Title Chuyên Đề 3 - DÃY HOẠT ĐỘNG HÓA HỌC-DÃY ĐIỆN HÓA CỦA KIM LOẠI-P1.docx ✅

Chuyên Đề DÃY HOẠT ĐỘNG HÓA HỌC CỦA KIM LOẠI VÀ DÃY ĐIỆN HÓA TĂNG GIẢM KHỐI LƯỢNG Phần A: Lí Thuyết Cơ sở lí thuyết: 1. Dãy hoạt động hóa học của kim loại K, Na, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Pb, H, Cu, Ag, Au. Ý nghĩa của dãy hoạt động hoá học: - Từ trái sang phải, mức độ hoạt động hoá học giảm dẩn. - Các kim loại hoạt động hoá học mạnh như K, Na, Ca,... tác dụng được với nước ở điều kiện thường, giải phóng khí hydrogen. - Kim loại đứng trước H có thể tác dụng với dung dịch acid, giải phóng khí hydrogen. - Kim loại đứng trước (trừ K, Na, Ca,...) có thể đẩy kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch muối. 2. Dãy thế điện hoá của kim loại Là một dãy những cặp oxi hoá-khử được sắp xếp theo chiều tăng tính chất oxi hoá của các ion kim loại và chiều giảm tính chất khử của kim loại. Tính chất oxi hoá của ion kim loại tăng K + Na + Ca 2+ Mg 2+ Al 3+ Zn 2+ Fe 2+ Ni 2+ Sn 2+ Pb 2+ H + Cu 2+ Fe 3+ Ag + Hg 2+ Au 3+ K Na Ca Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H 2 Cu Fe 2+ Ag Hg Au Tính chất khử của kim loại giảm Ý nghĩa: Dãy thế điện hoá của kim loại cho phép dự đoán được chiều của phản ứng giữa hai cặp oxi hoá-khử: Phản ứng oxi hoá-khử xảy ra theo chiều tạo ra chất oxi hoá và chất khử yếu hơn. a. Kim loại càng về phía trái thì càng hoạt động (càng dễ bị oxi hoá); các ion của nó có tính oxi hoá càng yếu (càng khó bị khử). b. Kim loại đứng bên trái (không tác dụng với nước ở điều kiện thường: Từ Mg về sau) đẩy được kim loại đứng bên phải ra khỏi dung dịch muối. c. Kim loại bên trái H 2 đẩy được H 2 ra khỏi dung dịch axit thông thường (HCl, H 2 SO 4 loãng...). d. Chỉ có kim loại đứng đầu dãy (kim loại kiềm, kiềm thổ: K, Na, Ca...) đẩy được H 2 ra khỏi nước ở điều kiện thường (Mg đẩy được H 2 ra khỏi nước nóng). *Độ tăng hoặc giảm khối lượng của thanh kim loại:
(Kim loại B thoát ra bám hết vào thanh kim loại A) Khi nhúng một thanh kim loại A vào một dung dịch muối B n+ , nếu B bị đẩy ra bám hết vào thanh kim loại A, khối lượng của thanh kim loại sau phản ứng có thể tăng hay giảm. Tổng quát: m thanh kloại sau = m thanh kloại đầu - m kloại tan + m kloại bám +Khối lượng thanh kim loại sau phản ứng tăng khi m kloại bám > m kloại tan +Khối lượng thanh kim loại sau phản ứng giảm khi m kloại tan > m kloại bám **Độ tăng hoặc giảm khối lượng của dung dịch: (Kim loại B thoát ra bám hết vào thanh kim loại A) Tổng quát: m dd sau = m dd đầu - m kloại bám + m kloại tan (ra khỏi d.dịch) (đi vào d.dịch) +Khối lượng dung dịch sau phản ứng tăng khi m kloại tan > m kloại bám . +Khối lượng dung dịch sau phản ứng giảm khi m kloại bám > m kloại tan . **Độ tăng hoặc giảm khối lượng muối thu được sau khi cô cạn dung dịch: (Kim loại B thoát ra bám hết vào thanh kim loại A) Tổng quát: m muối sau = m muối đầu - m kloại bám + m kloại tan + Khối lượng muối sau phản ứng tăng khi m kloại tan > m kloại bám . + Khối lượng muối sau phản ứng giảm khi m kloại bám > m kloại tan . Nhận xét: +Khi khối lượng thanh kim loại sau phản ứng tăng, khối lượng dung dịch và khối lượng muối thu được sau khi cô cạn dung dịch giảm. +Khi khối lượng thanh kim loại sau phản ứng giảm, khối lượng dung dịch và khối lượng muối thu được sau khi cô cạn dung dịch tăng. + Anion gốc axit trong dung dịch muối không đổi. Chú ý: Nếu dùng kim loại ở dạng bột, kim loại bị đẩy ra và kim loại còn dư lắng xuống đáy bình. Phần B: Bài Tập Được Phân Dạng (mỗi dạng tối thiểu 10 câu) Dạng 1: Một kim loại A cho vào dung dịch chứa một ion kim loại B n+ : -Vị trí tương đối của các kim loại trong dãy thế điện hoá: B n+ A Điều kiện:
1. A khác K, Na, Ba, Ca. 2. Muối B n+ tan. Trường hợp đặc biệt: a. Kim loại từ Mg đến Zn khi tác dụng với dung dịch muối Fe 3+ : Thứ tự phản ứng: Fe 3+ → Fe 2+ → Fe 0 Ví dụ: Cho Mg vào dung dịch FeCl 3 thứ tự phản ứng xảy ra như sau: 1. Mg + 2FeCl 3 → 2FeCl 2 + MgCl 2 (Mg + 2Fe 3+ → 2Fe 2+ + Mg 2+ ) Khi Mg dư, FeCl 3 hết: 2. Mg + FeCl 2 → Fe + MgCl 2 (Mg + Fe 2+ → Fe 0 + Mg 2+ ) b. Kim loại từ Fe đến Cu 24344Fe(SO)+CuCuSO+2FeSO 322FeCl+Fe3FeCl c. Fe 2+ có thể đẩy Ag ra khỏi muối AgNO 3 2333FeCl+ 3AgNOFe(NO)+ 2AgCl + Ag Ví dụ minh họa: Nhúng thanh kim loại Al + dung dịch CuSO 4 Vị trí tương đối của các kim loại trong dãy thế điện hoá: Cu 2+ Al Phương trình phản ứng: 2Al + 3Cu 2+ → 2Al 3+ + 3Cu - Nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn, các trường hợp có thể xảy ra: Dung dịch chứa 2 ion 2Al 3+ , Cu 2+ : Dư Cu 2+ , hết Al. Dung dịch chứa 1 ion 2Al 3+ : Hết Cu 2+ , dư Al. Hết Cu 2+ , hết Al (phản ứng vừa đủ). Tăng giảm khối lượng: 2Al + 3Cu 2+ → 2Al 3+ + 3Cu (2 mol) 54 gam (2 mol) 192 gam M tăng= 192 - 54 = 138 g Ví dụ vận dụng 1: Nhúng một bản sắt (iron) có khối lượng 50 gam vào dung dịch CuSO 4 , sau một thời gian, nhấc bản sắt (iron) ra, rửa nhẹ, làm khô cân được 51 gam. Tính số mol muối sắt (iron) tạo thành sau phản ứng, biết rằng tất cả đồng (copper) sinh ra đều bám trên bề mặt bản sắt (iron). Giải: -Vị trí tương đối của các kim loại trong dãy thế điện hoá:
Cu 2+ Fe Phương trình phản ứng: Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu Theo ptrình 56 g(tan) 1 mol 64 g (bám) tăng= 64 - 56 = 8 g Theo bài x mol tăng= 51 - 50 = 1 g Ta có tỉ lệ thức: 1 x = 8 1  x = 1 8 = 0,125 mol. Vậy số mol FeSO 4 = 0,125 mol. Cách 2: Gọi số mol Fe tham gia phản ứng là x. Phương trình phản ứng: Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu (mol) x x x : m thanh kloại sau = m thanh kloại đầu - m kloại tan + m kloại bám m thanh kloại sau - m thanh kloại đầu = tăng = m kloại bám - m kloại tan tăng= 51 - 50 = 1 = 64x - 56x = 8x  x = 1 8 = 0,125 mol. Ví dụ vận dụng 2: Nhúng một thanh sắt (iron) nặng 11,2 gam vào 200 ml dung dịch CuSO 4 0,5M. Sau một thời gian, lấy thanh kim loại ra, cô cạn dung dịch thu được 15,52 gam muối khan (giả sử tất cả đồng (copper) kim loại thoát ra bám vào miếng sắt (iron)). a. Viết phương trình phản ứng hoá học xảy ra. Tính khối lượng từng chất trong 15,52 gam chất rắn. b. Tính khối lượng thanh kim loại sau phản ứng. Hoà tan hoàn toàn thnh kim loại này trong axit nitric đặc, nóng, dư thu được khí duy nhất nitơpeoxide NO 2 thể tích V lít (ở 27,3 O C, 0,55 atm). Viết phương trình phản ứng xảy ra. Tính V. Giải: a. Phương trình phản ứng xảy ra: Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu Số mol CuSO 4 : 0,1 mol, khối lượng CuSO 4 16 gam. Nếu CuSO 4 phản ứng hết muối thu được là FeSO 4 khối lượng 15,2 gam. 15,2 g < m muối khan = 15,52 g < 16 g Vậy CuSO 4 chưa tham gia phản ứng hết, còn dư. Muối khan gồm FeSO 4 và CuSO 4 . Gọi số mol Fe phản ứng là x mol, ta có khối lượng muối sau phản ứng: