Sự có mặt của những chất rắn không phản ứng với dung dịch muối kim loại có tính khử yếu hơn kim loại trong muối, oxit kim loại không phản ứng với nước trong dung dịch muối...-gọi tắt là [r]
Trang 1Phần thứ nhất: TÓM LƯỢC NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN
A.TÓM LƯỢC NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN
CỦA PHẢN ỨNG CỦA KIM LOẠI VỚI DUNG DỊCH MUỐI 1.Bản chất của phản ứng
Ví dụ: Cho bột Zn vào dung dịch CuSO4 thấy bột kim loại Zn tan dần, màu xanh của dung dịch CuSO4 nhạt dần, đồng thời xuất hiện kim loại không tan có màu đỏ đó là Cu Chứng tỏ đã xảy ra phản ứng:
Zn + CuSO4 ¾¾® ZnSO4 + Cu¯
hay phương trình ion là: Zn + Cu2+ ¾¾®Zn2+ + Cu¯
Nếu thay bột Zn bởi dây Zn (hoặc lá Zn, thanh Zn) ta thấy dây Zn mảnh dần nhưng đồng thời bên ngoài dây Zn (phần tiếp xúc với dung dịch CuSO4) lại được một lớp kim loại màu đỏ mới xuất hiện bao phủ (đó là kim loại Cu sinh ra bám vào dây Zn), màu xanh của dung dịch CuSO4 cũng bị nhạt dần Với trường hợp này phản ứng vẫn hoàn toàn như trên nhưng điểm khác ở đây ta thấy dây Zn được “mạ” một lớp kim loại Cu
Vậy bản chất của phản ứng kim loại mạnh hơn (không tác dụng với nước ở nhiệt độ thường) đẩy
kim loại yếu hơn ra khỏi dung dịch muối là kim loại tác dụng với ion kim loại Khi đó xảy ra phản ứng oxi hóa khử, kim loại là chất khử, ion kim loại là chất oxi hóa
Như vậy phản ứng dạng ion tổng quát kim loại mạnh hơn đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi dung dịch muối là: mA + nBm+ ¾¾®m An+ + nB¯
Trong đó A là kim loại từ Mg về sau và B là kim loại yếu hơn kim loại A.(Tức là kim loại A có tính khử mạnh hơn kim loại B và Bm+ có tính oxi hóa mạnh hơn An+)
2.Điều kiện để xảy ra phản ứng của kim loại với dung dịch muối
Do bản chất của phản ứng thuộc loại phản ứng oxi hóa khử nên điều kiện để kim loại A đẩy kim loại B ra khỏi dung dịch muối (hay điều kiện để kim loại A tác dụng với ion của kim loại B) là cần thỏa mãn đồng thời các điều kiện sau:
-Kim loại A phải đứng trước kim loại B trong dãy điện hóa để đồng thời tính khử của kim loại A
mạnh hơn tính khử của kim loại B và tính oxi hóa của ion A n+
yếu hơn tính oxi hóa của ion B m+ -Kim loại A, B đều không tác dụng với nước ở nhiệt độ thường Vì nếu A hay B tác dụng được
với nước (trường hợp kim loại kiềm Na, K, Li và một số kim loại kiềm thổ Ca, Sr, Ba) thì chúng sẽ
tác dụng với nước trong dung dịch tạo kiềm và giải phóng H2
-Muối của kim loại A và kim loại B đều phải tan và điện li (để thỏa mãn nguyên tắc tiếp xúc) Nếu
muối của kim loại A là không tan hay muối của kim loại B không tan nó sẽ bám lên bề mặt kim loại
A ngăn cản sự tiếp xúc như vậy phản ứng ngừng xảy ra Nói cách khác nó xảy ra không đáng kể tại
bề mặt kim loại A
Tóm lại: Để thỏa mãn đồng thời các điều kiện trên thì trong dãy điện hóa bắt đầu từ kim loại Mg
Trang 2Như vậy phản ứng tổng quát: mA + nBm+ ¾¾®m An+ + nB
Do cũng thuộc phản ứng oxi hóa khử nên xu hướng của phản ứng cũng phải là:
Chất khử mạnh (A) + Chất oxi hóa mạnh (Bm+) ¾¾®
Chất oxi hóa yếu hơn (An+) + Chất khử yếu hơn(B)
Vậy phản ứng tuân theo quy tắc anphaa thì sẽ xảy ra và ngược quy tắc anpha a thì không xảy ra
và A còn phải là kim loại có tính khử kém hơn Mg hoặc Mg, các muối của Bm+ và An+ phải tan hoàn toàn và điện li mạnh
Dãy điện hóa của kim loại thông dụng là:
K+/K Na+/Na Mg2+/Mg Al3+/Al Zn2+/Zn Fe2+/Fe Ni2+/Ni Sn2+/Sn Pb2+/Pb 2H+/H Cu2+/Cu Ag+/Ag Au3+/Au
Từ trái sang phải tính khử của kim loại giảm dần đồng thời tính oxi hóa của cation kim loại tăng dần
Ví dụ: Ag+
+ Cu ¾¾®Cu2+ + Ag ( thuận quy tắc anphaa )
còn Cu2+ + Ag¾¾®không phản ứng ( ngược quy tắc anphaa )
3.Thứ tự xảy ra phản ứng kim loại tác dụng với dung dịch muối
Vì phản ứng của kim loại với dung dịch muối là phản ứng oxi hóa khử cho nên phản ứng của kim loại với dung dịch muối nhất định phải xảy ra theo một thứ tự xác định Cụ thể khả năng xảy ra thứ
tự phản ứng trong các trường hợp là:
a.Khi cho một hỗn hợp gồm 2 hay nhiều kim loại vào 1 dung dịch muối (khi thỏa mãn tất cả
các điều kiện trên để cả hai kim loại này đều có thể tác dụng được với dung dịch muối đó)
Kim loại có tính khử mạnh nhất sẽ tham gia phản ứng trước, khi kim loại có tính khử mạnh nhất hết thì mới đến lượt kim loại có tính khử mạnh kém hơn tiếp theo tham gia phản ứng
Ví dụ: Cho một hỗn hợp gồm kim loại Mg và Zn vào dung dịch chứa CuSO4 thì cả Mg và Zn đều tác dụng với Cu2+ theo thứ tự các phản ứng như sau:
Trước hết có phản ứng: Mg + Cu2+ ¾¾® Mg2+ + Cu¯ (1)
Sau khi Mg hết thì tiếp tục có phản ứng: Zn + Cu2+ ¾¾® Zn2+ + Cu¯ (2)
b.Khi cho một kim loại vào hỗn hợp hai hay nhiều muối (khi thỏa mãn tất cả các điều kiện trên
để kim loại này đều có thể tác dụng được với cả hai muối trong dung dịch)
Kim loại sẽ tác dụng với muối của kim loại có tính khử yếu nhất trước (tức là tác dụng với ion
kim loại có tính oxi hóa mạnh nhất trước) Sau đó khi muối của kim loại có tính khử yếu nhất hết
nó sẽ tác dụng với muối của kim loại có tính khử mạnh hơn
Ví dụ: Khi cho Al vào dung dịch chứa Cu(NO3)2 và AgNO3 thì Al đều tác dụng được với Cu2+ và
Ag+ nhưng do tính oxi hóa của ion Ag+ mạnh hơn tính oxi hóa của ion Cu2+
nên thứ tự phản ứng xảy ra phải lần lượt là:
Trước tiên xảy ra phản ứng: Al + 3 Ag+ ¾¾®Al3+ + 3 Ag¯
Khi Ag+ hết thì tiếp tục có phản ứng: 2 Al + 3 Cu2+ ¾¾®2 Al3+ + 3 Cu¯
4.Một số phản ứng kim loại A đẩy kim loại B ra khỏi dd muối dễ nhầm lẫn
Trang 3Các kim loại có nhiều mức oxi hóa như Fe, Cr, Mn trong phản ứng đẩy kim loại có tính khử yếu hơn ra khỏi dung dịch muối thì thể hiện số oxi hóa thấp nhất của nó đó là +2
Ví dụ: Fe+CuSO4¾¾®FeSO4+Cu¯ không cho Fe2(SO4)3 nên mỗi nguyên tử Fe chỉ nhường 2e
b.Fe(NO 3 ) 2 tác dụng được với AgNO 3 (do cặp Fe 3+ /Fe 2+ đứng trước cặp Ag +
/Ag)
Khi cho Fe vào dung dịch AgNO3 thì trước hết có phản ứng:
Fe+2AgNO3¾¾®Fe(NO3)2+2Ag¯
Sau đó khi Fe hết, AgNO3 dư thì tiếp tục xảy ra phản ứng:
Fe(NO3)2+AgNO3® Fe(NO3)3+Ag¯
Bởi vậy trong bài toán có Fe tác dụng với dung dịch AgNO3 mà nếu:
-Fe dư, AgNO3 hết thì số e nhường của một nguyên tử Fe là 2
-Fe hết, AgNO3 dư thì số e nhường của một nguyên tử Fe là 3
-Fe hết nhưng khi tác dụng với Fe(NO3)2 mà AgNO3 hết thì số e nhường trung bình của một nguyên tử Fe nằm trong khoảng trên 2 và dưới 3
Dung dịch Fe(NO3)2 tác dụng với dung dịch AgNO3 thì xảy ra phản ứng oxi hóa khử, nhưng dung dịch FeCl2 tác dụng với dung dịch AgNO3 thì xảy ra phản ứng trao đổi ion:
FeCl2 + 2 AgNO3 ¾¾®2 AgCl¯ + Fe(NO3)2
và khi AgNO3 dư thì còn phản ứng: Fe(NO3)2+AgNO3® Fe(NO3)3+Ag¯
Như vậy khi trộn dung dịch FeCl2 với dung dịch AgNO3 thì thu được kết tủa AgCl, ngoài ra kết tủa còn có thể có cả Ag
Các dung dịch muối FeBr2, FeI2 khi tác dụng với dung dịch AgNO3 thì quá trình phản ứng cũng xảy ra tương tự khi cho FeCl2 tác dụng với dung dịch AgNO3
c.Phản ứng của kim loại với dung dịch muối Fe 3+ (FeCl 3 , Fe(NO 3 ) 3 , Fe 2 (SO 4 ) 3 )
Trường hợp 1: Với những kim loại đứng trước Fe trong dãy thế điện hóa: Mg, Al, Zn, Mn, Cr
trước hết phản ứng tạo ra muối Fe2+, khi hết muối Fe3+ thì các kim loại này tác dụng với muối Fe2+
Ví dụ 1: Cho Mg vào dung dịch Fe(NO3)3 thì lần lượt xảy ra các phản ứng:
Mg + 2 Fe(NO3)3 ¾¾® Mg(NO3)2 + 2Fe(NO3)2 (1)
Mg + Fe(NO3)2 ¾¾® Mg(NO3)2 + Fe¯ (2)
Ví dụ 2: Cho Zn vào dung dịch muối Fe2(SO4)3 thì lần lượt xảy ra các phản ứng:
Zn + 2 Fe3+ ¾¾® Zn2+ + 2 Fe2+ (1)
Zn + Fe2+ ¾¾® Zn2+ + Fe¯ (2)
Tóm lại những kim loại Mg, Al, Zn, Mn, Cr mới có khả năng đẩy được Fe ra khỏi dung dịch muối
Fe3+ (đó là những kim loại đứng trước Fe nhưng không tan trong nước)
Trường hợp 2: Sắt tan trong dung dịch muối Fe 3+: Do cặp Fe2+/Fe đứng trước cặp Fe3+/Fe2+
Ví dụ 3: Cho Fe vào một dung dịch muối Fe3+
bất kì thì Fe đều tan theo phản ứng
Fe + 2 Fe3+ ¾¾®3 Fe2+(Khi Fe dư nó cũng không tan trong dung dịch muối Fe2+
)
Trang 4Ví dụ 4: Cho Cu vào dung dịch Fe2(SO4)3 thì xảy ra phản ứng:
Cu + Fe2(SO4)3 ¾¾® CuSO4 + 2 FeSO4 hay Cu + 2 Fe3+ ¾¾® Cu2+ + 2 Fe2+
Ta thấy Cu tan dần, màu nâu đỏ của dung dịch Fe2(SO4)3 nhạt dần và chuyển dần sang màu xanh của dung dịch CuSO4
Trường hợp 4: Những kim loại từ Ag về sau không phản ứng với dung dịch muối Fe 3+ Ag, Pt, Au
B.CÁC DẠNG BÀI TẬP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH MUỐI
I.MỘT SỐ CÔNG THỨC PHỔ BIẾN
1.Xác định thành phần các chất sau phản ứng kim loại tác dụng với dung dịch muối tạo muối
mới và kim loại mới (trừ một số phản ứng không tạo ra kim loại như đã nói ở trên)
a.Quy ước tổng quát về các chất hay hỗn hợp các chất trước và sau phản ứng
Gọi X là chất rắn trước phản ứng (X có thể là 1 kim loại hay hỗn hợp nhiều kim loại, X cũng có
thể là hỗn hợp kim loại với các chất rắn khác không phản ứng không phản ứng với muối: tạp chất)
Gọi Y là dung dịch muối trước phản ứng (Y có thể chỉ chứa một muối, cũng có thể chứa nhiều
muối, trong số các muối đó cũng có thể có cả muối không tác dụng với kim loại)
Gọi Z là dung dịch muối sau phản ứng (thành phần các muối trong dung dịch sau phản ứng gồm
muối sản phẩm tạo thành, muối không phản ứng và muối phản ứng nhưng còn dư)
Gọi T là chất rắn sau phản ứng ( thành phần của T có thể là một kim loại, một hỗn hợp kim loại
trong đó có cả kim loại sản phẩm, kim loại hay tạp chất khác không phản ứng và kim loại phản ứng nhưng còn dư)
Với các kí hiệu như trên thì phản ứng của kim loại với dung dịch muối tạo thành muối mới và kim loại mới đều có dạng chung là: X + dd Y ¾¾®dd Z + T¯
Áp dụng bảo toàn khối lượng nên ta có: mX + m dd Y = m dd Z + mT
hay mT -mx = -(mdd Z-m dd Y)
b.Thành phần các chất sau phản ứng kim loại có tính khử mạnh hơn đẩy kim loại có tính khử yếu hơn ra khỏi dung dịch muối
Khi giải bài toán kim loại tác dụng với dung dịch muối thì việc xác định thành phần các chất sau phản ứng là rất quan trọng
Cơ sở để xác định thành phần các chất sau phản ứng là dựa vào thứ tự phản ứng của kim loại với ion kim loại trong dung dịch muối như đã nêu ở trên
Các chất sau phản ứng bao gồm: Dung dịch muối sau phản ứng (dung dịch Z) và chất rắn sau phản ứng (chất rắn T) Cụ thể là:
*Thành phần các chất trong dung dịch Z (bao gồm các muối và các ion kim loại) nhất thiết phải
được xác định theo đúng thứ tự phản ứng
Các ion kim loại tạo thành, các ion kim loại còn dư và các ion kim loại không phản ứng
Trang 5*Thành phần các chất rắn trong T (nhất thiết phải được xác định theo đúng thứ tự phản ứng)
Các kim loại tạo thành, các kim loại còn dư, các kim loại không phản ứng và các tạp chất rắn Thành phần các chất rắn trong T và các chất tan trong dung dịch Z có mối quan hệ chặt chẽ với nhau và được xác lập qua thứ tự các phương trình phản ứng và sự bảo toàn số mol nguyên tử, bảo toàn số mol electron, bảo toàn điện tích
2 Công thức tính hiệu số khối lượng ( Dm )
Hiệu số khối lượng được tính bằng hai công thức sau:
a.Công thức 1: Dm= m T - m X Þm T = m X + Dm
Hiệu số khối lượng là hiệu khối lượng của chất rắn sau phản ứng trừ đi khối lượng chất rắn trước phản ứng
Từ công thức của bảo toàn khối lượng: mX + m dd Y = m dd Z + mT
hay mT -mx = -(mdd Z-m dd Y) tức là Dm= -(mdd Z-m dd Y) = m dd Y - m dd Z
Như vậy hiệu số khối lượng còn tính bằng khối lượng của dung dịch trước phản ứng trừ đi khối
lượng của dung dịch sau phản ứng
Từ mối quan hệ này ta suy ra trong bài toán kim loại tác dụng với dung dịch muối nếu khối lượng chất rắn sau phản ứng tăng lên so với khối lượng chất rắn trước phản ứng bao nhiêu thì khối lượng dung dịch sau phản ứng lại giảm đi so với khối lượng dung dịch trước phản ứng lượng tương ứng và ngược lại
b.Công thức 2: Hiệu số khối lượng bằng khối lượng kim loại tạo thành trừ đi khối lượng kim loại
phản ứng
Ví dụ 1: Cho Fe vào dung dịch CuSO4 thì có phản ứng:
Fe + CuSO4 ¾¾® FeSO4 + Cu¯
(mol) x x x x Dm= mCu - mFe pứ = 64.x - 56.x = 8x (Dm>0)
Ví dụ 2: Cho Zn vào dung dịch CuSO4 thì có phản ứng:
Zn + CuSO4 ¾¾® ZnSO4 + Cu¯
(mol) y y y y Dm= mCu - mZn pứ = 64.y - 65.y = -y (Dm< 0)
Ví dụ 3: Cho Pb vào dung dịch AgNO3 thì có phản ứng:
Pb + 2AgNO3 ¾¾® Pb(NO3)2 + 2Ag¯
(mol) z 2z z 2z Dm= mAg - mPb pứ = 108.2.x - 207.x = 9x (Dm> 0) Phản ứng của sắt và các kim loại đứng sau Fe trước Ag với dung dịch muối Fe3+
luôn có Dm< 0
vì không tạo thành kim loại
Trong bài toán có hai hai nhiều phản ứng của kim loại với dung dịch muối thì ở mỗi phản ứng có hiệu số khối lượng là Dm1,Dm2, Dm3 Dmn thì Dm = Dm1+Dm2+Dm3+ + Dmn
Trang 6Ví dụ 4: Cho Mg vào dung dịch muối Fe (III) thì lần lượt xảy ra các phản ứng:
Mg + 2 Fe3+ ¾¾®Mg2+ + 2 Fe2+
(mol) x nên Dm1= -24x
Mg + Fe2+ ¾¾® Mg2+ + Fe¯
(mol) y y nên Dm2= 56y-24y = 32y
Vậy Dm = Dm1+Dm2= 32y-24x (Dm có thể âm hoặc dương tùy theo x, y)
Ví dụ 5: Cho Zn vào dung dịch muối Fe3+
cho dù có xảy ra cả hai phản ứng thì Dmvẫn luôn âm
Ví dụ 6: Cho hỗn hợp Zn và Pb vào dung dịch muối Cu(NO3)2 thì lần lượt xảy ra các phản ứng:
Zn + Cu2+ ¾¾®Zn2+ + Cu¯
(mol) x x nên Dm1= 64x - 65x = -x
Pb + Cu2+ ¾¾® Pb2+ + Cu¯
(mol) y y nên Dm2= 207y-64y = 143y
Vậy Dm = Dm1+Dm2= 143 y -x (Dm có thể âm hoặc dương tùy theo x, y)
Hiệu số khối lượng còn được tính bằng tổng khối lượng hỗn hợp rắn sau phản ứng trừ đi tổng khối lượng hỗn hợp rắn trước phản ứng
II.PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH MUỐI
Để giải bài toán kim loại tác dụng với dung dịch muối ta sử dụng một trong hai phương pháp sau:
1 Phương pháp cơ sở : Phương pháp tính theo phương trình hóa học
Để cho đơn giản ta thường sử dụng phương trình phản ứng ở dạng phương trình ion: Kim loại tác dụng với ion kim loại do muối điện li ra
Trước hết ta phải xác định trong số các kim loại cho vào dung dịch muối thì những kim loại nào
có thể tác dụng với những ion kim loại nào và xác định thứ tự xảy ra phản ứng
Lần lượt viết phương trình phản ứng xảy ra theo thứ tự đó, với mỗi phương trình phản ứng phải xác định kim loại hết hay ion kim loại hết, tính số mol kim loại phản ứng và số mol ion kim loại phản ứng để từ đó tính được số mol còn lại của kim loại hoặc số mol còn lại của ion kim loại Sau tất cả các việc làm đó ta mới tiếp tục viết phương trình phản ứng tiếp theo
Nếu chưa xác định được kim loại hết hay ion kim loại hết thì ta phải lần lượt xét từng trường hợp:
trường hợp 1 kim loại dư, ion kim loại hết và trường hợp 2 kim loại hết, ion kim loại dư Trong 2 trường hợp đó bao giờ cũng chỉ có 1 trường hợp là nghiệm của bài toán hóa học nên nếu xét 1 trường hợp đúng rồi thì ta không phải xét trường hợp kia
Giải bài toán tính theo phương trình hóa học thường có lời giải khá dài và nhiều khi quá trình tính toán khá phức tạp
Trang 72 Phương pháp giải nhanh: Dùng phương pháp bảo toàn số mol e, bảo toàn số mol nguyên tử,
bảo toàn khối lượng và hiệu số khối lượng
Khi sử dụng kết hợp các phương pháp này ta thực hiện lần lượt các bước sau:
a.Dựa vào thứ tự phản ứng: Để suy ra thành phần các muối có trong dung dịch Z sau phản ứng
hay số lượng các ion kim loại có trong dung dịch Z và thành phần các chất có trong hỗn hợp chất rắn T sau phản ứng Từ đó suy ra chất nào đã hết và chất nào còn dư
b.Áp dụng bảo toàn số mol nguyên tử, bảo toàn số mol e
Sử dụng phương pháp bảo toàn số mol e trong bài toán kim loại tác dụng với dung dịch muối nhằm hai mục đích sau:
-Liên hệ số mol kim loại phản ứng với số mol kim loại tạo thành
-So sánh số mol e do kim loại nhường với số mol e do ion kim loại nhận bằng cách giả sử kim loại tham gia phản ứng hết thì ta tính được số mol e nhường và giả sử số mol ion kim loại tham gia phản ứng hết thì ta tính được số mol e nhận Rồi so sánh số mol e nhường với số mol e nhận:
+Nếu n e nhường giả sử < n e nhậngiả sử thì ta kết luận kim loại tham gia phản ứng hết Từ hiệu số
về số mol (n e nhườnggiả sử - n e nhận giả sử) ta tính được số mol ion kim loại dư
+Nếu n e nhường giả sử > n e nhận giả sử thì ta kết luận ion kim loại tham gia phản ứng hết Từ hiệu
số về số mol (n e nhường giả sử - n e nhận giả sử) ta tính được số mol kim loại dư
+Nếu n e nhường giả sử = n e nhận giả sử thì ta kết luận phản ứng hóa học xảy ra vừa đủ
Ví dụ: Cho một hỗn hợp X gồm x mol Mg, y mol Al vào dung dịch gồm z mol Cu(NO3)2 và t mol AgNO3 sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn ta thu được dung dịch Y và phần chất rắn Z
Trong hai kim loại Mg và Al thì Mg có tính khử mạnh hơn nên sẽ phản ứng trước, trong hai ion kim loại Cu2+ và Ag+ thì Ag+ có tính oxi hóa mạnh hơn nên Ag+ sẽ phản ứng trước
Giả sử Mg hết thì ne nhường giả sử = 2x (mol), giả sử cả Mg và Al đều hết thì n e nhường giả sử = 2x + 3y (mol)
Giả sử Ag+
hết thì n e nhận giả sử = t (mol), giả sử cả Ag+ và Cu2+ đều hết thì ne nhận giả sử = 2z + t (mol) Sau đó ta so sánh n e nhường giả sử với n e nhận giả sử
-Nếu 2x < 2 z + t < 2x + 3y thì ta khẳng định Mg hết, Cu2+, Ag+ cũng đều hết, Al dư
Thành phần các ion kim loại trong dung dịch Y gồm x mol Mg2+, 2z t 2x
3
+
-mol Al3+
Thành phần các kim loại trong hỗn hợp rắn Z: z mol Cu, t mol Ag, (2x 3y) (2z t)
3
mol Al dư
c.Xét hiệu số khối lượng( Dm )
Trong các bài toán cho biết hiệu số khối lượng của chất rắn trước phản ứng và khối lượng của chất rắn sau phản ứng thì ta tính được Dm= mT - mX
Hoặc bài toán cho biết khối lượng của dung dịch được tăng lên hay giảm đi so với khối lượng của dung dịch trước phản ứng thì ta cũng tính được Dm= m dd y - m dd Z
Trang 8Kết hợp với cách tính Dm= khối lượng kim loại tạo thành - khối lượng kim loại phản ứng thì ta xác định được kim loại nào đã hết hoặc ion kim loại nào đã hết
Sự có mặt của những chất rắn không phản ứng với dung dịch muối (kim loại có tính khử yếu hơn
kim loại trong muối, oxit kim loại không phản ứng với nước trong dung dịch muối -gọi tắt là tạp chất) tạo muối mới và kim loại mới không hề ảnh hưởng đến hiệu số khối lượng, số mol e trao đổi
do vậy khi tính hiệu số khối lượng và tính số mol electron trao đổi ta không cần quan tâm đến sự có mặt của chúng
III.CÁC DẠNG BÀI TẬP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH MUỐI VÀ CÁCH NHẬN RA MỖI DẠNG BÀI TẬP
Bài tập về kim loại tác dụng với dung dịch muối có 4 dạng cơ bản sau đây:
Dạng 1: Một kim loại tác dụng với một muối có trong dung dịch
Cách nhận dạng:
Bài tập này có thể đơn giản là chỉ một kim loại tác dụng với dung dịch có chứa một muối
Ví dụ: Cho Mg tác dụng với dung dịch CuSO4
Biến dạng của nó là cho một hỗn hợp chứa kim loại vào dung dịch muối nhưng chỉ xảy ra một phản ứng kim loại có tính khử mạnh hơn dẩy kim loại có tính khử yếu hơn ra khỏi dung dịch muối
Ví dụ: Cho hỗn hợp Mg, Ag, CuO vào dung dịch CuSO4 khi đó chỉ có Mg tác dụng với dung dịch CuSO4
Dạng 2: Một kim loại tác dụng với nhiều muối có trong một dung dịch
Cách nhận dạng:
Dạng này ta có thể nhận thấy ngay đó là cho kim loại có tính khử mạnh hơn tác dụng với một dung dịch chứa hỗn hợp các muối tan của nhiều kim loại có tính khử yếu hơn
Ví dụ: Cho bột Al tác dụng với dung dịch hỗn hợp Cu(NO3)2 và AgNO3 Khi đó Al lần lượt đẩy hết Ag rồi đến lượt Cu ra khỏi dung dịch muối của chúng
Biến dạng của nó là cho một hỗn hợp chứa kim loại vào dung dịch chứa muối nhưng chỉ xảy ra hai phản ứng kim loại có tính khử mạnh hơn đẩy kim loại có tính khử yếu hơn ra khỏi dung dịch muối
Ví dụ: Cho hỗn hợp Mg, Ag, CuO vào dung dịch hỗn hợp Pb(NO3)2, NaNO3, Cu(NO3)2 khi
đó chỉ có Mg đẩy hết Cu rồi đến lượt Pb ra khỏi dung dịch muối của chúng
Dạng 3: Hỗn hợp nhiều kim loại cùng tác dụng với một muối có trong dung dịch
Cách nhận dạng:
Dạng này ta có thể nhận thấy ngay đó là cho hỗn hợp hai hay nhiều kim loại đều có tính khử mạnh hơn kim loại trong muối tác dụng với một dung dịch muối của kim loại có tính khử yếu hơn
Ví dụ: Cho hỗn hợp bột Mg, Al tác dụng với dung dịch Cu(NO3)2 Khi đó lần lượt Mg rồi đến Al đẩy Cu ra khỏi dung dịch muối Cu(NO3)2
Trang 9Biến dạng của nó là cho một hỗn hợp chứa nhiều kim loại vào dung dịch chứa nhiều muối nhưng chỉ có các phản ứng của kim loại có tính khử mạnh hơn đẩy một kim loại có tính khử yếu hơn ra khỏi dung dịch muối
Ví dụ: Cho hỗn hợp Mg, Fe, Ag, MgO vào dung dịch hỗn hợp NaNO3, Cu(NO3)2 khi đó chỉ
có hết Mg đẩy Cu rồi đến lượt Fe đẩy Cu ra khỏi Cu(NO3)2 ra khỏi dung dịch hỗn hợp 2 muối này
Dạng 4: Hỗn hợp gồm nhiều kim loại cùng tác dụng với nhiều muối có trong một dung dịch
Cách nhận dạng:
Dạng này ta có thể nhận thấy đó là cho hỗn hợp hai hay nhiều kim loại có tính khử mạnh hơn kim loại trong muối tác dụng với một dung dịch chứa nhiều muối của các kim loại có tính khử yếu hơn
Ví dụ 1: Cho hỗn hợp bột Mg, Al tác dụng với dung dịch Pb(NO3)2 và Cu(NO3)2 Khi đó có thể có tối đa 4 phản ứng trong đó phản ứng xảy ra trước nhất là Mg + Cu(NO3)2 và phản ứng xảy ra sau cùng có thể là Al + Pb(NO3)2
Ví dụ 2: Cho hỗn hợp bột Mg, Cu tác dụng với dung dịch Pb(NO3)2 và AgNO3 Khi đó có thể
có tối đa 2 trong 3 phản ứng Tất nhiên phản ứng xảy trước nhất vẫn là: Mg + AgNO3 và phản ứng xảy ra sau cùng là Cu + AgNO3 (nếu Mg đã hết ở pu 1) hoặc Mg + Pb(NO3)2 (nếu AgNO3 đã hết ở
pu 1 và Mg vẫn còn dư để chưa xảy ra phản ứng Cu + AgNO3)
*Lượng kim loại tạo ra phủ trên bề mặt thanh kim loại tham gia phản ứng Có trường hợp đề bài
yêu cầu tính độ dày lớp phủ kim loại này lúc đó ta tính diện tích lớp phủ rồi lấy thể tích kim loại tạo
ra chia cho diện tích lớp phủ ta được độ dày lớp phủ l V
S
= Để tính thể tích lớp phủ ta dùng công
D
D
=
Dạng bài tập cho kim loại có tính khử mạnh vào dung dịch muối không được xét ở chuyên đề này
IV.MỘT SỐ MẸO GIẢI BÀI TOÁN KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH MUỐI 1.Mẹo xác định nhanh số mol chất dư
Dựa vào số e nhường nhận tối đa có thể bằng cách giả sử tất cả các chất tham gia phản ứng đều hết sau đó so sánh số mol e do kim loại nhường với số mol e do ion kim loại nhận rồi so sánh số mol e nhường giả sử với số mol e nhận giả sử ta sẽ xác định được số mol chất dư
+Nếu n e nhường giả sử < n e nhận giả sử thì ta kết luận kim loại tham gia phản ứng hết Từ hiệu số
về số mol (n e nhường giả sử - n e nhận giả sử ) ta tính được số mol ion kim loại dư
+Nếu n e nhường giả sử > n e nhận giả sử thì ta kết luận ion kim loại tham gia phản ứng hết Từ hiệu
số về số mol (n e nhường giả sử - n e nhận giả sử ) ta tính được số mol kim loại dư
+Nếu n e nhường giả sử = n e nhận giả sử thì ta kết luận phản ứng hóa học xảy ra vừa đủ
Trang 102.Mẹo xác định nhanh hiệu số khối lượng Dm
Nếu 2 kim loại A, B có cùng hóa trị tức là các ion A, B có cùng số oxi hóa: An+, Bn+ khi đó hệ số của tất cả các kim loại và ion trong phương trình phản ứng đều là 1: A + Bn+ ¾¾® An+ + B
Vậy Dm = (MB-MA).x = (MB n + -MA n +).x
Dễ dàng thấy đây chính là tích số mol phản ứng của 1 chất bất kì trong phương trình với độ chênh lệch khối lượng mol của hai kim loại A, B
Do đó Dm> 0 khi MB > MA và ngược lại Dm< 0 khi MB < MA
C.MỘT SỐ BÀI TOÁN LUYỆN TẬP
VỀ KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH MUỐI I.CÁC BÀI TOÁN LUYỆN TẬP
Dạng 1: Một kim loại tác dụng với một muối có trong dung dịch
Câu 1:Nhúng thanh Zn có khối lượng p gam vào 200 ml dung dịch Fe2(SO4)3 0,15 M Sau một thời gian lấy thanh kim loại ra để rửa sạch, sấy khô rồi đem cân lại thì khối lượng thanh kim loại là p’ gam (biết rằng toàn bộ lượng kim loại sinh ra đều bám hết vào thanh Zn) Hãy so sánh p và p’:
A.p’ = p +3,36 B p’ > p C.p’ < p D.p’ = p
Câu 2:Nhúng thanh Mg vào 200 ml dung dịch Fe(NO3)3 0,2 M Sau một thời gian lấy thanh kim loại ra và đem cân lại dung dịch thì thấy khối lượng dung dịch không đổi Khối lượng Mg đã phản ứng là:
Dạng 2: Một kim loại tác dụng với nhiều muối có trong một dung dịch
Câu 3: Trộn dung dịch Cu(NO3)2 0,36 M với dung dịch AgNO3 0,44 M với thể tích bằng nhau thì được dung dịch A Cho 0,828 gam bột Al vào 100 ml dung dịch A, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được chất rắn C và dung dịch B Khối lượng (gam) của chất rắn C là:
Câu 4:Cho 5,6 gam Fe kim loại vào 100 ml dung dịch A chứa Cu(NO3)2 và AgNO3 Sau phản ứng thu được dung dịch C và chất rắn B nặng 7,52 gam Khi cho B tác dụng với H2SO4 loãng dư có 1,12 lít (đktc) khí H2 thoát ra Nồng độ mol/lit của Cu(NO3)2 và AgNO3 trong dung dịch A lần lượt là:
A 0,2 & 0,2 B 0,4 & 0,2 C 0,4 & 0,3 D 0,3 & 0,2
Câu 5: Cho m gam Al vào 100 ml dung dịch chứa Cu(NO3)2 0,5 M và AgNO3 0,3 M Sau khi phản ứng kết thúc thu được một chất rắn nặng 5,16 gam Tính m