Cách giải bài tập Kim loại tác dụng với dung dịch muối hay, chi tiết

A. Phương pháp & Ví dụ

Lý thuyết và Phương pháp giải

    Vận dụng dãy thế điện cực chuẩn:

    - Kim loại của cặp oxi hóa – khử có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn khử được cation kim loại của cặp oxi hóa – khử có thế điện cực chuẩn lớn hơn ra khỏi dung dịch muối (hay nói các khác: kim loại có tính khử mạnh và không tan trong nước đẩy được kim loại có tính khử yếu hơn ra khỏi muối).

    - Trường hợp hỗn hợp nhiều kim loại tác dụng với hỗn hợp nhiều muối, thì phản ứng xảy ra ưu tiên theo thứ tự: chất oxi hóa mạnh tác dụng với chất khử mạnh để tạo ra chất oxi hóa yếu hơn và chất khử yếu hơn.

    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.

Ví dụ minh họa

Bài 1: Ngâm một cái đinh sắt vào 200 ml dung dịch CuSO₄. Sau khi phản ứng kết thúc, lấy đinh ra khỏi dung dịch, rửa nhẹ, làm khô thấy khối lượng đinh sắt tăng thêm 0,8 gam. Tính nồng độ mol của dung dịch CuSO₄ ban đầu.

Hướng dẫn:

    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_{CuSO4 phản ứng} = 0,8/8 = 0,1(mol)và C_MCuSO4 = 0,1/0,2 = 0,5M

Bài 2: Cho 2,24 gam bột Fe vào 200 ml dung dịch hỗn hợp gồm có AgNO₃ 0,1M và Cu(NO₃)₂ 0,5M, 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 của các chất trong dung dịch B.

Hướng dẫn:

    n_AgNO3 = 0,02 (mol); n_Fe = 0,04 (mol); n_Cu(NO3)2 = 0,1(mol)

    n_{Fe phản ứng (1)} = 0,01(mol); n_{Fe pư (2)} = 0,04 - 0,01 = 0,03 (mol)

    n_Cu(NO3)2dư = 0,1 - 0,03 = 0,07 (mol)

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

    ⇒ m_A = 0,02.108 + 0,03.64 = 4,08(gam)

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

    Cu(NO₃)₂: 0,07 (mol) ⇒ C_M = 0,35M

Bài 3: Cho 0,774 gam hỗn hợp Zn và Cu vào 500 ml dung dịch AgNO₃ nồng độ 0,04M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn được chất rắn X nặng 2,288 gam chất rắn. Hãy xác định thành phần của ?

Hướng dẫn:

    Ta có: n_AgNO3 = 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) < m_X ⇒ 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) < m_X ⇒ Cu có phản ứng nhưng còn dư.

    Vậy X gồm Ag và Cu.

Bài 4: Nhúng thanh kim loại kẽm vào một dung dịch chứa hỗn hợp 3,2 gam CuSO₄ và 6,4 gam CdSO₄. Hỏi sau khi Cu và Cd bị đẩy hoàn toàn khỏi dung dịch thì khối lượng thanh kẽm tăng hay giảm bao nhiêu?

Hướng dẫn:

    Ta có: n_CuSO4 = 3,2/160 = 0,02 (mol); n_CdSO4 = 6,24/208 = 0,03(mol)

    Từ (1) và (2) ⇒ ∑m_{Cu + Cd} = (0,02.64) + (0,03.112) = 4,64(gam)

    Và m_{Zn 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)

B. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: 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. Cd^2+v

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 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