Chuyên đề kim loại (tiết 20)

. Tìm kim loại R.
Bài làm :
Gọi R có hóa trị m khi tác dụng với axit H2SO4 loãng và có hóa trị n khi tác dụng với HNO3 .
A là số mol của R khi tham gia phản ứng 
 2R + 2H2SO4 à R2(SO4)m + mH2 
 a ½ ma
 R +2nHNO3 à R(NO3)n + nNO2 + nH2O
 a na 
 Ta có : na = 3.0,5ma => n=1,2m => Chỉ có m=2 , n=3 là phù hợp .
 R + H2SO4 à R2SO4 +H2 
 a a
 R +6HNO3 à R(NO3)3 + 2NO2 + 3H2O 
	a a
TỪ m ( muối sunfat ) = 0,6281 m (muối nitrat) .
(R+ 96 ) a = 0,628 (R+186)a ó R =56 đVC.
R= Fe .
Bài tập 2 : Cho 3,87 g hỗn hợp A gồm Mg và Al vào 250 ml dd chứa axit HCl 1M và H2SO4 0,5M , được dd D và 4,368 lit H2 (đ K C ) . 
 a.Hãy chứng minh rằng trong dd D vẫn còn dư axit .
 b.Tính phần % khối lượng trong hỗn hợp A .
Bài Làm :
Mg và Al tác dụng với HCl và H2SO4 thực sự là tác dụng với H+ của hỗn hợp axit .
n (HCl ) = 0,25mol.
 HCl à H+ + Cl- 
 0,25 0,25 0,25 
n (H2SO4) = 0,25 . 0,5 = 0,125 mol .
 H2SO4 à 2H+ + SO42-
 0,125 0,25 0,125
n (H+) trong dd axit : 0,25 + 0,25 = 0,5 mol .
Phản ứng : Mg + 2H + à Mg2+ + H2 (1)
 Al + 3H+ à Al3++H2 (2)
và (2) => n (H+) =2n (H2) = 
n(H+) còn dư =0,5-0,39=0,11 mol.
Như vậy trong dd B vẫn còn dư axit .
Bài tập bổ xung :
Bài tập 1: Cho 12,45 g hỗn hợp X gồm Al và kịm loại M hóa trị II tác dụng với dd HNO3 loãng lấy dư thu được 1,12lit hỗn hợp hợp 2 khí có tỷ khối hơi so với hiđro là 18,8 và dd Y.Cho dd Y tác dụng với dd NaOH lấy dư thu được 0,448 lit NH3 .Cho biết số mol hỗn hợp X là 0,25 mol; các khí đo ở đktc.
Viết các phản ứng xảy ra .
Tìm kim loại Mvaf khối lượng nmooix kim loại trong hỗn hợp X.
Tìm thể tích dd HNO3 vừa đủ dùng , biết rằng nồng độ mol là 2M .
Bài tập 2: Cho hỗn hợp G ở dạng bột gồm Al , Fe , Cu .Hòa tan 23,4 g G bằng một lượng dư dd axit H2SO4 đặc nóng thu được 15,12 lit khí SO2 . Cho 23,4 g G vào bình A chứa 850 ml dd H2SO4 1M (loãng ) dư sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được khí B . Dẫn toàn bộ lượng khí B vào ống đựng CuO lấy dư nun nóng thấy khối lượng chất rắn giảm 7,2 g so với ban đầu .
Viết các phương trình hóa học xảy ra và tính phần trăm khối lượng của mỗi chất trong hỗn hợp G .
Ch dd chứa m(g) NaNO3 vào bình A sau phản ứng giữa G với H2SO4 ở trên thấy thoát ra V lit khí NO (sản phẩm duy nhất ) . Tính giá trị nhỏ nhất của m để V lớn nhất . Giả thiết các phản ứng đều hoàn toàn . các khí đo ở đkc .
Bài tập 3 : Hỗn hợp X gồm hai kim loại Mg và Zn có khối lượng 46,2 g . Chia X thành 2 phần trong đó phần 2 gấp đôi phần 1 . Cho phần 1 tác dụng với 200ml dd H2SO4 1m được Vlit H2 .Cho phần 2 tác dụng với 800ml dd H2SO4 1M được 13,44 lit H2 .
Viết các phản ứng và tính V .
Tính phần trăm khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp X .
Cho toàn bộ lương Mg trong hỗn hợp X tác dụng hết với dd HNO3 loãng lấy dư thu được 6,72 l khí Y và dd Z . Làm bay hơi dd Z thu được 47,4 g chất rắn .Xác định công thức phân tử của Y. (các khí đo đkc , các phản ứng xảy ra hoàn toàn ).
VẤN ĐỀ 4: KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH MUỐI .
Bài tập phân tích : 
Loại 1 : nhúng thanh kim loại và dd muối 
Bài tập : Lấy 2 thanh kim loại M hóa tri II khối lượng ban đầu bằng nhau và bằng a (g) .Nhúng thanh thứ nhất vào dd Cu(NO3)2 .Nhúng thang thứ 2 vào dd Pb(NO3)2 .Sau một thời gian lấy 2 thanh kim loại ra và cân lại thấy thanh thứ nhất giảm 0,2% ; thanh thứ 2 tăng 28,4% ( so với khối lượng ban đầu ) . Cho biết Cu(NO3)2 và Pb(NO3)2 phản ứng với số mol bằng nhau.Tìm kim loại M . 
Bài làm :
Đặt số mol Cu(NO3)2 và Pb(NO3)2 là x mol 
Thanh I : 
 M + Cu(NO3)2 --> M(NO3)2 + Cu 
 x x 
khối lượng thanh kim loại giảm : (M-64)x (g) .
% khối lượng thanh kim loại giảm : (I)
Thanh II: 
 M + Pb(NO3)2 --> M(NO3)2 + Pb 
 x x
Khối lượng thanh kim loại tăng : (207 –M )x (g) .
% khối lượng thanh kim loại tăng : (II)
M= Cu .
b. Loại 2 :nhiều bột kim lọi cho vào dd chưa một muối .
Bài tập 2 : Cho 0,81 g Al và 6,72 g Fe vao 100 ml dd Cu(NO3)2 lắc kĩ để Cu(NO3)2 phản ứng hết thu được chất rắn có khối lương 9,76 g .Viết phản ứng xảy ra và tính nồng độ mol dd .
Bài làm:
Ta có : n(Al ) = 0,03 mol; n (Fe ) = 0,12 mol .
Khi cho Al và Fe vào dung dịch Cu(NO3)2 thì Al thì Al phản ứng trước , hết Al mà Cu(NO3)2 còn thì Fe mới tiếp tục phăn ứng .
Nếu chỉ có Al phản ứng hết : 
 2Al + 3Cu(NO3 )2--> 2Al(NO3)3 + 3Cu
 0,03 ====> 0,045 mol
mchất rắn = mFe +mCu = 6,72 + 0,045.64 = 9,6 (gam) Chưa phù hợp .
Nếu cả Al và Fe phản ứng hết .
 2Al + 3Cu(NO3 )2--> 2Al(NO3)3 + 3Cu
 0,03--> 0,045 -->. 0,045 
 Fe + Cu(NO3)2 --> Fe(NO3)2 + Cu 
 0,03 0,12 
Khối lượng chất rắn : mCu = (0,045 +0,12 )64 = 10,56 gam >9,76 ==> không phù hợp .Vậy trong bài toán này Al tác dụng hết . Fe tác dụng một phần và còn dư .
Đặt ntác dụng = x 
 Fe + Cu(NO3)2 --> Fe(NO3)2 +Cu 
 X x x x
mChất rắn = mFe dư +mCu = 9,76 (g)
 (0,045 + x )64 + 6,72 -56x =9,76 (g) .
 8x=0,16 
 x=0,02 (mol) 
nCu(NO3)2 = 0,045 + 0,02 =0,065 mol .
CM (dd Cu(NO3)2) =
c. Loại 3 : Một kim loại cho vào dung dịch chứa nhiều muối .
Bài tập : Cho 25,2 g Mg vào 1l dd hỗn hợp chứa Cu(NO3)2 0,3M ; AgNO3 0,2m; Fe(NO3)2 0,3M ; Al(NO3)3 0,2M .Sau khi phản ững ảy ra hoàn toàn thu được bao nhiêu gam kim loại .
Bài Làm :
Số mol Mg :
Vì tính oxi hóa của :nên phản ứng lần lượt xảy ra như sau : 
Mg + AgNO3 --> Mg(NO3)2 + 2Ag (1)
0,1 0,2 mol
Mg + 2Fe(NO3)3 --> Mg(NO3)2 + 2Fe(NO3)2 (2)
0,15 0,3 mol
Mg + Cu(NO3)2 -----> Mg(NO3)2 + Cu (3).
0,3 ---> 0,3mol
Mg + Fe(NO3)2 ---> Mg(NO3)2 + Fe (4).
0,3 0,3 mol
3Mg + 2Al(NO3)3 --> 3 Mg(NO3)2 + 2Al (5).
0,2 ---> 0,012 mol
Số mol Mg đã tham gia các phản ứng (1), (2) , (3), (4):
0,1+ 0,15 +0,3+0,3 =0,85 mol
nMg còn dùng cho phản ứng (5): 
1,05- 0,85= 0,2mol.
Phản ứng (5) MG hết , Al(NO3) 3 dư : (10, (2), (3) , (4) , (5) suy ra:
mcác kim loại 0,2x108 + 0,3x64 + 0,3x56 + 0,012x27 =61,2 gam .
Loại 4 : Cho nhiều kim loại vào dd chứa nhiều muối :
Bài tập : Cho 2,8 gam Fe và 0,81 g Al vào 100 ml dd A chứa Cu(NO3)2 và AgNO3 . Sau phản ứng thu được dd b và 8,12 g chất rắn gồm ba kim loại . Cho chất rắn C tác dụng với dd HCl dư thhu được 0,672 lit khí đkc. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn .Xác định nồng độ mol các chất trong dd A .
Bài Giải :
NFe=0,05 mol; nAl=0,03 mol.
Đặt n (AgNO3) = xmol ; n(Cu(NO3)2 ) = y mol.
Các phản ứng lần lượt xảy ra theo thứ tự :
 Al + 3Ag(NO3)3 --> Al(NO3)3 + 3Ag 
-Nếu Al dư : 
 2Al + 3Cu(NO3)2 --. 2Al(NO3)3 + 3Cu 
 Fe + Cu(NO3)2 --> Fe(NO3)2 + Cu 
Hoặc : Al + 3AgNO3 --. Al(NO3)3 + 3Ag 
-Nếu AgNO3 Dư :
Fe + 2AgNO3 --> Fe(NO3)2 + 2Ag 
Fe + Cu(NO3)2 ---> Fe(NO3)2 + Cu 
Vì chất rắn C gồm ba kim loại chỉ có Ag , Cu , Fe dư nên Al tác dụng hết Fe tác dụng một phần , dung dịch A hết . Khi cho C tác dụng với HCl chỉ có :
 Fe dư + 2HCl ---> FeCl2 + H2
nFe dư = n (H2) = 0,03 mol => nFe tác dụng với dd A =0,05-0,03 = 0,02 mol
Ta có : 
 Al -3e -> Al3+ Ag+ +1e -> Ag 
0,03 -->0,09	 x --> x -->xmol 
Fe -2e-> Fe2+ Cu2+ +2e-> Cu
0,02 0,04 y ---> 2y -->y
ne nhường 0,09 + 0,04 =0,13 mol.
ne thu x +2y (mol).
Áp dụng định luật bảo toàn số mol electron ta có : 
x + 2y = 0,03 mol. (I).
Khối lượng Ag + Cu : 108x + 64y = 8,12 -0,03.56=6,44 (g) 
x= 0,03 mol.
Y=0,05 mol.
CM AgNO3 =
CMcu(NO3)2 = 
Loại 5 : kim loại hoạt động mạnh cho vào hỗn hợp muối và axit :
Bài tập : Cho 13,7 g Ba vào dd A chứa 0,12 mol CuSO4 và 0,12 mol HCl sau khi phản ứng kết thúc , lọc lấy kết tủa nun ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi .Thu được bao nhiêu gam chất rắn ?.
Bài giải :
Ta có : nBa=0,1 mol .
Phản ứng : Ba +2HCl --> BaCl2 + H2
 0,06 0,12 0,06
 Ba + 2H2O ---> Ba(OH)2 + H2 
 0,04 0,04mol
 BaCl2 + CuSO4 ---> BaSO4 + CuCl2
 0,06 0,06 mol
 Ba(OH)2 + CuSO4 ----> BaSO4 + Cu(OH)2 
 0,04 0,04 0,04
Số mol kết tủa : 0,1 mol Ba2+ +0,04 mol Cu(OH)2 
Nun kết tủa : BaSO4 không bị nhiệt phân 
 toC
 Cu(OH)2 ---> CuO + H2O
 0,04 0,04mol
Khối lượng chất rắn : m= m(BaSO4) + m (CuO) = 0,1x233 + 0.04x80 = 26,5 g 
Loại 6: kim loại kém hoạt động cho vào hỗn hợp muối và axit :
Bài tập ; Cho 16 g Cu vào dd A chứa 0,075 g Cu(NO3)2 và 0,4 mol HCl thấy có khí thoát ra .
Tính thể tích khí NOtạo thành Ở đkc.
Cho thêm H2SO4 loàng lấy dư vào thấy có khí NO tiếp tục bay ra . Tính thể tích khí NO thoát ra lần này ở đkc.
Bài giải :
nCu=
Khi cho Cu vào dd Cu(NO3)2 ,HCl thấy ;
 Cu + Cu(NO3)2 -----> (không phản ứng ).
Cu + HCl ---> (không phản ứng ).
Như vậy muốn viet được phản ứng ta phải phân tích Cu(NO3)2 ,HCl thành ion ;
 Cu(NO3)2 ---. Cu2+ + 2NO32-
 0,075 0,075 0,15mol
 HCl ----> H+ + Cl-
 0,4 0,4 0,4mol
Cu2+=0,075mol
H+=0,4mol
NO3- =0,15 mol
Cl-=0,4 mol
Ta có 0,25 mol Cu + dd A
Phản ứng 3Cu + 8H+ + 2NO3- --->3Cu2+ + 2NO + 4H2O (1) 
Tỉ lệ mol theo phản ứng: nCu:n(H+) :n (NO3-)= 3:8:2.
Tỉ lệ mol thực tế : : nCu:n(H+) :n (NO3-)= 0,25:0,4:0,15.=5;8;3.
So sánh 2 tỉ lệ mol phản ứng và thực tế ta thấy H+ hết , Cu và NO3- còn dư .
Thể tích NO.
Phản ứng (1)=> nCuphanr ứng =.
nCu dư= 0,25-0,15=0,1 mol.
n (NO3- còn dư ) =0,15- 0,1= 0,05 mol.
Thêm H+ vào phản ứng xảy ra : 
3Cu + 8H+ + 2NO3- (dư) --->3Cu2+ + 2NO + 4H2O 
Tỉ lệ mol theo phản ưng : n (Cu): n(NO3-)=3:2.
Tỉ lệ mol thực tế : n (Cu) : n(NO3-)=4:2.
So sánh 2 tỷ lệ ta thấy Cu dư.
N (NO) = n(NO3-) = 0,05 mol ; V (NO) = 0,05 .22.4 ; 1,12lit . 
2. Bài tập bổ xung :
Bài tập 1: 
Nhúng một cây đinh sắt khối lượng ban đầu a (g) vào 100 ml dd CuSO4 1M , sau một thời gian lấy cây đinh sắt ra cân lại thấy khồi lượng cây đinh sắt là 5,2 g . Cô cạn dd thu được 15,8 g muối khan tìm a.
Ngâm một đồng xu bằng Cu nặng 10 g vào 250 g dd AgNO3 4% sau một thời gian lấy đồng xu ra khỏi dd thấy khối lượng AgNO3 giảm đi 17% so với ban đầu .Tìm khối lượng đồng xu sau khi lấy ra khỏi dd .
Bài tập 2: Hai thanh kim loại X khối lượng ban đầu của 2 thanh kim loại là a(g). Thanh I nhúng vào 100 ml dd AgNO3 . Thanh II nhúng trong 1,51 l DD Cu(NO3)2 .Sau một thời giân lấy 2 thánh ra khỏi dd thì thanh I tăng khối lượng thanh II giảm khối lượng , nhưng tổng khối lượng của 2 thanh vẫn là 2a(g); đồng thời tro