Kim loại tác dụng với dung dịch muối

Chuyên đề kim loại tác dụng với dung dịch muối được VnDoc biên soạn đưa ra giúp các bạn học sinh nắm được phương pháp giải bài tập kim loại tác dụng với muối cũng như hỗn hợp các muối trong dung dịch. .

A. Phương pháp và ví dụ kim loại tác dụng với dung dịch muối

Lý thuyết và Phương pháp giải

Dãy được sắp xếp theo chiều giảm dần tính hoạt động hoá học (từ trái sang phải)

• Một số kim loại vừa tác dụng được với acid và với nước: K, Na, Ba, Ca
• Kim loại + H₂O → Dung dịch base+ H₂
• Kim loại vừa tác dụng với axit, vừa tác dụng với base: (Be), Al, Zn, Cr

2A + 2(4 – n)NaOH + 2(n – 2)H₂O → 2Na_{4 – n}AO₂ + nH₂

Ví dụ:

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂

2Al + Ba(OH)₂ + 2H₂O → Ba(AlO₂)₂ + 3H₂

Zn + 2NaOH → Na₂ZnO₂ + H₂

Zn + Ba(OH)₂ → BaZnO₂ + H₂

• Kim loại đứng trước H tác dụng với dung dịch axit HCl, H₂SO₄ loãng tạo muối và giải phóng H₂.

Kim loại + Axit → Muối + H₂

Lưu ý: Kim loại trong muối có hoá trị thấp (đối với kim loại đa hoá trị)

Kể từ Mg trở đi kim loại đứng trước đẩy được kim loại đứng sau ra khỏi muối của chúng. theo quy tắc:

Chất khử mạnh + chất oxi hóa mạnh → chất oxi hoá yếu + chất khử yếu.

Lưu ý: những kim loại đầu dãy (kim loại tác dụng được với nước) thì không tuân theo quy tắc trên mà nó xảy ra theo các bước sau:

Kim loại kiềm (hoặc kiềm thổ) + H₂O → Dung dịch base + H₂

Sau đó:

Dung dịch base + dung dịch → muối Muối mới + Base mới (*)

Điều kiện(*): Chất tạo thành phải có ít nhất 1 chất kết tủa (không tan).

Ví dụ: Cho Ba vào dung dịch CuSO₄ 

Đầu tiên:

Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂ 

Sau đó:

Ba(OH)₂ + CuSO₄ → BaSO₄ + Cu(OH)₂

Đặc biệt:

Cu + 2FeCl₃ → CuCl₂ + 2FeCl₂

Cu + Fe₂(SO₄)₃ → CuSO₄ + 2FeSO₄

Một số lưu ý

• Đối với bài tập một kim loại tác dụng với dung dịch gồm nhiều muối thì kim loại sẽ tác dụng với muối có chứa ion kim loại có tính oxi hóa mạnh hơn trước. nếu sau phản ứng này, kim loại còn dư mới tiếp tục xảy ra phản ứng với muối còn lại.

Chẳng hạn: cho Fe vào dung dịch gồm AgNO₃ và Cu(NO₃ )₂, thì Fe sẽ tác dụng với dung dịch AgNO₃ trước, sau đó nếu Fe dư thì mới xảy ra tiếp phản ứng Fe tác dụng với dung dịch muối Cu(NO₃)₂.

• Đối với bài tập hỗn hợp kim loại tác dụng với dung dịch gồm nhiều muối nếu làm thông thường sẽ phải xét nhiều trường hợp.

Chẳng hạn: Cho Fe, Al tác dụng với dung dịch gồm AgNO₃ và Cu(NO₃)₂. Đầu tiên kim loại mạnh hơn sẽ tác dụng với muối có chứa ion kim loại có tính oxi hóa mạnh hơn.

Al + 3Ag⁺ → Al³⁺ + 3Ag (1)

Sau phản ứng (1) nếu Ag dư:

2Al + 3Cu²⁺ → 2Al³⁺ + 3Cu (2)

Sau phản ứng (2) nếu Cu²⁺ dư:

Fe + Cu²⁺ → Cu + Fe²⁺ (3)

Cách làm nhanh: dùng bảo toàn electron sẽ tránh được việc phải xét nhiều trường hợp.

B. Bài tập ví dụ minh họa 

Đáp án hướng dẫn giải bài tập 

Ta có: $n_{CuS{O}_4}$ = 3,2/160 = 0,02 (mol); $n_{CdS{O}_4}$ = 6,24/208 = 0,03(mol)

CuSO₄ + Zn → ZnSO₄ + Cu (1)

0,02          0,02                   0,02 (mol)

CdSO₄ + Zn → ZnSO₄ + Cd (2)

0,03         0,03                  0,03   (mol)

Từ (1) và (2) ⇒ ∑m_{Cu + Cd} = (0,02.64) + (0,03.112) = 4,64(gam)

Và m_{Zn tham gia phản ứng} = (0,02 + 0,03).65 = 3,25(gam)

Vậy khối lượng thanh Zn tăng: 4,64 - 3,25 = 1,39(gam)

Đáp án hướng dẫn giải bài tập 

Áp dụng phương pháp tăng giảm khối lượng

Theo phương trình: Fe + CuSO₄ → Cu + FeSO₄

Cứ 1 mol Fe (56 gam) tác dụng với 1 mol CuSO₄ → 1 mol Cu (64 gam).

Khối lượng đinh sắt tăng: 64 - 56 = 8 (gam)

Thực tế khối lượng đinh sắt tăng 0,8 (gam)

Vậy, $n_{CuS{O}_4}$ _{phản ứng} = 0,8/8 = 0,1(mol)và $C_{MCuS{O}_4}$ = 0,1/0,2 = 0,5M

Đáp án hướng dẫn giải bài tập 

Fe + 2AgNO₃ → Fe(NO₃)₂ + 2Ag (1)

0,01   0,02            0,01           0,02 (mol)

Fe + Cu(NO₃)₂ → Cu + Fe(NO₃)₂ (2)

0,03    0,03             0,03      0,03 (mol)

$n_{AgN{O}_3}$ = 0,02 (mol); n_Fe = 0,04 (mol); $n_{Cu(N{O}_3{)}_2}$ = 0,1(mol)

n_{Fe phản ứng (1)} = 0,01(mol); n_{Fe pư (2)} = 0,04 - 0,01 = 0,03 (mol)

_{$n_{Cu(N{O}_3{)}_2}$dư} = 0,1 - 0,03 = 0,07 (mol)

Chất rắn A gồm: 0,02 mol Ag và 0,03 mol Cu

⇒ m_A = 0,02.108 + 0,03.64 = 4,08(gam)

Dung dịch B: Fe(NO₃)₂: 0,04 (mol) ⇒ C_M = 0,2 M

Cu(NO₃)₂: 0,07 (mol) ⇒ C_M = 0,35M

Đáp án hướng dẫn giải bài tập 

Ta có: $n_{AgN{O}_3}$ = 0,5.0,04 = 0,02(mol)

Thứ tự phản ứng:

Zn + 2AgNO₃ → Zn(NO₃)₂ + 2Ag (1)

Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag (2)

Nếu Zn, Cu phản ứng hết thì khối lượng kim loại thu được tối đa nặng:

108 . 0,02 = 2,16 (gam) < m_X ⇒ kim loại còn dư ⇒ AgNO₃ phản ứng hết.

Nếu Cu chưa phản ứng thì phản ứng (1) làm tăng một lượng:

108.0,02 - 65.0,02/2 = 1,51 (gam) tức khối lượng chất rắn lúc đó nặng:

0,774 + 1,51 = 2,284 (gam) < m_X ⇒ Cu có phản ứng nhưng còn dư.

Vậy X gồm Ag và Cu.

Đáp án hướng dẫn giải bài tập 

Fe + 2AgNO₃ → Fe(NO₃)₂ + 2Ag (1)

Fe + Cu(NO₃)₂ → Fe(NO₃)₂ + Cu (2)

Số mol của các chất là: n

n_Fe = 0,04 mol; n_AgNO3 = 0,02 mol; n_Cu(NO3)2 = 0,1 mol

Vì Ag hoạt động hoá học yếu hơn Cu nên muối của kim loại Ag sẽ tham gia phản ứng với Fe trước.

Theo pứ (1): n_{Fe (p )} = 0,01 mol; Vậy sau phản ứng (1) thì n_Fe còn lại = 0,03 mol.

Theo (pứ ( 2 ): ta có n_{Cu(NO3)2 pứ} = n_{Fe còn dư} = 0,03 mol.

Vậy sau pứ (2): n_{Cu(NO3)2 còn dư là} = 0,1 – 0,03 = 0,07 mol

Chất rắn A gồm Ag và Cu

m_A = 0,02 . 108 + 0,03 . 64 = 4,08 g

dung dịch B gồm: 0,04 mol Fe(NO₃)₂ và 0,07 mol Cu(NO₃)₂ còn dư.

Thể tích dung dịch không thay đổi V = 0,2 lit

Vậy nồng độ mol/lit của dung dịch sau cùng là:

C_{M [ Cu(NO3)2] dư} = 0,35M ; C_{M [ Fe(NO3)2]} = 0,2M

Đáp án hướng dẫn giải bài tập

*Trường hợp 1: R (hóa trị n) phản ứng trực tiếp với AgNO₃

Phương trình phản ứng:

R + nAgNO₃ → R(NO₃)n + nAg

0,05/n → 0,05 → 0,05 mol

m_{dd giảm}= m_Ag - m_{R pứ}= 0,05.108 – 0,05R/n= 4,4

→ R/n= 20 → Loại

*Trường hợp 2: R là Ca

Ca + H₂O → Ca(OH)₂ + H₂

0,025 → 0,025 → 0,025 mol

Ca(OH)₂ + 2AgNO₃→ Ca(NO₃)₂+ 2AgOH ↓

0,025 → 0,05 → 0,05

2AgOH → Ag₂O + H₂O

0,05 → 0,025 mol

n_{dd giảm}= m_Ag2O + m_H2 – m_Ca= 0,025.232 + 0,025.2 – 1= 4,85 gam: Loại

*Vậy R là Fe.

2.n_Fe < n_AgNO3 < 3.n_Fe → Fe tan hết, Ag⁺ chuyển hết thành Ag

m_{dd giảm}= m_Ag – m_Fe= 0,05.108 – 1= 4,4 gam

C. Bài tập trắc nghiệm kim loại tác dụng với dung dịch muối

Bài 1: Ngâm một vật bằng đồng có khối lượng 10 gam trong 250 gam dung dịch AgNO₃ 4%. Khi lấy vật ra thì lượng AgNO₃ trong dung dịch giảm 17%. Vậy khối lượng của vật sau phản ứng là:

A. 10,5g

B. 10,76g

C. 11,2g

D. 12,8g

Bài 2: Nhúng một đinh sắt vào 200ml dung dịch CuSO₄ 1M. Sau một thời gian lấy đinh sắt ra, sấy khô và đem cân thì thấy khối lượng đinh sắt tăng lên 0,4g. Xem như thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể. Vậy nồng độ của CuSO₄ còn lại sau phản ứng là:

A. 0,75M

B. 0,5M

C. 0,65M

D. 0,8M

Bài 3: Ngâm một lá Zn trong dung dịch có hòa tan 8,32 gam CdSO₄. Phản ứng xong thấy khối lượng là Zn tăng 2,35%. Vậy khối lượng của là Zn trước khi tham gia phản ứng là:

A. 60g

B. 70g

C. 80g

D. 85g