
- Trong hợp chất, có số oxi hoá đặc trưng là +2.
- Có tính khử mạnh (chỉ kém kim loại nhóm IA): M → M²⁺ + 2e
- Khi đi từ Be → Ba: bán kính nguyên tử tăng, tính khử tăng, thế điện cực chuẩn (E°) càng âm.
- Trong tự nhiên chỉ tồn tại ở dạng hợp chất (do tính khử mạnh).
⚙️ Bài tập
📄 Trang 117 — Mục "Đặc điểm chung"
Câu 1
Đề bài: Nhận xét xu hướng biến đổi bán kính nguyên tử của nguyên tố nhóm IIA.
Trả lời
Dựa vào Bảng 25.1, bán kính nguyên tử của các nguyên tố nhóm IIA:
| Nguyên tố | Be | Mg | Ca | Sr | Ba |
|---|---|---|---|---|---|
| Bán kính (pm) | 112 | 160 | 197 | 215 | 222 |
Nhận xét: Đi từ Be → Ba (theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân trong nhóm IIA), bán kính nguyên tử tăng dần.
Giải thích: Theo chiều từ trên xuống trong nhóm, số lớp electron tăng → khoảng cách từ hạt nhân đến electron lớp ngoài cùng tăng → bán kính nguyên tử tăng.
Câu 2
Đề bài: Dựa vào bán kính nguyên tử, điện tích hạt nhân, dự đoán xu hướng biến đổi tính khử từ Be đến Ba.
Trả lời
Khi đi từ Be → Ba:
- Bán kính nguyên tử tăng dần (112 → 222 pm).
- Điện tích hạt nhân tăng, nhưng số lớp electron cũng tăng nên lực hút giữa hạt nhân và electron hoá trị (lớp ns²) giảm dần.
→ Electron hoá trị càng dễ bị tách ra khỏi nguyên tử → khả năng nhường electron tăng → tính khử tăng dần từ Be đến Ba.
Điều này cũng phù hợp với giá trị thế điện cực chuẩn E°(M²⁺/M) càng âm dần (từ −1,99 V của Be đến −2,92 V của Ba).
💡 Mẹo nhớ: Trong nhóm A, đi từ trên xuống dưới: Bán kính ↑, Tính kim loại ↑, Tính khử ↑, E° càng âm.
Câu 3
Đề bài: Dự đoán số oxi hoá đặc trưng của nguyên tử của nguyên tố nhóm IIA. Giải thích.
Trả lời
Số oxi hoá đặc trưng của các nguyên tố nhóm IIA là +2.
Giải thích: Cấu hình electron lớp ngoài cùng của các nguyên tố nhóm IIA đều là ns² (2 electron hoá trị). Khi tham gia phản ứng, do có tính khử mạnh, nguyên tử dễ dàng nhường 2 electron lớp ngoài cùng để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm gần nhất:
M → M²⁺ + 2e
Do đó trong hợp chất, nguyên tố nhóm IIA luôn thể hiện số oxi hoá +2.
📄 Trang 117 — Mục "Trạng thái tự nhiên"
Câu hỏi 1
Đề bài: Tại sao trong tự nhiên, các nguyên tố nhóm IIA chỉ tồn tại ở dạng hợp chất?
Trả lời
Các nguyên tố nhóm IIA là những kim loại có tính khử mạnh (chỉ kém kim loại nhóm IA), thế điện cực chuẩn E°(M²⁺/M) rất âm (từ −1,99 V đến −2,92 V).
→ Ở điều kiện thường, chúng dễ dàng phản ứng với các phi kim trong môi trường (oxygen, nitrogen, hơi nước, CO₂…) để tạo thành hợp chất bền (oxide, hydroxide, carbonate, …).
Vì vậy, trong tự nhiên các nguyên tố nhóm IIA không tồn tại ở dạng đơn chất mà chỉ tồn tại ở dạng hợp chất, chủ yếu trong các khoáng vật như:
- MgCO₃·CaCO₃ (dolomite)
- CaCO₃ (calcite, đá vôi)
- Ca₃(PO₄)₂ (phosphorite)
- CaSO₄·2H₂O (thạch cao)…
⚠️ Lưu ý thi: Đây là câu hỏi rất hay gặp khi mở đầu chương kim loại kiềm/kiềm thổ. Lập luận theo trình tự: tính khử mạnh → dễ phản ứng → chỉ tồn tại ở dạng hợp chất.
📄 Trang 118 — Mục "Tính chất vật lí"
Câu 1
Đề bài: So sánh nhiệt độ nóng chảy của kim loại nhóm IIA với kim loại nhóm IA trong cùng chu kì.
Trả lời
Bảng so sánh nhiệt độ nóng chảy (°C) của kim loại nhóm IA và IIA cùng chu kì:
| Chu kì | Kim loại IA | t°nc (°C) | Kim loại IIA | t°nc (°C) |
|---|---|---|---|---|
| 2 | Li | 180 | Be | 1 287 |
| 3 | Na | 98 | Mg | 651 |
| 4 | K | 64 | Ca | 842 |
| 5 | Rb | 39 | Sr | 757 |
| 6 | Cs | 28 | Ba | 727 |
Nhận xét: Trong cùng một chu kì, nhiệt độ nóng chảy của kim loại nhóm IIA cao hơn nhiệt độ nóng chảy của kim loại nhóm IA.
Giải thích:
- Nguyên tử kim loại nhóm IIA có 2 electron hoá trị tham gia vào liên kết kim loại, trong khi kim loại nhóm IA chỉ có 1 electron hoá trị.
- Bán kính nguyên tử của kim loại nhóm IIA nhỏ hơn kim loại nhóm IA cùng chu kì.
→ Liên kết kim loại trong nhóm IIA bền hơn → cần năng lượng lớn hơn để phá vỡ → nhiệt độ nóng chảy cao hơn.
Câu 2
Đề bài: Trong nhóm IIA, kim loại nào là kim loại nhẹ?
Trả lời
Quy ước: kim loại có khối lượng riêng D < 5 g/cm³ là kim loại nhẹ.
Dựa vào Bảng 25.2:
| Kim loại | Be | Mg | Ca | Sr | Ba |
|---|---|---|---|---|---|
| D (g/cm³) | 1,85 | 1,74 | 1,55 | 2,64 | 3,51 |
Tất cả 5 kim loại nhóm IIA đều có D < 5 g/cm³.
→ Tất cả các kim loại nhóm IIA (Be, Mg, Ca, Sr, Ba) đều là kim loại nhẹ.
Trong đó, Ca có khối lượng riêng nhỏ nhất (1,55 g/cm³) → là kim loại nhẹ nhất trong nhóm IIA.
💡 Mẹo nhớ: - Kim loại nhẹ: D < 5 g/cm³ (Li, Na, K, Mg, Al, Ca…). - Kim loại nặng: D ≥ 5 g/cm³ (Fe, Cu, Zn, Pb, Hg…). - Khác với nhóm IA (D tăng đều), nhóm IIA biến đổi không đều: Be > Mg > Ca, sau đó Ca < Sr < Ba do thay đổi kiểu cấu trúc tinh thể (lục phương → lập phương tâm mặt → lập phương tâm khối).
🎯 Ghi nhớ: 1. Cấu hình: ns² → số oxi hoá đặc trưng +2. 2. Tính khử mạnh, tăng dần từ Be → Ba, chỉ kém kim loại nhóm IA. 3. Trong tự nhiên chỉ tồn tại ở dạng hợp chất (dolomite, calcite, phosphorite…). 4. Nhiệt độ nóng chảy nhóm IIA cao hơn nhóm IA cùng chu kì (do liên kết kim loại bền hơn). 5. Đều là kim loại nhẹ (D < 5 g/cm³); biến đổi t°nc và D không đều do cấu trúc tinh thể khác nhau. 6. Khi đốt: Ca cho ngọn lửa đỏ cam, Sr cho đỏ son, Ba cho lục → ứng dụng trong pháo hoa.