2H+ + 2e → H2↑ Ăn mòn điện hoá là quá trình oxi hoá – khử, trong đó kim loại bị ăn mòn do tác dụng của dung dịch chất điện li và tạo nên dòng electron chuyển dời từ cực âm đến cực dươn[r]
(1)Tài liệu ôn thi THPT Quốc Gia Chuyên đề Tổ: HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI TÓM TẮT LÝ THUYẾT ***** A1- GIỚI THIỆU CHUNG I – VỊ TRÍ CỦA KIM LOẠI TRONG BẢNG TUẦN HOÀN Nhóm IA (trừ H), nhóm IIA (trừ B) và phần các nhóm IVA, VA, VIA Các nhóm B (từ IB đến VIIIB) Họ lantan và actini II – CẤU TẠO CỦA KIM LOẠI Cấu tạo nguyên tử Nguyên tử hầu hết các nguyên tố kim loại có ít electron lớp ngoài cùng (1, 3e) Thí dụ: Na: [Ne]3s1 Mg: [Ne]3s2 Al: [Ne]3s23p1 Trong chu kì, nguyên tử nguyên tố kim loại có bán kính nguyên tử lớn và điện tích hạt nhân nhỏ so với các nguyên tử nguyên tố phi kim Thí dụ: 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 0,157 0,136 0,125 0,117 0,110 0,104 0,099 Cấu tạo tinh thể Ở nhiệt độ thường, trừ Hg thể lỏng, còn các kim loại khác thể rắn và có cấu tạo tinh thể Trong tinh thể kim loại, nguyên tử và ion kim loại nằm nút mạng tinh thể Các electron hoá trị liên kết yếu với hạt nhân nên dễ tách khỏi nguyên tử và chuyển động tự mạng tinh thể a Mạng tinh thể lục phương Các nguyên tử, ion kim loại nằm trên các đỉnh và tâm các mặt hình lục giác đứng và ba nguyên tử, ion nằm phía hình lục giác Trong tinh thể, thể tích các nguyên tử và ion kim loại chiếm 74%, còn lại 26% là không gian trống Ví dụ: Be, Mg, Zn b Mạng tinh thể lập phương tâm diện Các nguyên tử, ion kim loại nằm trên các đỉnh và tâm các mặt hình lập phương Trong tinh thể, thể tích các nguyên tử và ion kim loại chiếm 74%, còn lại 26% là không gian trống Ví dụ: Cu, Ag, Au, Al,… c Mạng tinh thể lập phương tâm khối Các nguyên tử,ion kim loại nằm trên các đỉnh và tâm hình lập phương Trong tinh thể, thể tích các nguyên tử và ion kim loại chiếm 68%, còn lại 32% là không gian trống Ví dụ: Li, Na, K, V, Mo,… Liên kết kim loại Chuyên đề 5: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI DeThi.edu.vn Trang (2) Tài liệu ôn thi THPT Quốc Gia Tổ: HÓA HỌC Liên kết kim loại là liên kết hình thành các nguyên tử và ion kim loại mạng tinh thể có tham gia các electron tự A2 – TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KIM LOẠI Tính chất chung: Ở điều kiện thường, các kim loại trạng thái rắn (trừ Hg), có tính dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt và có ánh kim Giải thích A Tính dẻo Kim loại có tính dẻo là vì các ion dương mạng tinh thể kim loại có thể trượt lên dễ dàng mà không tách rời nhờ electron tự chuyển động dính kết chúng với B Tính dẫn điện Khi đặt hiệu điện vào hai đầu dây kim loại, electron chuyển động tự kim loại chuyển động thành dòng có hướng từ cực âm đến cực dương, tạo thành dòng điện Ở nhiệt độ càng cao thì tính dẫn điện kim loại càng giảm nhiệt độ cao, các ion dương dao động mạnh cản trở dòng electron chuyển động C Tính dẫn nhiệt Các electron vùng nhiệt độ cao có động lớn, chuyển động hỗn loạn và nhanh chóng sang vùng có nhiệt độ thấp hơn, truyền lượng cho các ion dương vùng này nên nhiệt độ lan truyền từ vùng này đến vùng khác khối kim loại Thường các kim loại dẫn điện tốt dẫn nhiệt tốt D Ánh kim Các electron tự tinh thể kim loại phản xạ hầu hết tia sáng nhìn thấy được, đó kim loại có vẻ sáng lấp lánh gọi là ánh kim Kết luận: Tính chất vật lí chung kim loại gây nên có mặt các electron tự mạng tinh thể kim loại Không các electron tự tinh thể kim loại, mà đặc điểm cấu trúc mạng tinh thể kim loại, bán kính nguyên tử,…cũng ảnh hưởng đến tính chất vật lí kim loại Ngoài số tính chất vật lí chung các kim loại, kim loại còn có số tính chất vật lí không giống - Khối lượng riêng: Nhỏ nhất: Li (0,5g/cm3); lớn Os (22,6g/cm3) - Nhiệt độ nóng chảy: Thấp nhất: Hg (−390C); cao W (34100C) - Tính cứng: Kim loại mềm là K, Rb, Cs (dùng dao cắt được) và cứng là Cr (có thể cắt kính) A3 TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA KIM LOẠI Trong chu kì: Bán kính nguyên tử nguyên tố kim loại < bán kính nguyên tử nguyên tố phi kim Số electron hoá trị ít, lực liên kết với hạt nhân tương đối yếu nên chúng dễ tách khỏi nguyên tử Tính chất hoá học chung kim loại là tính khử M → Mn+ + ne Tác dụng với phi kim a Tác dụng với clo 0 3 1 t Fe Cl2 Fe Cl3 b Tác dụng với oxi 0 3 2 t Al O Al2 O3 0 8/3 2 t Fe O2 Fe O4 c Tác dụng với lưu huỳnh Với Hg xảy nhiệt độ thường, các kim loại cần đun nóng Chuyên đề 5: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI DeThi.edu.vn Trang (3) Tài liệu ôn thi THPT Quốc Gia 0 Tổ: HÓA HỌC 2 2 t Fe S Fe S 2 2 Hg S Hg S Tác dụng với dung dịch axit a Dung dịch HCl, H2SO4 loãng 1 2 Fe H Cl Fe Cl2 H b Dung dịch HNO3, H2SO4 đặc: Phản ứng với hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt) 2 5 2 Cu HNO3 (loãng) Cu NO3 2 NO H 2O 6 2 4 Cu H SO4 (đặc) C uSO4 S O2 H 2O Tác dụng với nước Các kim loại có tính khử mạnh: kim loại nhóm IA và IIA (trừ Be, Mg) khử H2O dễ dàng nhiệt độ thường Các kim loại có tính khử trung bình khử nước nhiệt độ cao (Fe, Zn,…) Các kim loại còn lại không khử H2O 1 1 Na H 2O Na OH H Tác dụng với dung dịch muối: Kim loại mạnh có thể khử ion kim loại yếu dung dịch muối thành kim loại tự 2 2 Fe Cu SO4 Fe SO4 Cu A4 – DÃY ĐIỆN HÓA CỦA KIM LOẠI Cặp oxi hoá – khử kim loại Ag 1e € Ag Cu 2 2e € Cu Fe 2 2e € { Fe { O K Dạng oxi hoá và dạng khử cùng nguyên tố kim loại tạo nên cặp oxi hoá – khử kim loại Thí dụ: Cặp oxi hoá – khử Ag+/Ag; Cu2+/Cu; Fe2+/Fe So sánh tính chất các cặp oxi hoá – khử Thí dụ: So sánh tính chất hai cặp oxi hoá – khử Cu2+/Cu và Ag+/Ag Cu + 2Ag+→ Cu2+ + 2Ag Kết luận: Tính khử: Cu > Ag Tính oxi hoá: Ag+ > Cu2+ Dãy điện hoá kim loại K+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Ag+ Au3+ Tính oxi hóa ion kim loại tăng K Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H2 Cu Ag Au Tính khử kim loại giảm Ý nghĩa dãy điện hoá kim loại Dự đoán chiều phản ứng oxi hoá – khử theo quy tắc α: Phản ứng hai cặp oxi hoá – khử xảy theo chiều chất oxi hoá mạnh oxi hoá chất khử mạnh hơn, sinh chất oxi hoá yếu và chất khử yếu Thí dụ: Phản ứng hai cặp Fe2+/Fe và Cu2+/Cu xảy theo chiều ion Cu2+ oxi hoá Fe tạo ion Fe2+ và Cu Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu Chuyên đề 5: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI DeThi.edu.vn Trang (4) Tài liệu ôn thi THPT Quốc Gia Tổ: HÓA HỌC Tổng quát: Giả sử có cặp oxi hoá – khử Xx+/X và Yy+/Y (cặp Xx+/X đứng trước cặp Yy+/Y) Phương trình phản ứng: Yy+ + X → Xx+ + Y Pin điện hoá a Cấu tạo Mô tả cấu tạo pin điện hóa: Là thiết bị gồm: lá kim loại, lá nhúng vào dd muối có chứa cation kim loại đó; dd này nối với cầu muối (dd điện li trơ: NH4NO3, KNO3) Suất điện động pin điện hoá (vd: Zn- Cu) Epin = 1,10 V B Giải thích Điện cực Zn (cực âm) là nguồn cung cấp e, Zn bị oxi hoá thành Zn2+ tan vào dung dịch: Zn → Zn2+ + 2e Điện cực Cu (cực dương) các e đến cực Cu, đây các ion Cu2+ bị khử thành kim loại Cu bám trên bề mặt lá đồng Cu2+ + 2e → Cu Vai trò cầu muối : Trung hòa điện tích dung dịch Cation NH4+ ( K+) và Zn2+ di chuyển sang cốc đựng dung dịch CuSO4 Ngược lại : các anion NO3– và SO42 di chuyển sang cốc đựng dung dịch ZnSO4 Sự di chuyển các ion này làm cho các dung dịch muối luôn trung hoà điện Phương trình ion rút gọn biểu diễn quá trình oxi hoá-khử xảy trên bề mặt các điện cực pin điện hoá: Cu2+ + Zn → Cu + Zn2+ Oxh Kh Kh yếu Oxh yếu 2 2 Zn Cu Zn Cu c Nhận xét Có biến đổi nồng độ các ion Cu2+ và Zn2+ quá trình hoạt động pin Cu2+ giảm, Zn2+ tăng Năng lượng phản ứng oxi hóa – khử pin điện hóa đã sinh dòng điện chiều Những yếu tốảnh hưởng đến suất điện động pin điện hóa như: * Nhiệt độ * Nồng độ ion kim loại * chất kim loại làm điện cực Trong pin điện hóa: * Cực âm ( anot) : xảy qt oxi hóa * Cực dương( catot) : xảy qt khử Cấu tạo điện cực hiđro chuẩn Điện cực platin Điện cực nhúng vào dd axit H+ M Cho dòng khí H2 có p =1 atm liên tục qua dd axit để bề mặt Pt hấp phụ khí H2 Trên bề mặt điện cực hidro xảy cân oxi hóa- khử cặp oxi hoá - khử H+/H2 H € 2H 2e Người ta chấp nhận cách quy ước điện cực điện cực hidro chuẩn 0,00V nhiệt độ : E20H / H 0, 00V Thế điện cực chuẩn kim loại Thiết lập pin điện hoá gồm: điện cực chuẩn kim loại bên phải, điện cực hiđro chuẩn bên trái vôn kế → hiệu điện lớn hai điện cực chuẩn: Suất điện động pin Thế điện cực chuẩn kim loại cần đo chấp nhận suất điện động pin tạo điện cực hidro chuẩn và điện cực chuẩn kim loại cần đo Chuyên đề 5: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI DeThi.edu.vn Trang (5) Tài liệu ôn thi THPT Quốc Gia Tổ: HÓA HỌC Trong pin điện hóa: Nếu điện cực kim loại là cực âm → thì điện cực chuẩn kim loại có giá trị âm, điện cực kim loại là cực dương → thì điện cực chuẩn kim loại có giá trị dương Xác định điện cực chuẩn cặp Ag+/Ag : Các phản ứng xảy ra: – Ag là cực dương (catot): Ag+ + e → Ag – Hidro là cực âm (anot) : H2→ 2H+ + 2e Phản ứng xảy pin: 2Ag+ + H2→ 2Ag + 2H+ Dãy điện cực chuẩn kim loại là dãy xếp theo chiều tăng dần điện cực chuẩn kim loại Ý nghĩa điện cực chuẩn kim loại Trong dung môi nước, điện cực chuẩn kim loại EM0 n / M càng lớn thì tính oxi hóa cation Mn+ càng mạnh và tính khử kim loại M càng yếu.Ngược lại điện cực chuẩn kim loại càng nhỏ thì tính oxi hóa cation càng yếu và tính khử kim loại càng mạnh Học sinh phân tích phản ứng cặp oxi hóa–khử : Cu2+/Cu (E0 = +0,34V) và Ag+/Ag ( E0 = +0,80V) thấy: – ion Cu2+ có tính oxi hóa yếu ion Ag+ – kim loại Cu có tính khử mạnh Ag – Cặp oxi hóa–khử Cu2+/Cu có điện cực chuẩn nhỏ cặp oxi hóa–khử Ag+/Ag Kết luận: kim loại cặp oxi hóa–khử có điện cực chuẩn nhỏ có khử cation kim loại cặp oxi hóa– khử có điện cực chuẩn lớn ( Hoặc : Cation kim loại cặp oxi hóa–khử có điện cực chuẩn lớn có thể oxi hóa kim loại cặp có điện cực chuẩn nhỏ hơn.) Hoặc theo quy tắc α : Chất oxi hóa mạnh mạnh s oxi hóa chất khử mạnh , sinh chất oxi hóa yếu và chất khử yếu 2Ag+ + Cu → Cu2+ + 2Ag Mg + 2H+ → Mg2+ + H2 Kim loại cặp oxi hóa- khử có điện cực chuẩn nhỏ 0,00 V đẩy hidro khỏi dd axit HCl, H2SO4 loãng (Hoặc : cation H+ cặp 2H+/H2 oxi hóa kim loại cặp oxi hóa – khử có điện cực chuẩn nhỏ ( điện cực chuẩn âm) Suất điện động chuẩn pin điện hóa (E0pin) điện cực chuẩn cực dương trừ điện cực chuẩn cực âm Suất điện động pin điện hóa luôn là số dương Ta có thể xác định điện cực chuẩn cặp oxi hóa–khử biết suất điện động chuẩn pin điệ hóa (E0pin) và điện cực chuẩn cặp oxi hóa–khử còn lại Thí dụ: với pin (Ni-Cu) ta có: A5- HỢP KIM I – KHÁI NIỆM: Hợp kim là vật liệu kim loại có chứa số kim loại và số kim loại phi kim khác Thí dụ: Thép là hợp kim Fe với C và số nguyên tố khác Đuyra là hợp kim nhôm với đồng, mangan, magie, silic II – TÍNH CHẤT Tính chất hợp kim phụ thuộc vào thành phần các đơn chất tham gia cấu tạo mạng tinh thể hợp kim Tính chất hoá học: Tương tự tính chất các đơn chất tham gia vào hợp kim Thí dụ: Hợp kim Cu-Zn Tác dụng với dung dịch NaOH: Chỉ có Zn phản ứng Zn + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2↑ Tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng: Cả phản ứng Cu + 2H2SO4→ CuSO4 + SO2 + 2H2O Zn + 2H2SO4→ ZnSO4 + SO2 + 2H2O Tính chất vật lí, tính chất học: Khác nhiều so với tính chất các đơn chất Thí dụ: - Hợp kim không bị ăn mòn: Fe-Cr-Ni (thép inoc),… - Hợp kim siêu cứng: W-Co, Co-Cr-W-Fe,… - Hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp: Sn-Pb (thiếc hàn, tnc = 2100C,… Chuyên đề 5: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI DeThi.edu.vn Trang (6) Tài liệu ôn thi THPT Quốc Gia Tổ: HÓA HỌC - Hợp kim nhẹ, cứng và bền: Al-Si, Al-Cu-Mn-Mg III – ỨNG DỤNG Những hợp kim nhẹ,bền chịu nhiệt độ cao và áp suất cao dùng để chế tạo tên lửa, tàu vũ trụ, máy bay, ô tô,… Những hợp kim có tính bền hoá học và học cao dùng để chế tạo các thiết bị ngành dầu mỏ và công nghiệp hoá chất Những hợp kim không gỉ dùng để chế tạo các dụng cụ y tế, dụng cụ làm bếp,… Hợp kim vàng với Ag, Cu (vàng tây) đẹp và cứng dùng để chế tạo đồ trang sức và trước đây số nước còn dùng để đúc tiền A6- SỰ ĂN MÒN KIM LOẠI I – KHÁI NIỆM: Sự ăn mòn kim loại là phá huỷ kim loại hợp kim tác dụng các chất môi trường xung quanh Hệ quả: Kim loại bị oxi hoá thành ion dương M → Mn+ + ne II – CÁC DẠNG ĂN MÒN Ăn mòn hoá học: Thí dụ: - Thanh sắt nhà máy sản xuất khí Cl2 3 1 Fe Cl Fe Cl - Các thiết bị lò đốt, các chi tiết động đốt 0 8/3 2 t Fe +2 O Fe O4 1 8/3 t Fe H O Fe3 O4 H Ăn mòn hoá học là quá trình oxi hoá – khử, đó các electron kim loại chuyển trực tiếp đến các chất môi trường Ăn mòn điện hoá a Khái niệm Hiện tượng: - Kim điện kế quay chứng tỏ có dòng điện chạy qua - Thanh Zn bị mòn dần - Bọt khí H2 thoát Cu Giải thích: - Điện cực âm (anot); Zn bị ăn mòn theo phản ứng: Zn → Zn2+ + 2e 2+ Ion Zn vào dung dịch, các electron theo dây dẫn sang điện cực Cu - Điện cực dương (catot): ion H+ dung dịch H2SO4 nhận electron biến thành nguyên tử H thành phân tử H2 thoát 2H+ + 2e → H2↑ Ăn mòn điện hoá là quá trình oxi hoá – khử, đó kim loại bị ăn mòn tác dụng dung dịch chất điện li và tạo nên dòng electron chuyển dời từ cực âm đến cực dương b Ăn mòn điện hoá học hợp kim sắt không khí ẩm Thí dụ: Sự ăn mòn gang không khí ẩm - Trong không khí ẩm, trên bề mặt gang luôn có lớp nước mỏng đã hoà tan O2 và khí CO2, tạo thành dung dịch chất điện li - Gang có thành phần chính là Fe và C cùng tiếp xúc với dung dịch đó tạo nên vô số các pin nhỏ mà sắt là anot và cacbon là catot Tại anot: Fe → Fe2+ + 2e Các electron giải phóng chuyển dịch đến catot Tại catot: O2 + 2H2O + 4e → 4OH− Ion Fe2+ tan vào dung dịch chất điện li có hoà tan khí O2, Tại đây, ion Fe2+ tiếp tục bị oxi hoá, tác dụng ion OH− tạo gỉ sắt có thành phần chủ yếu là Fe2O3.nH2O c Điều kiện xảy ăm mòn điện hoá học Các điện cực phải khác chất Cặp KL – KL; KL – PK; KL – Hợp chất hoá học Chuyên đề 5: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI DeThi.edu.vn Trang (7) Tài liệu ôn thi THPT Quốc Gia Tổ: HÓA HỌC Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp gián tiếp qua dây dẫn Các điện cực cùng tiếp xúc với dung dịch chất điện li III – CHỐNG ĂN MÕN KIM LOẠI Phương pháp bảo vệ bề mặt Dùng chất bền vững với môi trường để phủ mặt ngoài đồ vật kim loại bôi dầu mỡ, sơn, mạ, tráng men,… Thí dụ: Sắt tây là sắt tráng thiếc, tôn là sắt tráng kẽm Các đồ vật làm sắt mạ niken hay crom Phương pháp điện hoá Nối kim loại cần bảo vệ với kim loại hoạt động để tạo thành pin điện hoá và kim loại hoạt động bị ăn mòn, kim loại bảo vệ Thí dụ: Bảo vệ vỏ tàu biển làm thép cách gán vào mặt ngoài vỏ tàu (phần chìm nước) khối Zn, kết là Zn bị nước biển ăn mòn thay cho thép A7- ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI I – NGUYÊN TẮC ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI Khử ion kim loại thành nguyên tử Mn+ + ne → M II – PHƯƠNG PHÁP Phương pháp nhiệt luyện Nguyên tắc: Khử ion kim loại hợp chất nhiệt độ cao các chất khử C, CO, H2 các kim loại hoạt động Phạm vi áp dụng: Sản xuất các kim loại có tính khử trung bình (Zn, FE, Sn, Pb,…) công nghiệp Thí dụ: Phương pháp thuỷ luyện Nguyên tắc: Dùng dung dịch thích hợp như: H2SO4, NaOH, NaCN,… để hoà tan kim loại các hợp chất kim loại và tách khỏi phần không tan có quặng Sau đó khử ion kim loại này dung dịch kim loại có tính khử mạnh Fe, Zn,… Thí dụ: Fe + CuSO4→ FeSO4 + Cu↓ Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu↓ Phạm vi áp dụng: Thường sử dụng để điều chế các kim loại có tính khử yếu Phương pháp điện phân a Điện phân hợp chất nóng chảy Nguyên tắc: Khử các ion kim loại dòng điện cách điện phân nóng chảy hợp chất kim loại Phạm vi áp dụng: Điều chế các kim loại hoạt động hoá học mạnh K, Na, Ca, Mg, Al Thí dụ 1: Điện phân Al2O3 nóng chảy để điều chế Al K Al2O3 A Al 3 Al 3 3e Al dpnc Al2O3 Al 3O2 Thí dụ 2: Điện phân MgCl2 nóng chảy để điều chế Mg K MgCl2 Mg 2 Mg 2 2e Mg O 2 2O 2 O2 4e A O 2 2Cl Cl2 2e dpnc MgCl2 Mg Cl2 b Điện phân dung dịch Nguyên tắc: Điện phân dung dịch muối kim loại Phạm vi áp dụng: Điều chế các kim loại có độ hoạt động hoá học trung bình yếu Thí dụ: Điện phân dung dịch CuCl2 để điều chế kim loại Cu c Tính lượng chất thu các điện cực AIt Dựa vào công thức Farađây: m đó: nF Chuyên đề 5: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI DeThi.edu.vn Trang (8) Tài liệu ôn thi THPT Quốc Gia Tổ: HÓA HỌC m: Khối lượng chất thu điện cực (g) A: Khối lượng mol nguyên tử chất thu điện cực n: Số electron mà nguyên tử ion đã cho nhận I: Cường độ dòng điện (ampe) t: Thời gian điện phân (giấy) F: Hằng số Farađây (F = 96.500) CÁC DẠNG BÀI TẬP ***** Dạng XÁC ĐỊNH TÊN NGUYÊN TỐ KIM LOẠI PHƯƠNG PHÁP Phương pháp giải: Do kim loại khác có khối lượng mol khác nên để xác định tên nguyên tố kim loại người ta thường dựa vào khối lượng mol nó Lưu ý: 1- Nếu kim loại thuộc cùng phân nhóm chính và chu kì liên tiếp thì gọi R là kim loại tương đương tìm khối lượng nguyên tử trung bình kim loại trên và sử dụng bảng HTTH để xác định tên kim loại đó 2- Đối với các kim loại nhiều hóa trị (VD Fe, Cr) thì tác dụng với các chất có độ mạnh tính OXH khác nhiều thì thường thể các hoá trị khác nhau, vì viết PTPƯ ta phải đặt cho nó hoá trị khác n R + nHCl RCln + H2 VD: 2R + mCl2 2RClm 3- Nên chú ý đến việc sử dụng phương pháp tăng giảm khối lương và định luật bảo toàn electron: “Tổng số mol electron cho tổng số mol electron nhận vào” để rút ngắn thời gian giải toán BÀI TẬP Bài Hoà tan hoàn toàn gam kim loại thuộc nhóm IIA vào dung dịch HCl và sau đó cô cạn dung dịch người ta thu 5,55 gam muối khan Kim loại nhóm IIA là: A Be B Ba C Ca D Mg Bài Nhiệt phân hoàn toàn 3,5 gam muối cacbonat kim loại hoá trị thu 1,96 gam chất rắn Muối cacbonat kim loại đã dùng là: A FeCO3 B BaCO3 C MgCO3 D CaCO3 Bài Hoà tan hoàn toàn 0,575 gam kim loại kìềm vào nước Để trung hoà dung dịch thu cần 25 gam dung dịch HCl 3,65% Kim loại hoà tan là: A Li B K C Na D Rb Bài Lượng khí clo sinh cho dung dịch HCl đặc dư tác dụng với 6,96 gam MnO2 đã oxi hoá kim loại M (thuộc nhóm IIA), tạo 7,6 gam muối khan Kim loại M là: A Ba B Mg C Ca D Be Chuyên đề 5: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI DeThi.edu.vn Trang (9) Tài liệu ôn thi THPT Quốc Gia Tổ: HÓA HỌC Bài Hoà tan 2,52 gam kim loại dung dịch H2SO4 loãng dư, cô cạn dung dịch thu 6,84 gam muối khan Kim loại đó là: A Mg B Al C Zn D Fe Bài Hoà tan hết m gam kim loại M dung dịch H2SO4 loãng, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu 5m gam muối khan Kim loại M là: A Al B Mg C Zn D Fe Bài 7: Ngâm lá kim loại có khối lượng 50 gam dung dịch HCl Sau thu 336 ml khí H2 (đktc) thì khối lượng lá kim loại giảm 1,68% Kim loại đó là A Zn B Fe C Ni D Al Bài Hoà tan 1,3 gam kim loại M 100 ml dung dịch H2SO4 0,3M Để trung hoà lượng axit dư cần 200 ml dung dịch NaOH 0,1M Xác định kim loại M? A Al B Fe C Zn D Mg Bài Khi điện phân muối clorua kim loại nóng chảy, người ta thu 0,896 lít khí (đktc) anot và 3,12 gam kim loại catot Công thức muối clorua đã điện phân là A NaCl B CaCl2 C KCl D MgCl2 Bài 10 Cho 19,2 gam kim loại (M) tan hoàn toàn dung dịch HNO3 loãng thì thu 4,48 lít khí NO (đktc, sản phẩm khử nhất) Kim loại (M) là: A Cu B Zn C Fe D Mg Chuyên đề 5: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI DeThi.edu.vn Trang (10) Tài liệu ôn thi THPT Quốc Gia Dạng Tổ: HÓA HỌC KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH AXIT PHƯƠNG PHÁP HCl R + H2SO4 Muoi hoa tri thap + H2 HNO3 R + San pham khu cua S Muoi hoa tri cao + H2SO4dac + H2O San pham khu cua N Một số lưu ý quá trình làm bài: Khi KL hỗn hợp gồm nhiều KL tác dụng với dung dịch HCl và H2SO4 loãng ta luôn có: nHCl = 2nH2 nH2SO4 = nH2 Các KL nhiều hóa trị tác dụng với nhóm axit khác nhau: (HCl, H2SO4 loãng) và (HNO3, H2SO4 đậm đặc) thì thể các hóa trị khác nên viết phương trình phản ứng ta phải đặt các hóa trị khác Fe + HNO3 loang Fe(NO3)3 + NO + H2O Fe FeCl2 + H2 + HCl Nếu hỗn hợp nhiều kim loại tác dụng với axit thì đó kim loại có tính khử mạnh ưu tiên bị OXH trước VD1: Hòa tan hỗn hợp KL Al và Fe dung dịch HCl thì thứ tự phản ứng xảy sau: 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 VD2: Hoà tan hỗn hợp gồm Fe và Cu vào dung dịch HNO3 loãng thì các phản ứng xảy sau: 3Fe + 8HNO3 → 3Fe(NO3)2 + 2NO + 4H2O 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O 3Fe(NO3)2 + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O Trong quá trình làm bài cần chú ý sử dụng ĐLBTKL và ĐLBT electron để tiết kiệm thời gian Kết hợp phương pháp bảo toàn khối lượng và phương pháp bảo toàn electro ta có các biểu thức tính khối lượng muối thu sau phản ứng sau: Khối lượng muối Clorua = mKL + mCl- = mKL + 71.nH2 mKL + 96.nH2 2Khối lượng muối sunphat = mKL + mSO4 = mKL + 96.nSO2 Khối lượng muối nitrat = mKL + mNO3- = mKL + 62.nNO2 mKL + 62.3nNO mKL + 62.8nN2O mKL +62.10nN2 Al, Fe, Cr thu động với H2SO4 đặc nguội và HNO3 đặc nguội Một số vấn đề cần chú ý giải các bài toán kim loại tác dụng với dung dịch axit Với dung dịch HCl ; H2SO4 loãng Kim loại tác dụng với dung dịch HCl ; H2SO4 loãng là kim loại đứng trước H dãy hoạt động hóa học Sản phẩm thu gồm muối và khí H2 Chuyên đề 5: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI DeThi.edu.vn Trang 10 (11) Tài liệu ôn thi THPT Quốc Gia Tổ: HÓA HỌC Một số kim loại tan nước tác dụng với dung dịch axit HCl; H2SO4 loãng thì chúng phản ứng với axit trước, kim loại còn dư phản ứng với nước dung dịch tạo dung dịch bazo Dạng bài toán này thường tính khối lượng muối thu sau phản ứng m muối clorua = m kim loại + 71.nH2 m muối sunfat = m kim loại + 96.nH2 Với dung dịch HNO3 HNO3 là axit có tính oxi hóa mạnh gần nồng độ Oxi hóa hầu hết các kim loại để đưa kim loại lên mức oxi hóa cao (trừ Au và Pt) Tổng quát: NO2 N O H 2O M H N O M N O n N O N N H N O (Al; Fe; Cr không phản ứng với HNO3 đặc nguội) Đối với bài toán kim loại + HNO3 thì ne ne nNO KL 1.nNO2 3.nNO 8.nN2O 10.n N2 8.nNH NO3 mmuối = mKL + mNO KL mNH NO3 nHNO3 pu 2nNO2 4nNO 10nN2O 12nN2 10nNH4 NO3 Từ các công thức trên, cho n – kiện tính kiện thứ n, đó dùng để dự đoán sản phẩm và tính toán Những bài toán HNO3 đã cho số mol kim loại, và khối lượng muối thì chắn có NH4NO3; cho HNO3 và các khí thì có NH4NO3; cho số mol kim loại và khí thì có NH4NO3 Bài toán hỗn hợp kim loại ( Cu ; Fe ) tác dụng với HNO3 Nếu HNO3 dư thì dung dịch thu có Fe3+ ; Cu2+ Nếu Fe dư thì Cu chưa phản ứng và dung dịch thu là Fe2+ Giải thích : Fe 2Fe3 3Fe2 Nếu Cu dư thì dung dịch thu có : Fe2+ ; Cu2+ Giải thích : Cu 2Fe3 Cu 2 2Fe2 Với dung dịch H2SO4 đặc nóng H2SO4 đặc nóng có tính oxi hóa mạnh SO2 H 2O Ví dụ: M H SO4 dn M SO4 n S H S Trong đó n là số oxi hóa cao kim loại M Al ; Fe ; Cr không phản ứng với dung dịch H2SO4 đặc nguội Với phản ứng trên cần chú ý : 1 m muối = mkl mSO2 ; nSO2 ne n e 4 2 Để làm tốt dạng bài tập này cần phải vận dụng định luật bảo toàn electron ; định luật bảo toàn điện tích , khối lượng VÍ DỤ MINH HỌA Ví dụ : Hoà tan hoàn toàn 33,1g hỗn hợp Mg, Fe, Zn vào dung dịch H2SO4 loãng dư thấy có 13,44 lít khí thoát (ở đktc) và dung dịch X Cô cạn dung dịch X thu m gam muối khan Giá trị m là: A 78,7g B 75,5g C 74,6g D 90,7g Hướng dẫn Các kim loại đứng trước H dãy hoạt động hóa học Phương trình phản ứng tổng quát 2M nH SO4 M SO4 n nH Chuyên đề 5: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI DeThi.edu.vn Trang 11 (12) Tài liệu ôn thi THPT Quốc Gia Tổ: HÓA HỌC Khối lượng muối thu là : mm mkl 96.nH 33,1 96 13, 44 90, 22, BÀI TẬP Bài Cho 10 gam hỗn hợp các kim loại Mg và Cu tác dụng hết với dung dịch HCl loãng dư thu 3,733 lit H2(đkc) Thành phần % Mg hỗn hợp là: A 50% B 35% C 20% D 40% Bài Một hỗn hợp gồm 13 gam kẽm và 5,6 gam sắt tác dụng với dung dịch axit sunfuric loãng dư Thể tích khí hidro (đktc) giải phóng sau phản ứng là A 2,24 lit B 4,48 lit C 6,72 lit D 67,2 lit Bài Cho 4,05 gam Al tan hết dung dịch HNO3 thu V lít N2O (đkc) Giá trị V là A 2,52 lít B 3,36 lít C 4,48 lít D 1,26 lít Bài 4: Hỗn hợp X gồm Fe và Cu, đó Cu chiếm 43,24% khối lượng Cho 14,8 gam X tác dụng hết với dung dịch HCl thấy có V lít khí (đktc) bay Giá trị V là A 1,12 lít B 3,36 lít C 2,24 lít D 4,48 lít Bài 5: Hoà tan hoàn toàn 1,5 gam hỗn hợp bột Al và Mg vào dung dịch HCl thu 1,68 lít H2 (đkc) Phần % khối lượng Al hỗn hợp là A 60% B 40% C 30% D 80% Bài 6: Hòa tan 6,5 gam Zn dung dịch axit HCl dư, sau phản ứng cô cạn dung dịch thì số gam muối khan thu là (Cho H = 1, Zn = 65, Cl = 35,5) A 20,7 gam B 13,6 gam C 14,96 gam D 27,2 gam Bài Hoà tan hoàn toàn 7,8 gam hỗn hợp gồm Mg, Al dung dịch HCl dư thấy tạo 8,96 lít khí H2 (đkc) Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu m gam muối khan Giá trị m là A 18,1 gam B 36,2 gam C 54,3 gam D 63,2 gam Bài 8: Cho 20 gam hỗn hợp bột Mg và Fe tác dụng hết với dung dịch HCl thấy có gam khí H2 bay Lượng muối clorua tạo dung dịch là bao nhiêu gam ? A 40,5g B 45,5g C 55,5g D 60,5g Bài Cho 11,9 gam hỗn hợp gồm Zn, Al tan hoàn toàn dung dịch H2SO4 loãng dư thấy có 8,96 lit khí (đkc) thoát Khối lượng hỗn hợp muối sunfat khan thu là: A 44,9 gam B 74,1 gam C 50,3 gam D 24,7 gam Bài 10 Cho 1,86 gam hỗn hợp Al và Mg tác dụng với dung dịch HNO3 loãng dư thì thu 560 ml lít khí N2O (đktc, sản phẩm khử nhất) bay Khối lượng muối nitrat tạo dung dịch là: A 40,5 gam B 14,62 gam C 24,16 gam D 14,26 gam Câu : Hòa tan hoàn toàn 9,24 gam Mg vào dung dịch HNO3 dư, sau các phản ứng xảy hoàn toàn thu dung dịch Y và hỗn hợp khí gồm 0,025 mol N2O và 0,15 mol NO Vậy số mol HNO3 đã bị khử trên và khối lượng muối dung dịch Y là A 0,215 mol và 58,18 gam B 0,65 mol và 58,18 gam Chuyên đề 5: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI DeThi.edu.vn Trang 12 (13) Tài liệu ôn thi THPT Quốc Gia C 0,65 mol và 56,98 gam nMg 9, 24 0,385 mol 24 Tổ: HÓA HỌC D 0,265 mol và 56,98 gam Hướng dẫn : 2.0,385 8.0, 025 3.0,15 0, 015 mol 2.0, 025 0,15 0, 015 0, 215 mol Áp dụng bảo toàn electron nNH NO3 nHNO3 bị khử 2nN2O nNO nNH NO3 mmuối = mkl mNO mNH NO3 9, 24 0,385.2.62 80.0, 015 58,18 g Đáp án A Câu 3: Đun nóng m gam hỗn hợp Cu và Fe có tỉ lệ khối lượng tương ứng : với lượng dung dịch HNO3 Khi các phản ứng kết thúc, thu 0,8m gam chất rắn, dung dịch X và 3,36 lít hỗn hợp khí (đktc) gồm NO và N2O (không có sản phẩm khử khác N+5 ) Biết lượng HNO3 đã phản ứng là 56,7 gam Giá trị m là A 98 gam B 133 gam C.112 gam D 105 gam Bài giải : Cách 1: Sau phản ứng còn 0,8m g chất rắn ⇒ Có 0,2m g chất rắn phản ứng Mà mFe = 0,7m g ⇒ Sau phản ứng còn dư Fe và Cu chưa phản ứng 64nCu n Có mCu : mFe Cu 0,375 56nFe nFe 0, 2m 2x x Đặt số mol Fe là x ⇒ nCu = 0,375x mol, nFe pu = 0, m 56, 0,9 mol nHNO3 (phản ứng) = ne trao đổi + nNO + 2nN2O 63 3nNO 8nN2O nNO 2nN2O 0,9mol 3,36 0,15 mol 22, 0,1 mol , nN 2O 0, 05 mol nNO nN2O nNO x 3.0,1 8.0, 05 0, mol x 1, 225 mol m = 56x + 64.0,375x = 98 g Đáp án A Cách : 3,36 0,15 mol và nHNO3 (phản ứng) 4nNO 10nN2O 0,9 Ta có: nNO nN2O 22, Giải hệ tính nNO 0,1 mol , nN 2O 0, 05 mol Áp dụng định luật bảo toàn eletron Do kim loại còn dư nên Fe đưa lên mức Fe+2 0, 2m 0,1.3 0, 05.8 m 98 gam 56 Đáp án A Câu : Hòa tan hết 29,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, Mg, Cu theo tỉ lệ mol 1:2:3 H2SO4 đặc nguội dd Y và 3,36 lít SO2 (đktc) Cô cạn dd Y khối lượng muối khan là: A 38,4 gam B 21,2 gam C 43,4 gam D 36,5 gam Hướng dẫn: Gọi x là số mol Fe hỗn hợp X, → nMg = 2x, nCu=3x → 56x+24.2x+64.3x=29,6 → x= 0,1 mol → nFe = 0,1 mol, nMg=0,2 mol, nCu=0,3 mol Do H2SO4 đặc nguội, nên sắt không phản ứng Chuyên đề 5: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI DeThi.edu.vn Trang 13 (14) Tài liệu ôn thi THPT Quốc Gia Tổ: HÓA HỌC SO42 2e S 4 3,36 22, + 96 e (trao đổi) 0,3 Theo biểu thức: mmuối = mCu + mMg + mSO2 = mCu + mMg 64.0,3 24.0, 96 .0,3 38, gam Đáp án A Chuyên đề 5: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI DeThi.edu.vn Trang 14 (15) Tài liệu ôn thi THPT Quốc Gia Dạng Tổ: HÓA HỌC BÀI TOÁN ĐIỆN PHÂN PHƯƠNG PHÁP 1- Định nghĩa: Điện phân là quá trình OXH-K xảy các điện cực tác dụng dòng điện chiều 2- Phân loại: a- Điện phân nóng chảy: Là quá trình điện phân các chất trạng thái nóng chảy Phương pháp này dùng để điều chế các kim loại có tính khử mạnh KLK, KLKT, Al b- Điện phân dung dịch: Là quá trình điện phân các chất trạng thái dung dịch 3- Qui tắc điện cực: a- Điện cực âm: Xảy quá trình khử các ion kim loại, H+ H2O Mn+ + ne M 2H+ + 2e H2 2H2O + 2e 2OH- + H2 - Ion nào có tính OXH mạnh bị điện phân trước - Nếu điện phân dung dịch muối kim loại mạnh (KLK, KLKT, Al) thì điện cực âm xảy quá trình khử H2O dpdd NaCl + H2O NaOH + H2 + Cl2 co man ngan VD: b- Điện cực dương: Xảy quá trình OXH gốc axit, OH- H2O 2Cl- - 2e Cl2 4OH - 4e 2H2O + O2 2H2O - 4e 4H+ + O2 - Ion nào có tính khử mạnh bị điện phân trước - Nếu điện phân dung dịch muối gốc axit có tính OXH thì điện cực dương xảy quá trình OXH H2O dpdd CuSO4 + H2O Cu + H2SO4 + O2 VD: 4- Định luật faraday (Dùng để tính khối lượng ccác chất thu các điện cực) m: Khối lượng các chất thu các điện cực (Gam) AIt I: Cường độ dòng điện (Ampe) m = t: Thời gian điện phân (Giây) nF n: Số electron trao đổi các điện cực F: Hằng số Faraday = 96500 Lưu ý: 1- Vì quá trình điện phân là quá trình OXH-K nên tuân theo định luật bảo toàn electron “Tổng số mol electron thu Catôt tổng số mol electron nhường Anôt” It ne n cho = enhận = F 2- Trường hợp điện phân mắc nối tiếp thì điện lượng qua các bình điện phân khoảng thời gian là nên lượng chất thu các bình điện cực 3- Trong quá trình điện phân ngoài phản ứng điện phân xảy các điện cực còn có các phản ứng phụ xảy các phản phẩm điện phân (Phản ứng tạo nước Javen quá trình điện phândung dịch muối ăn) phản ứng sản phẩm điện phân với các điện cực (Phản ứng đốt cháy anôt than chì quá trình điện phân nóng chảy Al2O3…) Chuyên đề 5: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI DeThi.edu.vn Trang 15 (16) Tài liệu ôn thi THPT Quốc Gia Tổ: HÓA HỌC BÀI TẬP Bài Khi cho dòng điện chiều I=2A qua dung dịch CuCl2 10 phút Khối lượng đồng thoát catod là A 40 gam B 0,4 gam C 0,2 gam D gam Bài Điện phân đến hết 0,1 mol Cu(NO3)2 dung dịch với điện cực trơ, thì sau điện phân khối lượng dung dịch đã giảm bao nhiêu gam? A 1,6 gam B 6,4 gam C 8,0 gam D 18,8 gam Bài Điện phân dùng điện cực trơ dung dịch muối sunfat kim loại hoá trị với cường độ dòng điện 3A Sau 1930 giây thấy khối lượng catot tăng 1,92 gam Muối sunfat đã điện phân là A CuSO4 B NiSO4 C MgSO4 D ZnSO4 Bài Điện phân hoàn toàn lít dung dịch AgNO3 với điên cực trơ thu dung dịch có pH= Xem thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể thì lượng Ag bám catod là: A 0,54 gam B 0,108 gam C 1,08 gam D 0,216 gam Bài 5: Điện phân 200 ml dung dịch muối CuSO4 thời gian, thấy khối lượng dung dịch giảm gam Dung dịch sau điện phân cho tác dụng với dd H2S dư thu 9,6g kết tủa đen Nồng độ mol dung dịch CuSO4 ban đầu là A 1M B.0,5M C 2M D 1,125M Bài 6: Điện phân dung dịch AgNO3 (điện cực trơ) thời gian 15 phút, thu 0,432 gam Ag catot Sau đó để làm kết tủa hết ion Ag+ còn lại dung dịch sau điện phân cần dùng 25 ml dung dịch NaCl 0,4M Cường độ dòng điện và khối lượng AgNO3 ban đầu là (Ag=108) A 0,429 A và 2,38 gam B 0,492 A và 3,28 gam C 0,429 A và 3,82 gam D 0,249 A và 2,38 gam Bài 7: Điện phân 200 ml dung dịch AgNO3 0,4M (điện cực trơ) thời gian giờ, cường độ dòng điện là 0,402A Nồng độ mol/l các chất có dung dịch sau điện phân là A AgNO3 0,15M và HNO3 0,3M B AgNO3 0,1M và HNO3 0,3M C AgNO3 0,1M D HNO3 0,3M Bài 8: Sau thời gian điện phân 200 ml dung dịch CuCl2 thu 1,12 lít khí X (ở đktc) Ngâm đinh sắt vào dung dịch sau điện phân, phản ứng xảy hoàn toàn thấy khối lượng đinh sắt tăng thêm 1,2 gam Nồng độ mol CuCl2 ban đầu là A 1M B 1,5M C 1,2M D 2M Bài 9: Điện phân điện cực trơ dung dịch muối sunfat kim loại hoá trị II với dòng điện có cường độ 6A Sau 29 phút điện phân thấy khối lượng catot tăng lên 3,45 gam Kim loại đó là: A Zn B Cu C Ni D Sn Bài 10: Điện phân 400 ml dung dịch CuSO4 0,2M với cường độ dòng điện 10A thời gian thu 0,224 lít khí (đkc) anot Biết điện cực đã dùng là điện cực trơ và hiệu suất điện phân là 100% Khối lượng catot tăng là A 1,28 gam B 0,32 gam C 0,64 gam D 3,2 gam Chuyên đề 5: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI DeThi.edu.vn Trang 16 (17) Tài liệu ôn thi THPT Quốc Gia Dạng Tổ: HÓA HỌC BÀI TOÁN KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH MUỐI PHƯƠNG PHÁP 1- Phản ứng kim loại với dung dịch muối xảy theo qui tắc α “Chất khử mạnh tác dụng với chất oxi hoá mạnh để sinh chất khử yếy và chất oxi hoá yếu VD: Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu Cu + Fe3+ → Fe2+ + Cu2+ 2- Trường hợp cho hỗn hợp nhiều kim loại tác dựng với dung dịch muối thì kim loại có tính khử mạnh bị OXH trước VD: Hoà tan hỗn hợp kim loại Mg, Fe và Cu dung dịch chứa muối AgNO3 thì thứ tự phản ứng xảy sau: Mg + 2Ag+ → Mg2+ + 2Ag Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag + Cu + 2Ag → Cu2+ + 2Ag 2+ + Fe + Ag → Fe3+ + Ag 3- Trường hợp hoà tan kim loại vào dung dịch chứa nhiều muối thì ion kim loại nào có tính OXH mạnh bị khử trước VD: Hoà tan Fe dung dịch chứa đồng thời các dung dịch HCl, AgNO3 và CuSO4, thứ tự phản ứng xảy sau: Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag 2+ Fe + Cu → Fe2+ + Cu Fe + 2H+ → Fe2+ + H2 4- Để giải bài toán này ta thường sử dụng kết hợp các phương pháp giải sau: Bảo toàn khối lượng, bảo toàn điện tích, bảo toàn nguyên tố, tăng giảm khối lượng, bảo toàn electron… 5- Các kim loại tan nước tác dụng với các dung dịch muối không cho kim loại VD: 2Na + CuSO4 + H2O → Cu(OH)2 + Na2SO4 + H2 6- Trong môi trường trung tính ion NO3- không có tính OXH môi trường axit NO3- là chất OXH mạnh VD: 3Cu + 2NO3- + 8H+ → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O 3.1: Kim loại tác dụng với dung dịch muối Dạng bài tập này thường cho dạng nhúng lá kim loại vào dung dịch muối,sau phản ứng lấy lá kim loại khỏi dung dịch cân lại thấy khối lượng lá kim loại thay đổi Phương trình: kim loại + muối Muối + kim loại tan bám + Nếu đề bài cho khối lượng lá kim loại tăng hay giảm là m thì áp dụng sau: Khối lượng lá kim loại tăng lên so với trước nhúng ta có: mkim loại bám vào - mkim loại tan = mtăng Khối lượng lá kim loại giảm so với trước nhúng ta có: mkim loại tan - mkim loại bám vào = mgiảm +Nếu đề bài cho khối lượng lá kim loại tăng hay giảm là x% thì ta áp dụng sau: Khối lượng lá kim loại tăng lên x% so với trước nhúng ta có: mkim loại bám vào - mkim loại tan = mbđ Chuyên đề 5: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI DeThi.edu.vn x 100 Trang 17 (18) Tài liệu ôn thi THPT Quốc Gia Tổ: HÓA HỌC Khối lượng lá kim loại giảm xuống x% so với trước nhúng ta có: mkim loại tan - mkim loại bám vào = mbđ x 100 Với mbđ là khối lượng ban đầu kim loại đề cho sẵn khối lượng kim loại ban đầu Cần phải nhớ dãy điện hóa kim loại để biết chiều hướng phản ứng và xác định sản phẩm tạo thành VÍ DỤ MINH HỌA Câu 1: Nhúng graphit phủ lớp kim loại hóa trị (II) vào dung dịch CuSO4 dư Sau phản ứng khối lượng graphit giảm 0,24 gam Cũng graphit này nhúng vào dung dịch AgNO3 thì phản ứng xong thấy khối lượng graphit tăng lên 0,52 gam Kim loại hóa trị (II) là kim loại nào sau đây? A PB B CD C Al D Sn Hướng dẫn Áp dụng tăng giảm khối lượng có: + nM = + nM = 0, 24 0,52 M 112 Kim loại là Cd M 64 216 M Đáp án B Câu 2: Ngâm lá Zn dung dịch có hòa tan 4,16gam CdSO4 Phản ứng xong khối lượng lá Zn tăng 2,35% so với ban đầu Khối lượng lá Zn trước phản ứng là A 1,30gam B 40,00gam C 3,25gam D 54,99gam Hướng dẫn Gọi mbđ là khối lượng lá Zn ban đầu Số mol CdSO4 Phương trình hóa học: Zntan + CdSO4 → ZnSO4 + Cdbám Mol: 0,02 < 0,02 -> 0,02 2,35 100 2,35 112.0,02 - 65.0,02 = mbđ mbđ = 40 gam 100 Theo đề bài ta có: mCd bám - mZn tan = mbđ Chọn B Câu 3: Cho 4,8 gam Mg vào dung dịch chứa 0,2 mol FeCl3, sau các phản ứng xảy hoàn toàn thu dung dịch X, cô cạn dung dịch X m gam muối khan Giá trị m là A 34,9 B 25,4 C 31,7 D 44,4 Hướng dẫn Phương trình hóa học: Mg + 2FeCl3 → 2FeCl2 + MgCl2 (1) Mol: 0,1< 0,2 -> 0,2 ->0,1 Sau phản ứng: Mgdư = 0,2 – 0,1 = 0,1 mol Trong dung dịch có chứa ion Fe2+ nên Mgdư 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 lựng muối dung dịch X: 0,1.127 + 0,2.95 = 31,7 gam Chọn C Chuyên đề 5: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI DeThi.edu.vn Trang 18 (19) Tài liệu ôn thi THPT Quốc Gia Tổ: HÓA HỌC 3.2: Một Kim loại tác dụng với dung dịch hỗn hợp muối Cần lưu ý đến thứ tự các phản ứng: Ion kim loại các dung dịch muối bị khử theo thứ tự giảm dần tính oxi hóa Nghĩa là kim loại tác dụng với ion kim loại có tính oxi hóa mạnh trước Ví dụ: Cho Mg (z mol) phản ứng với dung dịch chứa đồng thời FeSO4 a mol và CuSO4 b mol thì ion Cu2+ bị khử trước và bài toán dạng này thường giải theo trường hợp: Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu (1) Mg + FeSO4 → MgSO4 + Fe (2) TH 1: Chỉ xảy pứ(1) Nghĩa là pứ(1) xảy vừa đủ lúc đó dung dịch sau phản ứng gồm: MgSO4, FeSO4 chưa phản ứng và chất rắn có Cu TH 2: Xảy pứ (1) và (2) vừa đủ Nghĩa là dung dịch thu có MgSO4 và chất rắn gồm Cu và Fe TH 3: Pứ(1) xảy hết và pứ(2) xảy phần, lúc này lại có khả xảy - 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 muối Lúc đó dung dịch sau phản ứng gồm: MgSO4 và chất rắn gồm Cu, Fe và Mg dư Bài toán dạng này thường xảy trường hợp 3, để giải ta cần chú ý qui tắc xếp dãy điện hóa, cặp chất nào xảy trước và chú ý cách đặt số mol vào phương trình cho phù hợp Phải xác định dung dịch và chất rắn sau phản ứng gồm chất nào với số mol bao nhiêu VÍ DỤ MINH HỌA Câu 1: Cho 2,24 gam bột sắt vào 200 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm AgNO3 0,1M và Cu(NO3)2 0,5M Sau các phản ứng xảy hoàn toàn, thu dung dịch X và m gam chất rắn Y Giá trị m là A 2,80 B 2,16 C 4,08 D 0,64 Hướng dẫn Nhận xét: Trong hỗn hợp dung dịch gồm ion Ag+ và ion Cu2+, mà ion Ag+ có tính oxi hóa mạnh nên phản ứng trước, Ag+ hết mà số mol Fe còn thì xảy 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 Fe + Cu(NO3)2 → Fe(NO3)2 + Cu (2) Mol 0,03 ->0,03 ->0,03 Khối lựng rắn = mAg + mCu = 0,02.108 + 0,03.64 = 4,08 gam Chọn C 3.3 hỗn hợp kim loại tác dụng với dung dịch hỗn hợp muối Đối với dạng bài tập này có nhiều trường hợp có thể xảy ra, và biết số mol nên ta áp dụng định luật bảo toàn electron để giải * Ví dụ: Cho hỗn hợp Mg và Zn tác dụng với dung dịch chứa Cu(NO3)2 và AgNO3 Nếu sau phản ứng thu hỗn hợp kim loại thì kim loại này có thể là: Cu, Ag, Zn (còn nguyên dư) Do Zn còn nên AgNO3 và Cu(NO3)2 đã phản ứng hết * Gọi a, b là số mol Mg, Zn ban đầu c là số mol Zn còn dư x, y là số mol AgNO3, Cu(NO3)2 đã dùng * Ta có các quá trình cho và nhận electron sau Quá trình cho electron Quá trình nhận electron Mg → Mg2+ + 2e Ag+ + 1e → Ag a -> 2a x > x Zn → Zn2+ + 2e Cu2++ 2e → Cu (b-c) > 2(b-c) y >2y n electron cho 2a b c n electron nhận x 2y Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 2a +2(b-c) = x + 2y Chuyên đề 5: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI DeThi.edu.vn Trang 19 (20) Tài liệu ôn thi THPT Quốc Gia Tổ: HÓA HỌC VÍ DỤ MINH HỌA Câu 1: Dung dịch X có chứa AgNO3 và Cu(NO3)2 có cùng nồng độ Thêm lượng hỗn hợp gồm 0,03 mol Al và 0,05 mol Fe vào 100 ml dung dịch X phản ứng kết thúc thu chất rắn Y gồm kim loại Cho Y vào HCl dư giải phóng 0,07 gam khí Nồng độ mol/lít hai muối là A 0,30 B 0,40 C 0,63 D 0,42 Hướng dẫn Nhận xét: vì chất rắn Y tác dụng với HCl dư tạo khí H2 suy phải có Al Fe dư Al + 3AgNO3 → Al(NO3)3 + 3Ag (1) Sau phản ứng (1) Al dư phản ứng tiếp với Cu(NO3)2 tạo Cu (2) Sau phản ứng (2) Al dư có kim loại: Aldư, Fe còn nguyên, Ag tạo ra, Cu tạo Nếu phản ứng (2) vừa đủ có kim loại sau phản ứng là Ag tạo ra, Cu tạo Như để có kim loại sau phản ứng thì thực xong phản ứng (2) Al hết và phản ứng có thể dừng lại để Fe còn nguyên (2 kim loại tạo là Cu và Ag) Fe có thể tham gia tiếp các phản ứng với Ag+ và Cu2+ dư Khi rắn Y tác dụng với HCl có Fe phản ứng: Fedư + 2HCl FeCl2 + H2 Mol 0,035< -0,035 Lượng Fe tham gia phản ứng với muối là: 0,05 – 0,035 = 0,015 mol Gọi x (M) là nồng độ mol/l dung dịch muối AgNO3 và Cu(NO3)2 Ta có quá trình cho và nhận electron sau: Quá trình cho electron Quá trình nhận electron Al → Al3+ + 3e Ag+ + 1e → Ag Mol: 0,03 >0,09 Mol : 0,1 >0,1x 2+ Fe → Fe + 2e Cu2+ + 2e → Cu Mol: 0,015 > 0,03 Mol : 0,1 >0,2x nelectron cho 0, 09 0, 03 0,12 mol 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 TẬP Bài Ngâm đinh sắt 200 ml dung dịch CuSO4 sau phản ứng kết thúc, lấy đinh sắt khỏi dung dịch rửa nhẹ làm khô nhận thấy khối lượng đinh sắt tăng thêm 0,8 gam Nồng độ mol/lít dung dịch CuSO4 đã dùng là: A 0,25M B 0,4M C 0,3M D 0,5M Bài Ngâm lá kẽm vào dung dịch có hoà tan 8,32 gam CdSO4 Phản ứng xong lấy lá kẽm khỏi dung dịch, rửa nhẹ, làm khô thì thấy khối lượng lá kẽm tăng thêm 2,35% so với khối lượng lá kẽm trước phản ứng Khối lượng lá kẽm trước phản ứng là: A 80gam B 60gam C 20gam D 40gam Bài Nhúng đinh sắt có khối lượng gam vào 500ml dung dịch CuSO4 2M Sau thời gian lấy đinh sắt cân lại thấy nặng 8,8 gam Nồng độ mol/l CuSO4 dung dịch sau phản ứng là: A 0,27M B 1,36M C 1,8M D 2,3M Bài 4: Ngâm lá kẽm dung dịch chứa 0,1 mol CuSO4 Phản ứng xong thấy khối lượng lá kẽm: A tăng 0,1 gam B tăng 0,01 gam C giảm 0,1 gam D không thay đổi Bài 5: Hoà tan hoàn toàn 28 gam bột Fe vào dung dịch AgNO3 dư thì khối lượng chất rắn thu là A 108 gam B 162 gam C 216 gam D 154 gam Chuyên đề 5: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI DeThi.edu.vn Trang 20 (21)