Tiêu đề CHUYÊN ĐỀ 11.doc ✅

Trang 1 CHUYÊN ĐỀ 11 - TOÁN KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH MUỐI I – KIẾN THỨC CẦN NHỚ 1. Cơ sở lý thuyết a) Phản ứng của kim loại với dung dịch muối K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Cr, Fe, Sn, Pb, H, Cu, Ag, Hg, Pt, Au. Giảm dần mức độ hoạt động hóa học của các kim loại - Kim loại (không phản ứng với nước ở nhiệt độ thường) đẩy được kim loại yếu hơn nó (đứng sau nó trong dãy HĐHH kim loại) ra khỏi dung dịch muối. Ví dụ: 22FeCuClFeClCu - Các kim loại tan trong nước (K, Na, Ca, ...) tác dụng gián tiếp với muối trong dung dịch vì chúng tác dụng được với nước. Ví dụ: Cho Na vào dung dịch 4CuSO thì các phản ứng xảy ra như sau: 22222NaHONaOHH 42242()NaOHCuSOCuOHNaSO b) Thứ tự phản ứng: - Khi cho nhiều kim loại vào dung dịch chứa nhiều muối thì các sản phẩm và chất còn dư đều nằm trong cùng một hỗn hợp, các phản ứng xảy ra rất phức tạp. Để đơn giản trong việc giải toán, nếu phản ứng hoàn toàn thì ta thực hiện theo nguyên tắc: phản ứng nào có khoảng cách 2 kim loại đẩy nhau xa hơn (theo dãy hoạt động hóa học của kim loại) thì xảy ra trước, khi phản ứng này xong thì mới xảy ra các phản ứng tiếp theo. Ví dụ: Cho hỗn hợp (Fe, Mg) vào dung dịch 3AgNO thì thứ tự phản ứng là: 3322()2MgAgNOMgNOAg 3322()2FeAgNOFeNOAg 32333()()FeNOAgNOFeNOAg (Nếu 3AgNO có dư) c) Bản chất độ tăng (giảm) khối lượng kim loại. - Bản chất độ tăng hoặc giảm khối lượng của kim loại (∆m) chính là sự chênh lệch khối luợng giữa kim loại phản ứng (kim loại mòn) và kim loại sinh ra (kim loại bám). +) Độ tăng khối lượng kim loại: ∆m (tăng) = m kim loại bám – m kim loại mòn = m KL lấy ra – m KL ngâm vào +) Độ giảm khối lượng kim loại: ∆m (giảm) = m kim loại mòn – m kim loại bám = m KL ngâm vào – m KL lấy ra +) Nếu khối lượng kim loại tăng (giảm) a% thì ).100%( %KL m bđ am  - Nếu khối lượng kim loại tăng (hoặc giảm) bao nhiêu gam thì khối lượng muối và dung dịch muối cũng giảm (hoặc tăng) bấy nhiêu gam. d) Một số chú ý quan trọng: - Khi cho các kim loại từ Fe đến Cu (theo dãy HĐHH) vào dung dịch muối Fe(III), phản ứng hoàn toàn thì Fe(III) chỉ bị đẩy về Fe(II). Ví dụ: 32Fe23FeClFeCl 32222CuFeClCuClFeCl - Khi cho các kim loại từ Mg đến trước Fe (theo dãy HĐHH) vào dung dịch muối Fe(III) đến khi phản ứng hoàn toàn thì nguyên tố Fe chuyển dần từ muối Fe(III) → muối Fe(II) → kim loại Fe.
Trang 2 Ví dụ: 32222MgFeClMgClFeCl 22()MgduFeClMgClFe - Theo nguyên tắc kim loại mạnh hơn “cướp” gốc axit trong muối của kim loại yếu hơn, nên muối sau phản úng phải ưu tiên sự có mặt của muối kim loại mạnh hơn, kim loại sau phản ứng phải ưu tiên sự có mặt của các kim loại yếu hơn. Ví dụ: Cho (Al,Mg) + dung dịch [AgNO 3 , Cu(NO 3 ) 2 ] + Nếu sau phản ứng có 3 kim loại thì → các kim loại là Ag, Cu, Al. + Nếu sau phản ứng có 2 muối thì → các muối là Mg(NO 3 ) 2 , Al(NO 3 ) 3 . - Để dự đoán lượng chất lấy vào phản ứng dư hay thiếu ta thường áp dụng một số phép so sánh sau đây: + So sánh tổng số mol hóa trị của các đơn chất kim loại với tổng số mol hóa trị của các gốc axit trong muối (hoặc kim loại trong muối) (theo quy tắc hóa trị). + So sánh khối lượng kim loại trong muối ban đầu với khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng. (hoặc với khối lượng các sản phẩm của phản ứng phụ). 2-Phân dạng và các ví dụ minh họa. 2.1-Dạng 1: Một kim loại tác dụng với dung dịch chứa một muối a) Phương pháp giải toán: Thường áp dụng các phương pháp đại số hoặc tăng giảm khối lượng Phương pháp đại số Phương pháp suy luận tăng giảm . - Đặt x là số mol phần kim loại đã phản ứng - Viết PTHH, tính theo PTHH với ẩn x đã đặt. - Lập phương trình toán biểu diễn độ tăng hoặc giảm khối lượng. - Giải pt tìm số mol x và kết luận - Xác định ∆m theo PTHH (theo hệ số cân bằng) - Xác định ∆m theo đề bài - Áp dụng công thức: - ( ) ()A mtheođe hesocuaA mtheon PTHH    - Tính toán theo yêu cầu của đề bài b) Ví dụ minh họa Ví dụ 1. Để phủ một lớp bạc lên một vật bằng đồng có khối lượng 8,48 gam, người ta ngâm vật đó vào dung dịch AgNO 3 . Sau một thời gian lấy vật đó ra khỏi dung dịch, rửa nhẹ, làm khô, rồi đem cân được 10 gam. Viết phương trình phản ứng xảy ra và tính khối lượng bạc phủ lên trên bề mặt của vật. Phân tích Đây là dạng hài lập đơn giản của dạng một kim loại phản ứng với dung dịch chứa một muối. Để giải bài toán này học sinh cần hiểu một số nội dung sau: - Cu hoạt động hóa học mạnh hơn Ag nên đẩy được Ag khỏi dung dịch AgNO 3 . - Phản ứng xảy ra trên bề mặt của vật nên Ag sinh ra bám trên vật bằng đồng. - Khối lượng kim loại tăng lên là do khối lượng kim loại sinh ra (bám vào vật) lớn hơn khối lượng kim loại đã phản ứng: m Ag(sinh ra) – m Cu(phản ứng) = 1,52 gam Hướng dẫn * Cách 1: Phương pháp đại số 3322()2CuAgNOCuNOAg x mol 2x mol Theo đề bài ta có: 8,48.642.108100,01xxx mol Vậy khối lượng Ag phủ trên vật là:
Trang 3  0,01.2.1082,16 Agsinhram gam * Cách 2: Phương pháp tăng giảm khối lượng 3322()2CuAgNOCuNOAg Theo phản ứng: 1 mol Cu → 2 mol Ag => tăng 21654152m gam Theo đề: 108,481,52m gam 1,52 .20,02 152Agn mol  0,01.2.1082,16 Agsinhram (gam) Ví dụ 2. Một thanh kim loại M hoá trị II được nhúng vào 200ml dung dịch FeSO 4 thấy khối lượng tăng lên 3,2 gam. Nếu nhúng cùng thanh kim loại M đó vào 400ml dung dịch CuSO 4 thì khối lượng của thanh tăng lên 8,0 gam. Biết rằng các phản ứng nói trên đều hoàn toàn và sau phản ứng còn dư kim loại M. Hai dung dịch FeSO 4 và CuSO 4 có cùng nồng độ mol ban đầu. Tính nồng độ mol của mỗi dung dịch và xác định kim loại M. Phân tích Kim loại M dư nên → FeSO 4 và CuSO 4 đều phản ứng hết. Hai dung dịch CuSO 4 và FeSO 4 có cùng nồng độ mol → tỷ lệ số mol bằng tỷ lệ thể tích → số mol CuSO 4 gấp 2 lần so mol FeSO 4 Hướng dẫn * Cách 1: Phương pháp đại số Gọi nồng độ của mỗi chất trong dung dịch là x (mol/l) 4 0,2FeSOnx mol; 40,4CuSOnx 44MFeSOMSOFe 0,2x 0,2x (mol) 44MCuSOMSOCu 0,4x 0,4x (mol) Theo đề bài ta có: 0,2..560,2..3,20,5 24 0,4..640,4..8,0.12 xxMx M xxMxM     Vậy kim loại M là Magie (Mg) Nồng độ mol của mỗi dung dịch muối là : 440,5MFeSOMCuSOCCM * Cách 2 : Sử dụng tăng giảm khối lượng 44MFeSOMSOFe 0,2x 0,2x (mol)  tăng 10,2.(56)mxM 44MCuSOMSOCu 0,4x 0,4x (mol)  tăng 10,2.(56)mxM Hệ phương trình 0,2..(56)3,2 24;0,5 0,4.(64)8,0 xM Mx xM     (mol/l) * Cách 3 : Phương pháp giả thiết Giả sử dùng 200ml dung dịch FeSO 4 và 200ml dung, dịch CuSO 4 thì thanh M tăng lần lượt 3,2 gam và 4,0 gam → m Cu − m Fe = ∆m = 4 − 3,2 = 0,8 (gam) 4444 0,80,1 0,1()0,5 64560.2FeSOCuSOMFeSOMCuSOnnmolCCM 
Trang 4 44MCuSOMSOCu 0,1 0,1 0,1 (mol) Ta có: 0,1.640,1M4M24g/molM là magie (Mg). Ví dụ 3. Có 2 thanh kim loại M (có hoá trị II), mỗi thanh nặng 20 gam. a) Thanh thứ nhất được nhúng vào 100ml dd AgNO 3 0,3M. Sau một thời gian phản ứng, lấy thanh kim loại ra, rửa sạch, làm khô đem cân lại thấy thanh kim loại nặng 21,52 gam và nồng độ AgNO 3 trong dung dịch còn lại là 0,1M. Coi thể tích dung dịch không thay đổi và lượng Ag sinh ra bám hoàn toàn vào thanh kim loại. Xác định kim loại M. b) Thanh thứ 2 được nhúng vào 460 gam dung dịch FeCl 3 20%. Sau 1 thời gian phản ứng, lấy thanh kim loại ra, dung dịch thu được có nồng độ % của MCl 2 bằng nồng độ % của FeCl 3 còn lại. Biết rằng ở đây chỉ xảy ra phản ứng theo sơ đồ: 322MFeClMClFeCl Xác định khối lượng thanh kim loại khi được lấy ra khỏi dung dịch. (Trích đề thi HSG môn hóa học lớp 9 tỉnh Phú Thọ, năm học 2012-2013) Phân tích a) Thể tích dung dịch không đổi → nồng độ giảm xuống là do phản ứng → tính được số mol AgNO 3 phản ứng (0,02 mol). Độ tăng khối lượng kim loại ∆m = 1,52 gam = m Ag(sinh ra) – m M(phản ứng) b) Mấu chốt ở cho "nồng độ % của FeCl 3 dư bằng nồng độ % của MCl 2 ”, với M là kim loại đã biết ở câu trên, cần lưu ý kim loại lấy ra chỉnh là phần dư của kim loại M (vì theo đề cho phản ứng không sinh ra kim loại). Hướng dẫn: a) Tích dung dịch không đổi 3 u)(0,1.(0,30,1)0,02phagAgNOnnn (mol) Độ tăng khối lượng kim loại: 21,52201,52(gam)m Phương trình hóa học: 3322()2MAgNOMNOAg 0,01 0,02 0,02 (mol) 0,02.1080,011,5264MM gam/mol Vậy kim loại M là đồng (Cu). b) 3 460.20 92() 100FeClmgam Gọi x là số mol Cu phản ứng. 322Cu2FeCl2FeClCuCl X 2x 2x x (mol) 3)((92325)duFeClmx (gam) Vì nồng độ % của FeCl 3 dư bằng nồng độ % của CuCl 2 nên khối lượng FeCl 3 dư bằng khối lượng CuCl 2 (do chúng ở trong cùng một dung dịch). 135x92325xx0,2 mol Khối lượng thanh kim loại khi lấy ra: ()200,2.647,2Cudum (gam) 2.2- Dạng 2: Một kim loại tác dụng với dung dịch nhiều muối (hoặc nhiều kim loại tác dụng với dung dịch chứa một muối) a) Phương pháp giải toán: