Giải bài tập Hóa 12 Bài 22: Luyện tập: Tính chất của kim loại

§22. LUYỆN TẬP TÍNH CHAT CỦA KIM LOẠI
A. KIẾN THỨC BỔ SUNG
XÁC ĐỊNH TÊN KIM LOẠI VÀ OXIT KIM LOẠI
Xác định tên kim loại
n là hóa trị của kim loại (1 < n < 3).
M là nguyên tử khối của kim loại.
Ví dụ: M = 9n (1 < n < 3)
n
l
2
3
M
9
18
27
Kết luận
Loại
Loạ i
AI
Dựa vào hàm số M = f(n), biện luận
Xác định lên oxil kim loại
• Oxit kim loại hóa trị n : M2O„
* —= ị(FeO)
y 1
• Oxit kim loại : MXOV.
Vơi FCxOy
*- = j(Fe,O,) y 3
II. KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH MUỐI
í. Dãy điện hóa: Dãy điện hóa cùa kim loại. là một dãy những cặp oxi hóa khử được xắp xếp theo chiều lãng tính oxi hóa cùa các ion kim loại và chiều giảm dần tính khử của kim loại.
K+
Ba2+
Ca2+
Na+
Mg2’
Al-l+
Zn2+
Fc-
Ni2*
Sn2’
Pb2+
2H*
-"F ' c	+
Cu ' Fe
Ag+
K
Ba
Ca
Na
Mg
Al
Zn
Fe
Ni
Sn
Pb
h2
... 1 c 2t Cu ! Fe
Ag
Nhận xét :
Tính khử của các kim loại gi;ím dần từ trái sang phiíi : K > Ba > Ca > Na > ...
Tính oxi hóa cùa các ion lăng dần từ trái sang phái: K+ Kim loại có lính khử càng mạnh thì ion cùa nó có lính oxi hóa càng yếu.
Phản ứng giữa hai cặp oxi hóa klnì :
Dãy điện hóa cua kim loại cho la dự đoán được chiều của phản ứng giữa 2 cặp oxi hóa khử. Giữa 2 cặp oxi hóa khử sẽ xây ra phán ứng theo chiều:
Cliéìt (ixi lỉâa mạnh nhất sẽ oxi hóa chất khứ mạnh nhài sinh ra chất axi hóa yếu hơn và chất khứ yến hơn.
Để thuận tiện trong cách viêt phương trình phản ứng ta thương sử dụng quy tắc u.
Kim loại tác dụng vơi dung dịch muôi
Điều kiện để kim loại A dấy kim loại B ra khơi dung dịch muối
A đứng trươc B trong dãy diện hóa.
A không tan trong nươc
Muôi ciìa A và B phải lan.
Kim loại tác dụng vơi dung dịch muối :
Xét ba cặp oxi hóa khử theo dúng thư tư dãy điện hóa
A"4'	B'"*	ck+
A	1
1	1
B	C
Theo thứ lự này: Tính khử: A > B > c, lính oxi hóa: A"+< B'n+< ck+. Có hai trương hợp phổ biên sau đây :
• Hai kim loại lác dụng vơi dung dịch một muối:
Tổng quát : A, B tác dụng vơi dung dịch ck+.
A có lính khử mạnh hơn B. nên A ưu tiên phản ứng vơi ck+ trước
A + ck+-> Al,+ +cị B + ck+-> B"1+ + cị
Một sô'kết quả phổ hiến : (Các phản ứng xảy ra hoàn toàn )
A
B
ck+
Rắn X
Dung dịch Y
Còn dư
Còn nguyên
Hốt
c, Ae(*,n dư , Beòh nguyên
An+
Hốt
Cùn dư
Hết
I^còn dư
An+, Bn,+
Hết
Hốt
Hết
c
An+, Bm+
Hết
Hốt
Còn dư
c
A B+ D B1 +	/'~’k +
A , O » c dư
• Một kim loại tác dụng với dung dịch hai muối:
Tổng quát : A lác dụng vói dung dịch B"’+. ck+
ck+ có tính oxi hóa mạnh hơn B"'+, nên ck+ ưu tiên phản ứng với A trươc A + ck+—> A +Cị A + B"l+—> A"++ Bị
Một S(V kê't quá phổ hiến : (Các phản ứng xảy ra hoàn toàn )
ck+
B"’+
A
Rắn X
Dung dịch Y
Còn dư
Còn nguyên
Hốt
c
Ạ n+ pm+	z"-«k+
A , D èòn nguvên,	còn dư
Hết
Còn dư
Hết
c, B
4n+ Rm+
J	còn dư
Hết
Hốt
Hốt
c, B
An+
Hết
Hốt
Còn dư
c B
An+
Độ tăng giảm khối lượng của thanh kim loại khi nhúng vào dung dịch muối : Am,a„g nìkim loai hám ưikíro loại laiì Anigkim — mkinl |t,;,i (an lơkimìoai hám
Ví dụ 1. Hòa tan lioàn toàn 4,48 ỊỊum một kim loại M vào một lượiiỊỊ dư dunf> dịch HCl thu dược ỉ ,792 lít Hdđktc).
ỉ. Xác định tên kim loại M.
Cho 3,36 lỉíini kim loại tác dụiìỊỊ với 140 ml dutiỊỊ dịch AịịNO.HM, khuấy đều, sau khi plỉdn ứtiỊi kết thúc thu được m yarn chất rắn. Tính m.
Hòa tan toàn toàn m yam M vào dunỊt dịch HdìO.1 loãny dư thu được nil
ỊỊani muối. Hòa tan hoàn toàn m yam M vào duiifi dịch H:so4 dặc nóiiỊỊ dư thu dược nự ỊỊíim muối. Biết Iiự -III/ - 0.96 (ĩi). Tính m.
Giải
Đặt hóa trị cua kim loại M là n, khối lượng mol nguyên lử của M là M, X mol
2M + 2nHCl -> 2MC1„ + nH2T nx
nx 1,792
Ta có
 M = 28n (1 < n <3)
Mx=4,48
M
28
56	84
Kết luận
Loại
Fc	Loại
n
i 1
2	3
.	.	. „ 3.36	,
2. Sô mol Fe ~	=0,06moi; số mol AgNO;, 1.0.14 = 0,14 moi.
56	5	■	’
Vì AgNOì dư nên
Fe	+	2AgNO. -»Fe(NO.,)2	+
0.06 -» 0,12 -» 0,06 -> Fe(NO’,)i + AgNO.uii, —> Fe(NO.i).i +
2Agt
0,12
Agt
Trước phản ứng
0,06	0.02 = (0.14- 0,12)
Phản ứng
0.02 ->
0,02
Khôi lượng Ag thu được: m = (0,12 + 0,02). 108= 15,12(g).
Đặt số mol Fe là a mol Fe + H2SO4 loãng -2> FeSO4 + Hit
H	—>	£1
2Fe + 6H1SO4 J.,c„ong -> Fe2(SC)4), + 3SO2t+6H2O a
ít	—>	—
ọ
Theo bài m2 -ni| = 0,96 => ^-.400 -a. 152 = 0.96 => a = 0,02
2
Khối lượng Fe m = 0,02.56 = 1,12 (g)
Ví dụ 2. Cho hỗn hợp X ỊỊồm 0,04 moi Mì’ và 0,05 moi Fe tác dụn.iỊ với 100 ml dung dịch Cu(NOd: 0,7M. kliuấy đều. Sau khi plúín IĨI1ỊÌ xảy ra hoàn toàn thu được 100 ml duny dịch Y và m yarn chất rắn /L
Tính lĩồny độ mol/lít của các chất có trolly duny dịch Y và m.
Cho toàn hộ chát rắn ,4 tác dụny với một lưựny duny dịch TCSO4 đặc nóny dư thu dược V lít SO; (dktcì là san phẩm khít' duy nlìất. Tính V.
Giải
Hỗn hợp X (0,04 moi Mg và 0.05 mol) lác dụng với 0.07 mol Cu(NO’,)i.
Mg có tính khử mạnh hớn Fe nên Mg ưu liên phản ứng vói Ciử+ trưóc Mg + Cu(NO,); —Mg(N0’,)2 + Cut 0,04—»	0,04	->	0,04	-» 0,04
Fe + Cu(NOi)2 —► Fe(N002 + Cut 0,03 0,03 -> 0.03
• Đung dịch Y: Mg(NO,)i 0,04 mol; Fe(NOj)2 0.03 mol.
Nồng độ mol/líl của các chât có trong dung dịch Y:
CM,
0,03
"ÕT
= 0.3M.
• Chất rắn A: Cu (0,04 + 0,03) = 0,07 mol; Fedư((),()5 - 0,03) = 0,02 moi. Khối lượng chất rắn A : m = 0,07.64 + 0,02.56 = 5,6 (g).
2. Cu + 2H2SO4 đặc nóng -> CuSOd + SO2t + 2H2O 0,07	->	0,07
2FCdư + 6H2SO4 đặc nóng -> FC2(SC>4)3 + 3SO2T + 6H2O 0,02	0,03
Thể tích so2 sinh ra (đktc) V = (0,07 + 0,03).22,4 = 2,24 (lít)
Ví dụ 3. Cho m gam hột Al tác dụng với 100 mỉ dung dịch hỗn hợp Cu(NOT):
0,5M vù AgNOỉ 0,6M, khuấy đều, sau khi phản ứng xay ra hoàn toàn thu được 100 nil dung dịch X chứa hai muối và 8,4 gam rắn y.
7. Tính m.
Tính nồng độ mol/lít của các chất có trong dung dịch X.
Nho từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch X, khuấy đều đến khi kết tua không còn tluiv dổi nữa, lọc thu dược a gam kêt túa. Viêt các phương trình phdn ứng xay ra và tính a.
Giải
1.
2.
Số mol Cu(NCb); 0,05 mol; số mol AgNOd 0,06 mol
Dung dịch X chứa hai muôi là A1(NOỌ.’, và Cu(NOi)2 dư.
Đặt số mol AI phản ứng với Cu"'* là X mui.
Ag+ có tính uxi hóa mạnh hơn Cn +. nên Ag’ ưu lien phán ứng với AI trước AI + 3AgN0s —> AlíNO,).; - 3Ag4 0,02 0.06
2A1	+ 3Cu(NO3)2 -> 2A1(NO;03 + 3Cu4
X	—>	l,5x	—>	X -> l,5x
Chát rắn Y: Ag 0,06 mol; Cu l,5x mol => 0,06.108 + l,5x.64 = 8,4 => X = 0,02 Khôi lượng bột Al: m = (0,02 + 0,02).27 = 1.08 (g)
Dung dịch X gồm: AKNOO.Ì 0.04 moi: Cu(N0.02difO,()5 - 1,5.0,02 = 0,02 mol Nồng độ mol/lít của các chất cớ trong dung dịch X:
1 AKNOj >3
0.04
0,1
: 0,4M;
ck
0,02
0,1
= 0,2M.
3. AK.NO.O3 + 3NaOH -> Al(OH)3ị + 3NaNO3 CuỊNoíh + 2NaOH -> Cu(OH)2ị + 2NaN0.3
0,02 -> 0,02 AKOHb + NaOH ->NaAlO; + 2H:0
Khối lượng kết tủa thu được: m = 0,02.98 = 1,96 (g).
Ví dụ 4. Diện phân 100 ml dung dịch CuSO4 0.8M (diện cực trơ), khi catot răng lén 3,2 gam thì dừng quá r rin lì diện phân. Biết thê tích dung dịch không thay đồi trong suốt quá trình điện phân.
Viết phương trình phản ứng xay ra tại mỗi điện cực và phương trình chung cho quá trình diện phân.
Tính hiệu suất điện phân.
Tính nồng độ mol/ỉít của các chất có trong dung dịch /A.
; * Anot (+): SO2 , H2O I
H2O -> 2H+ + '/2O2T + 2e
Phương trình điện phân lổng quái
C11SO4 + H2O	Cuị + '/2O2t+ H2SO4
3.2
0,05
64
= 0,05
0,05
Tính the tích dun.ỊỊ dịch NíiOH IM tòi thiển cần dìmx dê' làm kết tủa ion Cii cá ironịỉ dnnx dịch A
Giải
L C11SO4 ■-> Cu2+ + SO;
* Catot (-): Cu24, H;0
Cu2+ + 2e -> Cui
3. Dung dịch A: H2SO4 0,05 mok C11SO4 dư 0,03 moi Nồng độ mol/lil của các châì có trong dung dịch A
• CK
IHS4
0,05
0,1
= 0.5 M:
0.03
0.1
= 0,3 M.
4. Phản ứng trung hòa ưu tiên xảy ra trước
H2SƠ4 + 2NaOH -> Na2SO4 + 2H2O
0,05	-»	0,1
CuSƠ4dư + 2NaOH -> Cu(OH)2ị + Na2SO4 0.03	-»	0.06
The tích dung dịch NaOH IM tối thiểu đã dùng:
V = °'1 +[(),()Ô = 160ml = 0.16(1).
II,,	0,08
Hiệu suất điện phân: H% - —.100 -	100 = 62,5%.
B. BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Cô 4 inn Cu:\ Ali+, Ke:\ /•?•’*. lun cú số electron iĩ lớp II g nùi cùng nliiền nhài lù zẮ./•>’■*.	C.AI'\	/). Cíè\
Kim ỉnựi có lính ch(íi vật lí chung là (lần diện, dẫn nhiệt, (lèn \ (I cú (inli kim. Nguyên nhân diu Iilìửiig lính chất VỘI lí chung diu kim loại lù (lu trong linh thế kim loại cú
/V nhiều elect run dục thâu.	lí cúc inn dưiỉng chuyên dộng tự du.
c. cúc electron chuyên dộng tự du.	I). nhiều iun dương kim loại.
Kim loại khác nhan có dộ dẫn diện, dãn nhiệt khác nhau. Sự khác nhau dó dược quyết dịnh hoi
A. khối lượng riêng khúc nhau.	II. kiêu mạng linh thé kltúc nhún.
c. mật dộ electron tự du khúc nhau.	Ị). mật dộ iun dương khúc nhau.
Ngâm một lú ni ken trung những dung dịch muni SUU : MgSOj, NuCỈ, CuSOj, AlCh, 7dìCl:, PbịNO.d;, AgNOy. Hây chu biết muôi nàn cú phún ứng với Ni. Giai thích vù viết phương trình hóa hục.
ơ. Dê lùm sạch một mấu lliiíy ngân cú lun tạp chất lù kẽm. thiếc, chì người tu khuây mun thiivngân này trung dung dịch HgSOj.
(lị Hây giúi illicit phương pháp lùm sụcli vù viết các phưttng trình hóa hục.
hỉ Nếu hục cú lun lụp chui lù cúc kim loại núi trên, hung cúcli nàn cú thế loại dược lụp chất ? Viết pliưimg trình Itóu hục.
Hòa lan lioàn loàn 21) ỊỊCIIII hồn liợp Ke và Mn Ironn diinn dịch HCI llni dược If-iini khi H;. Khi cô cạn dunn dịch thu dược hao nhiêu nam muối khan ?
/í. 54.5 gain .	/ỉ 55.5 nam.	c 56.5 KÍIIII .	I) 57.5 nam
Hòa lan hoàn loàn 0,5 nam liồn hợp n<ìm Ke và một kim loại hóa trị II ironn (luiin dịch HCI iliu dược z. /2 lil
H; i) dktc. Kim loại lioá trị II dó là
a. Mn	li. Ca	c. Zn.	I), lie.
Cho 16,2 nam kim loại M có hoá trị II lúc dụn/i với II. 15 mol O;. Chất rắn thu dược sau phàn ứnỊi dem lioà lan vào dunn dịch HCI dư thấy tlioúl ru 1.1.44 III H; ứ dklc. Kim loại M là
A Ke.	II. AI.	c. Ca.	I) Mn
Có 5 kim loại là Mn. Ha. AI. Ke. An. Nêu chi dùnn thêm ilunn dịch H;SOj loũnn thì có thê nhận biết dưựí
CÚI. kim loại
A. Mn. Ha. An-	II Mn. Ha. AI.
c. Mn. Ha. AI. Ke.	I). Mn. Ha. AI. Ke. An.
Cho hột Cu dư vào dutiỊỊ dịch hồn hợp ỉiồni Te(N().). và AịỉNO.i. Sau khi pliiin ứnịỉ, kết iliÍK thu dược chất rắn A và dutìỊi dịch li. Viết phưưnx trình hóa học cua các phân ứiiịỉ ,\dy ra và cho biết A, li ỊỊồỉỉi nltữnịỉ chất gì. lỉiết ràtiỊi :
Tính o.xi hoá : Ax* > Te'* > Cu:* > T'e:*
Tính khử:	Cu > Te'* > Aịị.
Hướng dẫn giải
Chọn B. Ion có số electron ó lóp ngoài cùng nhiều nhâl là Fc2+
1 s22s22pí’3s23ph3dft (có 14 e ở lớp 3).
Chọn c.
Chọn c.
Tính khử của Ni > Pb > Cu > Ag; tính oxi hóa của Ni2+ < Pb2+ < Cu2+ < Ag+. Nên Ni phản ứng được vói dung dịch muối CuSO4, Pb(NO4)2, AgNO? và không phản ứng vói MgSO4, NaCl, AlClí, ZnCk
• Ni + CuSO4-> NiSO4 + Cu ị Ni + Pb(NO3)2 -> Ni(NO3)2 + Pbị Ni + 2AgN0.Ị —> Ni(NO4)2 + 2Agị
a) Tính oxi hoá :Zn2+ Sn > Pb > Hg
Đổ làm sạch Hg có lẫn tạp ehât là Zn, Sn, Pb. cho hồn hựp lác dụng với dung dịch Hg2+dư, khutíy đều, lọc thu Hg.
Zn + Hg2+ -> Zn2+ + Hg ị Sn + Hg2+ —> Sn2+ + Hg ị Pb + Hg2+ -> Pb2+ + Hg ị
b) Tính oxi hoá : Zn2+ Sn > Pb > Ag.
Đổ làm sạch Ag có lẫn tạp chai là Zn, Sn, Pb, cho hồn hợp lác dụng với dung dịch Ag+ dư, khuây đều, lọc thu Ag.
Zn + 2Ag+ —> Zn2+ + 2Ag ị Sn + 2Ag+ -> Sn2+ + 2Ag ị Pb + 2Ag+-> Pb2++ 2Ag ị
Chọn B. Ta có: nHC| =2nH = 2.2- = 1 mol
Áp dụng định luật bảo loàn khối lượng ta có:
nihóii hợp krm loại T	nrihđuôi 4“ ưtpi' —4 20 + 1.36,5 — ưiMuốị 4- 1
=> mMụối = 55,5 (g).
Chọn D. Sử dụng phương pháp trung bình
Đặl kí hiệu chung của hai kim loại là M, khối lượng mol nguyên tử trung bình là M.
M + 2HC1 -> MC12 + H2 í
..... 1.12
0,05	<-	0,05 =
22,4
Ta có: 0.05.M = 0,5 => M|k. = 9 < M = 10 < M|.c = 56.
Chọn B. Chât rắn thu được sau phản ứng tác dụng vơi dung dịch HC1 dư giải phóng H2, chứng ló kim loại M dư. Đặt số mol M tác dụng vơi 02 là X mol; số mol M dư là y mol
4M + nO2 -> 2M2O„ nx	nx
4	2
Chất rắn thu dược sau phàn ứng gồm M2On (-2- mol): MJư.
M2On + 2nHCl -> 2MC1„+ nH2O 2MdƯ + 2nHCl -> 2MC1„ + nH2"t
Ta có:
ny 13,44 
2	22,4	•
M(.x + y) = 16,2
nx = 0,6
ny = l,2	=>
M(x + y)= 16,2
n(x + y) = l,8	(1)
M(x+y) = 16,2 (2)
Lây (2) chia (1) ta được M = 9n (1 < n < 3)
n
l
2
3
M
9
I8
27
Kết luận
Loại
Loại
AI
Vậy kim loại M là Al ( nhôm)
Chọn D.
• Dùng dung dịch H2SO4 loãng :
Ba + H2SO4 —>
BaSO4ị
+ H;T
Mg + H2SO4 -> MgSO4
+ H2Ĩ
2A1 + 3H2SO4 -> A12(SO4)3 + 3H2T Fc + H2SO4 -» FcSO4 + H2T
Mẩu tạo kết tủa là Ba. Thêm Ba vào cho đến dư, sau đó lọc bỏ kết tủa. thu được dung dịch Ba(OH)2 do phản ứng
Badư + 2H2O -> Ba(OH)2 + H2 ĩ
Mẫu không tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng là Ag.
Cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào ba dung dịch muối sunfat mới vừa tạo thành ỡ trcn.
Mầu tạo kết tủa màu trắng xanh là dung dịch FeSO4=> Fc.
FcSO4 + Ba(OH)2 —> BaSO4ị + Fc(OH)2ị (trắng xanh)
Mẩu tạo kết tủa và kết tủa tan đi một phần là dung dịch A12(SO4)3 => AI
A12(SO4).3 + 3Ba(OH)2 -> 2Al(OH)3ị + 3BaSO4ị 2A1(OH)3 + Ba(0H)2 -> Ba(A102)2 + 4H2O
Mẩu còn lại là MgSO4 => Mg.
Nhận xét / Đây là một bài nhận biết rất khó (bài này giống câu số 1 của để thi Đại học Giao thông Vận tải năm học 2001-2002). Với cách giải này học sinh khó có thể hiểu được, bởi vì có quá nhiều kiến thức các em chưa được học. Vì vậy chúng tôi nghĩ rằng bài tập này nên để ồ chương 8 là tốt nhất. Khi đó các em đã học hết các kiến thức hi vọng các em có thể hiểu được.
Tính oxi hoấ :
Cu2+ <
Fe3+ <
Ag+
1 1 1 1
10.
Tính khử:	Cu > Fc2+ > Ag
Thứ tự phản ứng xảy ra
Cu + 2AgNŨ3 -> Cu(NO3)2 + 2Ag ị	(1)
Cu + 2Fc(NO3).3 -> Cu(NO3)2 + 2Fc(NO3)2 (2)
Phản ứng hoàn toàn và Cu dư nên chát rắn A gồm : Ag và Cu dư. Dung dịch B gồm : Cu(NƠ3)2, Fc(NC>3)2.