Skkn-bài tập về kim loại

  • Số trang: 49 |
  • Loại file: DOC |
  • Lượt xem: 91 |
  • Lượt tải: 0
dangvantuan

Đã đăng 43027 tài liệu

Mô tả:

Chuyên đề: Bài tập về kim loại PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO YÊN LẠC TRƯỜNG THCS YÊN LẠC ---o0o--- BÁO CÁO KẾT QUẢ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TÊN SKKN: BÀI TẬP VỀ KIM LOẠI Môn Hóa học Tác giả: Phạm Văn Phương Tổ bộ môn: Sinh - Hóa. Mã............................................ Người thực hiện: Phạm Văn Phương Số điện thoại: 0983734090 Email: Phuongthao0307@gmail.com Năm học: 2012 - 2013 Giáo viên: Phạm Văn Phương - Trường THCS Yên Lạc 1 Chuyên đề: Bài tập về kim loại MỤC LỤC Đề mục Trang Phần một: Mở đầu 3 Phần hai: Nội dung 5 Chương I. Cơ sở và tổng quan 5 Chương II. Nội dung cơ bản 9 A. Bài tập định tính I. Sơ đồ phản ứng- Tách chất - Điều chế chất: 9 II. Giải thích hiện tượng viết phương trình phản ứng: 11 III. Bài tập nhận biết: 14 B. Bài tập định lượng. 16 I – Bài tập xác định kim loại: II – Bài toán về kim loại tác dụng với nước hoặc kim loại tác dụng với dd kiềm. 19 III – Bài toán về kim loại tác dụng với dung dịch axit. 21 IV – Bài tập về kim loại tác dụng với dung dịch muối. 25 V – Bài tập về kim loại tác dụng với oxit kim loại 31 C. Luyện tập 34 Phần III: Kết luận 44 Tài liệu tham khảo 45 Giáo viên: Phạm Văn Phương - Trường THCS Yên Lạc 2 Chuyên đề: Bài tập về kim loại DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 1. Công thức phân tử: CTPT 2. Dung dịch: dd 3. Điều kiện tiêu chuẩn (00C và 1 atm): đktc 4. Khối lượng: m 5. Kim loại: KL 6. Nguyên tử khối: NTK 7. Nồng độ mol/l ~ nồng độ mol ~ CM 8. Nồng độ phần trăm: C% 9. Thể tích: V 10. Phương trình hóa học: PTHH 11. Số mol: n 12. Kết tủa: ↓ 13. Khí thoát ra: ↑ 14. Khối lượng mol: M 15. Hỗn hợp: hh 16. Nhiệt độ: t0 17. Kí hiệu hóa học: KHHH 18. Trung học cơ sở: THCS 19. Trung học phổ thông: THPT 20. Học sinh giỏi: HSG 21. Nhà xuất bản: NXB Giáo viên: Phạm Văn Phương - Trường THCS Yên Lạc 3 Chuyên đề: Bài tập về kim loại PHẦN MỘT: MỞ ĐẦU I. Tính cấp thiết của chuyên đề Nâng cao chất lượng dạy học nói chung và chất lượng dạy học hóa học nói riêng là nhiệm vụ cấp bách hiện nay của các trường phổ thông. Trong dạy học hóa học có thể nâng cao chất lượng dạy học và phát triển năng lực nhận thức của học sinh bằng nhiều biện pháp và nhiều phương pháp khác nhau, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm riêng, nên đòi hỏi mỗi chúng ta phải biết lựa chọn, phối hợp các phương pháp một cách thích hợp để chúng bổ sung cho nhau nhằm giúp học sinh phát huy tối đa khả năng tư duy độc lập, tư duy logic và tư duy sáng tạo của mình. Bài tập hóa học là một biện pháp quan trọng để thực hiện nhiệm vụ đó. Bài tập hóa học giúp học sinh đào sâu và mở rộng kiến thức một cách sinh động, phong phú, giúp cho giáo viên củng cố và hệ thống hóa kiến thức một cách thuận lợi, rèn luyện được nhiều kĩ năng cần thiết về hóa học góp phần vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh. Bài tập hóa học giúp cho học sinh phát triển năng lực nhận thức, rèn trí thông minh. Một bài tập có nhiều cách giải, ngoài cách giải thông thường, quen thuộc còn có cách giải độc đáo, thông minh, sáng tạo, ngắn gọn và chính xác. Việc đề xuất một bài tập có nhiều cách giải, yêu cầu học sinh tìm được lời giải hay, ngắn gọn, nhanh trên cơ sở các phương pháp giải toán, các qui luật chung của hóa học cũng là một biện pháp có hiệu quả nhằm phát triển tư duy và trí thông minh cho học sinh. Xuất phát từ nhiệm vụ năm học do Phòng giáo dục - Đào tạo và Trường THCS Yên Lạc đề ra, với mục tiêu: “Nâng cao số lượng và chất lượng ở các đội tuyển HSG các cấp, đặc biệt là HSG cấp tỉnh”. Qua nhiều năm giảng dạy ở trường THCS và tìm hiểu đề thi HSG các năm gần đây, tôi nhận thấy số lượng các bài tập về kim loại trong các đề thi HSG và đề thi vào các trường THPT chuyên chiếm một tỉ lệ tương đối cao trong chương trình THCS và trong các đề thi học sinh giỏi các cấp. Từ thực tế trên tôi đã chọn chuyên đề “BÀI TẬP VỀ KIM LOẠI” nhằm giúp các em học sinh có kinh nghiệm trong giải toán hoá học, các em hệ thống hóa được các kiến thức liên quan đến kim loại cũng như các loại bài tập về kim loại. Giúp các em có phương pháp giải các dạng bài tập về kim loại và có hứng thú, say mê trong học tập hoá học, đặc biệt ở THCS nói riêng. Việc biên soạn chuyên đề trên nhằm đáp ứng nguyện vọng trên của các em học sinh muốn ôn tập, luyện tập, chuẩn bị cho kì thi học sinh giỏi các cấp và kì thi tuyển sinh vào các trường THPT chuyên. Giáo viên: Phạm Văn Phương - Trường THCS Yên Lạc 4 Chuyên đề: Bài tập về kim loại II. Mục đích nghiên cứu. - Xây dựng hệ thống bài tập và phương pháp giải đặc trưng cho các bài tập về kim loại. - Cung cấp cho học sinh một số kỹ năng đánh giá nhận dạng các bài tập đặc trưng. - Chuẩn bị tốt kiến thức cho bản thân, đặc biệt là vận dụng các kiến thức đó vào công tác giảng dạy góp phần nâng cao hiệu quả giảng dạy. III. Đối tượng nghiên cứu Trên cơ sở nghiên cứu các kiến thức hóa học cơ bản và nâng cao về kim loại, từ đó áp dụng vào việc giải và xây dựng hệ thống bài phục vụ cho việc nâng cao kiến thức. IV. Phạm vi nghiên cứu. Chương trình hóa học THCS hiện hành. V. Phương pháp nghiên cứu. - Nghiên cứu các tài liệu chuyên ngành liên quan tới các phạm vi kiến thức liên quan. - So sánh, đối chiếu các phương pháp giải một bài tập và chọn lựa phương pháp giải tối ưu. - Hệ thống hóa bài tập thành các chủ đề từ dễ tới khó. - Học hỏi kinh nghiệm của đồng nghiệp, đặc biệt là qua tổng kết đánh giá kết quả học tập của học sinh. - Tham gia các lớp tập huấn nhằm nâng cao nghiệp vụ do các chuyên gia đầu ngành giảng dạy. - Tự bồi dưỡng, trau dồi thường xuyên và rút ra những bài học kinh nghiệm trong quá trình giảng dạy, kiểm tra, đánh giá học sinh. VI. Đóng góp của chuyên đề. Chuyên đề góp phần cung cấp thêm tài liệu giúp các em học sinh có tài liệu tham khảo và củng cố kiến thức. Giáo viên: Phạm Văn Phương - Trường THCS Yên Lạc 5 Chuyên đề: Bài tập về kim loại PHẦN HAI: NỘI DUNG Chương 1: Cơ sở và tổng quan Hệ thống các bài tập về kim loại được tôi lựa chọn, xây dựng bao gồm bài tập tự luận: bài tập định tính và bài tập định lượng. I. Các dạng bài tập định tính: Các bài dạng này giúp học sinh nhớ, vận dụng kiến thức bao gồm: bài tập áp dụng lý thuyết, bài tập viết phương trình phản ứng theo sơ đồ, bài tập nhận biết – tách chất, bài tập điều chế kim loại và bài tập nêu hiện tượng và viết phương trình hóa học. Trong các bài tập định tính về kim loại tôi chú trọng xây dựng các loại bài tập với mức độ khó tăng dần, vì thực tế cho thấy, để trở thành HSG ở bất kì môn học nào, trước hết cần ở học sinh sự tự tin vào khả năng của mình và say mê với môn học đó. Từ lòng say mê mê làm nảy sinh tính kiên trì, không chịu chùn bước trước khó khăn và quyết tâm đi tới thành công. Vì vậy, các bài tập này sẽ bước đầu tạo dựng niềm tin và sự đam mê hóa học cho học sinh. II. Các dạng bài tập định lượng: Loại bài tập này chiếm đa số trong các đề thi chọn HSG cấp huyện, cấp tỉnh và tuyển sinh vào các trường THPT chuyên, bài tập rất đa dạng về thể loại và phương pháp giải. Tùy thuộc vào đặc điểm của từng bài tập cụ thể mà được giải theo nhiều cách khác nhau, hay gặp là: phương pháp khối lượng mol trung bình, phương pháp tự chọn lượng chất, phương pháp tăng giảm khối lượng, phương pháp sử dụng phương trình ion rút gọn, và nhóm phương pháp bảo toàn định luật như: bảo toàn khối lượng, bảo toàn electron, bảo toàn điện tích…. Các phương pháp này đã được nhiều tài liều tham khảo trình bày khá chi tiết, nên dưới đây tôi chỉ trình bài một vài khía cạnh mà theo tôi hay và các tài liệu tham khảo tương đối ít. 1. Các bài tập sử dụng nhóm định luật bảo toàn để giải. a. Sử dụng phối hợp định luật bảo toàn electron và định luật bảo toàn điện tích: Ví dụ: Hòa tan hoàn toàn 2,57 gam hỗn hợp X gồm Al, Mg, Cu trong dung dịch axit H2SO4 đặc nóng thu được 3,808 lít khí SO 2 (đktc). Tính khối lượng muối thu được. Giáo viên: Phạm Văn Phương - Trường THCS Yên Lạc 6 Chuyên đề: Bài tập về kim loại Hướng dẫn: nSO2 0,17(mol ) . Các qúa trình cho - nhận electron được biểu diẽn như sau: Al – 3e  Al+3 x 3x x Mg – 2e  Mg+2 y 2y y Cu – 2e  Cu+2 z 2z z  S+6 + 2e 2.0,17 S+4 0,17 Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3x + 2y + 2z = 0,34 (I). 2 3 x + 2 y + 2 z = 2 . n S O   Mặt khác, trong muối luôn t có: æ n g s è m o l ® i Ö n t Ý c h d ¬ n g t æ n g s è m o l ® i Ö n t Ý c h © m 4  n SO 2 = 0,34:2 = 0,17 mol. 4 Vậy khối lượng muối thu được là: mm = mKL + mgốc axit = 18,89g. b. Sử dụng định luật bảo toàn khối lượng, mà hệ quả là định luật bảo toàn nguyên tố: Ví dụ: Hòa tan hoàn toàn 2,57 gam hỗn hợp X gồm Al, Mg, Cu trong dung dịch axit H2SO4 đặc nóng thu được 3,808 lít khí SO 2 (đktc). Tính khối lượng dd H2SO4 98% đã tham gia phản ứng. Hướng dẫn: Ta có: n H SO ns và tổng số mol S trước phản ứng = tổng số mol S sau phản ứng, nên: nS ( H SO ) ns ( m)  nS ( SO ) = 0,17 + 0,17 = 0,34(mol)  2 4 2 4 2 n H 2 SO4 0,34( mol ) Vậy mdd = 34g. c. Sử dụng phương pháp bảo toàn ion – electron. Cũng giống như phương pháp bảo toàn electron, phương pháp này chỉ áp dụng cho hệ oxi hóa - khử. Tính ưu việt của phương pháp nạy là ở chỗ: cho biết mối quan hệ giữa các ion khi tham gia quá trình oxi hóa/quá trình khử. Do đó, có nhiều bài toán thuộc dạng oxi hóa - khử nhưng chỉ có thể giải được khi Giáo viên: Phạm Văn Phương - Trường THCS Yên Lạc 7 Chuyên đề: Bài tập về kim loại áp dụng phương pháp bảo toàn ion – electron mà không giải được theo phương pháp bảo toàn electron. Ví dụ:: Hoà tan hoàn toàn 2,38 gam hỗn hợp Al, Zn trong dd A chứa H2SO4 và HNO3, sau phản ứng thu được 1,94 gam hỗn hợp khí B gồm N 2O và khí X. Biết thể tích của khí B là 784 ml (đktc). Tính khối lượng muối thu được. Hướng dẫn: Khí X là SO2; B: N2O (0,015 mol), SO2 (0,02 mol). * Giải theo phương pháp bảo toàn electron – định luật bảo toàn điện tích. Al – 3e  Al+3 x 3x 2N+5 + 8e  x 8.0,015 Zn – 2e  Zn+2 y 2y 2N+2 S+6 + y 0,015.2  2e S+6 2.0,02 0,02 - Theo định luật bảo toàn electron, có: 3x + 2y = 8.0,015 + 2.0,02 = 0,16 (mol). - Theo định luật bảo toàn điện tích, có: 2 3 x + 2 y = 2 . n + 1 . n S O N O   t æ n g s è m o l ® i Ö n t Ý c h d ¬ n g 4 3 t æ n g s è m o l ® i Ö n t Ý c h © m Vậy, mm = mKL + mgốc axit = 2,38 + m NO + m SO lượng muối. 2 4  3  Không tính được khối * Giải theo phương pháp bảo toàn ion – electron. 2NO 3 + 10H+ + 8e  N2O + 5H2O (1) mol 0,03 0,15 0,015 2 + SO 4 + 4H + 2e  SO2 + 2H2O (2) mol 0,02 0,08 0,02 thông qua số mol H+ phản ứng ở (1) vµ (2). Ta sẽ tìm được n NO , n SO 2 4  3 - Từ CTPT của HNO3, có: n HNO n H .  3 - Theo (1), có n NO  3 = n NO  3 ( ax )  n NO (m) (m)  3 - n NO  3 (1) = n H - 2n N  2O = 0,15 – 0,03 = 0,12 (mol). Tương tự với (2): n SO 2 4 (m) = n SO 2 4 ( ax ) - n SO 2 4 ( 2) Vậy, mm = mKL + m NO  3 = 1 2 .n H  - n SO = 0,04 – 0,02 = 0,02 (mol). + m SO = 2,38 + 0,12.62 + 0,02.98 = 11,74g. 2 2 4 Giáo viên: Phạm Văn Phương - Trường THCS Yên Lạc 8 Chuyên đề: Bài tập về kim loại 2. Các bài tập biện luận. Ví dụ: Chất rắn A tác dụng vừa đủ với 500 ml dd HNO 3 0,294M thu được 470,4 ml khí NO duy nhất (ở đktc) và dd X chỉ chứa một muối duy nhất. 1. A có thể là chất nào trong số các chất sau đây: Cu, Cu 2O, Cu(OH)2, Fe, FeCO3, Fe2O3, NaOH, Fe(OH)2 2. Xác định A nếu khối lượng muối sinh ra trong X là 11,844 gam. Hướng dẫn: nNO = 0,021 (mol), n HNO = 0,147 (mol). 3 1. Vì A + HNO3 là phản ứng oxi hóa - khử nên loại: NaOH, Fe2O3, Cu(OH)2. Vì NO là khí duy nhất sinh ra nên loại FeCO 3  A chỉ có thể là một trong số các chất sau: Cu, Cu2O, Fe, Fe(OH)2. * Hướng suy luận 1: Học sinh có thể xét lần lượt từng trường hợp ứng với phần 1 xem trường hợp nào thỏa mãn giả thiết rồi kết luận  Học sinh sẽ phải xét 4 trường hợp. Cách làm này dài và không hay. * Hướng suy luận 2: A + HNO3  M(NO3)n + NO  + H2O (M là kim loại trong A) Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng với N: nN(muối) = nN(axit) – nN(NO) = 0,126 (mol)  nM = 0,126 11,844   n M  62n M = 32n  n = 2; M = 64 (Cu). Đến đây, nếu học sinh kết luận A là Cu hay Cu 2O đều không thuyết phục. Vì thực tế chỉ biết A chứa Cu và chưa biết số oxi hóa của Cu trong A là bao nhiêu. Gọi +x là số oxi hóa của Cu trong A. Có: Cu+x – (2 – x)e Mol: (2 – x).0,063  Cu+2 0,063 N+5 + 3e  3.0,021 N+2 0,021 Theo định luật bảo toàn electron: (2 – x).0,063 = 3.0,021  x = +1. Vậy A là: Cu2O. Giáo viên: Phạm Văn Phương - Trường THCS Yên Lạc 9 Chuyên đề: Bài tập về kim loại Chương 2: Nội dung cơ bản A. BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH: I. Sơ đồ phản ứng- Tách chất - Điều chế chất: Ví dụ 1: Viết phương trình phản ứng hoàn thành sơ đồ sau: FeCl2 FeSO4 Fe(NO3)2 Fe(OH)2 Fe Fe2O3→ Fe FeCl3 Fe2(SO4)3 Fe(NO3)3 Fe(OH)3 Hướng dẫn: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 FeCl2 + Ag2SO4 → FeSO4 + 2AgCl↓ FeSO4 + Ba(NO3)2 → Fe(NO3)2 + BaSO4↓ Fe(NO3)2 + 2KOH → Fe(OH)2 + 2KNO3 0 t � Fe2O3 + H2O Fe(OH)2 + O2 �� 0 t � 2FeCl3 2Fe + 3Cl2 �� 2FeCl3 + 3Ag2SO4 → Fe2(SO4)3 + 6AgCl↓ Fe2(SO4)3 + 3Ba(NO3)2 → 2Fe(NO3)3 + 3BaSO4↓ Fe(NO3)3 + 3KOH → Fe(OH)3 + 3KNO3 0 t � Fe2O3 + H2O 2Fe(OH)3 �� 0 t � 2FeCl3(vàng nâu) 2FeCl2 (lục nhạt)+ Cl2 �� 2FeCl3 + Fe → 3FeCl2 10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 → 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O Fe2(SO4)3 + Fe → 3FeSO4 4Fe(NO3)2 + O2 + 4HNO3 → 4Fe(NO3)3 + 2H2O 2Fe(NO3)3 + Cu → 2Fe(NO3)2 + Cu(NO3)2 4Fe(OH)2(trắng xanh) + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3(nâu đỏ) 0 t � 2Fe + 3H2O Fe2O3 + 3H2 �� Ví dụ 2: Chỉ có nước, các chất xúc tác khác và các điều kiện kĩ thuật đầy đủ. Hãy điều chế các kim loại có trong hỗn hợp FeS2, CuS. Giáo viên: Phạm Văn Phương - Trường THCS Yên Lạc 10 Chuyên đề: Bài tập về kim loại Hướng dẫn: dp � 2H2 + O2 - Điện phân nước: 2H2O �� 0 t � 2Fe2O3 + 8SO2 - Đốt cháy hỗn hợp: 4FeS2 + 11O2 �� 0 t � 2CuO + 2SO2 2CuS + 3O2 �� - Điều chế Fe và Cu, cho hỗn hợp oxit tác dụng với H2 ở nhiệt độ cao. 0 t � Cu +H2O CuO + H2 �� 0 t � 2Fe + 3H2O Fe2O3 + 3H2 �� 0 xt ,t - Điều chế H2SO4: 2SO2 + O2 ��� � 2SO3 SO3 + H2O → H2SO4 - Hòa tan hỗn hợp kim loại trong H2SO4 loãng lọc được Cu Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 - Điện phân dd FeSO4 thu được Fe dpdd � 2Fe + O2 + 2H2SO4 2FeSO4 + 2H2O ��� Bài tập áp dụng: Bài 1: Hãy tìm các chất vô cơ thỏa mãn R trong sơ đồ sau: A R B R X C R R Y Z Hướng dẫn: R: CaCO3 A: CaO B: Ca(OH)2 C: CaCl2 X: CO2 Y: NaHCO3 Z: Na2CO3 Bài 2: Xác định các chất trong sơ đồ và viết các phương trình phản ứng xẩy ra: A1 A A2 A B1 A3 A B2 A4 A B3 A B4 Hướng dẫn: A: NaCl A1: Na A2: Na2O A3: NaOH A4: Na2SO4 Giáo viên: Phạm Văn Phương - Trường THCS Yên Lạc 11 Chuyên đề: Bài tập về kim loại B1: Cl2 B2: HCl B3: FeCl2 B4: BaCl2 Bài 3: Từ hỗn hợp gồm KCl, AlCl3 và CuCl2 viết các phương trình điều chế 3 kim loại riêng biệt. Các điều kiện coi như đủ. Hướng dẫn: - Điều chế Cu: Hỗn hợp KCl, AlCl 3, CuCl2 + dd KOH dư ta được dd 1 gồm KCl, KOH dư, KAlO2 và kết tủa Cu(OH)2, lọc được Cu(OH)2 rồi từ Cu(OH)2 điều chế được Cu - Điều chế Al: Sục khí CO 2 dư vào dd 1 ta được dd 2 gồm KCl, KHCO 3 và kết tủa Al(OH)3, lọc kết tủa ta được Al(OH)3 rồi điều chế được Al - Điều chế K: Cho HCl dư vào dd 2 rồi cô cạn và điện phân nóng chảy ta được K Bài 4: Trình bày phương pháp tách riêng từng kim loại Mg và Ba ra khỏi hỗn hợp MgCl2 và BaCl2 mà không làm thay đổi khối lượng của chúng, coi các chuyển hóa được thực hiện với hiệu suât là 100%. Hướng dẫn: - Cho hỗn hợp tác dụng với Na2CO3 dư, lọc kết tủa rồi nung đến khối lượng không đổi ta được BaO và MgO. - Hòa tan chất rắn trong nước dư rồi lọc chất không tan ta được dd Ba(OH)2 và MgO. - Cho MgO tác dụng với HCl rồi cô cạn, điện phân nóng chảy ta được Mg. - Cho HCl vào dd Ba(OH)2 rồi cô cạn và điện phân nóng chảy ta được Ba. II. Giải thích hiện tượng viết phương trình phản ứng: Ví dụ 1: Hòa tan Fe bằng HCl và sục khí Cl2 đi qua hoặc cho KOH vào dung dịch và để lâu ngoài không khí. Giải thích hiện tượng và viết PTHH. Hướng dẫn: Khi cho Fe tác dụng với HCl thấy có khí thoát ra : Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑ 0 t � 2FeCl3 dung dịch chuyển màu vàng. 2FeCl2 + Cl2 �� FeCl2 + 2KOH → Fe(OH)2↓ + 2KCl có kết tủa trắng xanh. 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 kết tủa chuyển màu nâu đỏ. Ví dụ 2: Cho a (mol) Mg vào dung dịch chứa đồng thời b (mol) CuCl2 và c (mol) FeCl2. Giáo viên: Phạm Văn Phương - Trường THCS Yên Lạc 12 Chuyên đề: Bài tập về kim loại a) Hãy viết các phương trình phản ứng xảy ra theo trình tự. b) Hãy thiết lập mối liên hệ giữa a, b, c để sau khi kết thúc thí nghiệm thu được một dung dịch có chứa: ba muối, hai muối, một muối. Hướng dẫn: Vì độ hoạt động của các kim loại là: Mg > Fe > Cu nên thứ tự các phản ứng xảy ra: Mg + CuCl2  MgCl2 + Cu  b b (mol) Mg + FeCl2  MgCl2 + Fe  c (1) (2) c (mol) - Nếu sau phản ứng thu được 3 muối: MgCl2, CuCl2, FeCl2  sau phản ứng (1) còn dư CuCl2: a < b. - Nếu sauẩnhnr ứng thu được 2 muối: MgCl 2, FeCl2  sau phản ứng (2) còn dư FeCl2: b  a < b + c. - Nếu sau phản ứng thu được 1 muối: MgCl2  CuCl2 và FeCl2 pư hết: a  b + c. Bài tập vận dụng Bài 1. Cho Zn dư vào dung dịch H 2SO4 96% thì đầu tiên có khí không màu, mùi xốc bay ra, sau một thời gian thấy xuất hiện kết tủa màu vàng, sau đó lại có khí mùi trứng thối và sau cùng có khí không màu, không mùi thoát ra. Hãy giải thích và viết các phương trình phản ứng. Hướng dẫn: Ban đầu H2SO4 đặc  SO2 (mùi xốc) 2H2SO4 + Zn  ZnSO4 + 2H2O + SO2  Về sau do H2SO4 bị pha loãng do tiêu hao và do H2O sinh ra, nên tạo kết tủa S (màu vàng) 4H2SO4 + 3Zn  3ZnSO4 + 4H2O + S  Tiếp đến là: 5H2SO4 + 4Zn  4ZnSO4 + 4H2O + H2S  (mùi trứng thối) Khi nồng độ H2SO4 đủ loãng thì  H2: H2SO4 + Zn  ZnSO4 + H2  Giáo viên: Phạm Văn Phương - Trường THCS Yên Lạc 13 Chuyên đề: Bài tập về kim loại Bài 2. Để một mẫu Na ngoài không khí ẩm, sau một thời gian thu được rắn A. Hòa tan rắn A vào nước thì thu được dung dịch B. Viết các PTHH có thể xảy ra, xác định các chất có trong A và B. Hướng dẫn: Trong không khí ẩm có H2O, CO2, O2 4Na + O2  2Na2O 2Na + 2H2O  2NaOH + H2 Na2O + H2O  2NaOH Na2O + CO2  Na2CO3 2NaOH + CO2  Na2CO3 + H2O (hoặc NaHCO3). Rắn A: Na( dư), Na2O, NaOH, Na2CO3, NaHCO3 hòa tan vào nước sẽ xảy ra các phản ứng: 2Na + 2H2O  2NaOH + H2 Na2O + H2O  2NaOH NaOH + NaHCO3  Na2CO3 + H2O Bài 3. Khi cho một mẫu kim loại Cu dư vào trong dung dịch HNO 3 đậm đặc thì đầu tiên thấy xuất hiện khí X màu nâu, sau đó lại thấy có khí Y không màu thoát ra và hóa nâu trong không khí. Dẫn khí X đi vào dung dịch NaOH dư thì thu được muối A và muối B. Nung nóng muối A lại thu được muối B. Hãy xác định các chất X, Y, A, B và viết các phương trình hóa học xảy ra. Hướng dẫn: Ban đầu HNO3 đặc  NO2, sau đó HNO3 loãng dần  NO 4HNO3 + Cu  Cu(NO3)2 + 2H2O + 2NO2 (khí X) 8HNO3 + 3Cu  3Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO (khí Y) NO + ½ O2  NO2 NO2 + 2NaOH  NaNO3 + NaNO2 + H2O 0 t NaNO3 �� � NaNO2 + ½ O2 (A) (B) Giáo viên: Phạm Văn Phương - Trường THCS Yên Lạc 14 Chuyên đề: Bài tập về kim loại III. Bài tập nhận biết: Thuốc thử cho một số kim loại: KL, Ion Thuốc thử Na, K H2O Hiện tượng Tan + dd trong Giải thích, viết PTHH Na + H2O → NaOH + 1/2 H2 K + H2O → KOH + 1/2 H2 Ca H2O Ba Tan + dd Ca + H2O → đục Ca(OH)2 + H2 H2O Tan + dd trong Ba + H2O → Ba(OH)2 + H2 H2SO4 ↓ trắng Ba + H2SO4 → BaSO4 + H2 Al, Zn kiềm Tan Al + H2O + NaOH → NaAlO2 + 3/2H2 Al3+ ddNH3 dư Zn + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2 ↓trắng,không tan Al3+ +NH3 + H2O → Al(OH)3 + NH4+ Zn2+ ddNH3 dư ↓ trắng sau đó Zn2+ + NH3 + H2O → Zn(OH)2 + NH4+ tan Zn(OH)2 + NH3 → [Zn(NH3)4](OH)2 Fe Khí Clo Trắng xám → 2Fe(trắng xám)+ 3Cl2(vàng lục)→ 2FeCl3(nâu đỏ) nâu đỏ Fe2+ Dd NaOH ↓ trắng xanh hóa Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2↓ (trắng xanh) đỏ nâu Fe(OH)2 + O2+ H2O → Fe(OH)3↓(nâu đỏ) Fe3+ Dd NaOH, ↓ đỏ nâu Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3↓ Giáo viên: Phạm Văn Phương - Trường THCS Yên Lạc 15 Chuyên đề: Bài tập về kim loại Fe3+ + NH3 + H2O → Fe(OH)3↓ + NH4+ NH3 Hg HNO3 đặc Cu Tan, dd Cu + 4HNO3 → xanh, khí Cu(NO3)2 + màu nâu NO2↑+ 2H2O HNO 3 đặc Cu2+ Dd dư Tan, nâu khí màu Hg + 4HNO3 → Hg(NO3)2 + 2NO2↑+ H2O NH3 ↓xanh sau đó tan Cu2+ + NH3 + H2O → Cu(OH)2 + NH4+ Tan, dd xanh Cu(OH)2 + NH3 → [Cu(NH3)4](OH)2 Cu AgNO3 Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag↓ Ag HNO3 sau Tan, khí màu Ag + 2HNO3 → AgNO3 + NO2↑ + H2O đó cho nâu và kết tủa AgNO3 + NaCl → AgCl↓ + NaNO3 NaCl trắng Ag+ Dd H2S, Kết tủa đen dd NaOH Ag+ + S2- → Ag2S↓ Ag+ + OH- → AgOH 2AgOH → Ag2O↓ + H2O Mg Dd HCl Tan, có khí Mg2+ Dd CO32- ↓trắng Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 Mg2+ + CO32- → MgCO3↓ Pb Dd HCl ↓ trắng Pb + 2HCl → PbCl2↓ + H2 Pb2+ Dd H2S ↓đen Pb2+ + S2- → PbS↓ Na Đốt trên ngọn lửa K - Màu vàng tươi - Màu tím (tím hồng) Giáo viên: Phạm Văn Phương - Trường THCS Yên Lạc 16 Chuyên đề: Bài tập về kim loại Ca Ba và sát quan - Màu đỏ da cam - Màu lục (hơi vàng) Ví dụ: Có 3 lọ đựng 3 hỗn hợp dạng bột: (Al + Al 2O3), (Fe + Fe2O3) và (FeO + Fe2O3). Dùng phương pháp hóa học để nhận biết chúng. Viết phương trình phản ứng. Hướng dẫn: Dùng phương pháp hoá học để phân biệt 3 hỗn hợp: - Dùng kiềm dư cho vào 3 hỗn hợp, hỗn hợp nào tan hết và cho khí bay ra là (Al + Al2O3). Các phương trình phản ứng: 2Al + 2NaOH + 2H2O→ 2NaAlO2 + 3H2 Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O - Cho axit HCl vào 2 hỗn hợp còn lại, ở hỗn hợp nào có khí thoát ra là (Fe+Fe2O3), hỗn hợp không có khí thoát ra là (FeO + Fe2O3). Các phương trình phản ứng: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 Fe2O3 + 6HCl →2FeCl3 + H2O FeO + 2HCl→FeCl2 + H2O Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O Bài tập vận dụng: Bài 1: Chỉ dùng 1 kim loại, hăy tŕnh bày cách nhận biết các dung dịch đựng riêng biệt sau: AgNO3, ZnSO4, (NH4)2SO4; NH4NO3; FeSO4; AlCl3. Hướng dẫn: Dùng kim loại Ba. Bài 2: Cho 5 mẩu kim loại riêng biệt Fe, Mg, Ba, Ag, Al chỉ dùng một dung dich hãy nhận biết các kim loại trên. Hướng dẫn: Dùng dung dịch H2SO4. B. BÀI TẬP ĐỊNH LƯỢNG I – Bài tập xác định kim loại: 1. Tính khối lượng mol nguyên tử kim loại M theo các cách sau: Giáo viên: Phạm Văn Phương - Trường THCS Yên Lạc 17 Chuyên đề: Bài tập về kim loại - Từ khối lượng (m) và số mol (n) của kim loại → M = m n - Từ Mhợp chất → Mkim loại - Từ a < m < b và α < n < β → tìm M thỏa mãn trong khoảng xác định đó. - Lập hàm số M = f(n) trong đó n là hóa trị của kim loại M (n = 1, 2, 3). - Với hai kim loại kế tiếp nhau trong một chu kì hoặc phân nhóm → tìm M → tên 2 kim loại 2. Một số chú ý khi giải bài tập: - Biết sử dụng một số định luật bảo toàn như bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn mol electron,… Biết viết các phương trình ion thu gọn, phương pháp ion – electron … - Khi đề bài không cho kim loại M có hóa trị không đổi thì khi kim loại M tác dụng với các chất khác nhau có thể thể hiện các số oxi hóa khác nhau → đặt kim loại M có các hóa trị khác nhau - Khi hỗn hợp đầu được chia làm hai phần không bằng nhau thì phần này gấp k lần phần kia tương ứng với số mol các chất phần này cũng gấp k lần số mol các chất phần kia 3. Một số ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Cho 3,024 gam một kim loại M tan hết trong dung dịch HNO3 loãng, thu được 940,8 ml khí NxOy (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) có tỉ khối đối với H2 bằng 22. Xác định khí NxOy và kim loại M. Hướng dẫn: MNO x y = 44 → n N O = 0,042 mol M → Mn+ + ne 2 2NO3- + 8e + 10H+ → N2O + 5H2O 0, 042.8.M Theo định luật bảo toàn mol electron: ne cho = ne nhận → = 3,024 n → M = 9n → Nghiệm duy nhất n = 3 và M = 27 → Al Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm Mg và kim loại M. Hòa tan hoàn toàn 8 gam hỗn hợp X cần vừa đủ 200 gam dung dịch HCl 7,3 %. Mặt khác cho 8 gam hỗn hợp X tác dụng hoàn toàn với khí Cl 2 cần dùng 5,6 lít Cl2 (ở đktc) tạo ra hai muối clorua. Tìm kim loại M và phần trăm về khối lượng của nó trong hỗn hợp X. Hướng dẫn: nHCl = 0,4 mol; nCl 2 0,25 mol; nMg = x mol; nM = y mol: Giáo viên: Phạm Văn Phương - Trường THCS Yên Lạc 18 Chuyên đề: Bài tập về kim loại → 24x + My = 8 (1) - X tác dụng với dung dịch HCl (M thể hiện hóa trị n) → 2x + ny = 0,4 (2) - X tác dụng với Cl2 (M thể hiện hóa trị m) → 2x + my = 0,5 (3) - Từ (2) ; (3) → y(m – n) = 0,1 → m > n → Nghiệm duy nhất m = 3 và n = 2 → x = y = 0,1 mol - Từ (1) → M = 56 → Fe và % M = 70% Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm hai muối cacbonat của 2 kim loại kiềm thổ ở hai chu kì liên tiếp. Cho 7,65 gam X vào dung dịch HCl dư. Kết thúc phản ứng, cô cạn dung dịch thì thu được 8,75 gam muối khan. Tìm 2 kim loại. Hướng dẫn: - Đặt công thức chung của hai muối là CO3 + 2HCl → CO3. Phương trình phản ứng: Cl2 + CO2 + H2O - Từ phương trình thấy: 1 mol CO3 phản ứng thì khối lượng muối tăng: 71 – 60 = 11 gam - Theo đề bài khối lượng muối tăng: 8,75 – 7,65 = 1,1 gam → có 0,1 mol CO3 tham gia phản ứng → + 60 = 76,5 → = 16,5 → 2 kim loại là Be và Mg Ví dụ 4: Hòa tan hoàn toàn 6 gam hỗn hợp X gồm Fe và một kim loại M (hóa trị II) vào dung dịch HCl dư, thu được 3,36 lít khí H 2 (ở đktc). Nếu chỉ hòa tan 1,0 gam M thì dùng không đến 0,09 mol HCl trong dung dịch. Tìm M. Hướng dẫn: nH 2 = 0,15 mol. nX = nH 2 = 0,15 mol → X = 40. - Để hòa tan 1 gam M dùng không đến 0,09 mol HCl → 2  0, 09 M → 22,2 < M < 40 < 56 → M là Mg. 4. Bài tập áp dụng Bài 1: Hòa tan hỗn hợp X gồm 11,2 gam kim loại M và 69,6 gam oxit MxOy của kim loại đó trong 2 lít dung dịch HCl, thu được dung dịch A và 4,48 lít khí H2 (đktc). Nếu cũng hòa tan hỗn hợp X đó trong 2 lít dung dịch HNO 3 thì thu được dung địch B và 6,72 lít khí NO (đktc). a. Tìm kim loại M. b. Tìm công thức oxit của kim loại đó. Đáp số: Kim loại cần tìm là Fe và công thức oxit là Fe3O4 Giáo viên: Phạm Văn Phương - Trường THCS Yên Lạc 19 Chuyên đề: Bài tập về kim loại Bài 2: Khử hoàn toàn 4,06 gam 1 oxit kim loại bằng CO ở nhiệt độ cao thành kim loại. Dẫn toàn bộ khí sinh ra vào bình đựng dd Ca(OH) 2 dư, thấy tạo thành 7 gam kết tủa. Nếu lấy lượng kim loại tạo thành (m gam) hòa tan hết vào dd HCl dư thì thu được 1,176 lít H 2 (đktc). Tìm công thức của oxit kim loại và khối lượng của kim loại. Đáp số: Công thức của oxit cần tìm là Fe3O4. Bài 3. Đem khử hoàn toàn 4 gam hỗn hợp CuO và oxit sắt Fe xOy bằng khí CO ở nhiệt độ cao, sau khi phản ứng thu được 2,88 gam chất rắn, đem hòa tan chất rắn này vào 400 ml dd HCl (vừa đủ) thì có 0,896 lít khí bay ra (ở đktc). a. Tính khối lượng hỗn hợp ban đầu. b. Xác định công thức phân tử của oxit sắt. Đáp số: a. mCuO = 0,8 gam, mFexOy = 3,2 gam. b. Fe2O3 II – Bài toán về kim loại tác dụng với nước hoặc kim loại tác dụng với dung dịch kiềm. 1. Một số chú ý khi giải bài tập: - Chỉ có kim loại kiềm, Ca, Sr, Ba mới tan trong nước ở nhiệt độ thường - Các kim loại mà hiđroxit của chúng có tính lưỡng tính như Al, Zn, Be, Sn, Pb…tác dụng được với dung dịch kiềm (đặc) - Nếu đề bài cho nhiều kim loại tác dụng với nước tạo dung dịch kiềm, rồi sau đó lấy dung dịch kiềm tác dụng với dung dịch hỗn hợp axit thì: + Giải bằng cách viết phương trình ion thu gọn + nOH  2n H - Nếu đề bài cho hỗn hợp kim loại kiềm hoặc kiềm thổ và kim loại M hóa trị n vào nước thì có thể có hai khả năng: + M là kim loại tan trực tiếp (như kim loại kiềm, Ca, Sr, Ba) + M là kim loại có hiđroxit lưỡng tính (như Al, Zn)  2 M + (4 – n)OH– + (n – 2)H2O → MO2n – 4 + n H2 2 (dựa vào số mol kim loại kiềm hoặc kiềm thổ → số mol OH – rồi biện luận xem kim loại M có tan hết không hay chỉ tan một phần) 2. Một số ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Hỗn hợp X gồm Na, K, Ba hòa tan hết trong nước dư tạo dung dịch Y và 5,6 lít khí (ở đktc). Tính V (ml) dd H 2SO4 2M tối thiểu để trung hòa Y Hướng dẫn: Giáo viên: Phạm Văn Phương - Trường THCS Yên Lạc 20
- Xem thêm -