TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC HOÀNG THỊ NGỌC THIẾT KẾ TÀI LIỆU TỰ HỌC CĨ HƯỚNG DẪN THEO MƠĐUN NHẰM TĂNG CƯỜNG NĂNG LỰC TỰ HỌC CÁC NGUYÊN TỐ KIM LOẠI NHÓM IIA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun ngành: Hóa học vơ Người hướng dẫn khoa học TS NGUYỄN VĂN QUANG HÀ NỘI, 2017 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới thầy giáo, TS Nguyễn Văn Quang – người trực tiếp hướng dẫn tận tình, bảo tạo điều kiện để em hồn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ thầy cô giáo trường thầy cô khoa Hóa học trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, thầy tổ Hóa vơ tạo điều kiện cho em suốt thời gian em theo học khoa thời gian em làm khóa luận tốt nghiệp Mặc dù có nhiều cố gắng khóa luận em khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp thầy bạn để khóa luận hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2017 Sinh viên Hoàng Thị Ngọc DANH MỤC VIẾT TẮT DÙNG TRONG KHÓA LUẬN GV : Giảng viên SV : Sinh viên PTHH : Phương trình hóa học PTPƯ : Phương trình phản ứng HVC : Hóa vô PPDH : Phương pháp dạy học ĐHSP : Đại học sư phạm PTTQ : Phương trình tổng quát ĐPNC : điện phân nóng chảy DD : dung dịch MỤC LỤC PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Khách thể đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Phương pháp nghiên cứu Những đóng góp đề tài Cấu trúc khóa luận PHẦN 2: NỘI DUNG Chương TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1 Đổi phương pháp dạy học 1.2 Cơ sở lí thuyết q trình tự học 1.2.1 Khái niệm tự học 1.2.2 Năng lực tự học 1.2.3 Các hình thức tự học 1.2.4 Chu trình tự học SV 1.2.5 Tác dụng tự học 1.3 Phương pháp tự học có hướng dẫn theo môđun 1.3.1 Môđun dạy học 1.3.1.1 Khái niệm môđun dạy học 1.3.1.2 Những đặc trưng môđun dạy học 1.3.1.3 Cấu trúc môđun dạy học 10 1.3.2 Tài liệu tự học có hướng dẫn theo môđun 11 1.3.2.1 Thế tài liệu tự học có hướng dẫn theo mơđun 11 1.3.2.2 Cấu trúc nội dung tài liệu tự học 12 1.3.3 Phương pháp tự học có hướng dẫn theo mơđun 13 1.4 Hướng dẫn cách tự học theo môđun 15 Chương THIẾT KẾ TÀI LIỆU TỰ HỌC CĨ HƯỚNG DẪN THEO MƠĐUN PHẦN KIM LOẠI KIỀM THỔ NHÓM IIA 17 2.1 Cấu trúc học phần Hóa vơ 17 2.2 Nguyên tắc việc thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn theo mơđun 17 2.3 Thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn theo mơđun phần kim loại kiềm thổ nhóm IIA – học phần Hóa vơ 18 Tiểu môđun 1: Khái quát chung nguyên tố kim loại kiềm thổ 18 Tiểu môđun 2: Các kim loại kiềm thổ 22 Tiểu mô đun 3: Các oxit peoxit kim loại kiềm thổ 34 Tiểu môđun 4: Hiđrua hiđroxit kim loại kiềm thổ 43 Tiểu môđun 5: Halogenua kim loại kiềm thổ 50 Tiểu môđun 6: Các muối nitrat, muối cacbonat muối sunfat kim loại kiềm thổ 58 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 PHỤ LỤC PHẦN 1: MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Trong cơng đổi xây dựng đất nước giáo dục ln Đảng Nhà nước trọng mở rộng, phát triển, phải kể đến giáo dục đại học Nghị Hội nghị Trung ương khóa XI (số 29 – NQ/TW) ban hành nhằm đưa định hướng chiến lược phát triển giáo dục – đào tạo thời kỳ công nghiệp hóa, đại hóa điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa hội nhập quốc tế Nghị nêu rõ tình hình giáo dục đào tạo nước ta nay, với nguyên nhân, hạn chế, yếu giáo dục Đồng thời Nghị đưa định hướng đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo, rõ: “Đối với giáo dục đại học, tập trung đào tạo nhân lực trình độ cao, bồi dưỡng nhân tài, phát triển phẩm chất lực tự học, tự làm giàu tri thức, sáng tạo người học…”[6] Tự học đóng vai trò quan trọng đường học vấn người, phương pháp học tập hiệu quả, tốn phù hợp cho đối tượng Tự học chìa khóa vàng giáo dục, yếu tố định phát triển phẩm chất nhân cách định chất lượng học tập sinh viên, chất lượng đào tạo ngành giáo dục Tự học đường tốt để phát triển hoàn thiện thân khai thác tối đa tài người đồng thời đường nhanh chóng để đưa nghiệp giáo dục nước ta tiến kịp nước khu vực giới Trong trình hình thành nâng cao lực tự học cho sinh viên, giảng viên cần giáo dục cho sinh viên xác định động học tập cách đắn Giảng viên phải tích cự đổi phương pháp dạy học để giúp nâng cao lực tự học cho sinh viên Phương pháp tự học có hướng dẫn theo mơđun nhờ môđun mà sinh viên dẫn dắt bước để đạt tới mục tiêu dạy học Nhờ nội dung dạy học phân nhỏ phần, nhờ hệ thống mục tiêu chuyên biệt hệ thống test, sinh viên tự học tự kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức, kỹ thái độ tiểu môđun [9] Xuất phát từ lí tơi lựa chọn đề tài: “Thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn theo môđun nhằm tăng cường lực tự học nguyên tố kim loại nhóm IIA” Mục tiêu nghiên cứu - Góp phần tăng cường lực tự học học phần Hóa vơ phần kim loại – Nhóm IIA nói riêng lực học tập mơn hóa học nói chung ĐHSP Hà Nội - Đóng góp lí luận thực tiễn biên soạn môđun dạy học, tổ chức dạy học “phương pháp tự học có hướng dẫn theo mơđun” lĩnh vực dạy học trường ĐHSP Hà Nội - Thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn, bao gồm vấn đề lý thuyết tập học phần HVC phần kim loại – nhóm IIA bước đầu nghiên cứu việc sử dụng tài liệu đó, góp phần tăng cường lực tự học cho SV Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu sở lí luận thực tiễn việc áp dụng phương pháp tự học có hướng dẫn theo mơđun phần Hóa học vơ phần kim loại – Nhóm IIA - Nghiên cứu sở lí luận mơđun dạy học nói chung, mơđun dạy học phần Hóa vơ nói riêng - Xây dựng mơđun, tiểu mơđun Khách thể đối tượng nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học học phần Hóa học vơ phần kim loại – Nhóm IIA, khoa Hóa học, trường ĐHSP Hà Nội - Đối tượng nghiên cứu: Mối quan hệ phương pháp tự học có hướng dẫn theo mơđun với chất lượng mơn Hóa vơ phần kim loại – Nhóm IIA nghiên cứu cách sử dụng tài liệu để tăng cường lực tự học cho SV Phạm vi nghiên cứu Q trình dạy học hóa học phần Hóa vơ phần kim loại – Nhóm IIA trường ĐHSP Hà Nội Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn tốt sử dụng tài liệu cách hợp lí hiệu quả, góp phần nâng cao lực tự học, tự nghiên cứu sinh viên, nâng cao chất lượng dạy học mơn Hóa học vơ trường ĐHSP Hà Nội Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu tài liệu - Phương pháp chuyên gia: xin ý kiến đóng góp thầy (cơ) giáo để hồn thiện đề tài nghiên cứu Những đóng góp đề tài - Hệ thống hóa sở lí luận nâng cao chất lượng dạy học tổ chức việc tự học có hướng dẫn cho sinh viên khoa Hóa học - Đề xuất số biện pháp rèn luyện lực tự học cho sinh viên khoa Hóa học thơng qua hệ thống câu hỏi tập hóa học - Soạn thảo tài liệu tự học có hướng dẫn (phần Hóa học vơ phần kim loại – Nhóm IIA) sử dụng hợp lí có hiệu quả, nhằm nâng cao lực tự học, tự nghiên cứu cho sinh viên khoa Hóa học trường ĐHSP Hà Nội Cấu trúc khóa luận Ngồi phần mở đầu, kết luận kiến nghị, tài lệu tham khảo nội dung khóa luận trình bày chương: - Chương 1: Tổng quan sở lí luận thực tiễn - Chương 2: Thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn theo mơđun phần kim loại kiềm thổ nhóm IIA PHẦN 2: NỘI DUNG Chương TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1 Đổi phương pháp dạy học Mục tiêu việc đổi chương trình giáo dục đại học nhằm nâng cao chất lượng đào tạo, đáp ứng nhu cầu nhân lực cho phát triển kinh tế - xã hội; đào tạo người có lực sáng tạo, tư độc lập, trách nhiệm công dân, đạo đức kỹ nghề nghiệp, lực ngoại ngữ, kỷ luật lao động, tác phong công nghiệp, lực tự tạo việc làm khả thích ứng với biến động thị trường lao động một phận có khả cạnh tranh khu vực giới Chiến lược phát triển giáo dục 2011 – 2020 rõ: “Tiếp tục đổi phương pháp dạy học đánh giá kết học tập, rèn luyện theo hướng phát huy tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo lực tự học người học Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin truyền thông dạy học, đến năm 2015, 100% giảng viên đại học, cao đẳng đến năm 2020, 100% giáo viên giáo dục nghề nghiệp phổ thơng có khả ứng dụng cơng nghệ thông tin truyền thông dạy học Biên soạn sử dụng giáo trình, sách giáo khoa điện tử” [10] 1.2 Cơ sở lí thuyết q trình tự học 1.2.1 Khái niệm tự học Tự học giữ vị trí quan trọng phương pháp học tập trường đại học, tự học giúp cho sinh viên nắm vững kiến thức nói chung phát huy tính tích cực hoạt động trí tuệ sinh viên nói riêng Nhà tâm lý học N.ARubakin coi: “Tự tìm lấy kiến thức – có nghĩa tự học Tự học trình lĩnh hội tri thức, kinh nghiệm xã hội, lịch sử thực tiễn hoạt động cá nhân cách Tính chất sản phẩm: khơng bền, dễ bị phân hủy nhiệt H2O - Phản ứng với O2: nhiệt độ thường tạo oxit MO, phần peoxit MO2 nitrua M3N2 2Ca  O2 2CaO 2Sr  O2 2SrO 2Ba  O2 2BaO Tính chất sản phẩm: oxit bazơ, dễ tan nước - Phản ứng với N2: 00600 C 3Ca  N   0 Ca 2N 00500 C 3Sr  N   0 3Sr 2N 60600 C 3Ba  N   0  Ba 2N - Phản ứng với H2O: Ca, Sr Ba phản ứng với H2O điều kiện thường tạo hiđroxit tương ứng H2: Ca  2H 2O Ca  OH  Sr  2H 2O  Sr  OH  Ba  2H 2O  Ba  OH  2  H2   H2   H2  Tính chất sản phẩm: bazơ tan nước, bazơ mạnh b) So sánh với phản ứng kim loại kiềm: kim loại kiềm hoạt động nên khả phản ứng mạnh kim loại kiềm thổ a) Vì H2 phản ứng khó khăn với Mg, không phản ứng điều kiện thường kể đun nóng với N2 lại dễ dàng hơn, phải dùng H2 làm bầu khí trơ b) Ngồi phương pháp điện phân điều chế Mg phương pháp nhiệt: dùng chất khử CaC2, C, Si để khử MgO - Dùng than (phương pháp nhiệt – cacbon): Mg CO - Dùng CaC2 (phương pháp nhiệt – cacbon): MgO  C 2000o C 1200o C MgO  CaC   Mg  CaO  2C - Dùng silic (phương pháp nhiệt silic): 2MgO  2CaO  Si   200 1300o C   2Mg2 Ca4 SiO Tiểu môđun 3: Chứng minh BeO hợp chất lưỡng tính: - BeO tác dụng với oxit axit oxit bazơ đun nóng: BeO  SiO2  BeSiO3 BeO  Na2O  Na2 BeO2 - BeO tác dụng với dung dịch axit bazơ đun nóng: BeO  2H 3O   H 2O   Be  H 2O    4  BeO  2OH  H 2O   Be  OH 4  2 2 Vậy BeO vừa tác dụng với oxit axit vừa tác dụng với bazơ, vừa tác dụng với dung dịch axit vủa tác dụng với dung dịch bazơ → BeO chất lưỡng tính Q trình tạo peoxit supeoxit dễ hay khó phụ thuộc vào kích thước lượng ion hóa kim loại Vì lực electron phân tử oxi tương đối bé = 0,87 eV (ái lực nguyên tử oxi 1,46 eV) nên khơng có khả kết hợp với kim loại Với kim loại kiềm thổ ion hóa bé kích thước lớn so với kim loại khác (trừ kim loại kiềm), electron hóa trị cho phân tử oxi, chẳng hạn CaO2 Nguyên nhân gây khả chuyển electron hóa trị nguyên tử Ca cho phân tử oxi để tạo O2- hình thành phân tử ion CaO2 Với Be khơng có khả ion hóa Be cao, kích thước lại bé nên phân tử oxi hút electron Be phía a) Phương pháp điều chế BaO2 là: Ba  OH   H 2O 2   BaO  2H 2O t 500 C ,Pc ao 2BaO  O  0   2BaO b) Từ BaF2 điều chế BaO2: Tích số tan BaF2 1,1 10-6 BaSO4 1,1 10-10 nên dùng H2SO4 đặc chuyển BaF2 thành BaSO4 sau nung 14000C cho BaO, làm nguội từ từ đến 5000 cho kết hợp với O2 tạo BaO2: BaF2 + H2SO4 đặc → BaSO4↓ + HF 1400 C 2BaSO   2BaO  2SO  O2  500 C ,Pc ao 2BaO  O  0   2BaO c) BaO2 + HCl đặc → BaCl2 +Cl2 + H2O → BaO2 thể tính oxi hóa BaO2 + HCl lỗng → BaCl2 + H2O2 BaO2  2KI  4HCl  BaCl2  2KCl  I  2H 2O → BaO2 thể tính oxi hóa BaO2  2AgNO3 2Ag  O2  Ba  NO3  → BaO2 thể tính khử BaO2 + MnO2 nóng → BaMnO4 Tiểu môđun 4: 1.CaH  2H 2O Ca  OH   2H  2.CaH  O2 CaO  H 2O 3.BaH  CO2 C  Ba  OH  2 a) Việc điều chế hiđroxit kim loại kiềm thổ (Ca, Sr, Ba) dựa nguyên tắc: cho oxit tương ứng tác dụng với H2O Nguyên tắc áp dụng cho Be(OH)2 Mg(OH)2 BeO, MgO khơng tan tan nước để tạo hiđroxit tương ứng b) Trong thực tế người ta không điều chế hiđroxit kim loại kiềm theo phương pháp điều chế hiđroxit kim loại kiềm thổ ngược lại vì: Một phương pháp thông dụng để điều chế hiđrôxit kim loại kiềm điện phân dung dịch muối có màng ngăn Đối với kim loại kiềm thổ ta khơng thể áp dụng phương pháp phần lớn kim loại kiềm thổ tồn dạng hợp chất muối cácbonat, sunfat, nhiệt phân tạo thành oxit Oxit dễ dàng tác dụng với nước tạo thành hiđrôxit a) Không thể dùng NH3 để điều chế Mg(OH)2 vì: Mg(OH)2 khơng kết tủa hồn tồn cho muối magie tác dụng với dung dịch anoiac có phản ứng thuận nghịch Chẳng hạn: MgCl2  2NH3  2H 2O O Mg H  2NH 4Cl b) Khơng có kết tủa Mg(OH)2 tách cho vào dung dịch muối MgCl2 dung dịch có chứa NH3 NH4Cl ảnh hưởng ion đồng dạng NH4+ nên làm giảm trình điện li NH3, nồng độ ion OH- không đủ để đạt đến tích số tan Mg(OH)2 a) – Mg(OH)2 tan hoàn toàn HCl: Mg  OH 2  2HCl MgCl2  2H 2O - Mg(OH)2 tan phần NH4Cl: Mg  OH 2  2NH 4Cl MgCl  2NH  2H 2O - Mg(OH)2 không tan KCl KOH b) Mg(OH)2 hòa tan HCl tốt , NH4Cl NH3 có độ tan độ điện li lớn H2O c) Be(OH)2 hợp chất lưỡng tính: PTHH: Be  OH   2NaOH  Na2  Be OH   4  Be  OH   2HCl  BeCl2  2H 2O a) Từ Be(OH)2 đến Ba(OH)2 tính bazơ tăng dần, tnh axit giảm dần Nguyên nhân: từ Be đến Ba, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, độ âm điện nguyên tố giảm dần: Nguyên tố Be Mg Ca Sr Ba O Độ âm điện X 1,5 1,2 1,0 1,0 0,9 3,5 Hiệu độ âm điện (χO – χM ) 2,0 2,3 2,5 2,5 2,6 Hiệu độ âm điện (χO – χM ) tăng dần, độ phân cực âm liên kết M – O ngày tăng làm cho tính bazơ hiđroxit tăng dần, tính axit giảm dần b) Hiđroxit kim loại kiềm thổ bị nhiệt phân để tạo oxit tương ứng hiđroxit kim loại kiềm lại khơng có khả : hiđrôxit kim loại kiềm thổ bị nhiệt phân tạo oxit độ phân cực hoá cation M2+ với nguyên tử oxi nhóm OH- dễ bị biến dạng Vì hiđrơxit kim loại kiềm thổ bền vững hiđrôxit kim loại kiềm Tiểu môđun 5: a) Độ tan muối kim loại kiềm thổ biến đổi khác nhau, có cực đại cực tiểu muối muối khác Nguyên nhân khả hòa tan muối chịu ảnh hưởng lượng mạng lưới muối lượng hiđrat hóa cation Nói chung lượng mạng lưới lớn độ hòa tan giảm ngược lại lượng hiđrat hóa lớn độ hòa tan tăng Tuy nhiên lượng mạng lưới phụ thuộc vào bán kính cation, lượng mạng lưới muối lượng hiđrat hóa caton khác làm cho độ tan muối biến đổi không b) Độ tan florua biến đổi không liên tục theo chiều từ Be đến Ba.Sở dĩ độ tan muối có liên quan tới lượng mạng lưới nhiệt hiđrat hoá ion a) Các phương pháp điều chế MgCl2 là: - Trung hòa h đroxit cacbonat Mg axit HCl: Mg  OH   2HCl  MgCl2  2H 2O MgCO3  2HCl  MgCl2  CO2  H 2O - Trong phòng thí nghiệm, cho Mg tác dụng với Cl2 HCl khơ: Mg + HCl (khí) t   MgCl2  H2  Mg  Cl t  MgCl Hoặc cho khí clo khơ qua hỗn hợp MgO + C nung nóng nhiệt độ cao: MgO  Cl  C t caoMgCl  CO  Ngồi ra, MgCl2 điều chế cách đun nóng dung dịch MgCl2 với NH4Cl tạo tinh thể MgCl2 NH4Cl 6H2O sau đun nóng sản phẩm thu MgCl2 khan: t MgCl2 NH 4Cl.6H 2O MgCl  NH3  HCl  6H 2O  b) Khơng thể dùng CaCl2 để làm khơ khí NH3, C2H5OH, (CH3)2CO CaCl2 có khả kết hợp với NH3, C2H5OH, (CH3)2CO tạo hợp chất CaCl2 8NH3, CaCl2 6C2H5OH, CaCl2 (CH3)2CO CaCl2 dùng làm khơ ete, benzen hút ẩm mạnh khơng có khả kết hợp với ete, benzen a) - Khi cho dung dịch MgCl2 tác dụng với xoda nóng, tượng là: thấy có chất rắn màu trắng có khí ra: MgCl2  Na2CO3  MgCO3  2NaCl t MgCO   MgO 2 CO  - Khi cho MgCl2 tác dụng với dung dịch KHCO3 thấy có kết tủa MgCO3 có khí MgCl2  2NaHCO3 MgCO3  2NaCl  H 2O  CO2  b) Để tách chất khỏi hỗn hợp gồm MgCl2 BeCl2 ta cho hỗn hợp tác dụng với dung dịch kiềm dư Tiểu môđun 6: a) Độ bền nhiệt muối cacbonat kim loại kiềm thổ tăng lên dần từ BeCO3 đến BaCO3 Giải thích: từ Be2+ đến Ba2+, tác dụng phân cực hóa cation M2+ đến cation CO 32- giảm bán kính ion tăng từ Be2+ đến Ba2+ nên độ bền nhiệt tăng từ BeCO3 đến BaCO3 b) Với kim loại (Ca2+ , Sr2+ Ba2+) muối florua có độ tan lớn độ tan muối cacbonat Ví dụ độ tan BaF2 8,3 10-3 mol/l 250C; độ tan BaCO3 1,1 10-4 mol/l nhiệt độ Yếu tố định đến độ tan chúng lượng mạng lưới Năng lượng mạng lưới BaF2 566 Kcal/mol bé BaCO3 625 Kcal/mol nên độ tan BaF2 lớn độ tan BaCO3 Khi cho khí CO2 qua dung dịch BaCl2 Ba(NO3)2 khơng tạo kết tủa muối có gốc axit axit mạnh mà axit H2CO3 (CO2 + H2O) axit yếu nên cho khí CO2 vào khơng có phản ứng xảy Nhưng cho khí CO2 tác dụng với với nước barit lại có kết tủa BaCO3↓ tạo thành: CO2  Ba OH   BaCO3  H 2O Nếu thay dung dich nước barit dung dịch bari axetat thấy có kết tủa: CO2  Ba CH3COO  H 2O  BaCO3  2CH3COOH a) Giải thích: từ Be2+ đến Ba2+, tác dụng phân cực hóa caton M2+ đến caton SO42- giảm bán kính ion tăng từ Be2+ đến Ba2+ nên độ bền nhiệt tăng từ BeSO4 đến BaSO4 b) Độ tan muối phụ thuộc vào yếu tố: lượng mạng lưới tinh thể muối lượng hiđrat hóa cation Năng lượng mạng lưới giảm, độ tan muối tăng; lượng hiđrat hóa cation giảm độ hòa tan giảm Từ CaSO4 đến BaSO4: yếu tố ảnh hưởng đến độ tan lượng hiđrat hóa Từ Ca2+ đến Ba2+ lượng hiđrat hóa giảm (từ 377 Kcal/mol Ca2+ đến 308 Kcal/mol Ba2+) nên độ tan giảm Từ CaF2 đến BaF2: yếu tố định đến độ tan lượng mạng lưới Từ CaF2 đến BaF2 lượng mạng lưới giảm ( từ 624 Kcal/mol CaF2 đến 566 Kcal/mol BaF2) nên độ tan tăng Các muối kim loại kiềm thổ kết tinh tạo dạng hiđrat tinh thể, muối kim loại kiềm có khả vì: lượng hiđrat hóa ion kim loại kiềm thổ lớn ion kim loại kiềm nên dễ tạo hiđrat tinh thể a) Nước cứng nước chứa nhiều ion Ca2+, Mg2+ Nguyên tắc chung khử tính cứng nước: làm giảm nồng độ ion Ca2+, Mg2+ nước b) Phương trình phản ứng: Mg  HCO3   Ca OH  MgCO  CaCO  2H O 3 2 Ca  HCO3   Ca OH  2CaCO  2H O 2 Mg  HCO3   2NaOH MgCO3  Na2CO3  2H 2O Ca  HCO3   2NaOH CaCO3  Na2CO3  2H 2O Mg 2 2  CO  MgCO 3 2 2 Ca  CO CaCO 3Mg 2 3 3   2PO  Mg (PO4 )2  2 3Ca  2PO Ca (PO ) 42 c) Quá trình sử dụng nhựa trao đổi ion (ionit) để làm mềm nước cứng: - Phương pháp lợi dụng khả trao đổi ion số hợp chất cao phân tử thiên nhiên nhân tào gọi ionit Những hợp chất có khả trao đổi cation gọi cationit, hợp chất có khả trao đổi anion gọi anionit - Cationit thường dùng làm mềm nước zeolit có thành phần Na2Al2Si2O8 xH2O Khi dội nước cứng qua hạt zeolit, số ion Na+ vào nước nhường chỗ lại cho ion Ca2+, Mg2+ Fe2+ có nước - Q trình trao đổi ion xảy ví dụ sau: Na2 Al2 Si2O8 xH 2O  Ca  HCO3  CaAl2 Si2O8 xH 2O  2NaHCO3 - Để tái sinh lại zeolit sử dụng, cho dung dịch NaCl bão hòa qua zeolit đó: CaAl2 Si2O8 xH 2O  2NaCl  Na2 Al2 Si2O8 xH 2O  CaCl2 - Muốn loại trừ cation anion nước, cho nước cứng qua hai cột, cột đựng nhựa cationit cột đựng nhựa anionit - Nhựa cationit hợp chất cao phân tử hữu chứa nhóm axit RCOOH, giúp giữ lại caton nước sinh axit Ví dụ: 2RCOOH  CaSO4   RCOO  Ca  H SO4 RCOOH  NaCl  RCOONa  HCl - Nhựa anionit hợp chất cao phân tử hữu chứa nhóm baz RNH3OH, giúp giữ lại axit Ví dụ: 2RNH 3OH  H SO4   RNH  SO4  2H 2O RNH 3OH  HCl  RNH 3Cl  H 2O → Khi qua hai cột nước không ion nữa, nước làm mềm Câu hỏi tự luận kết thúc môđun Ở trạng thái nguyên tử kim loại kiềm kết hợp với để tạo thành phân tử hai nguyên tử, hai nguyên tử liên kết với liên kết cộng hoá trị Các nguyên tử kim loại kiềm hình thành phân tử hai ngun tử kim loại kiềm có e độc thân lớp cùng, dễ dàng kết hợp với nguyên tử khác để lớp ngồi bảo hồ e Còn kim loại kiềm thổ muốn hình thành phân tử hai ngun tử trạng thái khí phân tử phải có hai e độc thân tức kim loại kiềm thổ phải có trạng thái kích thích s 2→ sp, lượng đòi hỏi cho q trình lớn, lượng tạo hình thành phân tử M2 khơng bù lại lượng cần cung cấp cho trình kích thích Vì khơng hình thành phân tử M2 Khơng mâu thuẫn với Li có lượng hiđrat hố cao bù lại lượng ion hố cao Li điện cực âm kim loại kiềm khác, Be có lượng hiđrat hố lớn khơng bù lại cho lượng ion hố cao Be Be điện cực dương kim loại kiềm thổ khác a) Be có bán kính ion nhỏ, lượng ion hoá lượng thăng hoa lớn, trường hợp lượng hiđrat hố lớn khơng để tách hồn tồn điện tích Do BeF2 BeO thể hợp chất cộng hố trị, hợp chất cộng hố trị liên kết với cacbon bền Để tạo thành liên kết cộng hố trị cần kích thích ngun tử từ trạng thái 2s đến trạng thái 2s2p Do phân tử BeX2 thẳng hàng b) Để tạo thành liên kết cộng hố trị cần kích thích ngun tử từ trạng thái 2s2 đến trạng thái 2s2p Do phân tử BeX2 phải thẳng Nhưng phân tử khơng bão hồ phối trí Ở pha ngưng tụ tạo thành hợp chất số phối trí Chúng tồn pha khí PTPƯ: a) Be  2HCll  BeCl2  H  b) Be  H SO4l  BeCl2  H  Be + 2H2SO4 đặc → BeSO4 + SO2↑ + 2H2O c) 3Be  8HNO3l 3Be  NO3   Be  NO Be + 4HNO3 đặc   t  2NO  4H 2O   2NO2  2H 2O d) 3Be  2H3 PO4  Be3  PO4   3H  e) Be  2KOH dd  2H 2O  K2  Be  OH    H  a) 2BeCl2  LiAlH 2BeH  LiCl  AlCl3 b) CaC2  2H 2O Ca(OH )2  C2 H c) BaO2  H SO4  BaSO4  H 2O2  HSO4  d) CaF2  2H SO4 Ca đặc e) MgO  H 2O2  MgO2  H 2O  2HF t  MgO  Mg N f) Mg khơng khí   a) Q trình đốt cháy ngồi MgO tạo Mg3N2 b) Magie đốt cháy khí Cl2, CO2, SO2:   MgCl t 2Mg  CO2  2MgO  C Mg  Cl t t  2MgO  S 2Mg  SO   a) Mg tương tác với chất: H2O, HCl, H2SO4, HNO3, CH3COOH - Mg không tan nước lạnh tan phần nước nóng: Mg  2H 2O  Mg  OH   H2  o t C Mg  H 2O h    MgO2  H  - Mg tác dụng với HCl, H2SO4, HNO3, CH3COOH: Mg  2HCl  MgCl2  H  Mg  H SO4  MgSO4  H  5Mg 12HNO3 5Mg(NO3 )  N  6H 2O Mg  2CH 3COOH  Mg(CH 3COO)  H  b) Có thể hòa tan MgCO3 dung dịch đậm đặc (NH4)2CO3 a) Khi phân hủy nhiệt muối cacbonat xảy tách nguyên tử oxi khỏi nguyên tử trung tâm anion sau kết hợp nguyên tử oxi vào cation Q trình gây chuyển dịch mật độ điện tích electron làm biến dạng anion điện trường cation, nghĩa anion bị cation phân cực Kết CaCO3 bị nhiệt phân tạo CaO CO2 Từ BeCO3 đến BaCO3 tác dụng phân cực cation giảm nên khả bị nhiệt phân giảm (MgCO3 bị nhiệt phân 6000C BaCO3 bị nhiệt phân 13600C) b) Khi áp suất giảm nhiệt độ tăng, cân chuyển dịch sang phải: t CaCO3 CaO  CO2  Thổi khí CO2 (cho P giảm) đồng thời tăng nhiệt độ hiệu suất nung vôi tăng Khi nhiệt độ giảm CaO kết hợp với CO2 tạo CaCO3 (quá trình vơi sống hóa cacbonat) Tích số tan muối CaSO4 2,4 10-5 lớn tích số tan BaSO4 1,1 10-10 nên BaSO4 kết tủa trước 10 a) Thạch cao (CaSO4.H2O) thường dạng tập hợp vi tinh thể đơn tà dính với nhau, có màu trắng màu xám hay tùy thuộc vào tạp chất chứa Thạc cao có kiến trúc lớp nên tinh thể tách thành mỏng Ứng dụng: dùng để nặn tượng, làm khuôn đúc, làm vật liệu xây dựng, bó chuẩn hình y học, ví dụ bó xương gãy… b) Nung thạch cao 14000C thu CaO, sau chuyển CaO thành CaCl2 Điện phân muối CaCl2 nóng chảy thu Ca kim loại 11 a) Độ cứng nước để nước có nhiều ion Ca2+ Mg2+ - Độ cứng nước bao gồm: + Nước cứng tạm thời: loại nước cứng đun sơi tính cứng muối hiđratcacbonat bị nhiệt phân thành muối không tan lắng xuống thành cặn cáu Tính cứng tạm thời muối Ca(HCO3)2 Mg(HCO3)2 gây + Nước cứng vĩnh cửu: loại nước cứng không kết tủa đun sôi, chứa muối clorua, sunfat Ca Mg + Nước cứng tồn phần: nước cứng có tnh cứng tạm thời tnh cứng vĩnh cửu - Tác hại nước cứng: Nước gây nhiều tác hại sinh hoạt kĩ thuật Nước cứng làm kết tủa xà phòng làm tác dụng giặt rửa làm bẩn sợi vải kết tủa bám vào.Ví dụ: M2+ + 2C17H33COONa phòng) → 2Na + M(C17H33COONa) (xà Nước cứng tạo lớp cặn bám vào thành nồi đun nước, ống dẫn nước nóng, nồi cấp hơ nước Lớp cặn gây nhiều tác hại, chẳng hạn làm giảm hiệu suất truyền nhiệt nồi hơi, làm nồi mau hõng dễ bị vỡ b) - Nếu ta có: Ca  2HCO Ca  HCO 2  3 Mg  2HCO 3 Mg  HCO 2  3 Theo hai phương trình ta they tỉ lệ số mol Ca2+, Mg2+ HCO3- tỉ lệ 1:2 Mà tổng số mol Mg2+ Ca2+ 0,03 mol số mol HCO3- 0,03 mol Vậy HCO3- thiếu nghĩa đun sôi độ cứng nước chưa hẳn Vậy nước ban đầu vừa có độ cứng tạm thời vừa có độ cứng vĩnh cữu - Nếu đun sơi thì: 2  t  Ca 2HCO  CaCO  MgCO Mg  2HCO   2  t 2 H O2CO  2 H O 2CO  Theo hai phương trình trên: tổng số mol Ca2+, Mg2+ tạo kết tủa với số mol HCO3- = 0,025 mol Sau đun sôi xong tổng số mol Ca2+, Mg2+ lại 0,005 mol Vậy nước sau đun cứng - Dùng Na2CO3, Na3PO4 làm mềm nước trên, dùng Ca(OH)2 phải vừa đủ c) Phương pháp trao đổi ion (Zeolit, nhựa trao đổi ion) 11 Khả tạo phức kim loại kiềm thổ không mạnh thể rõ khuynh hướng tạo thành phức chất dung dịch Giống với ion kim loại kiềm ion kim loại kiềm thổ tạo phức bền với ete – crao bền chọn lọc với criptant Tác nhân tạo phức tốt nhất: ete – crao, criptant ... dạy người học 1.3.2 Tài liệu tự học có hướng dẫn theo mơđun [5], [9] 1.3.2.1 Thế tài liệu tự học có hướng dẫn theo mơđun Tài liệu tự học có hướng dẫn theo môđun tài liệu biên soạn theo đặc trưng... 1.3.2.1 Thế tài liệu tự học có hướng dẫn theo mơđun 11 1.3.2.2 Cấu trúc nội dung tài liệu tự học 12 1.3.3 Phương pháp tự học có hướng dẫn theo môđun 13 1.4 Hướng dẫn cách tự học theo môđun. .. Chương THIẾT KẾ TÀI LIỆU TỰ HỌC CÓ HƯỚNG DẪN THEO MƠĐUN PHẦN KIM LOẠI KIỀM THỔ NHĨM IIA 17 2.1 Cấu trúc học phần Hóa vô 17 2.2 Nguyên tắc việc thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn theo