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 axit và với nước: K, Na, Ba, Ca
Kim loại + H2O → Dung dịch bazơ + H2
Kim loại vừa tác dụng với axit, vừa tác dụng với bazơ: (Be), Al, Zn, Cr

2A + 2(4 - n)NaOH + 2(n - 2)H2O → 2Na4 - nAO2 + 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 bazơ + H2

Sau đó:

Dung dịch bazơ + dung dịch → muối Muối mới + Bazơ 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: $n_{CuSO_4}$ (n_{CuSO_4}) = 3,2/160 = 0,02 (mol); (n_{CdSO_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) ⇒ ∑mCu + Cd = (0,02.64) + (0,03.112) = 4,64(gam)

Và mZn 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, $n_{CuSO_4}$ (n_{CuSO_4}) phản ứng = 0,8/8 = 0,1(mol)và (C_{MCuSO_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_{AgNO_3}) = 0,02 (mol); nFe = 0,04 (mol); (n_{Cu(NO_3)_2}) = 0,1(mol)

nFe phản ứng (1) = 0,01(mol); nFe pư (2) = 0,04 - 0,01 = 0,03 (mol)

(n_{Cu(NO_3)_2})dư = 0,1 - 0,03 = 0,07 (mol)

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

⇒ mA = 0,02.108 + 0,03.64 = 4,08(gam)

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

Cu(NO3)2: 0,07 (mol) ⇒ CM = 0,35M

Đáp án hướng dẫn giải bài tập

Ta có: (n_{AgNO_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) < mX ⇒ 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) < mX ⇒ 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

nFe = 0,04 mol; nAgNO3 = 0,02 mol; nCu(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): nFe (p ) = 0,01 mol; Vậy sau phản ứng (1) thì nFe còn lại = 0,03 mol.

Theo (pứ ( 2 ): ta có nCu(NO3)2 pứ = nFe còn dư = 0,03 mol.

Vậy sau pứ (2): nCu(NO3)2 còn dư là = 0,1 - 0,03 = 0,07 mol

Chất rắn A gồm Ag và Cu

mA = 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:

CM [ Cu(NO3)2] dư = 0,35M ; CM [ 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

mdd giảm= mAg - mR 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

ndd giảm= mAg2O + mH2 - mCa= 0,025.232 + 0,025.2 - 1= 4,85 gam: Loại

*Vậy R là Fe.

2.nFe < nAgNO3 < 3.nFe → Fe tan hết, Ag+ chuyển hết thành Ag

mdd giảm= mAg - mFe= 0,05.108 - 1= 4,4 gam

Đáp án hướng dẫn giải bài tập

nFe = 0,06 mol;

nHNO3 = 0,065.3,2 = 0,2 mol

Giả sử tạo thành 2 muối Fe(NO3)2 x mol và Fe(NO3)3 y mol

Bảo toàn nguyên tố Fe:

nFe = nFe(NO3)2 + nFe(NO3)3 => x + y = 0,06 (1)

Ta có: nHNO3 = 4nNO => nNO = 0,2/4 = 0,05 mol

Bảo toàn e: 2nFe(NO3)2 + 3nFe(NO3)3 = 3nNO

=> 2x + 3y = 0,05.3 (2)

Từ (1) và (2) => x = 0,03 và y = 0,03 mol

=> mmuối = mFe(NO3)2 + mFe(NO3)3 = 12,66 gam

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

nAgNO3 = nAg+ = 0,1 mol;

nCu(NO3)2 = nCu2+ = 0,2 mol

Nếu Ag+ phản ứng hết :

Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag

0,05 ← 0,1 → 0,1

=> mtăng = 0,1.108 - 0,05.56 = 8 < 8,8

=> Ag+ phản ứng hết; Cu2+ phản ứng 1 phần

Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu

a → a → a

=> mtăng = 64a - 56a = 8a

=> Tổng khối lượng tăng ở 2 phản ứng là:

mtăng = 8 + 8a = 8,8 => a = 0,1 mol

=> mkim loại bám vào = mAg + mCu = 17,2 gam

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

nAl2(SO4)3 = 0,2 mol => nAl3+ = 0,4 mol

nCuSO4 = 0,6 mol => nCu2+ = 0,6 mol

Ban đầu: phản ứng vừa đủ với Cu2+ => m1 = 0,6.64 = 38,4 gam < 51,6 gam

Tiếp theo: Phản ứng với Cu2+ và Al3+ => m2 = 0,6.64 + 0,4.27 = 49,2 < 51,6 gam

=> cả Cu2+ và Al3+ phản ứng hết, Mg dư

=> chất rắn sau phản ứng gồm Cu (0,6 mol), Al (0,4 mol) và Mg

=> mMg dư = 51,6 - 49,2 = 2,4 gam

Bảo toàn e: 2nMg phản ứng = 3nAl + 2nCu

=> nMg phản ứng = (3.0,4 + 0,6.2) / 2 = 1,2 mol

=> m = 1,2.24 + 2,4 = 31,2 gam

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

nFe(NO3)3 = 0,03 mol

nCu(NO3)2 = 0,04 mol

nAgNO3 = 0,05 mol

m ion kim loại = 9,64 gam

Sau khi cho Mg và Fe vào thì:

m ion kim loại còn lại = 3,68 + 9,64 - 9,08 = 4,24 gam

nOH- = nNaOH = nNO3- = 0,22 mol

=> mkết tủa = 4,24 + 0,22.17 = 7,98 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

Bài 4: Ngâm một lá kẽm trong dung dịch chứa 2,24 gam ion kim loại M2+ trong muối sunfat sau phản ứng, khối lượng lá Zn tăng lên 0,94 gam. Vậy M là:

A. Pb

B. Cu

C. Fe

D. Cd

Bài 5: Lấy hai thanh kim loại M đều có giá trị là 1g. Nhúng thanh thứ nhất vào dung dịch AgNO3 và thanh thứ hai vào dung dịch Cu(NO3)2. Sau một thời gian khối lượng thanh thứ nhất tăng 151%, thanh thứ hia giảm 1% (so với ban đầu). Biết rằng số mol M phản ứng ở hia thanh là như nhau. Vậy M là:

A. Cd

B. Fe

C. Zn

D. Cu

Bài 6: Cho 0,01 mol Fe vào 50ml dung dịch AgNO3 1M khi phản ứng kết thúc khối lượng Ag thu được là:

A. 3,6

B. 3,24

C. 2,16

D. 1,08

Bài 7: Hòa tan 3 gam một hợp kim Cu-Ag trong dung dịch HNO3 tạo ra được 7,34 gam hỗn hợp gồm 2 muối Cu(NO3)2 và AgNO3. Vậy thành phần % của Cu và Ag trong hợp kim là:

A. 60% và 40%

B. 64% và 36%

C. 70% và 30%

D. 55% và 45%

Bài 8: Ngâm một lá kẽm vào dung dịch chứa 2,24 gam ion kim loại M2+. Phản ứng xong, khối lượng lá Zn tăng thêm 0,94 gam. M2+ là ion kim loại nào sau đây?

A. Sn2+

B. Cu2+

C. Pb2+

D. Cd2+

Bạn tham khảo thêm các bài viết dưới đây của chúng tôi:

Lý thuyết: Điều chế kim loại
Lý thuyết: Luyện tập sự điện phân - Sự ăn mòn kim loại - Điều chế kim loại
Tính chất chung của kim loại
Các dạng bài tập về dãy điện hóa kim loại và pin điện hóa
Phương pháp giải các bài toán về kim loại
Kim loại tác dụng với dung dịch axit