- Điều kiện để kim loại M đẩy được kim loại X ra khỏi dung dịch muối của nú: xM (r) + nXx+ (dd) xMn+ (dd) + nX (r) + M đứng trước X trong dóy thế điện cực chuẩn
+ Cả M và X đều khụng tỏc dụng được với nước ở điều kiện thường + Muối tham gia phản ứng và muối tạo thành phải là muối tan - Khối lượng chất rắn tăng: ∆m↑ = mX tạo ra – mM tan
- Khối lượng chất rắn giảm: ∆m↓ = mM tan – mX tạo ra - Khối lượng chất rắn tăng = khối lượng dung dịch giảm - Ngoại lệ:
+ Nếu M là kim loại kiềm, kiềm thổ (Ca, Sr, Ba) thỡ M sẽ khử H+ của H2O thành H2 và tạo thành dung dịch bazơ kiềm. Sau đú là phản ứng trao đổi giữa muối và bazơ kiềm
+ Ở trạng thỏi núng chảy vẫn cú phản ứng: 3Na + AlCl3 (khan) → 3NaCl + Al
+ Với nhiều anion cú tớnh oxi húa mạnh như NO3-, MnO4-,…thỡ kim loại M sẽ khử cỏc anion trong mụi trường axit (hoặc bazơ)
- Hỗn hợp cỏc kim loại phản ứng với hỗn hợp dung dịch muối theo thứ tự ưu tiờn: kim loại khử mạnh nhất tỏc dụng với cation oxi húa mạnh nhất để tạo ra kim loại khử yếu nhất và cation oxi húa yếu nhất
- Thứ tự tăng dần giỏ trị thế khử chuẩn (Eo) của một số cặp oxi húa – khử:
Mg2+/Mg < Al3+/Al < Zn2+/Zn < Cr3+/Cr < Fe2+/Fe < Ni2+/Ni < Sn2+/Sn < Pb2+/Pb < 2H+/H2 < Cu2+/Cu < Fe3+/Fe2+ < Ag+/Ag < Hg2+/Hg < Au3+/Au
- Phản ứng của kim loại với dung dịch muối là phản ứng oxi húa – khử nờn thường sử dụng phương phỏp bảo toàn mol electron để giải cỏc bài tập phức tạp, khú biện luận như hỗn hợp nhiều kim loại tỏc dụng với dung dịch chứa hỗn hợp nhiều muối. Cỏc bài tập đơn giản hơn như một kim loại tỏc dụng với dung dịch một muối, hai kim loại tỏc dụng với dung dịch một muối,…cú thể tớnh toỏn theo thứ tự cỏc phương trỡnh phản ứng xảy ra
- Sử dụng phương phỏp tăng giảm khối lượng để tớnh khối lượng thanh kim loại sau phản ứng,… - Từ số mol ban đầu của cỏc chất tham gia phản ứng → biện luận cỏc trường hợp xảy ra
- Nếu chưa biết số mol cỏc chất phản ứng thỡ dựa vào thành phần dung dịch sau phản ứng và chất rắn thu được → biện luận cỏc trường hợp xảy ra
- Kim loại khử anion của muối trong mụi trường axit (bazơ) thỡ nờn viết phương trỡnh dạng ion thu gọn - Kim loại (Mg → Cu) đẩy được Fe3+ về Fe2+. Vớ dụ: Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+ ; Cu + 2Fe3+ → Cu2+ + 2Fe2+ - Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag. Nếu Fe hết, Ag+ cũn dư thỡ: Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag
3) Một số vớ dụ minh họa:
Vớ dụ 1: Nhỳng một thanh kim loại M húa trị II nặng m gam vào dung dịch Fe(NO3)2 thỡ khối lượng thanh kim loại
giảm 6 % so với ban đầu. Nếu nhỳng thanh kim loại trờn vào dung dịch AgNO3 thỡ khối lượng thanh kim loại tăng 25 % so với ban đầu. Biết độ giảm số mol của Fe(NO3)2 gấp đụi độ giảm số mol của AgNO3 và kim loại kết tủa bỏm hết lờn thanh kim loại M. Kim loại M là:
A. Pb B. Ni C. Cd D. Zn
Hướng dẫn: Gọi nFe2+pư = 2x mol → nAg+pư = x mol M + Fe2+ → M2+ + Fe 2x ← 2x → 2x → ∆m↓ = 2x.(M – 56) → %mKl giảm = (1) M + 2Ag+ → M2+ + 2Ag 0,5x ← x → x → ∆m↑ = 0,5x.(216 – M) → %mKl tăng = (2) - Từ (1) ; (2) → → M = 65 → Zn → đỏp ỏn D
Vớ dụ 2: Cho m gam hỗn hợp bột cỏc kim loại Ni và Cu vào dung dịch AgNO3 dư. Khuấy kĩ cho đến khi phản ứng kết
thỳc thu được 54 gam kim loại. Mặt khỏc cũng cho m gam hỗn hợp bột cỏc kim loại trờn vào dung dịch CuSO4 dư, khuấy kĩ cho đến khi phản ứng kết thỳc, thu được kim loại cú khối lượng bằng (m + 0,5) gam. Giỏ trị của m là:
A. 15,5 gam B. 16 gam C. 12,5 gam D. 18,5 gam
Hướng dẫn: Gọi nNi = x mol ; nCu = y mol cú trong m gam hỗn hợp
Ni + 2Ag+ → Ni2+ + 2Ag (1) Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag (2) Ni + Cu2+ → Ni2+ + Cu (3)
- Từ (3) → (64 – 59).x = 0,5 → x = 0,1 mol (*)
- Từ (1) → nAg(1) = 0,2 mol → mAg(1) = 21,6 gam → mAg(2) = 54 – 21,6 = 32,4 gam → nAg(2) = 0,3 mol → y = 0,15 mol (**)
- Từ (*) ; (**) → m = 0,1.59 + 0,15.64 = 15,5 gam → đỏp ỏn A
Vớ dụ 3: Hũa tan hỗn hợp bột kim loại gồm 8,4 gam Fe và 6,4 gam Cu vào 350 ml dung dịch AgNO3 2M. Sau khi
phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam chất rắn. Giỏ trị của m là:
A. 70,2 gam B. 54 gam C. 75,6 gam D. 64,8 gam
Hướng dẫn: nFe = 0,15 mol ; nCu = 0,1 ; nAg+ = 0,7 mol
Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag (1) 0,15→ 0,3 0,15 0,3 Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag 0,1 → 0,2 0,2 Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag (3) 0,15 → 0,15 0,15 Từ (1) ; (2) → m = (0,3 + 0,2 + 0,15).108 = 70,2 gam → Đỏp ỏn A
Vớ dụ 4: Cho 2,24 gam bột sắt vào 200 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm AgNO3 0,1M và Cu(NO3)2 0,5M. Sau khi cỏc
phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X và m gam chất rắn Y. Giỏ trị của m là:
A. 2,80 gam B. 4,08 gam C. 2,16 gam D. 0,64 gam
Hướng dẫn: nFe = 0,04 mol ; nAg+ = 0,02 mol ; nCu2+ = 0,1 mol
Thứ tự cỏc phản ứng xảy ra là: (Fe2+/Fe < Cu2+/Cu < Fe3+ < Fe2+ < Ag+ < Ag) Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag (1)
0,01← 0,02 → 0,02 Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu (2)
0,03→ 0,03
Từ (1) ; (2) → mY = 0,02.108 + 0,03.64 = 4,08 gam → đỏp ỏn B
Vớ dụ 5: Cho hỗn hợp gồm 1,2 mol Mg và x mol Zn vào dung dịch chứa 2 mol Cu2+ và 1 mol Ag+ đến khi cỏc phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được một dung dịch chứa ba ion kim loại. Trong cỏc giỏ trị sau đõy, giỏ trị nào của x thoả món trường hợp trờn:
A. 1,8 B. 1,5 C. 1,2 D. 2,0
Hướng dẫn:
- Dung dịch chứa 3 ion kim loại → Mg2+, Zn2+, Cu2+ - Σ ne cho = (2,4 + 2x) mol và Σ ne nhận = 1 + 2.2 = 5 mol
- Yờu cầu bài toỏn thỏa món khi Σ ne cho < Σ ne nhận hay (2,4 + 2x) < 5 → x < 1,3 → x =1,2 → đỏp ỏn C
Vớ dụ 6: Cho m gam bột Fe vào 800 ml dung dịch hỗn hợp gồm Cu(NO3)2 0,2M và H2SO4 0,25M. Sau khi cỏc phản
ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 0,6m gam hỗn hợp bột kim loại và V lớt khớ NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Giỏ trị của m và V lần lượt là:
A. 17,8 và 4,48 B. 17,8 và 2,24 C. 10,8 và 4,48 D. 10,8 và 2,24
Hướng dẫn: nCu2+ = 0,16 mol ; nNO3– = 0,32 mol ; nH+ = 0,4 mol - Cỏc phản ứng xảy ra là: Fe + 4H+ + NO3– → Fe3+ + NO + 2H2O (1) 0,1 ← 0,4 → 0,1 0,1 0,1 → VNO = 0,1.22,4 = 2,24 lớt (*) Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+ (2) 0,05 ← 0,1 Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu (3) 0,16 ← 0,16 - Từ (1) ; (2) ; (3) → nFepư = 0,1 + 0,05 + 0,16 = 0,31 mol
- Hỗn hợp bột kim loại gồm Fe dư và Cu → (m – 0,31.56) + 0,16.64 = 0,6m → m = 17,8 gam (**) - Từ (*) ; (**) → đỏp ỏn B