Chuyên đề 11: bài toán hỗn hợp kim loại

Chuyên đề 11: bài toán hỗn hợp kim loại. Thường gặp dưới dạng kim loại phản ứng với axit, bazơ, muối và với nước. Dãy hoạt động hoá học của kim loại. K, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Pb, (H), Cu, Ag, Au (Khi Nào May Aó Záp Sắt Phải Hỏi Cúc Bạc Vàng) ý nghĩa: K Ba Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Hg Au Pt + O2: nhiệt độ thường ở nhiệt độ cao Khó phản ứng K Ba Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Hg Au Pt Tác dụng với nước Không tác dụng với nước ở nhiệt độ thường K Ba Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Hg Au Pt Tác dụng với các axit thông thường giải phóng Hidro Không tác dụng. K Ba Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Hg Au Pt Kim loại đứng trước đẩy kim loại đứng sau ra khỏi muối K Ba Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Hg Au Pt H2, CO không khử được oxit khử được oxit các kim loại này ở nhiệt độ cao Chú ý: Các kim loại đứng trước Mg phản ứng với nước ở nhiệt độ thường tạo thành dd Kiềm và giải phóng khí Hidro. Trừ Au và Pt, các kim loại khác đều có thể tác dụng với HNO3 và H2SO4 đặc nhưng không giải phóng Hidro. ý nghĩa của dãy hoạt động hoá học K Na Ba Ca Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au 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). VD: cho Ba vào dung dịch CuSO4. Trước tiên: Ba + 2H2O Ba(OH)2 + H2 Ba(OH)2 + CuSO4 Cu(OH)2 + BaSO4 Đặc biệt: Cu + 2FeCl3 ---> CuCl2 + 2FeCl2 Cu + Fe2(SO4)3 ---> CuSO4 + 2FeSO4 Các bài toán vận dụng số mol trung bình và xác định khoảng số mol của chất. 1/ Đối với chất khí. (hỗn hợp gồm có 2 khí) Khối lượng trung bình của 1 lit hỗn hợp khí ở đktc: MTB = Khối lượng trung bình của 1 mol hỗn hợp khí ở đktc: MTB = Hoặc: MTB = (n là tổng số mol khí trong hỗn hợp) Hoặc: MTB = (x1là % của khí thứ nhất) Hoặc: MTB = dhh/khí x . Mx 2/ Đối với chất rắn, lỏng. MTB của hh = Tính chất 1: MTB của hh có giá trị phụ thuộc vào thành phần về lượng các chất thành phần trong hỗn hợp. Tính chất 2: MTB của hh luôn nằm trong khoảng khối lượng mol phân tử của các chất thành phần nhỏ nhất và lớn nhất. Mmin < nhh < Mmax Tính chất 3: Hỗn hợp 2 chất A, B có MA < MB và có thành phần % theo số mol là a(%) và b(%) Thì khoảng xác định số mol của hỗn hợp là. < nhh < Giả sử A hoặc B có % = 100% và chất kia có % = 0 hoặc ngược lại. Lưu ý: - Với bài toán hỗn hợp 2 chất A, B (chưa biết số mol) cùng tác dụng với 1 hoặc cả 2 chất X, Y (đã biết số mol). Để biết sau phản ứng đã hết A, B hay X, Y chưa. Có thể giả thiết hỗn hợp A, B chỉ chứa 1 chất A hoặc B - Với MA < MB nếu hỗn hợp chỉ chứa A thì: nA = > nhh = Như vậy nếu X, Y tác dụng với A mà còn dư, thì X, Y sẽ có dư để tác dụng hết với hỗn hợp A, B Với MA < MB, nếu hỗn hợp chỉ chứa B thì: nB = < nhh = Như vậy nếu X, Y tác dụng chưa đủ với B thì cũng không đủ để tác dụng hết với hỗn hợp A, B. Nghĩa là sau phản ứng X, Y hết, còn A, B dư. Ví dụ 1: Cho 22,2 gam hỗn hợp gồm Fe, Al tan hoàn toàn trong HCl, ta thu được 13,44 lít H2 (đktc). Tính thành phần % khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp và khối lượng muối clorua khan thu được. Bài giải Vì phản ứng hoàn toàn nên ta có thể thay hỗn hợp Fe, Al bằng kim loại tương đương có hoá trị . Gọi x là số mol Fe trong 1 mol hỗn hợp. = 56.x + 27(1 - x) = 2.x + 3(1 - x) PTHH: + HCl Cl + H2 . Theo bài ra: . = nH = = 0,6 (mol) = 0,6 x = 0,6 mol Fe và 0,4 mol Al = 0,6.56 + 27.0,4 = 44,4 (g/mol) % Fe = .100% = 75,67% % Al = 100 - 75,67 = 24,33% Ta có = 0,6.2 + 0,4.3 = 2,4 (mol) Khối lượng muối clorua khan: m = ( + 35,5. ) = 22,2 + .22,2 = 64,8 gam. Chú ý : Có thể áp dụng KLMTB của một hỗn hợp vào bài toán xác định tên kim loại. Thông thường đó là bài toán hỗn hợp hai kim loại thuộc 2 chu kỳ, hai phân nhóm kế tiếp, ... Ví dụ 2: Khi cho 3,1 gam hỗn hợp hai kim loại kiềm thuộc hai chu kỳ liên tiếp tác dụng hết với nước ta thu được 1,12 lít H2 (đktc). Xác định hai kim loại và tính thành phần % theo khối lượng của hỗn hợp. Bài giải Vì phản ứng xảy ra hoàn toàn nên ta có thể thay thế hỗn hợp hai kim loại kiềm bằng một kim loại tương đương có hoá trị 1 (kim loại kiềm) 2 + 2H2O 2OH + H2 (1) Theo (1) n = 2nH= 2 = 0,1 (mol) = = 31 g/mol Na = 23 < = 31 < K = 39 Mặt khác: = 31 = số mol hai chất bằng nhau nghĩa là trong 1 mol hỗn hợp mỗi kim loại có 0,5 mol. Thành phần % khối lượng: % Na = .100 = 37,1% và % K = (100 - 37,1)% = 62,9%. Nhận xét: Sử dụng các đại lượng trung bình sẽ cho phép chúng ta giải quyết nhanh các bài tập hoá học. hỗn hợp Kim loại tác dụng với axit Bài 1: Cho 10g hỗn hợp gồm Zn và Cu tác dụng với dung dịch axit H2SO4 loãng thì thu được 2,24 lit H2 (đktc). Tính thành phần % về khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu. Đáp số: Bài 2: Hoà tan 5,2g hỗn hợp gồm Mg và Fe bằng dung dịch axit HCl 1M, thì thu dược 3,36 lit H2 (đktc). a/ Tính thành phần % theo khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp. b/ Tính thể tích dung dịch axit HCl đã dùng. Đáp số: a/ b/ Bài 3: Cho một lượng hỗn hợp gồm Ag và Zn tác dụng với lượng dư dung dịch axit H2SO4, thu được 5,6 lit khí H2 (đktc). Sau phản ứng thấy còn 6,25g một chất rắn không tan. Tính thành phần % về khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp. Đáp số: Bài 4: Hoà tan hoàn toàn 15,3g hỗn hợp gồm Mg và Zn bằng dung dịch axit HCl 1M thì thu được 6,72 lit H2 (đktc). a/ Xác định khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu. b/ Tính thể tích dung dịch axit HCl cần dùng. Đáp số: a/ mMg = 2,46g và mZn = 12,84g và b/ Vdd HCl 1M = 0,6 lit. Bài 5: A là hỗn hợp gồm: Ba, Al, Mg. Lấy m gam A cho tác dụng với nước tới khi hết phản ứng thấy thoát ra 3,36 lit H2 (đktc). Lấy m gam A cho vào dung dịch xút dư tới khi hết phản ứng thấy thoát ra 6,72 lít H2 (đktc). Lấy m gam A hoà tan bằng một lượng vừa đủ dung dịch axit HCl thì thu được một dung dịch và 8,96 lit H2 (đktc). Hãy tính m gam và thành phần % theo khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp. Đáp số: m = 24,65g trong đó mBa = 19,55g, mAl = 2,7g, mMg = 2,4g. Bài 3: Hoà tan hỗn hợp gồm Fe, Zn trong 500ml dung dịch HCl 0,4M được dung dịch A và 10,52g muối khan. a/ Tính thành phần % theo khối lượng mỗi kim loại. b/ Tính thể tích dung dịch B gồm NaOH 0,02M và Ba(OH)2 cần dùng để trung hoà dung dịch A. Đáp số: a/ %Fe = 46,28% và %Zn = 53,72% b/ Vdd B = 1(lit) Bài 7: Hoà tan hết 12g hỗn hợp A gồm Fe và kim loại M (hoá trị II không đổi) vào 200ml dung dịch HCl 3,5M thu được 6,72 lit khí (đktc). Mặt khác lấy 3,6g kim loại M tan hết vào 400ml dung dịch H2SO4 nồng độ 1M thì H2SO4 còn dư. a/ Xác định kim loại M. b/ Tính thành phần % theo khối lượng của Fe, M trong hỗn hợp. Đáp số: a/ M là Mg. b/ %Mg = 30% và %Fe = 70%. Bài 8: Hoà tan hết 11,3g hỗn hợp A gồm Fe và kim loại R (hoá trị II không đổi) vào 300ml dung dịch HCl 2,5M thu được 6,72 lit khí (đktc). Mặt khác lấy 4,8g kim loại M tan hết vào 200ml dung dịch H2SO4 nồng độ 2M thì H2SO4 còn dư. a/ Xác định kim loại R. b/ Tính thành phần % theo khối lượng của Fe, R trong hỗn hợp. Đáp số: a/ và b/ Bài 9: Hoà tan hết 12,1g hỗn hợp A gồm Fe và kim loại M (hoá trị II không đổi) vào 150ml dung dịch HCl 3M thì thu được 4,48 lit khí (đktc). Mặt khác muốn hoà tan hết 4,875g kim loại M thì cần phải dùng 100ml dung dịch H2SO4 0,75M, dung dịch thu được không làm đổi màu giấy quỳ. Bài 10: Hỗn hợp A gồm Mg và kim loại M hoá trị III, đứng trước hiđrô trong dãy hoạt động hoá học. Hoà tan hoàn toàn 1,275 g A vào 125ml dd B chứa đồng thời HCl nồng độ C1(M) và H2SO4 nồng độ C2(M). Thấy thoát ra 1400 ml khí H2 (ở đktc) và dd D. Để trung hoà hoàn toàn lượng a xít dư trong D cần dùng 50ml dd Ba(OH)2 1M. Sau khi trung hoà dd D còn thu được 0,0375mol một chất rắn không hoà tan trong HCl. a/ Viết các PTPƯ xảy ra. b/ Tính C1 và C2 của dd B. c/ Tìm NTK của kim loại M (AM) và khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp A đem thí nghiệm. Biết rằng để hoà tan 1,35g M cần dùng không quá 200ml dd HCl 1M. Hướng dẫn giải: a/ các PTHH xảy ra. Mg + 2H+ Mg2+ + H2 (1) 2M + 6H+ 2M3+ + 3H2 (2) Trong dd D có các Ion: H+dư , Cl- , SO42- , Mg2+, M3+. Trung hoà dd D bằng Ba(OH)2. H+ + OH- H2O (3) Ba2+ + SO42- BaSO4 (4) Theo bài ra ta có: Số mol OH- = 2 số mol Ba(OH)2 = 0,05 . 1 . 2 = 0,1 mol Số mol Ba2+ = số mol Ba(OH)2 = 0,05 mol. b/ Số mol H+ trong dd B = 0,125C1 + 2 . 0,125C2 số mol H+ tham gia các phản ứng (1,2,3) là: 0,0625 . 2 + 0,1 = 0,225 mol ( Vì số mol của H2 thoát ra = 0,0625 mol ) Ta có: 0,125C1 + 2 . 0,125C2 = 0,225 (*) Mặt khác , số mol Ba2+ = 0,05 mol > số mol của BaSO4 = 0,0375 mol. Như vậy chứng tỏ SO42- đã phản ứng hết và Ba2+ còn dư. Do đó số mol của SO42- = số mol của BaSO4 = 0,0375 mol. Nên ta có nồng độ mol/ lit của dd H2SO4 là: C2 = 0,0375 : 0,125 = 0,3M Vì số mol của H2SO4 = số mol của SO42- = 0,0375 (mol) Thay và ( * ) ta được: C1 = 1,2 M c/ PTPƯ hoà tan M trong HCl. 2M + 6HCl 2MCl3 + 3H2 (5) Số mol HCl = 0,2 x 1 = 0,2 mol Theo (5): Số mol của kim loại M 0,2 : 3 (Vì theo bài ra M bị hoà tan hết) Do đó NTK của M là: AM 1,35 : ( 0,2 : 3 ) = 20,25 Vì M là kim loại hoá trị III nên M phải là: Al (nhôm) Gọi x, y lần lượt là số mol của Mg và Al trong 1,275 g hỗn hợp A Ta có: 24x + 27y = 1,275 (I) Theo PT (1, 2): x + 1,5 y = 0,0625 (II) Giải hệ pt (I) và (II) ta được: x = y = 0,025. Vậy khối lượng của các chất trong hỗn hơp là: mMg = 0,6 g và mAl = 0,675 g. Bài 11: Cho 9,86g hỗn hợp gồm Mg và Zn vào 1 cốc chứa 430ml dung dịch H2SO4 1M loãng. Sau khi phản ứng hoàn toàn, thêm tiếp vào cốc 1,2 lit dung dịch hỗn hợp gồm Ba(OH)2 0,05M và NaOH 0,7M, khuấy đều cho phản ứng hoàn toàn, rồi lọc lấy kết tủa và nung nóng đến khối lượng không đổi thì thu được 26,08g chất rắn. Tính khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu. Hướng dẫn; Đặt số mol Mg và Zn là x và y. Ta có: 24x + 65y = 9,86 (I) Số mol H2SO4 = 043.1= 0,43 mol Đặt HX là công thức tương đương của H2SO4 ---> nHX = 2nHSO= 0,43.2 = 0,86 mol Số mol Ba(OH)2 = 1,2 . 0,05 = 0,06 mol Số mol NaOH = 0,7 . 1,2 = 0,84 mol Đặt ROH là công thức tưng đương cho 2 bazơ đã cho. Ta có: nROH = 2nBa(OH)+ nNaOH = 0,06.2 + 0,84 = 0,96 mol PTHH xảy ra Giả sử hỗn hợp chỉ chứa mình Zn ---> x = 0. Vậy y = 9,86 : 65 = 0,1517 mol Giả sử hỗn hợp chỉ Mg ---> y = 0 Vậy x = 9,86 : 24 = 0,4108 mol 0,1517 < nhh kim loại < 0,4108 Vì x > 0 và y > 0 nên số mol axit tham gia phản ứng với kim loại là: 0,3034 < 2x + 2y < 0,8216 nhận thấy lượng axit đã dùng < 0,86 mol. Vậy axit dư --> Do đó Zn và Mg đã phản ứng hết. Sau khi hoà tan hết trong dung dịch có. x mol MgX2 ; y mol ZnX2 ; 0,86 – 2(x + y) mol HX và 0,43 mol SO4. Cho dung dịch tác dụng với dung dịch bazơ. HX + ROH ---> RX + H2O. 0,86 – 2(x + y) 0,86 – 2(x + y) mol MgX2 + 2ROH ----> Mg(OH)2 + 2RX x 2x x mol ZnX2 + 2ROH ----> Zn(OH)2 + 2RX y 2y y mol Ta có nROH đã phản ứng = 0,86 – 2(x + y) + 2x + 2y = 0,86 mol Vậy nROH dư = 0,96 – 0,86 = 0,1mol Tiếp tục có phản ứng xảy ra: Zn(OH)2 + 2ROH ----> R2ZnO2 + 2H2O bđ: y 0,1 mol Pứ: y1 2y1 mol còn: y – y1 0,1 – 2y1 mol ( Điều kiện: y y1) Phản ứng tạo kết tủa. Ba(OH)2 + H2SO4 ---> BaSO4 + 2H2O bđ: 0,06 0,43 0 mol pứ: 0,06 0,06 0,06 mol còn: 0 0,43 – 0,06 0,06 mol Nung kết tủa. Mg(OH)2 -----> MgO + H2O x x mol Zn(OH)2 -------> ZnO + H2O y – y1 y – y1 mol BaSO4 ----> không bị nhiệt phân huỷ. 0,06 mol Ta có: 40x + 81(y – y1) + 233.0,06 = 26,08 ---> 40x + 81(y – y1) = 12,1 (II) Khi y – y1 = 0 ---> y = y1 ta thấy 0,1 – 2y1 0 ---> y1 0,05 Vậy 40x = 12,1 ---> x = 12,1 : 40 = 0,3025 mol Thay vào (I) ta được y = 0,04 ( y = y1 0,05) phù hợp Vậy mMg = 24 . 0,3025 = 7,26g và mZn = 65 . 0,04 = 2,6g Khi y – y1 > 0 --> y > y1 ta có 0,1 – 2y1 = 0 (vì nROH phản ứng hết) ----> y1 = 0,05 mol, thay vào (II) ta được: 40x + 81y = 16,15. Giải hệ phương trình (I, II) ---> x = 0,38275 và y = 0,01036 Kết quả y loại. hỗn hợp Kim loại tác dụng với nước và bazơ Bài 1: Hoà tan hoàn toàn 17,2g hỗn hợp gồm kim loại kiềm A và oxit của nó vào 1600g nước được dung dịch B. Cô cạn dung dịch B được 22,4g hiđroxit kim loại khan. a/ Tìm kim loại và thành phần % theo khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp. b/ Tính thể tích dung dịch H2SO4 0,5M cần dùng để trung hoà dung dịc B. Hướng dẫn: Gọi công thức của 2 chất đã cho là A và A2O. a, b lần lượt là số mol của A và A2O Viết PTHH: Theo phương trình phản ứng ta có: a.MA + b(2MA + 16) = 17,2 (I) (a + 2b)(MA + 17) = 22,4 (II) Lấy (II) – (I): 17a + 18b = 5,2 (*) Khối lượng trung bình của hỗn hợp: MTB = 17,2 : (a + b) Tương đương: MTB = 18.17,2 : 18(a + b). Nhận thấy: 18.17,2 : 18(a + b) < 18.17,2 : 17a + 18b = 18.17,2 : 5,2 ---> MTB < 59,5 Ta có: MA 21,75 < MA < 59,5. Vậy A có thể là: Na(23) hoặc K(39). Giải hệ PT toán học và tính toán theo yêu cầu của đề bài. Đáp số: a/ Với A là Na thì %Na = 2,67% và %Na2O = 97,33% Với A là K thì %K = 45,3% và %K2O = 54,7% b/ TH: A là Na ----> Vdd axit = 0,56 lit TH: A là K -----> Vdd axit = 0,4 lit. Bài 2: Hoà tan hoàn toàn 3,1g hỗn hợp 2 kim loại kiềm trong nước thu được dung dịch A. Để trung hoà dung dịch A phải dùng 50ml dung dịch HCl 2M, sau phản ứng thu được dung dịch B. a/ Nếu cô cạn dung dịch B thì sẽ thu được bao nhiêu gam hỗn hợp muối khan? b/ Xác định 2 kim loại kiềm trên, biết rằng tỉ lệ số mol của chúng trong hỗn hợp là 1 : 1. Đáp số: a/ mMuối = 6,65g b/ 2 kim loại đó là: Na và K. Bài 3: Cho 6,2g hỗn hợp 2 kim loại kiềm thuộc 2 chu kỳ liên tiếp trong bảng tuần hoàn phản ứng với H2O dư, thu được 2,24 lit khí (đktc) và dung dịch A. a/ Tính thành phần % về khối lượng từng kim loại trong hỗn hợp ban đầu. b/ Sục CO2 vào dung dịch A thu được dung dịch B. Cho B phản ứng với BaCl2 dư thu được 19,7g kết tủa. Tính thể tích khí CO2 đã bị hấp thụ. Hướng dẫn: a/ Đặt R là KHHH chung cho 2 kim loại kiềm đã cho MR là khối lượng trung bình của 2 kim loại kiềm A và B, giả sử MA < MB ---.> MA < MR < MB . Viết PTHH xảy ra: Theo phương trình phản ứng: nR = 2nH= 0,2 mol. ----> MR = 6,2 : 0,2 = 31 Theo đề ra: 2 kim loại này thuộc 2 chu kì liên tiếp, nên 2 kim loại đó là: A là Na(23) và B là K(39) b/ Ta có: nROH = nR = 0,2 mol PTHH xảy ra: CO2 + 2ROH ----> R2CO3 + H2O CO2 + ROH ---> RHCO3 Theo bài ra khi cho BaCl2 vào dung dịch B thì có kết tủa. Như vậy trong B phải có R2CO3 vì trong 2 loại muối trên thì BaCl2 chỉ phản ứng với R2CO3 mà không phản ứng với RHCO3. BaCl2 + R2CO3 ----> BaCO3 + RCl ---> nCO = nRCO= nBaCO= 19,7 : 197 = 0,1 mol ----> VCO= 2,24 lít. Bài 4: Hai kim loại kiềm A và B có khối lượng bằng nhau. Cho 17,94g hỗn hợp A và B tan hoàn toàn trong 500g H2O thu được 500ml dung dịch C(d = 1,03464g/ml). Tìm A và B. Bài 5: Một hỗn hợp X gồm 2 kim loại A, B thuộc 2 chu kì liên tiếp trong bảng tuần hoàn, có khối lượng là 8,5g. Cho X phản ứng hết với nước cho ra 3,36 lit khí H2(đktc) a/ Xác định 2 kim loại và tính khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu. b/ Thêm vào 8,5g hỗn hợp X trên, 1 kim loại kiềm thổ D được hỗn hợp Y, cho Y tác dụng với nước thu được dung dịch E và 4,48 lit khí H2 (đktc). Cô cạn dung dịch E ta được chất rắn Z có khối lượng là 22,15g. Xác định D và khối lượng của D. Đáp số: a/ mNa = 4,6g và mK = 3,9g. b/ kim loại D là Ba. --> mBa = 6,85g. Bài 6: Hoà tan 23g một hỗn hợp gồm Ba và 2 kim loại kiềm A, B thuộc 2 chu kỳ kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn vào nước thu được dung dịch D và 5,6 lit H2 (đktc). Nếu thêm 180ml dung dịch Na2SO4 0,5M vào dung dịch D thì chưa kết tủa hết được Ba(OH)2. Nếu thêm 210ml dung dịch Na2SO4 0,5M vào dung dịch D thì dung dịch sau phản ứng còn dư Na2SO4. Xác định 2 kim loại kiềm ở trên. Đáp số: 2 kim loại kiềm là Na và K.  hỗn hợp Kim loại tác dụng với dung dịch muối. Thí dụ 1: Ngâm thanh sắt vào hỗn hợp dung dịch gồm AgNO3 và Cu(NO3)2 Phản ứng xảy ra theo thứ tự như sau: * Muối của kim loại có tính oxi hoá mạnh hơn sẽ ( Ag+ > Cu2+ ) tham gia phản ứng trước với kim loại ( hoặc nói cách khác là muối của kim loại hoạt động hoá học yếu hơn sẽ tham gia phản ứng trước ). Fe + 2AgNO3 Fe(NO3)2 + 2Ag Fe + Cu(NO3)2 Fe(NO3)2 + Cu Bài tập áp dung: 1/ Có 200ml hỗn hợp dung dịch gồm AgNO3 0,1M và Cu(NO3)2 0,5M. Thêm 2,24g bột Fe kim loại vào dung dịch đó khuấy đều tới phản ứng hoàn toàn thu được chất rắn A và dung dịch B. a/ Tính số gam chất rắn A. b/Tính nồng độ mol/lit của các muối trong dung dịch B, biết rằng thể tích dung dịch không đổi. Hướng dẫn giải Fe + 2AgNO3 Fe(NO3)2 + 2Ag ( 1 ) Fe + Cu(NO3)2 Fe(NO3)2 + Cu ( 2 ) Số mol của các chất là: 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 ( pứ ) = 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 x 108 + 0,03 x 64 = 4,08g 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(NO)] dư = 0,35M ; CM [ Fe (NO)] = 0,2M 2/ Cho 1,68 g Fe vào 200ml hỗn hợp dung dịch gồm Cu(NO3)2 0,15M và AgNO3 0,1M. Sau khi phản ứng kết thúc thu được chất rắn A và dung dịch B. a/ Tính khối lượng chất rắn A. b/ Tính nồng độ mol/lit của dung dịch B. Giả sử thể tích dung dịch không thay đổi. Đ/S: a/ mA = 3,44g b/ CM [ Cu(NO)] dư = 0,05M và CM [ Fe (NO)] = 0,15M Thí dụ 2: Cho hỗn hợp gồm bột sắt và kẽm vào trong cùng 1 ống nghiệm ( 1 lọ ) chứa dung dịch AgNO3. Phản ứng xảy ra theo thứ tự như sau: Kim loại có tính khử mạnh hơn sẽ tham gia phản ứng trước với muối. Zn + 2AgNO3 Zn(NO3)2 + 2Ag Fe + 2AgNO3 dư Fe(NO3)2 + 2Ag Bài tập áp dụng: Nhúng 2 miếng kim loại Zn và Fe cùng vào một ống nghiệm đựng dung dịch CuSO4, sau một thời gian lấy 2 miếng kim loại ra thì trong dung dịch nhận được biết nồng độ của muối Zn gấp 2,5 lần muối Fe. Đồng thời khối lượng dung dịch sau phản ứng giảm so với trước phản ứng 0,11g. Giả thiết Cu giải phóng đều bám hết vào các thanh kim loại. Hãy tính khối lượng Cu bám trên mỗi thanh. Hướng dẫn giải: - Nếu khối lượng thanh kim loại tăng = mkim lo ại giai phong - mkim lo ai tan - Nếu khối lượng thanh kim loại tăng = mkim lo ại tan - mkim lo ai giai phong Vì Zn hoạt động hoá học mạnh hơn Fe. Nên Zn tham gia phản ứng với muối trước. Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu (1) x x x x (mol) Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu (2) y y y y (mol) Vì khối lượng dung dịch giảm 0,11 g. Tức là khối lượng 2 thanh kim loại tăng 0,11 g Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: (160y – 152y) + (160x – 161x) = 0,11 Hay 8y – x = 0,11 (I) Mặt khác: nồng độ muối Zn = 2,5 lần nồng độ muối Fe * Nếu là nồng độ mol/lit thì ta có x : y = 2,5 (II) (Vì thể tích dung dịch không đổi) * Nếu là nồng độ % thì ta có 161x : 152y = 2,5 (II)/ (Khối lượng dd chung) Giải hệ (I) và (II) ta được: x = 0,02 mol và y = 0,05 mol . mCu = 3,2 g và mZn = 1,3 g Giải hệ (I) và (II)/ ta được: x = 0,046 mol và y = 0,0195 mol mCu = 2,944 g và mZn = 1,267 g Phương pháp dùng mốc so sánh Bài toán 1: Nhúng 2 kim loại vào cùng 1 dung dịch muối của kim loại hoạt động hoá học yếu hơn (các kim loại tham gia phản ứng phải từ Mg trở đi). Trường hợp 1: Nếu cho 2 kim loại trên vào 2 ống nghiệm đựng cùng 1 dung dịch muối thì lúc này cả 2 kim loại đồng thời cùng xảy ra phản ứng. Ví dụ: Cho 2 kim loại là Mg và Fe vào 2 ống nghiệm chứa dung dịch CuSO4 Xảy ra đồng thời các phản ứng: Mg + CuSO4 MgSO4 + Cu Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu Trường hợp 2: - Nếu cho hỗn hợp gồm 2 kim loại là: Mg và Fe vào cùng một ống nghiệm thì lúc này xảy ra phản ứng theo thứ tự lần lượt như sau: Mg + CuSO4 MgSO4 + Cu ( 1 ) - Phản ứng (1) sẽ dừng lại khi CuSO4 tham gia phản ứng hết và Mg dùng với lượng vừa đủ hoặc còn dư. Lúc này dung dịch thu được là MgSO4; chất rắn thu được là Fe chưa tham gia phản ứng Cu vừa được sinh ra, có thể có Mg cò dư. - Có phản ứng (2) xảy ra khi CuSO4 sau khi tham gia phản ứng (1) còn dư (tức là Mg đã hết) Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu ( 2 ) Sau phản ứng (2) có thể xảy ra các trường hợp đó là: + Cả Fe và CuSO4 đều hết: dung dịch thu được sau 2 phản ứng là: MgSO4, FeSO4; chất rắn thu được là Cu. + Fe còn dư và CuSO4 hết: dung dịch thu được sau 2 phản ứng là: MgSO4, FeSO4; chất rắn thu được là Cu và có thể có Fe dư. + CuSO4 còn dư và Fe hết: dung dịch thu được sau 2 phản ứng là : MgSO4 , FeSO4 và có thể có CuSO4 còn dư ; chất rắn thu được là Cu. Giải thích: Khi cho 2 kim loại trên vào cùng 1 ống nghiệm chứa muối của kim loại hoạt động hoá học yếu hơn thì kim loại nào hoạt động hoá học mạnh hơn sẽ tham gia phản ứng trước với muối theo quy ước sau: Kim loại mạnh + Muối của kim loại yếu hơn Muối của kim loại mạnh hơn + Kim loại yếu Trường hợp ngoại lệ: Fe ( r ) + 2FeCl3 ( dd ) 3FeCl2 ( dd ) Cu ( r ) + 2FeCl3 ( dd ) 2FeCl2 ( dd ) + CuCl2 ( dd ) Bài toán 2: Cho hỗn hợp (hoặc hợp kim) gồm Mg và Fe vào hỗn hợp dung dịch muối của 2 kim loại yếu hơn. (các kim loại tham gia phản ứng phải từ Mg trở đi) Bài 1: Cho hợp kim gồm Fe và Mg vào hỗn hợp dung dịch gồm AgNO3 và Cu(NO3)2 thu được dung dịch A và chất rắn B. a/ Có thể xảy ra những phản ứng nào? b/ Dung dịch A có thể có những muối nào và chất rắn B có những kim loại nào? Hãy biện luận và viết các phản ứng xảy ra. Hướng dẫn câu a. Do Mg hoạt động hoá học mạnh hơn Fe nên Mg sẽ tham gia phản ứng trước. Vì Ion Ag + có tính oxi hoá mạnh hơn ion Cu 2+ nên muối AgNO3 sẽ tham gia phản ứng trước. Tuân theo quy luật: Chất khử mạnh + chất Oxi hoá mạnh Chất Oxi hoá yếu + chất khử yếu. Nên có các phản ứng. Mg + 2AgNO3 Mg(NO3)2 + 2Ag (1) Mg + Cu(NO3)2 Cu(NO3)2 + Cu (2) Fe + 2AgNO3 Fe(NO3)2 + 2Ag (3) Fe + Cu(NO3)2 Fe(NO3)2 + Cu (4) Câu b Có các trường hợp có thể xảy ra như sau. Trường hợp 1: Kim loại dư, muối hết * Điều kiện chung - dung dịch A không có: AgNO3 và Cu(NO3)2 - chất rắn B có Ag và Cu. Nếu Mg dư thì Fe chưa tham gia phản ứng nên dung dịch A chỉ có Mg(NO3)2 và chất rắn B chứa Mg dư, Fe, Ag, Cu. Nếu Mg phản ứng vừa hết với hỗn hợp dung dịch trên và Fe chưa phản ứng thì dung dịch A chỉ có Mg(NO3)2 và chất rắn B chứa Fe, Ag, Cu. Mg hết, Fe phản ứng một phần vẫn còn dư (tức là hỗn hợp dung dịch hết) thì dung dịch A chứa Mg(NO3)2, Fe(NO3)2 và chất rắn B chứa Fe dư, Ag, Cu. Trường hợp 2: Kim loại và muối phản ứng vừa hết. Dung dịch A: Mg(NO3)2, Fe(NO3)2 Chất rắn B: Ag, Cu. Trường hợp 3: Muối dư, 2 kim loại phản ứng hết. * Điều kiện chung Dung dịch A chắc chắn có: Mg(NO3)2, Fe(NO3)2 Kết tủa B không có: Mg, Fe. Nếu AgNO3 dư và Cu(NO3)2 chưa phản ứng: thì dung dịch A chứa AgNO3, Cu(NO3)2, Mg(NO3)2, Fe(NO3)2 và chất rắn B chỉ có Ag.(duy nhất) Nếu AgNO3 phản ứng vừa hết và Cu(NO3)2 chưa phản ứng: thì dung dịch A chứa Cu(NO3)2, Mg(NO3)2, Fe(NO3)2 và chất rắn B chỉ có Ag.(duy nhất) AgNO3 hết và Cu(NO3)2 phản ứng một phần vẫn còn dư: thì dung dịch A chứa Cu(NO3)2 dư Mg(NO3)2, Fe(NO3)2 và chất rắn B chỉ có Ag, Cu. Bài tập: Một thanh kim loại M hoá trị II được nhúng vào trong 1 lit dung dịch CuSO4 0,5M. Sau một thời gian lấy thanh M ra và cân lại, thấy khối lượng của thanh tăng 1,6g, nồng độ CuSO4 giảm còn bằng 0,3M. a/ Xác định kim loại M b/ Lấy thanh M có khối lượng ban đầu bằng 8,4g nhúng vào hh dung dịch chứa AgNO3 0,2M và CuSO4 0,1M. Thanh M có tan hết không? Tính khối lượng chất rắn A thu được sau phản ứng và nồng độ mol/lit các chất có trong dung dịch B (giả sử thể tích dung dịch không thay đổi) Hướng dẫn giải: a/ M là Fe. b/ số mol Fe = 0,15 mol; số mol AgNO3 = 0,2 mol; số mol CuSO4 = 0,1 mol. (chất khử Fe Cu2+ Ag+ (chất oxh mạnh) 0,15 0,1 0,2 ( mol ) Ag+ Có Tính o xi hoá mạnh hơn Cu2+ nên muối AgNO3 tham gia phản ứng với Fe trước. PTHH : Fe + 2AgNO3 Fe(N