Chuyên đề kim loại tác dụng với dung dịch muối

Trần Thị Khuyên Trường THPT A Hải HậuLưu ý: - Nếu cho các các kim loại tác dụng được với nước như Na, K, Ca, Ba...vào dung dịch muối, thứ tự phản ứng như sau: kim loại + nước → bazơ +

Trần Thị Khuyên Trường THPT A Hải Hậu

KHOÁ BỒI DƯỠNG GIÁO VIÊN ĐỨNG ĐỘI TUYỂN HSG HOÁ 8,9

Nội dung : Trò chơi đoán chữ

Hình thức : Chơi theo điểm cầu; đánh máy câu trả lời vào ô “chatbox”

Phần thưởng : Điểm cầu nào có câu trả lời đúng nhanh nhất sẽ giành được phần thưởng của amid Ngọc Phạm là 01 cuốn sách bồi dưỡng HSG.

Gợi ý :

Đây là cụm từ nói về vai trò vô cùng quan trọng của người giáo viên trong quá trình bồi dưỡng học sinh giỏi.

Trần Thị Khuyên Trường THPT A Hải Hậu

NgườI thầy trung bình chỉ biết nói Người thầy giỏi biết giải thích Người thầy xuất chúng biết minh

hoạ Người thầy vĩ đại biết cách truyền

cảm hứng

Nhà văn William A Warrd (Hoa Kỳ)

Trần Thị Khuyên Trường THPT A Hải Hậu

Trần Thị Khuyên4 Trường THPT A Hải Hậu

3

Bài tập định lượng

Trần Thị Khuyên Trường THPT A Hải Hậu

kim loại + muối → muối mới + kim loại mới

1 Bản chất phản ứng kim loại tác dụng với dung dịch muối

Kim loại mạnh đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi dung dịch muối (Trừ các kim loại tác dụng được với nước như Na, K, Ca, Ba ) Phương trình:

Trần Thị Khuyên Trường THPT A Hải Hậu

Lưu ý:

- Nếu cho các các kim loại tác dụng được với nước như Na,

K, Ca, Ba vào dung dịch muối, thứ tự phản ứng như sau:

kim loại + nước → bazơ + hidro bazơ + muối → bazơ mới + muối mới (nếu có)

Hiện tượng: có khí không màu thoát ra, thu được kết tủa xanh đậm.

2 Na + 2H2O → 2NaOH + H2 2NaOH + CuSO4 → Cu(OH)2 +

Na2SO4 (kết tủa màu xanh)

Trần Thị Khuyên Trường THPT A Hải Hậu

- Đối với bài tập học sinh giỏi phần kim loại tác dụng với dung dịch muối cần

chú ý đến dãy điện hoá của kim loại để xác định chiều của phản ứng hoá học.

- Một số lưu ý kiến thức thường gặp trong các bài tập:

+ Sắt, đồng phản ứng với dung dịch muối sắt (III) tạo thành dung dịch muối sắt (II) và muối đồng (II).

+ Các kim loại Mg, Al, Mn, Zn, Cr (kim loại M hoá trị n) khi phản ứng với dung dịch muối sắt (III) xảy ra theo 2 nấc:

M + FeCl3 → MCln + FeCl2

M + FeCl2 → MCln + Fe

+ Muối sắt (II) tác dụng với muối bạc tạo ra muối sắt (III) và Ag kim loại.

Fe(NO3)2 + AgNO3 → Fe(NO3)3 + Ag

Trần Thị Khuyên Trường THPT A Hải Hậu

Căn cứ vào bản chất phản ứng giữa kim loại tác dụng với dung dịch muối để xác định phản ứng xảy ra.

2 Bài tập định tính

Khi cho kim loại vào dung dịch muối thường quan sát được các hiện tượng sau:

-Kim loại tan dần.

-Xuất hiện khí bay lên (đối với trường hợp các kim loại tác dụng với nước)

-Sự đổi màu dung dịch (nếu có).

- Xuất hiện kim loại giải phóng màu bám vào kim loại tham gia phản ứng (trừ trường hợp kim loại phản ứng dạt bột)

- Màu của một số kim loại

-Màu của một số dung dịch muối:

Dung dịch muối sắt (III): màu vàng nâu Dung dịch muối đồng (II): màu xanh Dung dịch muối nhôm, magie, kẽm, bạc không màu

Trần Thị Khuyên Trường THPT A Hải Hậu

Bài tập vận dụng:

Bài 1: Nêu hiện tượng xảy ra trong mối trường hợp sau:

TN1: Cho mẩu natri vào dung dịch đồng (II) sunfat.

TN2: Nhúng đinh sắt vào dung dịch đồng (II) sunfat.

TN3: Ngâm mảnh đồng vào dung dịch bạc nitrat.

TN4: Cho mẩu sắt vào dung dịch muối sắt (III) clorua

TN5: Nhúng thanh kẽm vào dung dịch magie nitrat

Trần Thị Khuyên Trường THPT A Hải Hậu

Hướng dẫn:

Hiện tượng xảy ra:

TN1: Cho mẩu natri vào dung dịch đồng (II) sunfat

- Mẩu natri tan dần (natri nóng chảy thành giọt tròn chạy trên mặt nước)

- Xuất hiện khí bay lên

- Dung dịch nhạt dần màu xanh

- Xuất hiện kết tủa màu xanh lơ

PTPƯ: 2Na + 2H2O    2NaOH + H2 

2NaOH + CuSO4    Na2SO4 + Cu(OH)2 

TN2: Nhúng đinh sắt vào dung dịch đồng (II) sunfat

- Đinh sắt tan dần

- Dung dịch nhạt dần màu xanh rồi mất màu

- Xuất hiện kết tủa màu đỏ bám bên ngoài đinh sắt PTPƯ: Fe + CuSO4    FeSO4 + Cu

TN3: Ngâm mảnh đồng vào dung dịch bạc nitrat

- Mảnh đồng tan dần

- Dung dịch chuyển màu xanh lam

- Xuất hiện kết tủa màu bạc bám bên ngoài mảnh đồng

PTPƯ: Cu + 2AgNO3    Cu(NO3)2 + 2Ag

TN4: Cho mẩu sắt vào dung dịch muối sắt (III) clorua

- Mẩu sắt tan dần

- Dung dịch nhạt dần màu vàng nâu

PTPƯ: Fe + FeCl3    FeCl2

TN5: Nhúng thanh kẽm vào dung dịch magie nitrat

- Không hiện tượng

Trần Thị Khuyên Trường THPT A Hải Hậu

Bài 2: (Trích đề tuyển sinh vào lớp 10 chuyên Hoá tỉnh Quảng Trị năm học

2017 – 2018)

Nêu hiện tượng và viết các phương trình phản ứng xảy ra trong các trường hợp sau:

a) Cho đinh sắt sạch vào dung dịch CuSO4.

b) Cho mẫu kim loại kali từ từ đến dư vào dung dịch Al2(SO4)3.

6KOH + Al2(SO4)3  2Al(OH)3 + 3Na2SO4

KOH + Al(OH)3  KAlO2 + 2H2O

Trần Thị Khuyên Trường THPT A Hải Hậu

Bài 3 (Trích đề HSG 9 huyện Thanh Sơn, tỉnh Thanh Hoá năm học 2019 - 2020)

Cho dãy các kim loại: Na, Ba, Al, K, Mg Số kim loại trong dãy phản ứng với lượng

dư dung dịch FeCl3 thu được kết tủa là:

Bài 3 (Trích đề HSG 9 huyện Thanh Sơn, tỉnh Thanh Hoá năm học 2019 - 2020)

Cho dãy các kim loại: Na, Ba, Al, K, Mg Số kim loại trong dãy phản ứng với lượng

dư dung dịch FeCl3 thu được kết tủa là:

Hướng dẫn:

2K + 2H2O → 2KOH + H2↑ 2KOH + FeCl3 → Fe(OH)3↓ + KCl 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑

2NaOH + FeCl3 → Fe(OH)3↓ + NaCl

Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2↑ 3Ba(OH)2 + 2FeCl3 → 2Fe(OH)3↓ + 3BaCl2

Al + 3FeCl3 → AlCl3 + 3FcCl2Mg+ 2FeCl3 → MgCl2 + 2FcCl2

Đáp án: C

Nhiều kim loại tác dụng với dung dịch chứa một muối

Nhiều kim loại tác dụng với dung dịch chứa một muối

Trần Thị Khuyên Trường THPT A Hải Hậu

2.1 Bài tập một kim loại tác dụng với dung dịch chứa một muối

Phương pháp

Dạng bài tập này thường cho dưới dạng nhúng một lá kim loại vào một dung dịch muối, sau phản ứng lấy lá kim loại ra khỏi dung dịch rồi cân lại thấy khối lượng lá kim loại thay đổi.

Phương trình:

kim loạitan + muối → muối mới + kim loại mớibám.

+ Nếu đề bài cho khối lượng lá kim loại tăng hay giảm là m thì áp dụng như sau:

Khối lương lá kim loại tăng lên so với trước khi nhúng ta có:

mkim loại bám vào - mkim loại tan ra = mtăng

Khối lương lá kim loại giảm so với trước khi nhúng ta có:

mkim loại tan ra - mkim loại bám vào = mgiảm

+ Nếu đề bài cho khối lượng lá kim loại tăng hay giảm là x% thì ta áp dụng như sau:

Khối lương lá kim loại tăng lên x% so với trước khi nhúng ta có:

m kim loại bám vào - mkim loại tan ra = mbđ*

Khối lương lá kim loại giảm xuống x% so với trước khi nhúng ta có:

mkim loại tan ra - mkim loại bám vào = mbđ*

Với mbđ là khối lượng ban đầu của thanh kim loại hoặc đề sẽ cho sẵn khối lượng kim loại ban đầu

100

x

100

x

Trần Thị Khuyên Trường THPT A Hải Hậu

Bài 1: Ngâm một lá Zn cĩ khối lượng 1 gam trong V (ml) dung dịch Cu(NO3)2 2 M Phản

ứng xong khối lượng lá Zn giảm xuống 10% so với ban đầu Tính giá trị của V?

Hướng dẫn:

Ta cĩ khối lượng lá Zn ban đầu bằng 1 gam

Gọi x là số mol Cu(NO3)2 tham gia phản ứng

Phương trình hĩa học: Zn + Cu(NO3)2    Zn(NO3)2 + Cu

Mol: x < -x -> x (mol)

Theo đề bài ta cĩ: mZn tan- mCu bám = mbđ* 10

100= 0,1 65.x - 64.x = 0,1  x = 0,1

 VddCu(NO3)2= 0,1 0, 05

2  lít = 50 ml

Bài 2: (Đề tuyển sinh lớp 10 chuyên thành phố Hồ Chí Minh năm học 2018 – 2019)

Nhúng một thanh đồng vào 200 ml dung dịch AgNO3 1M, sau khi phản ứng xảy

ra hồn tồn, thanh đồng được lấy ra, đem rửa sạch, sấy khơ cẩn thận và biết tồn bộ Ag tạo ra đều bám vào thanh đồng Khối lượng thanh đồng tăng hay giảm bao nhiêu gam so với ban đầu?

Hướng dẫn:

nAgNO3 = 0,2 1 = 0,2 (mol) PTHH: Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag↓

Theo PTHH: nCu = ½ nAgNO3 = ½ 0,2 = 0,1 (mol)

=> mCu = 0,1.64 = 6,4 (g) Theo PTHH: nAg = nAgNO3 = 0,2 (mol) => mAg = 0,2.108 = 21,6 (g)

Vì Ag sinh ra đều bám hết vào thanh đồng => khối lượng thanh đồng tăng số gam là :

∆ = mAgsinh ra - mCu pư = 21,6 – 6.4 = 15,2 (g)

Trần Thị Khuyên Trường THPT A Hải Hậu

Chú ý: Một số dạng bài toán kim loại tác dụng với dung dịch

muối nhưng không phải sau phản ứng khối lượng thanh kim loại tăng lên hoặc giảm xuống Dạng toán này đòi hỏi phải biết vận dụng ý nghĩa của dãy điện hóa để xét phản ứng đó có xảy ra hay không và phương trình hóa học của phản ứng đó được viết như thế nào?

Cần vận dụng nhiều kiến thức tổng hợp vô cơ như: cân bằng phản ứng oxi hóa khử, xác định chiều của 2 cặp oxi hóa khử

- Một số lưu ý kiến thức thường gặp trong các bài tập:

+ Sắt, đồng phản ứng với dung dịch muối sắt (III) tạo thành dung dịch muối sắt (II) và muối đồng (II).

+ Các kim loại Mg, Al, Mn, Zn, Cr (kim loại M hoá trị n) khi phản ứng với dung dịch muối sắt (III) xảy ra theo 2 nấc:

M + FeCl3 → MCln + FeCl2

M + FeCl2 → MCln + Fe

+ Muối sắt (II) tác dụng với muối bạc tạo ra muối sắt (III) và Ag kim loại

Fe(NO3)2 + AgNO3 → Fe(NO3)3 + Ag

Trần Thị Khuyên Trường THPT A Hải Hậu

Bài 3: (Trích đề tuyển sinh đại học khối B năm học 2018)

Tiến hành hai thí nghiệm sau:

- Thí nghiệm 1: Cho m gam bột Fe (dư) vào V1 lít dung dịch Cu(NO3)2 1M;

- Thí nghiệm 2: Cho m gam bột Fe (dư) vào V2 lít dung dịch AgNO3 0,1M

Sau khi các phản ứng xảy ra hồn tồn, khối lượng chất rắn thu được ở hai thí nghiệm đều bằng nhau Giá trị của V1 so với V2 là

A V1 = V2 B V1 = 10V2 C V1 = 5V2 D V1 = 2V2

Hướng dẫn:

Phương trình hĩa học: Fe + Cu(NO3)2  Fe(NO3)2 + Cu (1)

V1< - V1 ->V1 (mol)

Khối lượng chất rắn sau phản ứng: mCu bám- mFe tan = (64 - 56).V1

Phương trình hĩa học: Fe + 2AgNO3  Fe(NO3)2 + 2Ag (2)

0,05.V2< -0,1.V2 ->0,1.V2 (mol)

Khối lượng chất rắn sau phản ứng: mAg bám- mFe tan = 0,1.V2.(108 – 56.0,5)

Theo đề bài khối lượng chất rắn thu được là bằng nhau:

Ta cĩ: (64 - 56).V1 = 0,1.V2.(108 – 56.0,5) → V1 = V2

Trần Thị Khuyên Trường THPT A Hải Hậu

Bài 4: Cho 0,12 mol Fe vào dung dịch chứa 0,4 mol HNO3 loãng để tạo V lít (đktc) khí NO và thu được

dung dịch X Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan Tính giá trị của m?

Hướng dẫn:

Phương trình hóa học: Fe + 4HNO3  Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O (1) Mol: 0,1< 0,4 -> 0,1 (mol) Sau phản ứng: Fedư = 0,12 – 0,1 = 0,02 mol

Trong dung dịch có chứa ion Fe3+ nên tiếp tục xảy ra phản ứng

Fe + 2Fe(NO3)3  3Fe(NO3)2 (2) Mol: 0,02 ->0,04 -> 0,06

Dung dịch X gồm: Fe(NO3)2: 0,06 mol, Fe(NO3)3 còn lại: 0,1 – 0,04 = 0,06 mol Khối lượng muối trong dung dịch X: (180 + 242).0,06 = 25,32 gam

Trần Thị Khuyên Trường THPT A Hải Hậu

Bài 5: Cho 4,8 gam Mg vào dung dịch chứa 0,2 mol FeCl3, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch X, cô cạn dung dịch X được m gam muối khan Tính giá trị của m?

Hướng dẫn:

Phương trình hóa học: Mg + 2FeCl3  2FeCl2 + MgCl2 (1) Mol: 0,1< - 0,2 -> 0,2 ->0,1 (mol) Sau phản ứng: Mgdư = 0,2 – 0,1 = 0,1 mol

Trong dung dịch có chứa ion Fe2+ nên Mgdư sẽ tiếp tục khử Fe2+ thành Fe

FeCl2 + Mgdư  MgCl2 + Fe (2) Mol: 0,1< -0,1 -> 0,1

Dung dịch X gồm: FeCl2 còn lại: 0,1 mol, MgCl2: 0,2 mol Khối lượng muối trong dung dịch X: 0,1.127 + 0,2.95 = 31,7 gam

Trần Thị Khuyên Trường THPT A Hải Hậu

Bài 6:

Cho 26,91 (g) kim loại M vào 700 ml dung dịch AlCl3 0,5M, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu

được V lít H2 (đktc) và 17,94 (g) kết tủa Xác định kim loại M và giá trị của V

Hướng dẫn:

Gọi n là hoá trị của R; (n€N*, n≤ 2) Đặt khối lượng mol của M là M)

Các phương trình hóa học:

2M + 2n H2O  2M(OH)n + nH2 (1) 3M(OH)n + n AlCl3  n Al(OH)3 + 3MCln (2)

Có thể: M(OH)n + n Al(OH)3  M(AlO2)n + 2n H2O (3)

nAlCl3 = 0,7.0,5 = 0,35 (mol), nAl(OH)3 = 17,94

78 = 0,23 (mol)Bài toán phải xét 2 trường hợp:

TH1: AlCl 3 chưa bị phản ứng hết ở (2)  không có phản ứng (3)

TH2: AlCl 3 phản ứng hết ở (2), M(OH) n dư có phản ứng (3)

Trần Thị Khuyên Trường THPT A Hải Hậu

Bài 7: (Trích đề tuyển sinh chuyên Hoá tỉnh Kiên Giang năm học 2019 - 2020)

Cho m gam kim loại R (hóa trị II) tác dụng với 348 ml dung dịch Cu(NO3)2 0,5M thu được dung dịch A và

12,336 gam chất rắn B Cho B tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 1,12 lít khí hiđro (ở đktc)

Xác định kim loại R? Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn.

Hướng dẫn giải

Số mol của Cu(NO3)2 là: 0,174 mol

Số mol của khí H2 là: 0,05 mol

R + Cu(NO3)2 → R(NO3)2 + Cu

0,174 0,174 mol Khối lượng R dư là: 12,336 – 0,174.64 = 1,2(g)

R dư sẽ tác dụng với HCl

R + 2HCl → RCl2 + H20,05 0,05 mol

24 0,05

R   (gam) Vậy R là magie

Trần Thị Khuyên Trường THPT A Hải Hậu

2.2 Bài tập một kim loại tác dụng với dung dịch chứa nhiều muối

Phương pháp

Thứ tự các phản ứng: Kim loại tác dụng muối của kim loại yếu hơn trước, hết của kim loại yếu hơn mới tác dụng với muối của kim loại mạnh hơn.

TH1: Nếu tính được cụ thể số mol mỗi muối trong dung dịch, biện luận theo thứ tự phản ứng.

TH2: Nếu không tính được cụ thể số mol từng muối trong dung dịch, biện luận chia các trường hợp.

Ví dụ: Cho Mg phản ứng với dung dịch chứa đồng thời FeSO4 (a mol) và CuSO4 (b mol) thì Mg phản ứng với CuSO4 trước Bài toán dạng này thường giải theo 3 trường hợp:

Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu (1)

Mg + FeSO4 → MgSO4 + Fe (2)

TH1: CuSO4 dư, chỉ xảy ra phản ứng (1)

Nghĩa là phản ứng(1) xảy ra Mg hết, dung dịch sau phản ứng gồm: MgSO4, có thể có CuSO4; FeSO4 chưa phản ứng và chất rắn chỉ có Cu

(“Chât rắn sau phản ứng chỉ có 1 kim loại/Dung dịch sau phản ứng chứa 3 muối” chắc chắn xảy ra

Gọi số mol FeSO4 phản ứng là x; Số mol FeSO4 dư là (a-x) mol

Dung dịch sau phản ứng gồm: MgSO4, FeSO4dư

Chất rắn gồm Cu và Fe.

Chú ý: Bài toán dạng này thường chỉ xảy ra trường hợp 3, từ dữ kiện đề bài có thể loại trường hợp 1,2.

Trần Thị Khuyên Trường THPT A Hải Hậu

Phản ứng của sắt và muối bạc xảy ra trước, nếu hết muối bạc sắt phản ứng với muối đồng

Số mol AgNO3 = nAg = 0,02 mol; Số mol Cu(NO3)2 = nCu2+ = 0,1 mol;

Số mol Fe = 0,04 mol Phương trình: Fe + 2AgNO3  Fe(NO3)2 + 2Ag (1) 0,01 < 0,02 ->0,02 (mol)

Sau phản ứng Fe còn 0,04 – 0,01 = 0,03 mol, phản ứng tiếp với Cu(NO3)2

Fe + Cu(NO3)2  Fe(NO3)2 + Cu (2) 0,03 ->0,03 ->0,03 (mol)

Khối lượng rắn = mAg + mCu = 0,02.108 + 0,03.64 = 4,08 gam

Trần Thị Khuyên Trường THPT A Hải Hậu

Bài 2: Cho m1 gam Al vào 100 ml dung dịch gồm Cu(NO3)2 0,3M và AgNO3 0,3M Sau

khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thì thu được m2 gam chất rắn X Nếu cho m2 gam X

tác dụng với lượng dư dung dịch HCl thì thu được 0,336 lít khí (ở đktc) Tính giá trị của

m1 và m2 ?

Hướng dẫn:

Phản ứng của Al và muối bạc xảy ra trước Khi cho m2 gam chất rắn X vào dung dịch

HCl dư tạo ra khí H2 nên trong X có Al dư, nên cả AgNO3 và Cu(NO)3 đã phản ứng hết

Số mol AgNO3= 0,03 mol; Số mol Cu(NO3)2 = 0,03 mol;

Phương trình: Al + 3AgNO3  Al(NO3)3 + 3Ag (1) 0,01 < 0,03 ->0,03 (mol)

Sau phản ứng Fe còn 0,04 – 0,01 = 0,03 mol, phản ứng tiếp với Cu(NO3)2

2Al + 3Cu(NO3)2  2Al(NO3)3 + 3Cu (2) 0,02< -0,03 ->0,03 (mol) Phương trình: 2Aldư + 2HCl  2AlCl3 + 3H2

0,01< -0,015 (mol) Giá trị m1 = mAl = (0,01+0,02+0,01 ).27 = 1,08 gam

Giá trị m2 = mAg + mCu + mAldư = 0,03.108 + 0,03.64 + 0,01.27 = 5,43 gam