Chuyên đề: KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH MUỐI
Người viết:
Chức vụ:
Đơn vị:
Đối tượng HS:
Thời gian:
NGUYỄN HỒNG THÁI
Giáo viên Hóa học
Trường THPT Trần Phú
Lớp 12
04 tiết
A. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
I. MỘT KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH CHỨA 1 MUỐI
1. Phương pháp
Phương trình tổng quát:
KIM LOẠI + MUỐI MUỐI (Mới) + KIM LOẠI (Mới)
- Nếu đề bài cho khối lượng thanh kim loại tăng hay giảm là ∆m , ta có các trường hợp sau:
mkim loại bám vào - mkim loại tan ra = ∆mtăng
mkim loại tan ra - mkim loại bám vào = ∆mgiảm
- Nếu đề bài cho khối lượng thanh kim loại tăng hay giảm là x% thì ta áp dụng như sau:
Khối lương thanh kim loại tăng lên x% so với trước khi nhúng ta có:
x
m kim loại bám vào - mkim loại tan ra = m bđ .
100
Khối lương thanh kim loại giảm xuống x% so với trước khi nhúng ta có:
x
mkim loại tan ra - mkim loại bám vào = m bđ .
100
Với mbđ là khối lượng ban đầu của thanh kim loại hoặc đề sẽ cho sẵn khối lượng kim loại ban đầu.
Giả sử kim loại có hóa trị II
Số mol của FeCl2: n = CM.V = 0,5 . 0,1 = 0,05 mol
Phương trình hóa học:
M + FeCl2
→ MCl2 + Fe
Mol: 0,05 <----0,05--------------------> 0,05mol
Theo đề bài ta có:
mM tan - mFe baùm = mM giaûm
0,05.M - 56.0,05 = 0,45 ⇒ Giải ra M = 65 (Zn) ⇒
Chọn C
Bài 3: Ngâm một lá Zn trong dung dịch có hòa tan 4,16gam CdSO 4. Phản ứng xong khối lượng
lá Zn tăng 2,35% so với ban đầu. Khối lượng lá Zn trước khi phản ứng là
(Cho: Cd=112, S=32, O=16, Zn=65)
A. 1,30gam.
B. 40,00gam.
C. 3,25gam.
D. 54,99gam.
HƯỚNG DẪN GIẢI
Gọi mbđ là khối lượng lá Zn ban đầu
m 4,16
=
Số mol CdSO4
n=
= 0,02 mol
M
208
⇒ VCu(NO 3 ) 2 =
= 0, 05 lít = 50 ml ⇒ Chọn A.
2
Bài 5: Cho 0,01 mol Fe tác dụng vừa đủ với dung dịch chứa 0,025 mol AgNO3, sau phản ứng thu
được chất rắn X và dung dịch Y. Cô cạn dung dịch Y thu được m gam muối khan. Giá trị của m
là (Cho Fe = 56, Ag=108, N=14, O=16)
A. 2,11 gam.
B. 1,80 gam.
C. 1,21 gam.
D. 2,65 gam.
HƯỚNG DẪN GIẢI
Phương trình hóa học: Fe + 2AgNO3 Fe(NO3)2 + 2Ag
(1)
Mol:
0,01---> 0,02 ---------> 0,01----->0,02
Sau phản ứng: AgNO3dư = 0,025 – 0,02 = 0,005 mol
Trong dung dịch có chứa ion Fe2+ lại có ion Ag+ nên tiếp tục xảy ra phản ứng
Fe(NO3)2 + AgNO3 Fe(NO3)3 + Ag (2)
Mol: 0,005<------0,005 -----> 0,005
Dung dịch X gồm: Fe(NO3)3: 0,005 mol, Fe(NO3)2 còn lại: 0,01 – 0,005 = 0,005 mol
Khối lượng muối trong dung dịch X: (180 + 242).0,005 = 2,11 gam ⇒ Chọn A
Bài 6: Cho 4,8 gam Mg vào dung dịch chứa 0,2 mol FeCl 3, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn
toàn thu được dung dịch X, cô cạn dung dịch X được m gam muối khan. Giá trị của m là
A. 34,9.
B. 25,4.
C. 31,7.
D. 44,4.
HƯỚNG DẪN GIẢI
Phương trình hóa học: Mg + 2FeCl3 2FeCl2 + MgCl2
(1)
năng xảy ra
- Sau phản ứng (2) FeSO4 dư:
Số mol FeSO4 dư là (a-x) mol với x là số mol FeSO4 tham gia phản ứng (2).
Lúc đó dung dịch sau phản ứng gồm: MgSO4, FeSO4dư và chất rắn gồm Cu và Fe.
- Sau phản ứng (2) Mg dư:
Số mol Mg dư là z – (a+b) với (a+b) là số mol Mg phản ứng với 2 muối.
Lúc đó dung dịch sau phản ứng gồm: MgSO4 và chất rắn gồm Cu, Fe và Mg dư.
Bài toán dạng này thường chỉ xảy ra trường hợp 3, để giải được ta cần chú ý qui tắc sắp
xếp của dãy điện hóa, cặp chất nào xảy ra trước và chú ý cách đặt số mol vào phương trình cho
phù hợp. Phải xác định được dung dịch và chất rắn sau phản ứng gồm những chất nào với số mol
bao nhiêu.
2. Bài tập mẫu
Bài 7: Cho 2,24 gam bột sắt vào 200 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm AgNO 3 0,1M và Cu(NO3)2
0,5M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X và m gam chất rắn Y. Giá
trị của m là
A. 2,80.
B. 2,16.
C. 4,08.
D. 0,64.
(Trích Đề thi TSĐH khối B – năm 2009)
HƯỚNG DẪN GIẢI
Định hướng: Trong hỗn hợp dung dịch gồm ion Ag+ và ion Cu2+, mà ion Ag+ có tính oxi
hóa mạnh hơn nên phản ứng trước, khi Ag+ hết mà số mol Fe vẫn còn thì xảy ra tiếp phản ứng
với Cu2+.
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)
Mol 0,01 <----0,02------------------------->0,02
Sau phản ứng Fe còn 0,04 – 0,01 = 0,03 mol, phản ứng tiếp với Cu(NO3)2
Mol
0,01
Khối lượng rắn = mAg = 0,1 . 108 = 10,8 gam < 15,28 gam
TH2: Xảy ra phản ứng: Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag
(1)
Mol 0,05<-----0,1------------------------->0,1
Fe + Cu(NO3)2 → Fe(NO3)2 + Cu
(2)
Mol 0,1<-----0,1------------------------->0,1
Khối lượng rắn = mAg + mCu = 0,1.108 + 0,1.64 = 17,28 gam > 15,28 gam
Như vậy bài toán xảy ra trường hợp 3:
TH3: Sau phản ứng (2) Fe hết và Cu(NO3)2 dư, với x là số mol Fe tham gia phản ứng (2)
Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag
(1)
Mol 0,05<-----0,1------------------------->0,1
Fe + Cu(NO3)2 → Fe(NO3)2 + Cu
(2)
Mol x---------> x -------------------------> x
Khối lượng chất rắn: mAg + mCu = 0,1.108 + 64.x = 15,28 ⇒ x = 0,07 mol
Kiểm tra lại: CuSO4 dư: 0,1 – x = 0,1 – 0,07 = 0,03 mol
Khối lượng Fe: mFe = (0,05 + 0,07).56 = 6,72 gam ⇒ Chọn A
- Đáp án B: Học sinh chỉ tính khối lượng của Fe từ phương trình (1):
mFe = 0,05.56 = 2,8 gam.
- Đáp án C: Học sinh tính khối lượng của Fe từ phương trình (1) và (2):
mFe = 0,05.56 + 0,1.56 = 8,4 gam.
- Đáp án D: Học sinh tính m bằng cách lấy khối lượng Cu và khối lượng Ag trường hợp
(2) cộng lại:
Khối lượng rắn = mAg + mCu = 0,1.108 + 0,1.64 = 17,28 gam.
III. HỖN HỢP NHIỀU KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH CHỨA MỘT MUỐI
1. Phương pháp
Khi cho hỗn hợp kim loại vào dung dịch chứa 1 muối ta cần chú ý đến thứ tự của các
phản ứng xảy ra: Kim loại nào có tính khử mạnh hơn sẽ phản ứng với ion kim loại trong dung
x <------------x-------->x-------->x
+ Dung dịch sau phản ứng gồm: MgSO4: a mol,FeSO4: x mol
+ Chất rắn sau phản ứng gồm: Cu (a+x)mol và Fe dư: (b-x)mol
- Sau phản ứng CuSO4 còn dư.
Mg
+ CuSO4 → MgSO4+ Cu
(1)
Mol
a -----------> a -----------> a------>a
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
(2)
Mol
b ----------->b------------>b----->b
+ Dung dịch sau phản ứng gồm: MgSO4: a mol, FeSO4: x mol, CuSO4 dư: [x-(a+b)] mol
+ Chất rắn sau phản ứng gồm: Cu (a+b)mol .
- Bài toán dạng này có 3 trường hợp, với phần thi trắc nghiệm và bài tập cho hỗn hợp kim loại
thường chỉ xảy ra trường hợp 3, trong trường hợp 3 lại có 2 khả năng và thường nếu đề cho khối
lượng chất rắn sau phản ứng ta giải trường hợp kim loại dư. Còn nếu bài toán cho dữ kiện sau
phản ứng là dung dịch ta giải trường hơp dung dịch muối dư.
- Đây chỉ là một trong những phương pháp để giải dạng bài toán này, tuy nhiên tùy thuộc vào
câu hỏi và đề bài mà có cách làm phù hợp, đặc biệt là với dạng toán trắc nghiệm nên chú ý thêm
đến một số thủ thuật và phương pháp giải nhanh.
2. Bài tập mẫu
Bài 11: Cho 19,3 gam hỗn hợp bột gồm Zn và Cu có tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 2 vào dung dịch
chứa 0,2 mol Fe2(SO4)3. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được m gam kim loại. Giá trị
của m là
A. 6,40.
B. 16,53.
C. 12,00.
D. 12,80.
Phương trình: Al + 3AgNO3 Al(NO3)3 + 3Ag
(1)
Mol 0,1--------->0,3----------------------->0,3
Sau phản ứng AgNO3 còn 0,55 – 0,3 = 0,25 mol, phản ứng tiếp với Fe
Fe + 2AgNO3 Fe(NO3)2 + 2Ag
(2)
Mol 0,1-------->0,2-------------0,1------> 0,2
Sau phản ứng AgNO3 còn 0,25 – 0,2 = 0,05 mol, phản ứng tiếp với Fe(NO3)2
Phương trình: AgNO3 dư + Fe(NO3)2 Fe(NO3)3 + Ag
(3)
Mol 0,05-------->0,05-------------0,05------> 0,05
Khối lượng rắn m = mAg = (0,3+0,2+0,05).108 = 59,4 gam ⇒ Chọn A
Bài 13: Cho 29,8 gam hỗn hợp bột gồm Zn và Fe vào 600 ml dung dịch CuSO4 0,5M. Sau khi
các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X và 30,4 gam hỗn hợp kim loại. Phần trăm
về khối lượng của Fe trong hỗn hợp ban đầu là
A. 56,37%.
B. 64,42%.
C. 43,62%.
D. 37,58%.
(Trích- Đề Đại học khối A năm 2010)
HƯỚNG DẪN GIẢI
Nhận xét: Do Zn có tính khử mạnh hơn Fe nên sẽ phản ứng trước với ion Cu 2+ trong
dung dịch CuSO4. Vì đề bài chưa cho biết sô mol của Zn và Fe nên ta phải giải bài toán theo
trường hợp mà sau phản ứng thu được hỗn hợp kim loại.
Ta có thể phân tích bài toán trên như sau: Đầu tiên sẽ xảy ra
Phương trình: Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu
(1)
Vì sau phản ứng là hỗn hợp kim loại nên sau phản ứng (1) Zn dư hoặc vừa đủ phản ứng, CuSO4
hết. Lúc đó khối lượng Cu thu được, mCu = 0,3.64 = 19,2 gam. Khối lượng Zn tham gia phản ứng
mZn = 0,3 . 65 = 19,5 gam ⇒ mFe = 10,5 gam ⇒ m rắn = 19,2 + 10,5 = 29,7g.
C. 82,20%.
D. 12,67%.
(Trích – Đề Đại học khối B năm 2007)
HƯỚNG DẪN GIẢI
Nhận xét: Vì đề bài cho CuSO4 dư nên Zn và Fe phản ứng hết
Gọi a là số mol Zn, b là số mol của Fe
Phương trình: Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu
(1)
Mol:
a -------->a----------------------------->a
Phương trình: Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu
(2)
Mol:
b -------->b----------------------------->b
Ta có: 65a + 56b = 64(a + b) ⇒ a = 8b
(3)
mZn
65a
65.8b
.100 =
.100 =
.100 = 90, 27% ⇒
%m =
mhh
65a + 56b
65.8b + 56b
Zn
2. Bài tập mẫu
Bài 15: Cho hỗn hợp gồm 1,2 mol Mg và x mol Zn vào dung dịch chứa 2 mol Cu2+và 1 mol Ag+
đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được một dung dịch chứa ba ion kim loại. Trong các
giá trị sau đây, giá trị nào của x thoả mãn trường hợp trên?
A. 1,8.
B. 1,5.
C. 1,2.
D. 2,0.
(Trích- Đề Đại học khối A 2009)
HƯỚNG DẪN GIẢI
Theo định luật bảo toàn electron ta có
Qúa trình cho electron
Qúa trình nhận electron
2+
+
Mg → Mg + 2e
Ag + 1e → Ag
Mol: 1,2--------------->2,4
Mol : 1------> 1
Zn → Zn2+ + 2e
Cu2+ + 2e → Cu
Mol: x----------------> 2x
Mol : 2------>4
∑ nelectron nhận= 1+4 = 5 mol
∑ nelectron cho=2,4+2x
Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 2,4 + 2x= 5 ⇒ x = 1,3 mol
- Nếu x = 1,3 mol thì phản ứng xảy ra vừa đủ, dung dịch lúc này chỉ có 2 ion tạo ra là
2+
Mg và Zn2+. Do đó để dung dịch có 3 ion kim loại thì Zn tham gia phản ứng không hết 1,3 mol,
sau phản ứng dung dịch sẽ có CuSO4 dư (chứa ion Cu2+) và 2 ion tạo ra là Mg2+ và Zn2+.
Mol: 0,03---------->0,09
Fe → Fe2+ + 2e
Mol: 0,015--------> 0,03
∑ nelectron cho= 0,09 + 0,03 = 0,12 mol
Quá trình nhận electron
Ag+ + 1e → Ag
Mol : 0,1---->0,1x
Cu2+ + 2e → Cu
Mol : 0,1---->0,2x
∑ nelectron nhận= 0,3x mol
Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 0,12 = 0,3x ⇒ x = 0,4 mol ⇒
Chọn B.
Bài 17: Hỗn hợp gồm 0,02mol Fe và 0,03 mol Al phản ứng vừa đủ với dung dịch chứa đồng thời
x mol AgNO3 và y mol Cu(NO3)2 tạo ra 6,44g rắn. x và y lần lượt có giá trị là:
A. 0,05 và 0,04.
B. 0,03 và 0,05.
C. 0,01 và 0,06.
D. 0,07 và 0,03.
HƯỚNG DẪN GIẢI
Nhận xét: vì đề bài cho phản ứng là vừa đủ
Ta có 2 quá trình cho và nhận electron như sau:
Quá trình cho electron
Quá trình nhận electron
Al → Al3+ + 3e
Ag+ + 1e → Ag
Mol: 0,03---------->0,09
Mol : 0,35--->0,35
Mg → Mg2+ + 2e
Cu2+ + 2e → Cu
Mol: 0,1--------------> 0,2
Mol : 0,1---->0,2
∑ nelectron nhận= 0,55 mol
∑ nelectron cho= 0,5 mol
Áp dụng định luật bảo toàn electron ta thấy:
số mol elecetron nhận lớn hơn số mol electron cho do đó ta có
Quá trình nhận electron
Ag+ + 1e → Ag
Mol : 0,35----->0,35---->0,35
Cu2+ + 2e → Cu
Mol : 0,075<-----0,15---> 0,075
∑ nelectron nhận= 0,5 mol
Khối lượng rắn = mAg + mCu = 0,35.108 + 0,075.64 = 42,6 ⇒ Chọn C.
B. BÀI TẬP TỰ GIẢI
Câu 1: Tiến hành 2 thí nghiệm sau:
- TN 1: Cho m gam bột sắt (dư) vào V1 lít dung dịch Cu(NO3)2 1M.
- TN 2: Cho m gam bột sắt (dư) vào V2 lít dung dịch AgNO3 1M.
Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng chất rắn thu được ở 2 thí nghiệm là bằng
nhau. Giá trị của V1 so với V2 là:
A. V1=V2.
B. V1=10V2.@C. V1=5V2.
D. V1=2V2.
Câu 2: Nhúng 1 thanh nhôm nặng 45 gam vào 400 ml dung dịch CuSO4 0,5M. Sau một thời gian
lấy thanh nhôm ra cân lại thấy nặng 46,38 gam. Khối lượng Cu thoát ra là:
A. 0,64 gam.
B. 1,28 gam.
C. 1,92 gam.@
Câu 7: Cho 28 gam Fe vào dung dịch chứa 1,1 mol AgNO 3, kết thúc phản ứng thu được chất rắn
X và sau khi cô cạn dung dịch muối thu được m gam muối khan. Giá trị của m là:
A. 31,4.
B. 96,2 @
C. 118,8
D. 108.
Câu 8: Cho 0,24 mol Fe và 0,03 mol Fe3O4 vào dung dịch HNO3 loãng, kết thúc phản ứng thu
được dung dịch X và 3,36 gam kim loại dư. Khối lượng muối có trong dung dịch X là:
A. 48,6 gam.@
B. 58,08 gam.
C. 56,97 gam.
D. 65,34 gam.
Câu 9: Cho m gam sắt vào dung dịch chứa 1,38 mol HNO 3, đun nóng đến kết thúc phản ứng còn
0,75m gam chất rắn không tan và có 0,38 mol hỗn hợp khí NO, NO 2 thoát ra ở đktc. Giá trị của
m là:
A. 70
B. 56
C. 84
D. 112.@
Câu 10: Ngâm một lá Zn trong 100 ml dung dịch AgNO 3 0,1M, sau đó lấy thanh Zn ra rồi cho
tiếp dung dịch HCl vào dung dịch vừa thu được thì không thấy hiện tượng gì. Hỏi khối lượng lá
Zn tăng hay giảm bao nhiêu gam so với ban đầu:
A. Tăng 0,755g.@
B. Giảm 0,567g.
C. Tăng 2,16g.
D. Tăng 1,08g.
Câu 11: Cho 14 gam bột sắt tác dụng với 1 lít dung dịch FeCl 3 0,1M và CuCl2 0,15M. Kết thúc
phản ứng thu được chất rắn A có khối lượng:
C. 5,921g.
D. 6,291g.@
Câu 16: Nhúng một thanh sắt nặng 100 gam vào 500 ml dung dịch hỗn hợp CuSO 4 0,08M và
Ag2SO4 0,004M. Giả sử tất cả Cu, Ag sinh ra đều bàm vào thanh sắt. Sau một thời gian lấy thanh
sắt ra cân lại được 100,48g. Khối lượng chất rắn bám vào thanh sắt là:
A. 1, 28g.
B. 0,432g.
C. 1,712g.@
D. 2,144g.
Câu 17: Cho 12g Mg vào dung dịch chứa hai muối FeCl2 và CuCl2 có cùng nồng độ 2M, thể tích
dung dịch là 100ml. Sau đó lấy dung dịch sau phản ứng cho tác dụng với dung dịch KOH dư.
Tính khối lượng kết tủa thu được.
A. 23,2g @
B. 22,3 g
C. 24,6 g
D. 19,8 g
Câu1 8: Lấy m g Fe cho vào 1 lít dung dịch Y chứa AgNO 3 0,1M và Cu(NO3)2 0,1M. Sau phản
ứng hoàn toàn ta thu được 15,28g chất rắn D và dung dịch B. Tính m.
A. 6,72gam@ .
B. 7,26 gam
C. 6,89 gam
D. 5,86 gam
Câu 19: Cho Mg vào 1lít dung dịch gồm CuSO 4 0,1M và FeSO 4 0,1M .Sau phản ứng lọc lấy
dung dịch B thêm KOH dư vào B được kết tủa D . Nung D ngoài không khí đến khối lượng
không đổi được 10 gam rắn E . Tính khối lượng Mg đã dùng .
A. 3,6g @
B. 3,8 g
C. 2,9 g
D. 3,4 g
Câu 20: Cho m gam hỗn hợp bột Zn và Fe vào lượng dư dung dịch CuSO 4. Sau khi kết thúc các
A. 0,03.
B. 0,05.
C. 0,06.
D. 0,04.@
Câu 23: Cho hỗn hợp gồm 2,7 gam Al và 2,8 gam Fe vào 550 ml dung dịch AgNO 3 1M. Sau khi
các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam chất rắn. Giá trị của m là:
A. 43,2
B. 48.6@
C. 32,4
D. 54,0.
Câu 24: Cho hỗn hợp bột gồm 1,4 gam Fe và 0,24 gam Mg vào 200 ml dung dịch CuSO 4, khuấy
đều đến phản ứng hoàn toàn thu được 2,2 gam chất rắn X. Nồng độ mol/l của CuSO 4 trong dung
dịch:
A. 0,014M.
B. 0,14M.
C. 0,07M.
D. 0,15M.@
Câu 25: Cho 17,8 gam hỗn hợp X gồm Fe và Cu vào 1 lít dung dịch Fe 2(SO4)3 0,25M. Phản ứng
kết thúc thu được dung dịch Y và 3,2 gam chất rắn Z. Cho Z vào H 2SO4 loãng không thấy khí
bay ra. Khối lượng Cu trong hỗn hợp X là:
A. 3,2g.
B. 9,6g.
C. 6,4g.
D. 8g.@
Câu 26: Cho 9,7 gam hỗn hợp X gồm Cu và Zn vào 0,5 lít dung dịch FeCl 3 0,5M. Phản ứng kết
thúc thu được dung dịch Y và 1,6 gam chất rắn Z. Cho Z vào dung dịch H 2SO4 loãng không thấy
khí bay ra. Dung dịch Y phản ứng vừa đủ với 200 ml dung dịch KMnO 4 aM trong H2SO4. Giá trị
của a là:
A. 0,25@.
B. 0,125.
A. 0,4M và 0,2M
B. 0,5M và 0,3M @ C. 0,3M và 0,7M
D. 0,4M và 0,6M
ĐÁP ÁN
Câu 1
B
Câu 2
C
Câu 3
B
Câu 4
C
Câu 5
B
Câu 6
A
Câu 7
B
Câu 8
A