Tài liệu Skkn phân loại và phương pháp giải bài tập trắc nghiệm xác định kim loại.

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI TRƯỜNG THPT NGUYỄN HỮU CẢNH Mã số: ................................ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM XÁC ĐỊNH KIM LOẠI Người thực hiện: Nguyễn Thị Kim Nga Lĩnh vực nghiên cứu: - Quản lý giáo dục  - Phương pháp dạy học bộ môn: .Hóa Học  SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC - Lĩnh vực khác: I. THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN  Họ và tênCó đính kèm: Các sản Nguyễn Kim Ngatrong (nữ)bản in SKKN phẩm Thị không thề hiện Ngàytháng năm sinh Phần13mềm - 1- 1961 Phim ảnh Mô hình  Hiện vật khác Điạ chỉ 17/F5-KP1-P.Long Bình Tân- Biên Hòa- Đồng Nai Điện thọai 0906342350 Chức vụ Tổ trưởng chuyên môn Năm Nguyễn học: 2011 - 2012 Đơn vị công tác THPT Hữu Cảnh SKKN: Phân loại và phương pháp giải bài tập trắc nghiệm xác định kim loại II. TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO Họ và tên Học vị cao nhất Năm nhận bằng Chuyên ngành đào tạo Nguyễn Thị Kim Nga Đại học sư phạm 1983 Cử nhân hóa III. KINH NGHIỆM KHOA HỌC Họ và tên Nguyễn Thị Kim Nga Lĩnh vực CM có kinh nghiệm Giảng dạy Số năm kinh nghiệm 29 Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây: * Ứng dụng công nghệ thông tin để đổi mới phương pháp dạy học theo nhóm trong bộ môn hóa học * Phân loại và phương pháp giải bài tập điện phân * Phân loại và phương pháp giải bài tập nhận biết các chất vô cơ * Phân loại và phương pháp giải bài tập nhận biết các chất hữu cơ * Áp dụng phương pháp bảo toàn electron để giải nhanh bài tập hóa học. Giáo viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Nga 2 SKKN: Phân loại và phương pháp giải bài tập trắc nghiệm xác định kim loại Chuyên đề: PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM XÁC ĐỊNH KIM LOẠI Tóm tắt: Chuyên đề đưa ra phân loại và phương pháp giải một số dạng bài tập trắc nghiệm xác định kim loại, cùng với những ví dụ minh họa có hướng dẫn cách giải nhanh và bài tập tổng hợp. I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI * Hóa học là môn khoa học vừa lý thuyết vừa thực nghiệm nên có tính hấp dẫn, nhưng lại là một môn học khó. Vì vậy muốn học tốt môn Hóa Học ngoài nắm vững kiến thức cơ bản, biết suy luận,... thì việc tổng hợp các dạng bài tập và đề ra phương pháp giải các dạng bài tập đó trong trường hợp tổng quát là một phần không thể thiếu trong việc củng cố kiến thức, rèn luyện những kĩ năng cơ bản cho học sinh. * Trong phân phối chương trình của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo số tiết bài tập lại hơi ít (đặc biệt với các bài tập trắc nghiệm) so với nhu cầu cần củng cố kiến thức cho học sinh. * Trong yêu cầu đổi mới giáo dục về việc đánh giá học sinh bằng phương pháp trắc nghiệm khách quan, thì khả năng giải toán Hóa Học của các em còn rất nhiều hạn chế, thường các em giải rất dài dòng, nặng nề về mặt toán học không cần thiết thậm chí không giải được vì qúa nhiều ẩn số, nhưng khi nắm được dạng bài và phương pháp giải sẽ giúp các em tìm ra đáp án một cách nhanh chóng. * Việc lựa chọn phương pháp thích hợp để giải bài tập lại càng có ý nghĩa quan trọng hơn. Mỗi bài tập có thể có nhiều phương pháp giải khác nhau. Nhưng nếu biết phân dạng và lựa chọn phương pháp hợp lý, sẽ giúp học sinh trong thời gian ngắn đã nắm được các dạng bài tập, nắm được phương pháp giải. * Tôi luôn động viên, khuyến khích các em tìm tòi và sáng tạo để bổ sung thêm các bài tập, vì vậy học sinh có năng lực rất hứng thú trong học tập, còn những học sinh yếu, trung bình cũng tìm thấy ở đây những điều cần thiết cho mình. * Xuất phát từ những lí do trên, cùng với một số kinh nghiệm sau những năm giảng dạy trong năm học 2011 - 2012 này, tôi đã chọn đề tài: “Phân loại và phương pháp giải bài tập trắc nghiệm xác định kim loại”. Giáo viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Nga 3 SKKN: Phân loại và phương pháp giải bài tập trắc nghiệm xác định kim loại II. TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 1) Cơ sở lý luận: * Cơ sở lý thuyết của đề tài: - Về nguyên tắc để xác định một kim loại phải tìm được nguyên tử khối của kim loại đó. - Nắm vững tính chất hóa học của kim loại, các phương pháp điều chế kim loại, tính chất của axít, muối, bazơ, oxít kim loại. - Nếu 2 kim loại thuộc cùng 1 nhóm A và ở 2 chu kì liên tiếp nhau thì gọi M là kim loại tương đương của 2 kim loại đó. Tìm nguyên tử khối trung bình của 2 kim loại và dùng BTH suy ra tên 2 kim loại - Một số kim loại khi tác dụng với các chất khác nhau thường thể hiện các hoá trị khác nhau (VD: Fe tác dụng với HCl, H 2SO4 loãng tạo muối sắt II, còn khi tác dụng với Cl2, H2SO4 đặc, nóng, HNO3 tạo muối sắt III), vì vậy khi làm bài tập phải đặt kim loại có hai hoá trị khác nhau nếu cho tác dụng với hai chất khác nhau. - Nếu bài toán hỗn hợp đầu được chia làm 2 phần không bằng nhau thì khi giải ta giả sử phần này gấp k lần phần kia, như vậy số mol các chất ở phần này cũng gấp k lần số mol các chất ở phần kia. - Để giải bài tập xác định kim loại ta thường kết hợp các phương pháp: Bảo toàn khối lượng, bảo toàn electron, bảo toàn nguyên tố, phương pháp đường chéo, phương pháp tăng giảm khối lượng,... 2) Nội dung, biện pháp thực hiện các giải pháp của đề tài: Đề tài được chia thành hai phần: * Phần 1: Phân loại các dạng bài tập thường gặp: 7 dạng bài tập cụ thể: - Dạng 1: Xác định kim loại dựa vào bài tập kim loại tác dụng với axit. - Dạng 2: Xác định kim loại dựa vào bài tập kim loại tác dụng với dung dịch muối. - Dạng 3: Xác định kim loại dựa vào bài tập kim loại tác dụng với chất khí. - Dạng 4: Xác định kim loại dựa vào bài tập muối cacbonat. - Dạng 5: Xác định kim loại dựa vào bài tập điện phân. - Dạng 6: Xác định kim loại dựa vào bài tập khử oxit kim loại. - Dạng 7: Xác định kim loại dựa vào bài tập kim loại tác dụng với nước. Mỗi dạng đều có hai phần: 1. kiến thức cần nhớ và phương pháp; 2. ví dụ minh họa đưa ra hệ thống những bài tập đa dạng, khai thác ở nhiều khía cạnh khác nhau từ cơ bản đến nâng cao, vừa hay, vừa có loại khó và hướng dẫn giải cho các dạng đó với phương pháp ngắn gọn và dễ nhớ. * Phần 2: Các bài tập vận dụng: Cung cấp hệ thống bài tập từ dễ đến khó nhằm giúp các em tự ôn luyện, phân loại và vận dụng phương pháp hợp lý để giải chúng một cách nhanh nhất, qua đó giúp các em nắm chắc phương pháp giải hơn. Giáo viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Nga 4 SKKN: Phân loại và phương pháp giải bài tập trắc nghiệm xác định kim loại A) Phân loại các dạng bài tập thường gặp: Dạng 1: Xác định kim loại dựa vào bài tập kim loại tác dụng với axit 1) Kiến thức cần nhớ và phương pháp:  HCl Kim loai    H SO ( loang )  2 4 * muối có hóa trị thấp + H2 * Khi một kim loại hoặc hỗn hợp kim loại tác dụng với dung dịch HCl, H 2SO4 nHCl  2nH 2 nH 2 SO4  nH 2 loãng ta luôn có: ; * Nếu bài toán cho kim loại tác dụng với dung dịch chứa hỗn hợp axit HCl và H2SO4 loãng thì ta nên tính  nH  n = nHCl + 2 H 2 SO4  H 2 SO4 (dac) Kim loai    HNO 3  * muối có hóa trị cao +  san pham khu cua S   san pham khu cua N + H2O - Nếu Fe còn dư, thì thu được muối của sắt II (và có thể có cả muối sắt III dư). - Kim loại Al, Fe, Cr thụ động trong axit HNO3 đặc, nguội và H2SO4 đặc, nguội. - Khi hòa tan hoàn hoàn hỗn hợp kim loại trong đó có Fe bằng dung dịch HNO3 mà thể tích axit cần dùng là nhỏ nhất thì muối sắt thu được là muối sắt II. 2. Ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Ngâm một lá kim loại M nặng 50 gam trong dung dịch HCl, sau khi thu được 336 ml khí H2 (đktc) thì khối lượng lá kim loại giảm 1,68%. Kim loại M là A. Zn B. Mg C. Fe D. Ni Hướng dẫn: Khối lượng lá kim loại giảm là khối lượng kim loại phản ứng 50  1,69 mkim loại phản ứng = 100 = 0,84 (gam) Theo 4 đáp án tất cả các kim loại tác dụng với axit HCl đều có hóa trị II nên ta xem hóa trị của kim loại bằng II. Ta có sơ đồ: M  H2. n Từ sơ đồ  nM = H 2 = 0,015 (mol) Giáo viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Nga 5 SKKN: Phân loại và phương pháp giải bài tập trắc nghiệm xác định kim loại 0,84  M = 0, 015 = 56  Đáp án C Ví dụ 2: X là kim loại thuộc nhóm IIA. Cho 3,4 gam hỗn hợp gồm kim loại X và Zn tác dụng với lượng dư dung dịch HCl sinh ra 1,344 lit khí H2 (ở đktc). Mặt khác khi cho 3,8g X tác dụng với lượng dư dung dịch H 2SO4 loãng thì thể tích khí H2 sinh ra chưa đến 2,24 lit (ở đktc). Kim loại X là A. Ba B. Ca C. Sr D. Mg Hướng dẫn: Gọi công thức chung của 2 kim loại là M Ta có sơ đồ: M  H 2 Theo sơ đồ nM = nH 2 = 0,06 3, 4  M = 0,06 = 56,67  kim loại X có M < 56,67(1) 3,8 n Mặt khác nX < H 2 = 0,1  M X < 0,1  MX >38 (2) Kết hợp (1) và (2)  Đáp án B Ví dụ 3: Hoà tan 16 gam hỗn hợp A gồm Fe và một kim loại X hoá trị II vào dung dịch HCl thì thu được 8,96 lit khí H2 (ở đktc). Nếu chỉ dùng 9,6 gam kim loại X hóa trị II đó cho vào dung dịch HCl thì dùng không hết 500 ml dung dịch HCl 4M. Kim loại X cần tìm là A. Ba B. Mg C. Ca D. Zn Hướng dẫn  Fe    2H  H 2  nA = nH 2 = 0,4 Ta có sơ đồ  X Mx < M 16 0, 4 = 40 < MFe = 56 Mặt khác kết hợp với 4 đáp án chỉ có MMg=24 < 40 thoả mãn  Đáp án B Ví dụ 4: Hoà tan 1,4 gam kim loại A hoá trị II bằng dung dịch hỗn hợp khi trộn 80 ml dung dịch H2SO4 0,25M và 100 ml dung dịch HCl 0,2M. Để trung hoà dung dịch thu được, phải dùng hết 50 ml dung dịch hỗn hợp NaOH 0,1M và Ba(OH) 2 0,05M. Kim loại A là A. Al B. Mg C. Fe D. Zn Giáo viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Nga 6 SKKN: Phân loại và phương pháp giải bài tập trắc nghiệm xác định kim loại Hướng dẫn: Bài toán cho hỗn hợp axít và hỗn hợp bazơ do đó ta tính: nH  = 2  0,08  0,25 + 0,1  0,2 = 0,06 (mol) nOH  = 0,05  0,1 + 2  0,05  0,05 = 0,01 (mol). A + 2H+  A2+ + H2 (1) x 2x OH- + H+  H2O (2) y y n Từ (1) và (2)  H  = 2x + y = 0,06 nOH  = y = 0,01 1, 4  x = 0,025  MA = 0, 025 = 56  Đáp án C Ví dụ 5: Hòa tan hoàn toàn 12,15 gam hỗn hợp X gồm hai kim loại Mg và M có tỉ lệ mol tương ứng là 2:3, cần dùng 300 ml dung dịch Y gồm HCl 1M và H 2SO4 0,5M loãng thu được dung dịch Z. Để trung hòa lượng axit dư trong dung dịch Z cần dùng 100 ml dung dịch NaOH 1M. Kim loại M là A. Fe B. Zn C. Mg D. Ba Hướng dẫn: nH  n = 0,3  1 + 0,5  0,3  2 = 0,6 (mol). OH  = 0,1 (mol) Vì các kim loại ở 4 đáp áp khi tác dụng với axít HCl và H 2SO4 đều có hóa trị 2 nên ta xem hóa trị của kim loại M bằng II Các phản ứng xảy ra: Mg + 2H+  Mg2+ + H2 (1) 2x 4x M + 2H+  M2+ + H2 (2) 3x 6x + H (dư) + OH- H2O (3) 0,1 0,1 n Từ (1), (2), (3)  H  = 4x + 6x + 0,1 = 0,6  x = 0,05 Mặt khác mhỗn hợpX = 24  2  0,05 + M  3  0,05 = 12,15 (gam)  M = 65  Đáp án B Giáo viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Nga 7 SKKN: Phân loại và phương pháp giải bài tập trắc nghiệm xác định kim loại Ví dụ 6: Hòa tan hết 9,6 gam kim loại M trong HNO 3 loãng, dư thu được dung dịch chứa 0,025 mol muối NH 4NO3 và 0,06 mol khí N2 duy nhất (đktc). Kim loại M là A. Ca B. Mg C. Cu D. Zn Hướng dẫn: Theo đáp án cả 4 kim loại tác dụng với axit HCl đều có hóa trị II nên ta xem 9, 6 M có hóa trị II. Ta có: nM = M Theo định luật bảo toàn electron ta có: 9, 6 M  2 = 0,025  8 + 0,06  10 = 0,8  M = 24  Đáp án B Ví dụ 7: Hòa tan 19,2 gam kim loại M trong dung dịch H 2SO4 đặc, nóng rồi cho toàn bộ khí SO2 tạo thành tác dụng với 1 lít dung dịch NaOH 0,6M, thu được 37,8 gam chất rắn. Kim loại M là A. Cu B. Mg C. Fe D. Ca Hướng dẫn: 19, 2 Gọi kim loại M có hóa trị n  nM = M ; nNaOH = 0,6 (mol) Nếu SO2 vừa đủ tạo muối Na2SO3 thì mNa2 SO3 0, 6 = 2  106 = 37,8 (gam) phù hợp với bài toán 1  nSO2 = 2 nNaOH = 0,3 (mol) Theo định luật bảo toàn electron ta có: 19, 2 M  n = 0,3  2  M = 32n  Đáp án A Ví dụ 8: Cho 12,45 gam hỗn hợp X gồm Al và kim loại M hóa trị II tác dụng với dung dịch HNO3 loãng, lấy dư, thu được 1,12 lít hỗn hợp hai khí N 2O và N2 có tỉ khối hơi so với hiđro là 18,8 và dung dịch Y. Cho dung dịch Y tác dụng với dung dịch NaOH lấy dư được 0,448 lít khí NH 3. Cho biết số mol hỗn hợp X là 0,25 mol, các khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn. Kim loại M là A. Mg B. Zn C. Cu D. Ni Hướng dẫn: Giáo viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Nga 8 SKKN: Phân loại và phương pháp giải bài tập trắc nghiệm xác định kim loại Cho dung dịch Y tác dụng với dung dịch NaOH lấy dư thoát ra khí NH3  Dung dịch Y chứa muối NH4NO3  nNH 4 NO3  nNH3 = 0,02 (mol) Đặt nN 2 O  a ; n N 2  b Ta có: .  44a  28b  18,82  2  a  0, 03     ab  b  0, 02  a  b  0, 05  Đặt x, y lần lượt là số mol Al và M.  27 x  My  12, 45 (1)  Ta có  x  y  0, 25 (2) Theo định luật bảo toàn electron ta có: 3x + 2y = 0,03  8 + 0,02  10 + 0,02  8 = 0,6 (3) Giải (1), (2) và (3) ta được M = 65  Đáp án B Ví dụ 9: Có 7,22 gam hỗn hợp X gồm Fe và một kim loại M hóa trị không đổi. Nếu cho toàn bộ hỗn hợp X tác dụng hết với dung dịch HCl thì thu được 4,256 lít khí H2 (ở đktc). Còn nếu cũng hỗn hợp trên tác dụng hết với dung dịch HNO 3 dư thì thu được 3,584 lít khí NO (ở đktc). Kim loại M trong hỗn hợp là A. Al B. Mg C. Cu D. Ag Hướng dẫn Gọi x, y lần lượt là số mol Fe, M  2 x  ny  0,38 (1)  Theo định luật bảo toàn electron ta có  3 x  ny  0, 48 (2) Theo bài ra: 56x + Mny = 7,22 (3) Từ (1), (2) và (3) ta có 0, 09 x = 0,05; y = n ; M = 9n  M là Al  Đáp án A Dạng 2: Xác định kim loại dựa vào bài tập kim loại tác dụng với dung dịch muối 1) Kiến thức cần nhớ và phương pháp: Giáo viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Nga 9 SKKN: Phân loại và phương pháp giải bài tập trắc nghiệm xác định kim loại * Điều kiện để kim loại M khử được ion kim loại ( X n+) ra khỏi dung dịch muối của nó: - M đứng trước X trong dãy điện hóa. - Cả M và X đều không tác 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. * Phản ứng giữa kim loại với dung dịch muối xảy ra theo qui tắc α “Chất khử mạnh tác dụng với chất oxi hoá mạnh sẽ sinh ra chất khử yếu hơn và chất oxi hoá yếu hơn. * Khi giải dạng toán này ta cần xác định thứ tự các phản ứng xảy ra và xác định chính xác sau phản ứng chất nào dư (kim loại hay muối dư). - Kim loại có tính khử mạnh hơn và muối của ion kim loại tính oxi hoá mạnh hơn sẽ phản ứng trước. - Nói chung, nếu chưa biết số mol của kim loại và số mol của muối ban đầu thì ta không thể xác định được chính xác phản ứng nào xảy ra tiếp theo. * Trường hợp nếu M là kim loại kiềm, kiềm thổ (Ca, Sr, Ba) thì M sẽ khử ion H+ của H2O thành H2 và tạo thành dung dịch bazơ. Sau đó xảy ra các phản ứng trao đổi giữa muối và dung dịch bazơ (nếu có). 2. Ví dụ minh họa: Ví dụ 10: Nhúng một kim loại M chỉ có hoá trị II trong hợp chất có khối lượng 25 gam vào 100ml dd AgNO3 1M cho đến khi phản ứng hoàn toàn. Lọc dung dịch, đem cô cạn thu được 9,4 gam muối khan. Kim loại M là A. Fe B. Zn C. Mg D. Cu Hướng dẫn: mmuối thu được < mkim loại do đó kim loại dư, AgNO3 hết M + 2AgNO3  M(NO3)2 + 2Ag 0,05 0,1 0,05 9, 4  M M ( NO3 )2 = 0, 05 = 188  M = 64  Đáp án D Ví dụ 11: Ngâm một lá sắt vào dung dịch chứa 1,6 gam muối sufat của kim loại M hoá trị II. Sau phản ứng khối lượng lá sắt tăng thêm 0,08 gam. Kim loại M là A. Pb B. Cu C. Ni D. Zn Hướng dẫn: Fe + MSO4  FeSO4 + M Giáo viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Nga 10 SKKN: Phân loại và phương pháp giải bài tập trắc nghiệm xác định kim loại 1 mol  mtăng = (M – 56) gam 1 mol 0, 08 M  56 0,08 gam 0, 08  M  56  (M + 96) = 1,6  M = 64  Đáp án B Ví dụ 12: Nhúng một thanh kim loại M hóa trị II vào 1120 ml dung dịch CuSO 4 0,2M sau phản ứng khối lượng thanh kim loại giảm 1,344 gam. Nồng độ CuSO4 còn lại là 0,05M. Kim loại M là A. Mg B. Al C. Fe D. Pb Hướng dẫn: nCu 2 nCu 2 ban đầu = 0,224 (mol); dư = 0,056 (mol)  nCu 2 phản ứng = 0,224 – 0,056 = 0,168 (mol) M + Cu2+  M2+ + Cu 0,168 0,168 0,168 m giảm = (64 – M)  0,168 = 1,344  M = 56  Đáp án C Ví dụ 13: Cho 3,78 gam bột nhôm phản ứng vừa đủ với dung dịch muối XCl 3 tạo thành dung dịch Y. Khối lượng chất tan trong dung dịch Y giảm 4,06 gam so với trong dung dịch XCl3. Kim loại X trong muối XCl3 là A. Cr B. Fe C. Cu D. Zn Hướng dẫn: Vì hai kim loại đều có hóa trị 3 nên nX = nAl = 0,14 mol Mặt khác từ độ giảm khối lượng 4, 06  MX – 27 = 0,14  MX = 56  Đáp án B Ví dụ 14: Lấy hai thanh kim loại M hóa trị II, khối lượng ban đầu bằng nhau và bằng a gam. Nhúng thanh thứ nhất vào dung dịch Cu(NO 3)2; nhúng thanh thứ hai vào dung dịch Pb(NO3)2. Sau một thời gian, lấy hai thanh kim loại ra và cân lại thấy thanh thứ nhất giảm 0,2%; thanh thứ hai tăng 28,4% (so với khối lượng ban đầu). Cho biết Cu(NO3)2 và Pb(NO3)2 phản ứng với số mol bằng nhau. Kim loại M là A. Zn B. Ni C. Fe D. Mg Giáo viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Nga 11 SKKN: Phân loại và phương pháp giải bài tập trắc nghiệm xác định kim loại Hướng dẫn: Cách 1: Vì khối lượng 2 thanh kim loại bằng nhau và nCu ( NO3 )2  nPb ( NO3 )2 nên: - Khi nhúng thanh kim loại M vào dung dịch Cu(NO 3)2 khối lượng thanh M giảm  M > 64 (1) - Khi nhúng thanh kim loại M vào dung dịch Pb(NO 3)2 khối lượng thanh M tăng  M < 207 (2). Kết hợp (1) và (2) với 4 đáp án chỉ có Zn thỏa mãn  Đáp án A n  nPb ( NO3 )2 Cách 2: Vì khối lượng 2 thanh kim loại bằng nhau và Cu ( NO3 )2 đồng thời các kim loại đều có hóa trị II nên ta có: M  64 0, 2  207  M 28, 4  M = 65  Đáp án A Ví dụ 15: Một tấm platin bên ngoài phủ một lớp kim loại M có hóa trị II. Ngâm tấm kim loại này vào dung dịch Cu(NO3)2 có dư cho đến khi kết thúc phản ứng thì khối lượng tấm platin tăng 0,16 gam (biết toàn bộ lượng Cu sinh ra đều bám vào thanh platin). Lấy tấm platin ra rồi ngâm tiếp vào dung dịch Hg(NO 3)2 có dư cho đến khi kết thúc phản ứng thì khối lượng tấm platin lại tăng thêm 2,74 gam nữa. Kim loại M là A. Ca B. Mg C. Zn D. Fe Hướng dẫn: Đặt x là số mol kim loại M phản ứng Các kim loại M, Cu, Hg đều có hóa trị II  nCu, Hg tạo ra = x Khi nhúng thanh kim loại M vào dung dịch Cu(NO3)2 thì M + Cu2+  M2+ + Cu m tăng = (64 – M)x = 0,16 (1) Khi nhúng tiếp thanh kim loại M vào dung dịch Hg(NO3)2 thì Cu + Hg2+  M2+ + Hg m tăng = (201 – 64)x = 2,74 (2) Giải (1) và (2) ta được M = 56  Đáp án D Dạng 3: Xác định kim loại dựa vào bài tập cho kim loại tác dụng với chất khí 1) Kiến thức cần nhớ và phương pháp: Giáo viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Nga 12 SKKN: Phân loại và phương pháp giải bài tập trắc nghiệm xác định kim loại * Khi cho kim loại tác dụng với oxi, ta không cần xác định công thức oxit thu được sau phản ứng (hỗn hợp rắn X), đồng thời không phải viết và cân bằng phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra. * Bản chất của dạng toán này là xét cho cả qúa trình nên chỉ cần quan tâm tới trạng thái đầu và trạng thái cuối của các chất oxi hóa và chất khử rồi áp dụng định luật bảo toàn electron, bảo toàn khối lượng,...do đó lược bớt được các giai đoạn trung gian, giúp giải bài tập nhanh hơn. * Đối với dạng toán này thường ta tính được khối lượng chất khí theo công thức: mkhí = mhỗn hợp rắn sau– mhỗn hợp rắn ban đầu 2. Ví dụ minh họa : Ví dụ 16: Một hỗn hợp X gồm hai kim loại kiềm A, B thuộc hai chu kỳ liên tiếp trong bảng tuần hoàn có khối lượng 10,6 gam. Khi cho hỗn hợp X tác dụng với khí Cl2 dư cho ra hỗn hợp hai muối nặng 31,9 gam. Hai kim loại kiềm là A. Li, Na B. Na, K C. K, Rb D. Li, K Hướng dẫn: 31,9  10,6 nCl2  71 = 0,3 mol nkim loại =  M 2nCl2 = 0,6 mol 10, 6 0, 6 = 17,67  Hai kim loại là Li, Na  Đáp án A Ví dụ 17 : Đốt một kim loại M trong bình kín đựng khí clo thì thu được 6,5 gam muối clorua và nhận thấy thể tích clo trong bình giảm 1,344 lít (đktc). Kim loại đã dùng là A. Al B. Fe C. B D. Cr Hướng dẫn: Thể tích clo trong bình giảm chính là thể tích clo phản ứng  nCl2 = 0,06 Theo 4 đáp án các kim loại tác dụng với Cl2 đều có hóa trị III nên ta xem hóa trị của M bằng III 2M + 3Cl2  2MCl3 0,06  0,04 6,5  M = 0, 04 - 35,5  3= 56  Đáp án B Giáo viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Nga 13 SKKN: Phân loại và phương pháp giải bài tập trắc nghiệm xác định kim loại Ví dụ 18 : Lượng khí sinh ra khi cho 6,96 gam MnO2 tác dụng hết với dung dịch HCl đã oxi hóa hoàn toàn kim loại M, tạo ra 7,6 gam muối (biết kim loại M có hóa trị II). Kim loại M là A. Be B. Mg C. Ca D. Ba Hướng dẫn: Các phương trình hóa học xảy ra: 4HCl + MnO2  MnCl2 + Cl2 + 2H2O (1) M + Cl2  MCl2 (2) n n Từ (1) và (2)  nM = Cl2 M nO2 = 0,08 mol 7, 6  M = 0, 08 - 71 = 24  Đáp án B Ví dụ 19: Đốt cháy a gam kim loại M trong 6,72 lít khí clo (đktc) tạo ra 26 gam muối clorua (biết hiệu suất phản ứng tính theo clo và đạt 80%). Kim loại M là A. Fe B. Mg C. Cu D. Al Hướng dẫn: 6, 72  80 nCl2 22, 4 = 0,24 (mol). phản ứng = Gọi n là hóa trị của kim loại M 2M + nCl2  2MCl2 Theo phản ứng nMCln  0, 24  2 26 1  nCl2 n M  35,5n 2 =  M = 18,67n  M = 56  Đáp án A Ví dụ 20: Cho 24,3 gam một kim loại M (có hóa trị n duy nhất) tác dụng với 5,04 lít khí O2 (đktc) thu được chất rắn A. Cho A tác dụng hết với dung dịch HCl thấy có 1,8 gam khí H2 thoát ra. Kim loại M là A. Mg B. Zn C. Al D. Ca Hướng dẫn: M0  Mn+ + ne 24,3 24,3n M M O2 + 4e  2O20,225 0,9 Giáo viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Nga 14 SKKN: Phân loại và phương pháp giải bài tập trắc nghiệm xác định kim loại + 2e  H2 1,8 0,9 Theo định luật bảo toàn electron ta có: 24,3n M = 0,9 + 1,8  M = 9n 2H+  M là Al  Đáp án C Ví dụ 21: Cho 20 gam kim loại M tác dụng với N 2 đun nóng thu được chất rắn X. Cho X vào nước dư thu được 8,96 lít (đktc) hỗn hợp khí có tỉ khối so với H 2 bằng 4,75. M là A. Mg B. Ca C. Ba D. Al Hướng dẫn: X tác dụng với nước cho hỗn hợp khí  chất rắn X có M dư Ta có các sơ đồ:  N2  H 2O 3M    M3Hx    xNH3 3a a 2M (dư)    xH2 b 0,5bx 8, 96  ax  0,5 bx   22, 4   17 ax  bx  4, 75  2  9,5  ax  0, 5 bx   M (3a  b)  20   ax  H 2O  M = 20x  Đáp án B Ví dụ 22: Đốt cháy hoàn toàn 3,6 gam kim loại M (có hoá trị không đổi) trong hỗn hợp khí Cl2 và O2. Sau phản ứng thu được 11,5 gam chất rắn và thể tích hỗn hợp khí đã phản ứng là 2,8 lít (ở đktc). Kim loại M là A. Al B. Ca C. Be D. Mg Hướng dẫn: Theo giả thiết ta có khối lượng Cl2 và O2 đã phản ứng là 11,5 – 3,6 = 7,9g Gọi x, y lần lượt là số mol Cl2, O2 Ta có  x  y  0,125  x  0,1     71x  32 y  7,9  y  0, 025 Theo định luật bảo toàn electron ta có: Giáo viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Nga 15 SKKN: Phân loại và phương pháp giải bài tập trắc nghiệm xác định kim loại 3, 6 n  M 0,1  2 + 0,025  4  M=12n  Đáp án D Dạng 4: Xác định kim loại dựa vào bài tập muối cacbonat 1) Kiến thức cần nhớ và phương pháp: - Muối cacbonat trung hòa của kim loại kiềm đều bền với nhiệt. - Muối cacbonat của kim loại khác và muối hiđrocacbonat đều bị phân hủy khi đun nóng. - Đối với bài tập về muối cacbonat ta luôn có: nmuối cacbonat trung hòa = nCO2 - Khi hòa tan muối cacbonat vào dung dịch axit với điều kiện nước bay hơi không đáng kể, nếu đề bài cho sau phản ứng khối lượng dung dịch tăng thì ta tính được m khối lượng CO2 theo biểu thức: CO2 = mmuối cacbonat - mdung dịch tăng - Khi nung muối cacbonat được chất rắn, sau đó cho chất rắn thu được tác dụng với dung dịch axit, nếu có khí CO 2 thoát ra thì chứng tỏ chất rắn có chứa muối cacbonat dư, ta có thể áp dụng một số biểu thức sau:  nCO2 nmuối cacbonat = mmuối cacbonat = mmuối clorua -11  nCO2 (với axit HCl) mmuối cacbonat = mmuối sunfat -36  nCO2 (với axit H2SO4) 2. Ví dụ minh họa: Ví dụ 23: Cho 4,55 gam hỗn hợp hai muối cacbonat của hai kim loại kiềm ở hai chu kỳ liên tiếp nhau tan hoàn toàn trong dung dịch HCl vừa đủ, thu được 1,12 lít khí CO2 (đktc). Hai kim loại kiềm là A. Li, Na B. K, Cs C. Na, K D. Cs, Rb Hướng dẫn: Đặt công thức chung của hai muối là M2CO3 4,55 n n Ta có: M 2CO3 CO2 = 0,05 (mol)  2 M A, B = 0, 05 - 60 = 31  M A, B = 15,5  Đáp án A Giáo viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Nga 16 SKKN: Phân loại và phương pháp giải bài tập trắc nghiệm xác định kim loại Ví dụ 24: Hòa tan 2,84 gam hỗn hợp hai muối cacbonat của hai kim loại A và B kế tiếp nhau trong nhóm IIA bằng dung dịch HCl dư thu được 0,896 lít khí CO 2 (54,6oC; 0,9atm) và dung dịch X. Kim loại A, B là A. Ba, Mg B. Ba, Sr C. Ca, Ba D. Mg, Ca Hướng dẫn: 0,9  0,896 nMCO3 nCO2 = = 0, 082  (273  54, 6) = 0,03 (mol) 2,84  M A, B = 0, 03 - 60 = 34,67  2 kim loại là Mg, Ca  Đáp án D Ví dụ 25: Cho 9,125 gam muối hiđrocacbonat của kim loại M phản ứng hết với dung dịch H2SO4 (dư), thu được dung dịch chứa 7,5 gam muối sunfat trung hòa. Kim loại M là A. Na B. Ca C. Ba D. Mg Hướng dẫn: Ta có sơ đồ: 2M(HCO3)n  M2(SO4)n x 0,5x  ( M  61n)  x  9,125   (2 M  96n)  0,5 x  7,5  M = 12n  Đáp án D Ví dụ 26: Hòa tan 2,84 gam hỗn hợp X gồm hai muối cacbonat của hai kim loại A, B nhóm IIA và thuộc hai chu kỳ liên tiếp nhau trong bảng tuần hoàn bằng dung dịch HCl, sau phản ứng thấy khối lượng dung dịch tăng 1,52 gam. Gỉa sử nước bay hơi không đáng kể. Hai kim loại A, B là A. Be, Mg B. Mg, Ca C. Ca, Ba D. Ba, Sr Hướng dẫn: mCO2 n = 2,84 – 1,52 = 1,32 gam  CO2 = 0,03 mol. 2,84  M kim loại = 0, 03 - 60 = 34,67  Hai kim loại là Mg và Ca  Đáp án B Ví dụ 27: Cho 7,2 gam hỗn hợp A chứa hai muối cacbonat của hai kim loại A, B kế tiếp nhau trong nhóm IIA. Hòa tan hết A vào dung dịch H 2SO4 loãng được khí B. Cho toàn bộ khí B hấp thụ vào dung dịch Ba(OH)2 lấy dư thu được 15,76 gam kết tủa. Hai kim loại A, B là A. Be, Mg B. Ca, Sr C. Mg, Ca D. Sr, Ba Giáo viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Nga 17 SKKN: Phân loại và phương pháp giải bài tập trắc nghiệm xác định kim loại Hướng dẫn: Đặt công thức chung của hai muối cacbonat là MCO3 Ta có sơ đồ hợp thức: MCO3  CO2  BaCO3 15, 76 n  nBaCO3 Theo sơ đồ ta có MCO3 = 197 = 0,08 (mol) 7, 2 M A, B = 0, 08 - 60 = 30  Đáp án C Ví dụ 28: Nung m gam hỗn hợp X gồm hai muối cacbonat của hai kim loại A và B kế tiếp nhau trong nhóm IIA thu được 3,36 lít khí CO 2 và hỗn hợp rắn Y. Cho Y tác dụng hết với dung dịch HCl dư thu thêm được 3,36 lít khí CO 2 và dung dịch Z. Cô cạn dung dịch Z thu được 32,5 gam muối khan. Hai kim loại A, B là A, Be, Mg B. Ca, Ba C. Mg, Ca D. Ba, Sr Hướng dẫn: Vì Y tác dụng với HCl dư tạo khí CO2  Y có muối cacbonat dư  nMCO3 =  nCO2 = 0,15 + 0,15 = 0,3 (mol). Ta có thể áp dụng biểu thức: n mmuối cacbonat = mmuối clorua -11 CO2 = 32,5 - 11  0,3 = 29,2 (gam)  M kimloai  29, 2  60 0,3 = 37,33  A, B là Mg và Ca  Đáp án C Dạng 5: Xác định kim loại dựa vào bài tập điện phân 1) Kiến thức cần nhớ và phương pháp: * Phải viết đúng phương trình điện phân : Muốn vậy phải nắm vững các qúa trình xảy ra ở các điện cực, xác định chính xác những ion có trong dung dịch chất điện phân. - Ở cực anot (+): Xảy ra qúa trình oxi hóa. Thứ tự nhường electron là:   + Anion gốc axit không có oxi (như Cl , Br ,…) 1 + Rồi đến nước (H2O  2 O2 + 2H+ + 2e) - Ở cực catot (-): Xảy ra qúa trình khử. Giáo viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Nga 18 SKKN: Phân loại và phương pháp giải bài tập trắc nghiệm xác định kim loại Thứ tự nhận electron là: + Cation kim loại Mn+ (nếu kim loại M yếu hơn Al). + Rồi đến nước (2H2O + 2e  H2 + 2OH-) Sau đó tổ hợp các qúa trình xảy ra ở các điện cực ta được phương trình điện phân. * Khi điều chế kim loại có tính khử mạnh ta thườmg điện phân muối halogenua nóng chảy. * Khi điều chế kim loại có tính khử trung bình hay yếu (kim loại sau Al) ta thườmg điện phân dung dịch muối. * Điều chế kim loại Al bằng phương pháp điện phân Al2O3 nóng chảy. * Xác định khối lượng các chất thu được ở các điện cực theo công thức Farađay A I  t m = n F Trong đó: m: Khối lượng chất thu được ở điện cực (gam). A: Khối lượng mol nguyên tử của chất. n: Số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận. I: Cường độ dòng điện (ampe). t: Thời gian điện phân (giây). F: Hằng số Farađay (F = 96500). * Khi điện phân các dung dịch: axit có oxi; bazơ kiềm (NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2); muối tạo bởi axit có oxi và bazơ kiềm thì chính là điện phân H2O của dung dịch theo phản ứng: 2H2O  2H2 + O2 . Chất tan không đổi. catot anot 2. Ví dụ minh họa: Ví dụ 29: Điện phân nóng chảy hoàn toàn 1,9 gam muối clorua của kim loại M hóa trị II với điện cực trơ, thu được 0,48 gam kim loại ở catot. Kim loại M là A. Be B. Mg C. Ba D. Ca Hướng dẫn: dfnc MCl2    M + Cl2 Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:  nMCl2  nCl2 = mCl2 = mMCl2  mM 1, 9  0, 48 71 = 0,02 mol 1,9  71 0,02  M= = 24 là Mg  Đáp án B Giáo viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Nga 19 SKKN: Phân loại và phương pháp giải bài tập trắc nghiệm xác định kim loại Ví dụ 30 : Điện phân dung dịch muối clorua của kim loại M với điện cực trơ, ở catot thu được 16 gam kim loại, ở anot thu được 5,6 lít khí. Kim loại M là A. Cu B. Fe C. Zn D. Ni Hướng dẫn: 0, 25  2 0,5 n  MCln  dpdd   M  Cl2 n n 2  nM =  M= 32n  Đáp án A Ví dụ 31: Điện phân nóng chảy 76 gam muối MCl2 với điện cực trơ, thu được 0,64 mol khí Cl2 ở anot. Biết hiệu suất phản ứng điện phân là 80%. Kim loại M là A. Zn. B. Ca. C. Cu. D. Mg. Hướng dẫn : dpnc MCl2    M + Cl2 (1) n n Từ (1)  MCl2 = Cl2 = 0,64 mol n Vì hiệu suất phản ứng là 80% nên  MCl2 0, 64  100 80 = = 0,8 mol 76 Mkim loại = 0,8 - 71 = 24  Đáp án D Ví dụ 32: Điện phân (điện cực trơ) dung dịch muối sunfat của một kim loại M hoá trị II với cường độ dòng điện 3A, sau 1930 giây thấy khối lượng catot tăng 1,92 gam. Kim loại M là A. Fe. B. Cu. C. Al. D. Ni. Hướng dẫn: Khối lượng catot tăng là khối lượng kim loại thu được Áp dụng công thức Farađây ta có 1, 92  2  96500 A 3  1930 = 64  Đáp án B Ví dụ 33: X là kim loại hóa trị I, Y là kim loại hóa trị II, X đứng sau Y trong dãy điện hóa và Mx : My = 27 : 16. Hòa tan 4,872 gam hỗn hợp X, Y bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được dung dịch A và khí SO 2. Pha loãng dung dịch A được dung dịch B. Lấy 1/2 dung dịch B điện phân với điện cực trơ thì thấy: - Sau thời gian t, trên catot được 1,08 gam kim loại, trên anot được 0,056 lít khí. - Sau thời gian 1,5t, trên catot được 1,62 gam kim loại, trên anot được 0,089 lít khí. Biết thể tích các khí đều đo ở đktc. Kim loại X, Y là A. Ag, Cu B. Ag, Hg C. Na, Mg D. K, Cu Hướng dẫn: Giáo viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Nga 20