CHUYÊN đề 5 đại CƯƠNG KIM LOẠI

Chuyên đề ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI A LÍ THUYẾT CƠ BẢN VÀ NÂNG CAO I VỊ TRÍ KIM LOẠI TRONG BẢNG TUẦN HỒN Trong bảng tuần hồn, ngun tố kim loại có mặt ở: - Nhóm IA (trừ nguyên tố hidro) IIA Các kim loại nguyên tố s - Nhóm IIIA (trừ nguyên tố bo), phần nhóm IVA, VA, VIA Các kim loại nguyên tố p - Các nhóm B (từ IB đến VIIIB) Kim loại nhóm B gọi kim loại chuyển tiếp, chúng nguyên tố d - Họ lantan actini: Các kim loại thuộc hai họ nguyên tố f Chúng xếp thành hai hàng cuối bảng - Cấu tạo kim loại: Các nguyên tử kim loại liên kết với liên kết kim loại để hình thành loại cấu trúc mạng tinh thể: lập phương tâm khối, lập phương tâm diện lục phương Dạng đặc khít lập phương tâm khối II TÍNH CHẤT VẬT LÍ CỦA KIM LOẠI Kim loại có tính dẻo, tính dẫn nhiệt, tính dẫn điện, có ánh kim Những tính chất vật lí chung kim loại electron tự kim loại gây Ngồi ra, kim loại cịn có số tính chất vật lí riêng biệt tỉ khối, nhiệt độ nóng chảy, tính cứng, III TÍNH CHẤT HĨA HỌC CỦA KIM LOẠI Tính chất hố học chung kim loại Tính chất hóa học chung kim loại tính khử M → M n + + ne a) Tác dụng với oxi (trừ Ag, Pt, Au) 2Mg + O → 2MgO 4Al + 3O2 → 2Al2 O3 o t 3Fe + 2O  → Fe3O Nếu O dư: Trang to 4Fe + 3O → 2Fe O3 Mức độ phản ứng kim loại với oxi có khác Nếu xếp kim loại theo dãy: K Ba Ca Na Mg Al Zn Fe Pb Cu Hg Ag Pt Au Thì phản ứng diễn sau: - Các kim loại K, Na cháy tạo thành oxit (như Na O, K 2O , ) có lượng O hạn chế, cịn dư O2 tạo thành peoxit (như Na O , K 2O , ) - Các kim loại Mg, Al, Zn, Fe cháy tạo thành oxit khả phản ứng với O giảm dần - Các kim loại Pb → Hg không cháy tạo thành màng oxit bề mặt - Các kim loại Ag → Au không cháy không tạo thành lớp màng Oxit bề mặt Chú ý: - Các kim loại Be, Zn, Al, Pb, Cr, tác dụng với oxi tạo oxit lưỡng tính BeO, ZnO, Al2O3 , PbO, Cr2O3 , ZnO + 2HCl → ZnCl + H 2O ZnO + 2NaOH + H 2O → Na [ Zn(OH) ] Al2 O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H 2O Al2 O3 + 2NaOH + 3H O → 2Na [ Al(OH) ] -Các oxit: Li O, Na 2O, K 2O, BaO, CaO,SrO tan nước nhiệt độ thường tạo dung dịch kiềm Na O + H 2O → 2Na + + 2OH − BaO + H O → Ba 2+ + 2OH − - Hai oxit FeO, Fe3O4 phản ứng với chất oxi hoá mạnh tạo muối sắt (III) 3FeO + 10HNO3 → 3Fe ( NO3 ) + NO ↑ +5H O 3Fe3O + 28HNO3 → 9Fe ( NO3 ) + NO ↑ +14H O - Các khí: CO, H , khử oxit từ ZnO đến Ag 2O đun nóng o t FeO + CO  → Fe + CO o t ZnO + CO  → Zn + CO o t CuO + H  → Cu + H 2O Do có nhiều số oxi hố nên Fe2O3 Fe3O4 bị khử nấc Trang b) Tác dụng với clo (trừ Au, Pt) o t 2M + mCl  → 2MClm m: Hoá trị cao M o t 2Fe + 3Cl  → 2FeCl3 o t Cu + Cl  → CuCl c) Tác dụng với lưu huỳnh (trừ Au, Pt) o t 2M + nS  → M 2Sn o t Cu + S  → CuS o t Fe + S  → FeS o t 2Al + 3S  → Al2S3 o t 2Cr + 3S  → Cr2S3 o t Mg + S  → MgS Chú ý: Al2S3, Cr2S3, MgS bị thuỷ phân hoàn toàn nước d) Tác dụng với nước - Các kim loại kiềm, Ca, Ba, Sr phản ứng với nước nhiệt độ thường 2Na + 2H 2O → 2NaOH + H ↑ Ba + 2H O → Ba(OH) + H ↑ - Kim loại Mg phản ứng với H2O 80°C o 80 C Mg + H O  → MgO + H ↑ - Kim loại Al phản ứng với H2O cạo lớp màng oxit Al2O3 2Al + 6H O → 2Al(OH)3 ↓ +3H ↑ Tuy nhiên, sinh Al(OH) kết tủa bám bề mặt nhôm ngăn cản nhôm tiếp xúc với nước nên phản ứng dừng lại - Một số kim loại có tính khử trung bình Zn, Fe, Ni, Pb, khử nước nhiệt độ cao Trang o o t >570 C Fe + H O  → FeO + H ↑ o o t < 570 C 3Fe + 4H O  → Fe3O + 4H ↑ Những kim loại có tính khử yếu Be, Cu, Ag, Hg, không khử H 2O , dù nhiệt độ cao Tuy nhiên, Be khử H 2O môi trường kiềm tạo muối berilat Be + 2NaOH + 2H O → Na [ Be(OH) ] + H ↑ e) Tác dụng với axit • Với dung dịch HCl, H2SO4 lỗng, (tác nhân oxi hóa ion H + ) + 2M + 2nH + → 2M n + nH ↑ ( Kim loại M đứng trước H2, n hóa trị thấp M) Fe + 2H + → 2Fe 2+ + H ↑ Cu + H + → Khơng phản ứng +5 +6 • Với dung dịch axit có tính oxi hóa mạnh HNO3 , H 2SO đặc (tác nhân oxi hóa N ,S ) Sản phẩm khử phụ thuộc vào tính khử kim loại, nồng độ axit, nhiệt độ tiến hành phản ứng, Nói chung axit bị khử xuống bậc oxi hóa thấp nồng độ lỗng tác dụng với kim loại mạnh: Thơng thường: Thông thường: Trang Mg + 2H 2SO → MgSO + SO ↑ +2H 2O 3Mg + 4H 2SO → 3MgSO + S ↓ +4H 2O 4Mg + 5H 2SO → 4MgSO + H 2S ↑ +4H 2O t 2Fe + 6H 2SO  → Fe ( SO ) + 3SO ↑ +6H 2O o Chú ý: (1) m hóa trị cao M (2) Một số kim loại Al, Fe, Cr, bị thụ động hóa H 2SO đặc, nguội HNO3 đặc, nguội (3) Hỗn hợp HNO3 , đặc HCl đặc theo tỉ lệ thể tích 1:3 gọi nước cường thủy, có tính oxi hóa mạnh hòa tan Au Pt Au + HNO3 + 3HCl → AuCl3 + NO ↑ +2H 2O 3Pt + 4HNO3 + 12HCl → 3PtCl + 4NO ↑ +8H 2O g) Tác dụng với dung dịch bazơ - Cho kim loại nhóm IA, Ca, Ba, Sr vào dung dịch kiềm kim loại phản ứng với nước - Các kim loại đứng trước H2 dãy điện hóa mà oxit hiđroxit chúng có tính lưỡng tính Al, Zn, Pb, Sn, Be tác dụng với dung dịch bazơ mạnh (kiềm) - Với Al (kim loại hóa trị III): Trang - Với Zn, Pb, Sn, Be (kim loại hóa trị II) h) Tác dụng với dung dịch muối Dãy điện hóa kim loại: Cho biết quy luật biến thiên tính oxi hóa ion kim loại tính khử nguyên tử kim loại - Phản ứng xảy theo quy tắc c (trừ kim loại phản ứng với H2O nhiệt độ thường Na, K, Li, Cs, Rb, Sr, Ba, Ca) Ví dụ: Fe + Cu 2+ → Fe 2+ + Cu Fe + 2Fe3+ → 3Fe 2+ Cu + 2Fe3+ → 2Fe 2+ + Cu 2+ Fe 2+ + Ag + → Fe3+ + Ag Chú ý: + (1) Trong dãy điện hóa số kim loại thơng dụng ngồi cặp M n / M cịn có cặp khác Fe3+ / Fe 2+ , Cu 2+ / Cu + , Cr 3+ / Cr 2+ , Tùy vị trí tương đối cặp so với cặp M n / M mà dự đốn phản ứng có xảy hay khơng + Ví dụ: Trang 2FeCl3 + Fe → 3FeCl2 2FeCl3 + Cu → 2FeCl + CuCl FeCl3 + Ag → không xảy (2) Một số kim loại hoạt động mạnh đứng đầu dãy điện hóa tác dụng với nước điều kiện thường kim loại kiềm (K, Na, ) số kim loại kiềm thổ (Ca, Ba, ) tác dụng với dung dịch muối M n chúng không khử ion kim loại đứng sau mà khử nước để tạo thành bazơ giải phóng H Sau + bazơ tác dụng với muối kim loại tạo hiđroxit kết tủa (nếu có) Ví dụ: Điều chế kim loại a) Nguyên tắc điều chế kim loại Thực phản ứng khử ion kim loại ( M n ) thành kim loại tự (M) + M n + ne → M + b) Các phương pháp điều chế kim loại • Phương pháp thủy luyện hay phương pháp ướt + Cơ Sở phương pháp dùng dung mơi thích hợp, dung dịch H 2SO , NaOH, NaCN, để hòa tan kim loại hợp chất kim loại tách khỏi phần khơng tan có quặng Sau khử ion kim loại kim loại có tính khử mạnh Zn, Fe, Pb, + Phương pháp dùng để điều chế kim loại có tính khử yếu Cu, Ag, Hg, Au Ví dụ: Điều chế Ag cách nghiền nhỏ quặng bạc sunfua Ag 2S , xử lí dung dịch natrixianua NaCN, lọc dung dịch muối phức bạc: Ag 2S + 4NaCN → 2Na [ Ag(CN) ] + Na 2S Sau dùng Zn để khử Ag + phức: 2Na [ Ag(CN) ] + Zn → Na [ Zn(CN) ] + 2Ag ↓ • Phương pháp nhiệt luyện Trang + Cơ sở phương pháp dùng chất khử CO, H2, C Al, kim loại kiềm, kiềm thổ để khử ion kim loại oxit nhiệt độ cao + Phương pháp dùng công nghiệp để sản xuất kim loại có tính khử yếu trung bình Zn, Fe, Sn, Sb, o t ZnO + CO  → Zn + CO o t Fe O3 + 3CO  → 2Fe + 3CO o t PbO + C  → Pb + CO o t 3TiO + 4Al  → 3Ti + 2Al O3 Nếu quặng kim loại sunfua FeS2 , Cu 2S, ZnS người ta phải nướng quặng để chuyển chúng thành oxit Sau dùng phương pháp nhiệt luyện Ví dụ: o t Cu 2S + 2O  → 2CuO + SO o t CuO + H  → Cu+ H 2O Đối với quặng HgS, Ag 2S cần đốt cháy quặng thu kim loại o t HgS + O  → Hg + SO o t Ag 2S + O  → 2Ag + SO • Phương pháp điện phân - Để điều chế kim loại có tính khử mạnh (từ Li đến Al) người ta điện phân hợp chất nóng chảy chúng (muối, oxit, bazơ): 2NaCl 4NaOH 2Al O3 ®pnc  → 2Na + Cl2 ↑ ®pnc  → 4Na + O ↑ +2H 2O ®pnc  → 4Al + 3O ↑ - Để điều chế kim loại có tính khử yếu trung bình, người ta điện phân dung dịch muối chúng nước ®pnc CuCl  → Cu + Cl ® pnc 2CuSO + 2H 2O  → 2Cu + O ↑ +2H 2SO ® pnc 4AgNO3 + 2H 2O  → 4Ag + O ↑ +4HNO3 B PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH CÁC DẠNG BÀI TẬP DẠNG 1: HỒN THÀNH SƠ ĐỒ CHUYỂN HĨA VÀ ĐIỀU CHẾ Phương pháp: Nắm vững phương pháp điều chế kim loại tính chất hóa học chúng Trang Ví dụ 1: Viết phương trình hố học phản ứng theo sơ đồ chuyển hoá sau: Giải a) Dành cho bạn đọc b) (1) o t 4FeS2 + 11O  → 2Fe 2O3 + 8SO t0 (2) Fe O3 + 3CO → 2Fe + 3CO (3) Fe + 2HCl → FeCl + H ↑ (4) FeCl2 → Fe + Cl2 (5) t 2FeCl2 + Cl  → 2FeCl3 (6) 2FeCl3 + Fe → 3FeCl2 (7) Cu + 2FeCl3 → CuCl + 2FeCl2 (8) CuCl → Cu + Cl (9) t Cu + Cl  → CuCl2 (10) t 2Cu + O  → 2CuO (11) CuO + H → Cu + H O (12) CuO + 2HNO3 → Cu ( NO3 ) + H O ® pdd o ®pdd o o t0 t° (13) Cu ( NO3 ) → CuO + 2NO + O 2 (14) Fe + Cu ( NO3 ) → Fe ( NO3 ) + Cu ↓ (15) Fe ( NO3 ) + Na 2S → FeS ↓ +2NaNO3 Ví dụ 2: Viết phương trình hố học phản ứng theo sơ đồ: Trang o t FeS2 + (A)  →(B) + SO (B) + HNO3 → (C) + (D) Cu + (C) → (E) + (F) o t (E)  →(G) + (H) + (A) t0 (G) + (K) →(L) + (D) (L) + HNO3 → (E) + (H) + (D) t0 (F) →(B) + (H) + (A) t0 (B) + (K) →(M) + (D) (C) + (M) → (F) Giải Ví dụ 3: Từ chất: Al, Al2O3 , Al 2S3 , Al(OH)3 , AlCl3 , Na [ Al(OH) ] Hãy thiết lập sơ đồ biểu diễn mối liên hệ chất Viết phương trình hóa học phản ứng theo sơ đồ chuyển hóa Giải Trang 10 • Nếu CuSO4 còn, kim loại hết tức x = x1 y = y1 ⇒ Chất rắn D gồm MgO: x mol; Fe2O3: 0,5y mol CuO ⇒ mD > mA điều trái với giả thiết mD = 2,4 gam < mA = 3,28 gam Trường hợp loại! • Nếu CuSO4 hết, kim loại cịn Dung dịch C tối đa gồm: MgSO4 FeSO4 − o +2OH t Mg +  → Mg(OH)  → MgO x1 → → x1 x1 − + O2 +2 OH Fe 2+  → Fe(OH)   → Fe 2O3 to y1 → → y1 ⇒ m D = 40x1 + 160.0,5y1 = 2, 0,5y1 (3)  x1 = 0, 02mol Giải hệ (2) (3) ta được:   y1 = 0, 02mol ⇒ n CuSO4 = x1 + y1 = 0, 04mol ⇒ CMCuSO4 = 0, 04 = 0,1M 0, b) Do y1 > nên Fe phản ứng với Cu2+ ⇒ Mg hết (x = x1 = 0,02 mol) ⇒ mMg = 0,02.24 = 0,48 gam Phần trăm khối lượng kim loại A %m Mg = 0, 48.100% = 14, 63% 3, 28 %m Fe = 100% − 14, 63% = 85,37% 15 a) Phản ứng xảy theo thứ tự: Cu 2+ + Mg → Mg 2+ + Cu bđ: 0,15 pư: x → x → x → x còn:0,15 – x (0,15 ≥ x > 0) Fe 2+ + Mg → Mg 2+ + Fe bđ: 0,1 pư: y → y → y → y còn: 0,1 – y (0,1 ≥ y ≥ 0) Dung dịch X tối đa gồm: Mg(NO3)2, Cu(NO3)2 Fe(NO3)2 Trang 99 t0 − OH Mg 2+  → Mg(OH) → MgO (x + y) → (x + y) → (x + y) Cu 2+ OH − t° → Cu(OH) → CuO (0,15 – x) → (0,15 – x) → (0,15 – x) − O2 + H 2O OH 2Fe 2+  → 2Fe(OH)  → Fe 2O3 to (0,1 – y) → (0,1 – y) → (0,05 – 0,5y) ⇒ mZ = 40( x + y ) + 80(0,15 − x) + 160(0, 05 − 0,5 y ) = 12 ⇒ x + y = 0, Do x ≤ 0,15 nên y > tức Fe2+ phản ứng ⇒ Cu2+ hết (x = 0,15) ⇒ y = 0,05 mol ⇒ a = 24(x + y) = 4,8 gam Chất rắn Y gồm Cu Fe ⇒ b = 64.0,15 + 56.0,05 = 12,4 gam b) Σne (catot phóng ra) = Σne (anot nhận vào) = It 10.5790 = = 0, 6mol F 96500 Ở anot (cực dương): Xảy oxi hóa H2O 2H O → O + 4H + + 4e 0,15 ¬ 0,6 ¬ 0,6 ⇒ VO2 = 0,15.22,4 = 3,36 lít Ở catot (cực âm): Xảy khử Cu2+ H+ sinh anot chuyển dịch catot Cu 2+ + 2e → Cu 0,075 → 0,15 2H + + 2e → H 0,45 → 0,225 ⇒ VH2 = 0,225.22,4 = 5,04 lít 16 a) Quy đổi hỗn hợp thành Fe, Cu O ⇒ n O = 10, 28.21, 011 = 0,135mol ; 16.100 Trang 100 n NO2 = 2,576 = 0,115 mol 22, Gọi x, y số mol Fe Cu Ta có: 56x + 64y = 10,28 - 16.0,1345 = 8,128 (1) Các bán phản ứng oxi hoá khử O + 2H + + 2e → H 2O Fe → Fe3+ + 3e x→x → 3x 0,135 → 0,27 → 0,27 NO3− + 2H + + 1e → NO + H O Cu → Cu + + 2e y → y → 2y 0,23 ¬ 0,115 ¬ 0,115 ⇒ 3x + 2y = 0,5 (2) 56 x + 64 y = 8,128  x = 0,1048mol ⇒  3 x + y = 0,385  y = 0, 0353mol Giải hệ (1) (2) ta được:  ⇒ n HNO3 phản ứng = n H+ phản ứng = 0,27 + 0,115 = 0,385 mol b) n HNO = 0,1.0,385 = 0,0385 mol H + + NH → NH 4+ 0,0385 → 0,0385 Fe3+ + 3NH + 3H O → Fe(OH)3 ↓ +3NH 4+ 0,1048 → 3.0,1048 Cu 2+ + 2NH + 2H 2O → Cu(OH) ↓ +2NH 4+ 0,0353 → 0,0706 ⇒ n NH3 = 0, 4235mol ⇒ VddNH3 = 0, 4235 = 0,847 lít 0,5 17 a) Gọi x, y số mol N2 N2O Ta có hệ: x + y = 0,0645 28x +44y = 2,606 ⇒ x = 0,0145 mol y = 0,05 mol Quy M Fe, Cu S Ba 2+ + SO 42− → BaSO ↓ 0,06 ¬ 0,06 Trang 101 Theo định luật bảo toàn nguyên tố: n S = n SO2− = 0,06 mol Gọi a, b số mol Fe Cu Ta có: 56a + 64b = 6,04 - 32.0,06 = 4,12 (1) Các bán phản ứng oxi hoá khử: S0 + 4H O → SO 42− + 8H + + 6e Fe → Fe3+ + 3e a → a → 3a 0,06 Cu → Cu + + 2e 2NO3− + 12H + + 10e → N + 6H 2O b → b 0,029 ¬ 0,174 ¬ 0,145 ¬ 0,0145 → 2b → 0,48 → 0,36 2NO3− + 10H + + 8e → N 2O + 5H O 0,1 ¬ 0,5 ¬ 0,4 ¬ 0,05 ⇒ 3a + 2b + 0,36 = 0,145 +0,4 = 3a + 2b = 0,185 (2) Giải hệ (1) (2) ta được: a = 0,045 mol b = 0,05 mol nH+ ban đầu = n NO3− ban đầu = 0,3 mol ⇒ n H+ = 0,3 + 0,48 - (0,174 + 0,5) = 0,106 mol; n NO− = 0,3 - (0,1 + 0,029) = 0,171 mol Y + NaOH: H + + OH − → H 2O Fe3+ + 3OH − → Fe(OH)3 ↓ 0,045 → 0,045 Cu 2+ + 2OH − → Cu(OH) ↓ 0,05 → 0,05 ⇒ mkết tủa = 107.0,045 + 98.0,05 = 9,715 gam b) Khi cho Cu vào dung dịch Y xảy phản ứng oxi hoá - khử sau (theo thứ tự): 3Cu + 2NO3− + 8H + → 3Cu 2+ + 2NO ↑ +4H 2O 0,03975 ¬ 0,106 Trang 102 Cu + 2Fe3+ → Cu 2+ + 2Fe 2+ 0,0225 ¬ 0,045 ⇒ mCu = 64(0,0225 + 0,03975) = 3,984 gam 18 150.98% = 1,5 mol a) n H SO ban đầu 98.100% Gọi x, y số mol Fe3O4 Fe chứa hỗn hợp X Ta có: 232x + 56y = 31,6 (1) 2Fe3O4 + 10H 2SO → 3Fe ( SO ) + SO ↑ +5H 2O x → 5x → 1,5x → 0,5x 2Fe + 6H 2SO → Fe ( SO ) + 3SO ↑ +6H 2O y → 3y → ⇒ n SO2 = 0,5x + 1,5y = 0,5y → 1,5y 6,16 = 0, 275 (2) 22, Giải hệ (1)và (2) ta được: x = 0,1 mol y = 0,15mol Phần trăm khối lượng chất hỗn hợp X %mFe3O4 = 232.0,1.100% = 73, 41% 31, %m Fe = 100% − 73, 41% = 26,59% b) n H SO phản ứng = 5x + 3y = 0,95 mol ⇒ n H SO = 1,5 - 0,95 = 0,55 mol 4 mY = 31,6 + 150 - 64.0,275 = 164 gam Nồng độ phần trăm chất dung dịch Y C% Fe2 ( SO4 ) = C% H2SO4 = 400.(1,5.0,1 + 0,5.0,15).100% = 54,87% 164 98.0,55.100% = 32,86% 164 19 Gọi x số mol kim loại hỗn hợp ⇒ n C1 = 6x − ⇒ mmuối = (65 +52 + 119)x + 35,5.6x = 8,98 → x = 0,02 mol 2Zn + O → 2ZnO Trang 103 0,02 0,01 4Cr + 3O → 2Cr2O3 0,02 0,015 Sn + O → SnO 0,02 0,02 20 CuO + 2HNO3 → Cu ( NO3 ) + H 2O 0,02 → 0,04 → 0,02 3Fe3O + 28HNO3 → 9Fe ( NO3 ) + NO ↑ +14H 2O 0,03 ¬ 0,28 ⇒ n CuO = n Cu(NO3 )2 = ¬ 0,09 ¬ 0,01 8,56 − 232.0, 03 = 0, 02mol; n HNO3 = 0,4 - 0,32 = 0,08 mol 80 Dung dịch Y chứa: Fe3+ , Cu 2+ , H + NO3− Ở catot (-): Xảy khử Fe3+ + 1e → Fe 2+ Ở anot (+): Xảy oxi hoá 2H O → O + 4H + + 4e Nếu Fe3+ hết Cu 2+ + 2e → Cu Nếu Cu2+ hết H+ (bao gồm lượng ban đầu lượng sinh anot) tham gia điện phân trước Fe2+ 2H + + 2e → H Σne (catot phóng ra) = Σne (anot nhận vào) = It 5.(3600 + 20.60 + 25) = = 0, 25 mol F 96500 Dễ thấy: 1.nFe + 2n Cu = 0,13mol < 0,25mol 3+ 2+ ⇒ Fe3+ , Cu 2+ bị điện phân hết Khối lượng catot tăng lên khối lượng Cu bám vào mcatot tăng = mCu = 64.0,02 = 1,28 gam Trang 104 Số mol O2 sinh anot n O2 = 0, 25 Σn e (anot nhận vào) = = 0,0625 mol 4 Số mol H2 thoát catot n H2 = ⇒ ΣV Σn e ( catot phóng ) − n Fe3+ − 2n Cu 2+ khí = 0, 25 − 0,13 = 0, 06 mol = (0,06 + 0,0625).22,4 =2,744 lít 21 * Cho hỗn hợp kim loại vào dung dịch NaOH dư Al tan hết 2NaOH + 2Al + 6H 2O → 2Na [ Al(OH) ] + 3H ↑ Lọc lấy phần chất rắn khơng tan, sục khí CO2 tới dư vào nước lọc Na [ Al(OH) ] + CO → Al(OH)3 ↓ + NaHCO3 Lọc kết tủa nung khơng khí đến khối lượng khơng đổi thu Al2O3 to 2Al(OH)3 → Al 2O3 + 3H 2O Điện phân Al2O3 nóng chảy thụ Al catot bình điện phân ® pnc 2Al 2O3 → 4Al + 3O (K) (A) * Phần chất rắn không tan gồm Fe, Cu Ag cho vào dung dịch HCl dư có Fe tan Fe + 2HCl → FeCl + H ↑ Lọc lấy Cu Ag không tan Phần nước lọc cho tác dụng với dung dịch NaOH dư, kết tủa thu đem nung khơng khí đến khối lượng khơng đổi chất rắn lại Fe2O3 FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH) ↓ +2NaCl 4Fe(OH) + O + 2H 2O → 4Fe(OH)3 ↓ to 2Fe(OH)3 → Fe 2O3 + 3H 2O Khử Fe2O3 lượng dư khí CO nung nóng, thu Fe nguyên chất t° Fe O3 + 3CO → 2Fe + 3CO Trang 105 * Đốt hỗn hợp Cu Ag O2 dư, cho sản phẩm (CuO, Ag) vào lượng dư dung dịch HCl to 2Cu + O → 2CuO CuO + 2HCl → CuCl + H 2O Lọc lấy phần kim loại không tan Ag Điện phân phần nước lọc gồm CuCl2 HCl dư thu kim loại Cu catot ® pdd CuCl → Cu ↓ +Cl ↑ (K) (A) n AgNO3 = 0, 25.0,12 = 0, 03 mol 22 Gọi x, y số mol Al Fe ban đầu Ta có: 27x + 56y = 0,42 (1) Al + 3Ag + → Al3+ + 3Ag ↓ Bđ: x Pư: x1 → 3x1 → x1 → 3x1 Còn: (x – x1) (x – x1 ≥­0) Fe + 2Ag + → Fe 2+ + 2Ag ↓ ­ Bđ: y Pư: y1 → 2y1 → y1 → 2y1 Còn: (y – y1) (y – y1 ≥ 0) ∆m ↑= 3,333 − 0, 42 = 297x1 + 160y1 ⇒ 297x1 + 160y1 = 2,913 ­(2) Nếu AgNO3 cịn Al Fe hết tức x = x1 y = y1 Giải hệ (1) (2) ta được: x = 0,0078 mol y = 0,0037 mol ⇒ n AgNO3 = 3x + 2y = 0,0308 mol > 0,03 mol ⇒ AgNO3 hết, kim loại ⇒ 3x1 + 2y1 = 0,03 (3)  x1 = 0, 009 Giải hệ (2) (3) ta được:   y1 = 0, 0015 Do y > nên x= x1 = 0,009 mol ⇒ m Fe = 0,42 - 27.0,009 = 0,177 gam Trang 106 Fe + Cu 2+ → Fe 2+ + Cu ↓ 23 0,15 ¬ 0,15 → 0,15 Fe + 2H + → Fe 2+ + H ↑ 0,1 ¬ 0,2 → 0,1 ⇒ mhh kim loại = m - 56.0,25 + 64.0,15 = 0,725m ⇒ m = 16 gam 24 Gọi a số mol ban đầu Cu Cu + 2AgNO3 → Cu ( NO3 ) + 2Ag ↓ 0,5x ¬ x → 0,5x x Hỗn hợp X: Ag Cu dư dung dịch Y chứa: (0,08 - x) mol AgNO3 0,5x mol Cu(NO3)2 ⇒ m X = 64(a - 0,5x) + 108x = 7,76 → 64a + 76x = 7,76 (1) Zn + 2AgNO3 → Zn(NO3)2 + 2Ag ↓ Zn + Cu ( NO3 ) → Zn ( NO3 ) + Cu ↓ Vì 1.nAg + 2nCu = 0,08 (mol) < 2.nZn = 0,18 nên Zn còn, hai muối hết + 2+ ⇒ nZn phản ứng = 0, 08 = 0,04 (mol) ⇒ m Z = m Zn dư + m Ag + mCu ⇒ 10,53 = 65.(0,09 - 0,04) + 108(0,08 - x) + 64.0,5x ⇒ 76x = 1,36 (2) Từ (1) (2) ⇒ 64a = 7,76 - 1,36 = 6,4 = m 25 Quy M Fe, Cu S Ta có: n S = n SO2− = n BaSO4 = 4, 66 = 0, 02 mol 233 Fe → Fe3+ + 3e NO3− + 4H + + 3e → NO + 2H 2O x → x → 3x 0,07 ¬ 0,28 ¬ 0,21 ¬ 0,07 Cu → Cu + + 2e y→ y → 2y S + 4H O → SO 42− + 8H + + 6e 0,02 → 0,16 → 0,12 ⇒ 3x + 2y + 0,12 = 0,21 ⇒ 3x + 2y = 0,09 (1) Mặt khác: 56x + 64y + 32.0,02 = 2,72 ⇒ 56x + 64y = 2,08 (2) Trang 107 Giải hệ (1) (2) ta được: x = 0,02 mol y = 0,015 mol n HNO3 ban đầu = 0,5 mol ⇒ n H+ = 0,5 + 0,16 - 0,28 = 0,38 mol; n NO− = 0,5 - 0,07 = 0,43 mol 3Cu + 8H + + 2NO3− → 3Cu 2+ + 2NO ↑ +4H 2O 0,1425 ¬ 0,38 Cu + 2Fe3+ → Cu 2+ + 2Fe 2+ 0,01 ¬ 0,02 ⇒ mCu = 64(0,1425 + 0, 01) = 9, 76 gam 26 a) • Phần 1: Mg Fe không phản ứng Al + NaOH + 3H O → Na [ Al(OH) ] + H ↑ ¬ 0,1 0,15 Chất rắn Y gồm Mg Fe Mg → Mg 2+ + 2e x → S+6 + 2e → S+4 0,6 ¬ 0,3 2x Fe → Fe3+ + 3e y→ 3y  x + y = 0,  x = 0,15 ⇒  24 x + 56 y = 11,9 − 2,  y = 0,1 Ta có hệ:  • Phần 2: Gọi a, b số mol N2 N2O chứa 0,07 mol hỗn hợp  a + b = 0, 07 a = 0, 02 ⇒  28a + 44b = 2, 76 b = 0, 05 Ta có hệ:  Vì 2n Mg + 3n Fe + 3n A1 = 0,9mol > 10n N + 8n N O = 0,6 mol 2 ⇒ Có muối NH4NO3 tạo thành Mg → Mg 2+ + 2e 0,15 → Fe → Fe3+ + 3e 0,3 2N +5 + 10e → N 0,2 ¬ 0,02 N +5 + 8e → N +1 Trang 108 0,1 → Al → Al3+ + 3e 0,1 → ⇒z= 0,4 ¬ 0,05 0,3 N +5 + 8e → N −3 0,3 8z ¬ z 0,3 + 0,3 + 0,3 − 0, − 0, = 0, 0375mol ⇒ Khối lượng muối dung dịch A m Al( NO3 ) = 213.0,1 = 21,3 gam m Mg( NO3 )2 = 148.0,15 = 22,2 gam m Fe( NO3 ) = 242.0,1 = 24,2 gam m NH4 NO3 = 80.0,0375 = gam 240.31,5 b) n HNO ban đầu = = 1,2mol 100.63 n HNO3 phản ứng = 12n N2 + 10n N2O + 10n NH4 NO3 = 1,115mol ⇒ n HNO3 = 1,2 - 1,115 = 0,085 mol 3Cu + 8H + + 2NO3− → 3Cu 2+ + 2NO ↑ +4H 2O 0,031875 ¬ 0,085 Cu + 2Fe3+ → Cu 2+ + 2Fe 2+ 0,05 ¬ 0,1 ⇒ m Cu = 64(0, 031875 + 0, 05) = 5,24 gam c) H + + OH − → H O 0,085 → 0,085 NH +4 + OH − → NH3 ↑ + H O 0,0375 → 0,0375 Fe3+ + 3OH − → Fe(OH)3 ↓ 0,1 → 0,3 Mg 2+ + 2OH − → Mg(OH) ↓ 0,15 → 0,3 Trang 109 Al3+ + 4OH − → [ Al(OH) ] − 0,1 → 0,4 ⇒ n NaOH = 0,0375 + 0,3 + 0,3 + 0,4 + 0,085 = 1,1225 mol ⇒ Vdd NaOH =1,1225 lít 27 a) Gọi a, b số mol N2 N2O Ta có hệ:  a + b = 0, 055 a = 0, 03 ⇒   28a + 44b = 17, 636.2.0, 055 b = 0, 025 N +5 + 10e → N M → M + + 2e x→ 0,3 ¬ 0,03 2x Al → Al3+ + 3e y→ ⇒ 2x + 3y = 0,5 N +5 + 8e → N +1 0,2 ¬ 0,05 3y (1) Mặt khác: Mx + 27y = 8,7 (2) 4, < 0,25 ⇒ M > 34,8 (*) M − 18 Từ (1) (2) rút ra: x = M + 2HCl → MCl + H ↑ 4, M ⇒ → 4, M 4, > 0,1 ⇒ M < 42 (**) M Từ (*) (**) ⇒ 34,8 < M < 42 Do M kim loại thuộc nhóm IIA nên M = 40 (Ca) b) Trong 17,4 gam X có chứa 0,38 mol Ca 0,078 mol Al Ta có: Ca + 2H O → Ca 2+ + 2OH − + H ↑ 0,38 → 0,76 → 0,38 − Al + OH − + 3H 2O → [ Al(OH) ] + H ↑ 0,078 → 0,078 → 0,117 ⇒ VH = (0,117 + 0, 38).22,4 = 11,1328 lít Trang 110 28 Gọi a, b số mol N2 N2O Ta có:  a + b = 0, 06 a = 0, 01 mol ⇒   28a + 44b = 2, 48 b = 0, 05mol 12H + + 2NO3− + 10e → N + 6H 2O ¬ 0,12 0,01 10H + + 2NO3− + 8e → N 2O + 5H 2O ¬ 0,5 0,05 Vì 12n N + 10n N O = 12.0,01 + 10.0,05 = 0,02 mol < n HNO ban đầu 2 ⇒ Có muối NH4NO3 10H + + 10NO3− + 8e → NH NO3 + 3H 2O + 8NO3− 10c ¬ c→ 8c ⇒ n HNO3 = 0,12 + 0,5 + 10c = 0,87 ⇒ c = 0,025 mol ⇒ m = 9,55 + 62(10.0, 01 + 8.0, 05 + 8.0, 025) + 80.0, 025 = 54,95 gam 29 ®pdd 4AgNO3 + 2H 2O  → 4Ag + O + 4HNO3 → x x → x Sau phản ứng có hỗn hợp kim loại Ag Fe dư Vậy dung dịch Y gồm HNO3 AgNO3 Do Fe dư nên sau phản ứng tạo Fe2+ Fe → Fe 2+ + 2e a → 2a 4H + + NO3− + 3e → NO + 2H 2O x → 0,75x Ag + + 1e → Ag (0,15-x) → (0,15-x) → (0,15-x) ⇒ 2a = 0,75x + 0.15- x ⇒ 2a + 0,25x = 0,15 (1) Mặt khác: nFe = (0,225 - a); nAg = (0,15 - x) ⇒ mkl = 56(0,225 - a) + 108(0,15 - x) = 14,5 (2) Giải hệ (1) (2) ⇒ a = 0,0625 mol; x = 0,1 mol Từ biểu thức Farađay: Trang 111 n Ag = n F 0,1.26,8 It ⇒ t = Ag = = F 2, 68 30 ®pdd CuSO + H O  → Cu ↓ + O ↑ + H 2SO x x 0,5x x ⇒ ∆m ↓ = 64x + 32.0,5x = ⇒ x = 0,1 mol CuSO + Fe → FeSO + Cu ↓ y y y Fe + H 2SO → FeSO + H ↑ z ¬ z ⇒ ∆m ↓ = 56(y + z) - 64y = 16,8 - 12,4 = 562 - 8y = 4,4 (*) Xét trường hợp sau: - Trường hợp 1: H2SO4 còn, Fe hết ⇒ z = (0,3 - y) mol kết hợp (*) ⇒ y = 0,19375 mol ⇒ z = 0,10625 mol > 0,1 mol = n H2SO4 ban đầu (loại) - Trường hợp 2: H2SO4 hết, Fe ⇒ z = x = 0,1 mol kết hợp (*) ⇒ y = 0,15 mol ⇒ ΣnCuSO4 = x + y = 0,1 + 0,15 = 0,25 mol ⇒a= 0, 25 = 1, 25 mol/l 0, 31 Khi cho Fe vào dung dịch AgNO3, trước hết xảy phản ứng sau: Fe + 2AgNO3 → Fe ( NO3 ) + 2Ag ↓ (1) Nếu Fe hết mà AgNO3 cịn thì: Fe ( NO3 ) + AgNO3 → Fe ( NO3 ) + Ag ↓ (2) • Trường hợp 1: Nếu y = 2x vừa đủ phản ứng (1) ⇒ dung dịch X chứa x mol Fe(NO3)2 Chất rắn Y có y mol Ag • Trường hợp 2: Nếu y < 2x ⇒ Kết thúc (1) Fe cịn nên dung dịch X chứa 0,5y mol Fe(NO3)2 chất rắn Y gồm: y mol Ag x - 0,5y mol Fe • Trường hợp 3: Nếu 2x < y < 3x ⇒ Kết thúc phản ứng (2) AgNO3 hết, Fe(NO3)2 cịn Trang 112 ⇒ Dung dịch X chứa: Fe(NO3)3: (y - 2x) mol Fe(NO3)2: (3x - y) mol; Chất rắn Y chứa y mol Ag •Trường hợp 4: Nếu y = 3x ⇒ Kết thúc phản ứng (2) AgNO3 Fe(NO3)2 hết ⇒ Dung dịch X chứa: Fe(NO3)3: x mol; Chất rắn Y chứa y mol Ag • Trường hợp 5: Nếu y > 3x ⇒ Kết thúc phản ứng (2) AgNO3 cịn Fe(NO3)3 hết ⇒ Dung dịch X chứa: Fe(NO3)3: x mol (y - 3x) AgNO3; Chất rắn Y chứa 3x mol Ag 32 2K + 2H O → 2KOH + H ↑ ¬ 0,5 (1) 0,5 ¬ 0,25 Al2 O3 + 2KOH + 3H O → 2K [ Al(OH) ] x→ (2) → 2x 2x ⇒ n KOH = (0,5 - 2x) mol KOH + HCl → KCl + H 2O (3) (0,5 – 2x) → (0,5 – 2x) K [ Al(OH) ] + HCl → Al(OH)3 ↓ + KCl + H 2O (4) 0,1 ¬ 0,1 ¬ 0,1 K [ Al(OH) ] + 4HCl → AlCl3 + KCl + 4H 2O (5) Xét hai trường hợp: • Trường hợp 1: (5) chưa xảy ⇒ n HCl = 0,1 + 0,5 - 2x = 0,3 ⇒ x = 0,15 mol ⇒ m= 39.0,5 + 102.0,15 = 34,8 gam • Trường hợp 2: (5) xảy n K[Al(OH)4 ] (5) = (2x-0,1) mol ⇒ nHCl = 4(0,5 - 2x) + 0,1 + 2x - 0,1 = 0,3 ⇒ x = 0,283 mol ⇒ nKOH =0,5 mol < 2n Al2O3 = 0,566 mol (loại) -Hết - Trang 113 ... 0,0 15 ¬ 0,0 15 → 0,0 15 ⇒ n Fe còn= 0,02 - 0,0 15 = 0,0 05 mol ⇒ m CR = m Fe + m Cu + m Ag = 56 .0,0 05 + 108.0,03 + 64.0,0 45 = 6,4 gam Ví dụ 7: Hồ tan hết 8,72 gam hỗn hợp gồm kim loại Ba hai kim loại. .. 0,3 − 0,1 75 = 0,125mol CO + CO32− + H 2O → 2HCO 3− 0,1 25? ??0,1 25 ⇒ n CO2− = 0,1 75 − 0,1 25 = 0, 05mol Ba 2+ + CO32− → BaCO3 ↓ 0, 05 ¬ 0, 05 → 0, 05 ⇒ mkết tủa = 0, 05. 197 = 9, 85 gam Ví dụ 2: Hai... lên bề mặt kim loại A Giải a) Kim loại khơng tan dung dịch H2SO4 lỗng phải B (đứng sau H) ⇒ m A = 6, 45 − 3, = 3, 25gam A + H 2SO → ASO + H ↑ 0, 05 ⇒ MA = ¬ 0, 05 3, 25 = 65( Zn) 0, 05 Trang 27