Luyện tập Tính chất hóa học của kim loại CD

Do sulfuric acid đặc, nguội đã oxi hóa bề mặt kim loại tạo thành màng oxide có tính trơ, làm cho một số kim loại như nhôm, sắt, chromium bị thụ động.

Dung dịch HNO₃ có tính oxi hóa mạnh nên nó có thể oxi hóa được hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt) lên số oxi hóa cao nhất.

n_Na2SO3 = 0,3 (mol)

Do NaOH dư nên có phản ứng sau phản ứng chỉ thu được muối trung hòa:

        2NaOH + SO₂ → Na₂SO₃ + H₂O

mol:                  0,3   ←   0,3 

Gọi hóa trị của M là x.

Bảo toàn electron ta có:

n_M.x = n_SO2.2 ⇒ n_M =

M_M = 32x, Với x = 2, M = 64 (Cu)

n_SO2 = 0,35 (mol)

Gọi n_Cu = y, n_Fe = x mol

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có:

3x + 2y = 0,7                (1)

Khối lượng hai kim loại = 1,84 g:

56x + 64y = 184           (2)

Giải (1) và (2) ta có: x = 0,1, y = 0,2 (mol)

% m_Fe = .100 % = 30,43%

Fe + 2FeCl₃ → 3FeCl₂

Fe + Cu(NO₃)₂ → Fe(NO₃)₂ + Cu

Fe + 2AgNO₃ → Fe(NO₃)₂ + 2Ag

→ Có 3 trường hợp xảy ra phản ứng hóa học.

Tính chất hóa học đặc trưng của kim loại là tính khử.

Hiện tượng xảy ra khi đốt sắt trong bình khí chlorine là có khói màu nâu đỏ tạo thành:

2Fe + 3Cl₂ 2FeCl₃

Cặp oxi hóa khử Mⁿ⁺/M có giá trị thế điện cực chuẩn nhỏ hơn –0,413 V thì kim loại M có thể tác dụng với nước ở nhiệt độ thường tạo thành hydroxide và khí hydrogen.

→ Dãy kim loại tác dụng được với H₂O ở nhiệt độ thường là: K, Na, Ca, Ba.

n_H2SO4 = 0,03 mol và n_H2 = 0,02 ⇒ acid dư, Al và Fe tan hết.

⇒ Chất rắn còn lại là Cu: n_Cu =  = 0,005 (mol)

Ta có: 27n_Al + 56n_Fe = 0,87 – 0,32 = 0,55               (1)

Bảo toàn electron: 3n_Al + 2n_Fe = 2n_H2 = 0,04          (2)

Giải hệ (1) và (2) ta có: n_Al = 0,01 mol và n_Fe = 0,005 mol

Trong bình chứa Al³⁺ (0,01 mol); Fe²⁺ (0,005 mol), H⁺ (0,02 mol), SO₄^2- (0,03 mol) và Cu (0,005 mol).

Khi thêm vào bình: n_NaNO3 = 0,005 (mol)

Quá trình nhận electron của chất oxi hóa:

        4H⁺ + NO₃^– + 3e → NO + 2H₂O

mol: 0,02 → 0,005 → 0,015 → 0,005

Chất khử: n_{e cho} = n_Fe²⁺ + 2n_Cu = 0,015 (mol)

Vậy cả H⁺ và NO₃^– đều hết; Fe²⁺ và Cu phản ứng hết tạo ra Fe³⁺ và Cu²⁺.

⇒ V_NO = 0,005.24,79 = 0,12395 lít

Trong dung dịch chứa Al³⁺, Fe³⁺, Cu²⁺ (tổng 0,87 gam); Na⁺ (0,005 mol); SO₄^2- (0,03 mol).

⇒ m_muối = 3,865 gam

n_CuCl2 = 0,1 mol

Phương trình hóa học

Fe + CuCl₂ → FeCl₂ + Cu

⇒ n_{Fe pư} = n_Cu = 0,1 mol

Δm_tăng = m_Cu – m_{Fe pư} = 0,1.64 – 0,1.56 = 0,8 gam

Ta có:

Thế điện cực chuẩn của cặp oxi hóa – khử càng lớn thì tính khử của dạng khử càng yếu.

→ Kim loại có tính khử yếu nhất trong các kim loại trên là Ag.

2 kim loại sau phản ứng là Cu và Al ⇒ Mg hết, CuSO₄ hết, Al₂(SO₄)₃ dư.

⇒ n_Cu = n_CuSO4 = 0,3 mol

⇒ m_Al = 21,9 – 0,3.64 = 2,7 gam

⇒ n_Al = 0,1 mol

       Mg + Cu²⁺ → Mg²⁺ + Cu

mol: 0,3         ←                0,3

        3Mg + 2Al³⁺ → 3Mg²⁺ + 2Al

mol: 0,15                 ←             0,1

⇒ m_Mg = 0,45.24 = 10,8 gam

Ta dùng kim loại Zn để làm sạch:

Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu↓

Kim loại sắt có giá trị thế điện cực chuẩn E^o_Mⁿ⁺/M < 0 có thể khử được H⁺ trong dung dịch hydrochloric acid hoặc dung dịch sulfuric acid loãng, tạo thành khí H₂.

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑ 

n_H2 = 0,1 mol

Bảo toàn nguyên tố H: n_H2 = n_H2SO4 = 0,1 mol

⇒ m_H2SO4 = 0,1.98 = 9,8 gam

⇒ m_{dung dịch H2SO4} = = 98 gam

⇒ m_{dung dịch sau phản ứng} = m_{kim loại} + m_{dung dịch H2SO4} – m_H2

= 3,68 + 98 – 0,1.2 = 101,48 gam

Kim loại Cu có giá trị thế điện cực chuẩn dương nên không tác dụng với dung dịch hydrochloric acid hoặc sulfuric acid loãng.

Các kim loại tác dụng với HCl và Cl₂ cho cùng một muối là: Li; Mg; Al; Zn; Ni.

Sắt là kim loại có nhiều hóa trị. Khi phản ứng với HCl cho muối iron(II), khi phản ứng với Cl₂ cho muối iron(III).

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

2Fe + 3Cl₂ 2FeCl₃

n_FeS = = 0,1 (mol)

        Fe + S FeS

mol: 0,1    ←     0,1

⇒ m_FeS = 0,1.56 = 5,6 (g)