CHUYÊN ĐỀ: ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI ( THỦY LUYỆN, NHIỆT LUYỆN, ĐIỆN PHÂN)
PHẦN A: LÍ THUYẾT
1. Dãy điện hóa của kim loại

2. Các phương pháp điều chế kim loại
2.1 Điều chế kim loại bằng phương pháp thủy luyện.
a. Khái niệm: thủy luyện là phương pháp dùng kim loại mạnh như Zn, Mg, … khử ion kim loại trong dung dịch muối.
Ví dụ 1: Cho Fe vào dung dịch CuCl2 thì phản ứng xảy ra như sau:
Fe + CuCl2 ® FeCl2 + Cu ¯
Các kim loại tan trong nước (K, Na, Ca, Ba) tác dụng gián tiếp với muối trong dung dịch vì chúng tác dụng được với nước.
Ví dụ 2: Cho Na vào dung dịch CuSO4 thì các phản ứng xảy ra như sau:
2Na + 2H2O ® 2NaOH + H2 ­
2NaOH + CuSO4 ® Cu(OH)2 ¯ + Na2SO4
Ví dụ 3: Cho Ba vào dung dịch Fe2(SO4)3 thì các phản ứng xảy ra như sau:
Ba + 2H2O ® Ba(OH)2 + H2 ­
3Ba(OH)2 + Fe2(SO4)3 ® 2Fe(OH)3 ¯ + 3BaSO4¯
Chú ý: phản ứng của Na với dung dịch muối tương tự K, phản ứng của Ca với dung dịch muối tương tự Ba.
b. Qui tắc a - dự đoán chiều phản ứng
Khi cho các kim loại phản ứng với các dung dịch muối, để đơn giản ta nên dùng quy tắc a để dự đoán các phản ứng có xảy ra không và sản phẩm thu được cụ thể.
Kim loại có tính khử mạnh hơn (thường đứng đầu dãy hoạt động hóa học) sẽ tác dụng với ion kim loại trong muối có tính oxi hóa mạnh hơn ( thường đứng cuối dãy hoạt động hóa học)

TH 1: Một kim loại tác dụng với dung dịch chứa một muối.
Ví dụ 4: Cho Fe vào dung dịch CuCl2 ta sẽ dựa vào quy tắc a để dự đoán và viết phương trình hóa học (nếu có) :
Bước 1: Liệt kê các cặp oxi hóa khử và sắp xếp theo thứ tự trong dãy hoạt động hóa học
Thứ tự các cặp oxh – khử :
Bước 2: Vẽ chữ a : (
Nếu phản ứng có chứa kim loại sắt hay ion kim loại sắt nên liệt kê cặp sắt (II), Sắt (III) như bước 1 ra rồi dùng quy tắc a dự đoán, ở đây cặp không liên quan đến phản ứng.
Bước 3: Hoàn thành phương trình phản ứng
Fe + CuCl2 ® FeCl2 + Cu ¯ hoặc Fe + Cu2+ ® Fe2+ + Cu ¯
Ví dụ 5: Cho bột kim loại Mg tác dụng hoàn toàn với dung dịch chứa FeSO4 và CuSO4 ta sẽ dựa vào quy tắc a để dự đoán và viết phương trình hóa học (nếu có) :
Bước 1: Liệt kê các cặp oxi hóa khử và sắp xếp theo thứ tự trong dãy hoạt động hóa học
Thứ tự các cặp oxh – khử :
Bước 2: Vẽ các chữ a theo thứ tự
Mg tác dụng với Fe3+ ( Mg + 2Fe3+ ® Mg2+ + 2Fe2+ (1)
Nếu Fe3+ dư, Mg hết thì chỉ xảy ra phản ứng như trên.
Nếu Fe3+ hết, Mg dư thì Mg tác dụng với Cu2+ ( Mg + Cu2+ ® Mg2+ + Cu$ (2)
Nếu Cu2+ dư, Mg hết thì phản ứng kết thúc.
Nếu Cu2+ hết, Mg dư thì Mg tác dụng với Fe2+ ( Mg + Fe2+ ® Mg2+ + Fe$ (3)
Bước 3: Hoàn thành phương trình phản ứng
Mg + 2Fe3+ ® Mg2+ + 2Fe2+ (1)
Mg + Cu2+ ® Mg2+ + Cu$ (2)
Mg + Fe2+ ® Mg2+ + Fe$ (3)
Nếu đề nói sau phản ứng thu được dung dịch chứa 3 muối ( gồm Mg2+, Fe2+, Cu2+ dư) và 1 kim loại (Cu) xảy ra phản ứng (1) và (2).
Nếu đề nói sau phản ứng thu được dung dịch chứa 2 muối ( gồm Mg2+, Fe2+ dư) và 2 kim loại ( Cu, Fe, Mg) xảy ra phản ứng (1), (2), (3).
Nếu đề nói sau phản ứng thu được dung dịch chứa 1 muối ( gồm Mg2+) và 3 kim loại ( Cu, Fe, Mg dư) xảy ra phản ứng (1), (2), (3).
Chốt lại là tùy vào đề bài và dữ kiện đề cho ta kết hợp quy tắc a để dự đoán số lượng phản ứng xảy ra.
TH 3: Nhiều kim loại tác dụng với dung dịch chứa một muối
TH4: Nhiều kim loại tác dụng với dung dịch chứa nhiều muối.
2.2 Điều chế kim loại bằng phương pháp nhiệt luyện.
- Ở nhiệt độ cao,CO,H2,… khử các oxit của kim loại sau Al (từ Zn trở đi).
a) Với CO:
mol chất rắn giảm = m Opư; molOpư = molCOpư = mol CO2
Ví dụ:ZnO + COZn + CO2
b)Với H2:
mol chất rắn giảm = m Opư; molOpư = molH2pư = mol H2O
Ví dụ:3H2 + Fe2O3 2Fe + 3H2O
c)Với hỗn hợp CO,H2:
mol chất rắn giảm = m Opư; molOpư = mol(CO + H2)pư = mol (CO2 + H2O)
- Khi cho CO2 vào dung dịch Ca(OH)2 dư thì sản phẩm tạo muối trung hòa
CO2 + Ca(OH)2 (dư) CaCO3↓ + H2O
- Khi cho CO2 vào dung dịch Ca(OH)2 không cho dư,

2.3 Điều chế kim loại bằng phương pháp điện phân.
- Nguyên tắc khử ở catot (-): Xảy ra sự khử cation kim loại, H+, H2O.
- Nguyên tắc oxi hóa ở anot (+): Xảy ra sự oxi hóa anion gốc axit, OH-, H2O
+ Các gốc axit chứa oxi (CO32-, SO42-, NO3-, …) và F- không bị oxi hóa.
+ Các ion còn lại điện phân theo thứ tự: S2-, I-, Br-, Cl-, OH-, H2O.
- Quá trình oxi hóa và khử H2O:
Catot (-)
Anot (+)
Sự khử: 2H2O + 2e → H2 + 2OH-
Sự oxi hóa: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e
- Khối lượng chất thoát ra ở điện cực:
PHẦN B: BÀI TẬP ĐƯỢC PHÂN DẠNG
I. Bài tập điều chế kim loại bằng phương pháp thủy luyện.
Dạng 1: Một kim loại tác dụng với dung dịch chứa một muối.
- Phương pháp:
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 Dm theo PTHH (theo hệ số cân bằng)
- Xác định Dm theo đề bài
- Áp dụng công thức:
Mol A =
- Tính toán theo yêu cầu của đề bài
- Ví dụ minh họa (chỉ cần giải mẫu 1 hoặc 2 câu):
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 AgNO3. 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.
Hướng dẫn
· Cách 1: Phương pháp đại số
Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag ¯
x mol 2x mol
Theo đề bài ta có: 8,48 – x.64 + 2x.108 = 10 → x = 0,01 mol
Vậy khối lượng Ag phủ trên vật là:
0,01.2.108 = 2,16 gam
· Cách 2: Phương pháp tăng giảm khối lượng
Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag ¯
Theo phản ứng: 1mol Cu ® 2mol Ag Þ tăng = 216 – 64 = 152 gam
Theo đề: = 10 – 8,48 = 1,52 gam
Þ = = 0,02 mol Þ
Ví dụ 2: Một thanh kim loại M hoá trị II được nhúng vào 200ml dung dịch FeSO4 thấy khối lượng tăng lên 3,2 gam. Nếu nhúng cùng thanh kim loại M đó vào 400ml dung dịch CuSO4 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 FeSO4 và CuSO4 có cùng nồng độ mol ban đầu. Tính nồng độ mol của mỗi dung dịch và xác định kim loại M.
·Cách 1: Phương pháp đại số
Gọi nồng độ của mỗi chất trong dung dịch là x (mol/l)
→
M + FeSO4 → MSO4 + Fe ¯
0,2x 0,2x (mol)
M + CuSO4 → MSO4 + Cu ¯
0,4x 0,4x (mol)
Theo đề bài ta có:
Vậy kim loại M là Magie (Mg)
Nồng độ mol của mỗi dung dịch muối là:
· Cách 2: Sử dụng tăng giảm khối lượng
M + FeSO4 → MSO4 + Fe ¯
0,2x 0,2x Þ tăng = 0,2x.(56 – M)
M + CuSO4 → MSO4 + Cu ¯
0,4x 0,4x Þ tăng = 0,4x.(64 – M)
® Hệ phương trình Þ M =24 ; x = 0,5 mol/l
·Cách 3: Phương pháp giả thiết
Giả sử dùng 200ml dung dịch FeSO4 và 200ml dung dịch CuSO4 thì thanh M tăng lần lượt 3,2 gam và 4,0 gam ® = = 4 – 3,2 = 0,8 (gam)
® ®
M + CuSO4 ® MSO4 + Cu ¯
0,1 0,1 0,1 (mol)
Ta có: 0,1.64 – 0,1M = 4 ® M = 24 g/mol ® M là magie (Mg).
- Bài tập giải chi tiết
Câu 1: Ngâm một đinh sắt trong 200 ml dung dịch CuSO4 x M. Sau khi phản ứng kết thúc lấy đinh sắt ra khỏi dung dịch rửa nhẹ, làm khô thấy khối lượng đinh sắt tăng thêm 1,6gam. Xác định của x .
GIẢI
Gọi a là số mol CuSO4 tham gia phản ứng
Phương trình hóa học: Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu
Mol: a <------- a--------------------------> a
Theo đề bài ta có: mCu - mFe = mFe
64a - 56a = 1,6 Giải ra a = 0,2
Nồng độ mol/l CuSO4: CM = = = 1 M
Câu 2: Nhúng thanh kim loại M vào 100ml dung dịch FeCl2 0,5M. Sau khi phản ứng hoàn toàn khối lượng thanh kim loại giảm 0,45g.Tìm kim loại M.
GIẢI
Giả sử kim loại có hóa trị II
Số mol của FeCl2: n = CM.V = 0,5 . 0,1 = 0,05 mol
Phương trình hóa học: M + FeCl2 MCl2 + Fe
Mol: 0,05 <----0,05--------------------> 0,05mol
Theo đề bài ta có: mM - mFe = mM
0,05.M - 56.0,05 = 0,45 Giải ra M = 65 (Zn)

Câu 3: Ngâm một lá Zn trong dung dịch có hòa tan 4,16gam CdSO4. Phản ứng xong khối lượng lá Zn tăng 2,35% so với ban đầu. Khối lượng lá Zn trước khi phản ứng là bao nhiêu?
GIẢI
Gọi mbđ là khối lượng lá Zn ban đầu
Số mol CdSO4 n== 0,02 mol
Phương trình hóa học: Zntan + CdSO4 ZnSO4 + Cdbám
Mol: 0,02 <------0,02-----------------------> 0,02
Theo đề bài ta có: mCd - mZn = mbđ*
112.0,02 - 65.0,02 = mbđ* Giải ra: mbđ = 40 gam
Câu 4: Ngâm một lá Zn có khối lượng 1 gam trong V (ml) dung dịch Cu(NO3)2 2 M. Phản ứng xong khối lượng lá Zn giảm xuống 10% so với ban đầu.
Tìm V
GIẢI
Ta có khối lượng lá Zn ban đầu bằng 1 gam
Gọi x là số mol Cu(NO3)2 tham gia phản ứng
Phương trình hóa học: Zntan + Cu(NO3)2 Zn(NO3)2 + Cubám
Mol: x <---------x--------------------> x
Theo đề bài ta có: mZn - mCu = mbđ*= 0,1
65.x - 64.x = 0,1 x = 0,1
VCu(NO)= lít = 50 ml
Câu 5: Cho một thanh sắt nặng 20 gam vào 200ml dung dịch CuSO4 0,5M. Khi phản ứng xảy ra xong thì khối lượng thanh sắt sau khi đem ra khỏi dung dịch và sấy khô là bao nhiêu?
GIẢI
Ta có khối lượng thanh Fe ban đầu bằng 20 gam
Số mol CuSO4 = 0,5 . 0,2 = 0,1 mol
Phương trình hóa học: Fetan + CuSO4 ZnSO4 + Cubám
Mol: 0,1 <-------0,1--------------------------> 0,1
Theo đề bài ta có: mCu = 64.0,1 = 6,4 gam
mFe = 56.0,1 = 5,6 gam
Câu 6: Cho 0,01 mol Fe tác dụng vừa đủ với dung dịch chứa 0,025 mol AgNO3, sau phản ứng thu được chất rắn X và dung dịch Y. Cô cạn dung dịch Y thu được m gam muối khan. Tìm m.
GIẢI
Phương trình hóa học: Fe + 2AgNO3 à Fe(NO3)2 + 2Ag (1)
Mol: 0,01---> 0,02 ---------> 0,01----->0,02
Sau phản ứng: AgNO3dư = 0,025 – 0,02 = 0,005 mol
Trong dung dịch có chứa ion Fe2+ lại có ion Ag+ nên tiếp tục xảy ra phản ứng
Fe(NO3)2 + AgNO3 à Fe(NO3)3 + Ag (2)
Mol: 0,005<------0,005 -----> 0,005
Dung dịch X gồm: Fe(NO3)3: 0,005 mol, Fe(NO3)2 còn lại: 0,01 – 0,005 = 0,005 mol
Khối lượng muối trong dung dịch X: (180 + 242).0,005 = 2,11 gam .
Câu 7: Cho hỗn hợp X gồm 0,1 mol Fe2O3 và 0,05 mol Cu tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl, sau phản ứng thu được dung dịch Y, cô cạn dung dịch Y thu được m gam muối khan. Tìm m.
GIẢI
Phương trình hóa học: Fe2O3 + 6HCl à 2FeCl3 + 3H2O (1)
Mol: 0,1------------------> 0,2
Cu không tác dụng với dung dịch HCl nhưng trong dung dịch tạo thành có chứa ion Fe3+ do đó xảy ra phản ứng
2FeCl3 + Cu à 2FeCl2 + CuCl2 (2)
Mol: 0,1<-----0,05 ----->0,1---->0,05
Dung dịch Y gồm: FeCl3: 0,1 mol, FeCl2: 0,1 mol, CuCl2: 0,05 mol
Khối lượng muối trong dd X: (127 + 162.5).0,1+135.0,05 = 35,7gam
Câu 8: Cho 4,8 gam Mg vào dung dịch chứa 0,2 mol FeCl3, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch X, cô cạn dung dịch X được m gam muối khan. Tìm m.

GIẢI
Phương trình hóa học: Mg + 2FeCl3 à 2FeCl2 + MgCl2 (1)
Mol: 0,1<------ 0,2 -------> 0,2------->0,1
Sau phản ứng: Mgdư = 0,2 – 0,1 = 0,1 mol
Trong dung dịch có chứa ion Fe2+ nên Mgdư sẽ tiếp tục khử Fe2+ thành Fe
FeCl2 + Mgdư à MgCl2 + Fe (2)
Mol: 0,1<-----------0,1 -----> 0,1
Dung dịch X gồm: FeCl2 còn lại: 0,1 mol, MgCl2: 0,2 mol
Khối lượng muối trong dung dịch X: 0,1.127 + 0,2.95 = 31,7 gam
Câu 9: Tiến hành hai thí nghiệm sau:
- Thí nghiệm 1: Cho m gam bột Fe (dư) vào V1 lít dung dịch Cu(NO3)2 1M;
- Thí nghiệm 2: Cho m gam bột Fe (dư) vào V2 lít dung dịch AgNO3 0,1M.
Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng chất rắn thu được ở hai thí nghiệm đều bằng nhau. Tìm mối liên hệ V1 và V2
GIẢI
Phương trình hóa học: Fe + Cu(NO3)2 à Fe(NO3)2 + Cu (1)
Mol: V1<-------- V1 -------------------------->V1
Khối lượng chất rắn sau phản ứng: mCu - mFe = (64 - 56).V1
Phương trình hóa học: Fe + 2AgNO3 à Fe(NO3)2 + 2Ag (2)
Mol: 0,05.V2<-----0,1.V2 -------------------->0,1.V2
Khối lượng chất rắn sau phản ứng: mAg - mFe = 0,1.V2.(108 – 56.0,5)
Theo đề bài khối lượng chất rắn thu được là bằng nhau:
Ta có: (64 - 56).V1 = 0,1.V2.(108 – 56.0,5)
Giải ra ta được: V1 = V2.
Câu 10: Có 2 thanh kim loại M (có hoá trị II), mỗi thanh nặng 20 gam.
a) Thanh thứ nhất được nhúng vào 100ml dd AgNO3 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 AgNO3 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 FeCl3 20%. Sau 1 thời gian phản ứng, lấy thanh kim loại ra, dung dịch thu được có nồng độ % của MCl2 bằng nồng độ % của FeCl3 còn lại. Biết rằng ở đây chỉ xảy ra phản ứng theo sơ đồ:
M + FeCl3 ® MCl2 + FeCl2
Xác định khối lượng thanh kim loại khi được lấy ra khỏi dung dịch.
GIẢI
a) Thể tích dung dịch không đổi ®
Độ tăng khối lượng kim loại:
Phương trình hóa học:
M + 2AgNO3 ® M(NO3)2 + 2Ag ¯
0,01 0,02 0,02 (mol)
® 0,02•108 – 0,01M = 1,52 Þ M = 64 gam/mol
Vậy kim loại M là đồng (Cu).
b)
Gọi x là số mol Cu phản ứng.
Cu + 2FeCl3 ® 2FeCl2 + CuCl2
x 2x 2x x (mol)
®
Vì nồng độ % của FeCl3 dư bằng nồng độ % của CuCl2 nên khối lượng FeCl3 dư bằng khối lượng CuCl2 (do chúng ở trong cùng một dung dịch).
® 135x = 92 – 325x Þ x = 0,2 mol
Khối lượng thanh kim loại khi lấy ra: 20 – 0,2•64 = 7,2 (gam)
Dạng 2: Một kim loại tác dụng với dung dịch nhiều muối (hoặc nhiều kim loại tác dụng với dung dịch chứa một muối)
- Phương pháp
· Khi đề cho biết đầy đủ số mol của tất cả các muối và kim loại ban đầu:
–So sánh số mol hóa trị của các đơn chất kim loại với số mol hóa trị của các gốc axit trong muối (hoặc kim loại trong muối) để xác định chất nào dư, thiếu.
– Viết các phản ứng đúng theo thứ tự và tính theo phương trình hóa học.
· Khi đề cho biết số mol các muối ban đầu và khối lượng rắn sau phản ứng:
– So sánh khối lượng chất rắn với khối lượng kim loại trong muối để xác định chất dư hoặc hết.


· Khi đề không cho biết số mol của mỗi chất trong hỗn hợp kim loại ban đầu (hoặc hỗn hợp muối ban đầu):
– Phương pháp biện luận theo trường hợp:
+ Trường hợp 1: chỉ xảy ra 1 phản ứng đầu tiên (theo thứ tự phản ứng)
+ Trường hợp 2,3 ..: lần lượt cho xảy ra các phản ứng tiếp theo.
...
– Phương pháp khác: Tùy vào đặc điểm bài toán mà có thể sử dụng các phương pháp khác như bảo toàn khối lượng, tăng giảm khối lượng, phương pháp đại số, sử dụng quy tắc hóa trị , tự chọn lượng chất, hóa trị trung bình...
- Ví dụ minh họa:
Ví dụ 4: Một thanh kim loại M được nhúng trong 0,1 lít dung dịch CuSO4 0,5M. Sau khi lấy thanh M ra và cân lại, thấy khối lượng của thanh tăng 0,16 gam, nồng độ CuSO4 giảm còn bằng 0,3M (thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể). Xác định kim loại M.
Lấy 8,4 gam M nhúng vào 1,0 lít dung dịch B chứa AgNO3 0,2M và Cu(NO3)2 0,1M đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn. Thanh M có tan hết hay không? Tính khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng và nồng độ mol các muối có trong dung dịch sau phản ứng (giả sử thể tích dung dịch vẫn là 1,0 lít).
Phân tích
- Ý 1(xác định kim loại M) là dạng toán đơn giản, nếu tính đúng số mol CuSO4 phản ứng, và chú ý hóa trị của các kim loại trong muối thường bằng 1,2 hoặc 3.
- Ý 2: Cu hoạt động hóa học hơn Ag nên muối AgNO3 phản ứng trước, sau đó mới đến phản ứng của CuSO4.
Hướng dẫn

2M + xCuSO4 → M2(SO4)x + xCu ¯
0,02mol 0,02(mol)
Theo đề ® M = 0,02•64 – 0,16 Þ M = 28x (*)
-Biện luận (theo *):
x
1
2
3
M
28
56
84
(loại)
(nhận)
(loại)
Vậy kim loại M là sắt (Fe)
;
So sánh hóa trị ta thấy:

® AgNO3 hết, Fe tan hết ; Cu(NO3)2 còn dư.
Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag ¯
0,1 ¬0,2 0,1 0,2 (mol)
Fe + Cu(NO3)2 ® Fe(NO3)2 + Cu ¯
0,05® 0,05 0,05 0,05 (mol)
Þ
Nồng độ CM của các muối trong dung dịch sau phản ứng là

Ví dụ 5: Cho 5,05 gam bột kim loại R (hóa trị không đổi) vào 200 gam dung dịch chứa đồng thời Cu(NO3)2 14,1% và AgNO3 12,75% đến khi phản ứng hoàn, lọc lấy chất rắn, sấy khô và cân được 26,8 gam.
a) Xác định kim loại R.
b) Tính nồng độ phần trăm của chất tan trong dung dịch thu được sau phản ứng.
Phân tích:
Đây là bài toán mà cả 2 muối đều tính được số mol ban đầu, đồng thời biết luôn khối lượng chất rắn sau phản ứng. Vì vậy ta dễ dàng biết được muối hay kim loại R dư (hay hết) bằng cách so sánh khối lượng chất rắn với khối lượng các kim loại trong muối.
Hướng dẫn:
a) ;
Þ
Vậy kim loại R còn dư và AgNO3, Cu(NO3)2 đều phản ứng hết.
Þ
R + xAgNO3 ® R(NO3)x + xAg ¯
0,15(mol)
2R + xCu(NO3)2 ® 2R(NO3)x + xCu ¯
0,15(mol)
®
Chỉ có x = 3, MR = 27 là thỏa mãn.
Vậy kim loại là nhôm (Al)
F Lưu ý: Có thể giải câu a theo cách sử dụng chất ảo hoặc quy tắc hóa trị.
Đặt công thức chung của 2 muối là ANO3
Bảo toàn số mol NO3 ®
R + xANO3 ® R(NO3)x + xA ¯
0,45 (mol)
Þ
(Hoặc theo quy tắc hóa trị: )
b) Dung dịch sau phản ứng chỉ có một chất tan là Al(NO3)3
(mol)
Theo bảo toàn khối lượng ®
Nồng độ % của chất tan trong dung dịch sau phản ứng:

- Bài tập giải chi tiết:
Câu 11: 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 các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X và m gam chất rắn Y. Xác định giá trị của m.
(Trích Đề thi TSĐH khối B – năm 2009)
GIẢI
Nhận xét: Trong hỗn hợp dung dịch gồm ion Ag+ và ion Cu2+, mà ion Ag+ có tính oxi hóa mạnh hơn nên phản ứng trước, khi Ag+ hết mà số mol Fe vẫn còn thì xảy ra tiếp phản ứng với Cu2+.
Số mol AgNO3 = nAg = 0,02 mol; Số mol Cu(NO3)2 = nCu2+ = 0,1 mol;
Số mol Fe = 0,04 mol
Phương trình: Fe + 2AgNO3 à Fe(NO3)2 + 2Ag (1)
Mol 0,01 <----0,02------------------------->0,02
Sau phản ứng Fe còn 0,04 – 0,01 = 0,03 mol, phản ứng tiếp với Cu(NO3)2
Fe + Cu(NO3)2 à Fe(NO3)2 + Cu (2)
Mol 0,03----->0,03------------------------->0,03
Khối lượng rắn = mAg + mCu = 0,02.108 + 0,03.64 = 4,08 gam
Câu 12: Cho m1 gam Al vào 100 ml dung dịch gồm Cu(NO3)2 0,3M và AgNO3 0,3M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thì thu được m2 gam chất rắn X. Nếu cho m2 gam X tác dụng với lượng dư dung dịch HCl thì thu được 0,336 lít khí (ở đktc).Tìm m1 và m2 .
(Trích Đề thi TSCĐ khối B – năm 2009)
GIẢI
Trong hỗn hợp dung dịch gồm ion Ag+ và ion Cu2+, mà ion Ag+ có tính oxi hóa mạnh hơn nên phản ứng trước, khi Ag+ hết mà số mol Al vẫn còn thì xảy ra tiếp phản ứng với Cu2+. Khi cho m2 gam chất rắn X vào dung dịch HCl dư tạo ra khí H2 nên trong X phải có Al dư.
Số mol AgNO3 = nAg = 0,03 mol; Số mol Cu(NO3)2 = nCu2+ = 0,03 mol;
Phương trình: Al + 3AgNO3 à Al(NO3)3 + 3Ag (1)
Mol 0,01 <----0,03------------------------->0,03
Sau phản ứng Fe còn 0,04 – 0,01 = 0,03 mol, phản ứng tiếp với Cu(NO3)2
2Al + 3Cu(NO3)2 à 2Al(NO3)3 + 3Cu (2)
Mol 0,02<-----0,03----------------------------->0,03
Phương trình: 2Aldư + 2HCl à 2AlCl3 + 3H2
Mol 0,01<---------------------------------0,015
Giá trị m1 = mAl = (0,01+0,02+0,01 ).27 = 1,08 gam
Câu 13: Cho 0,2 mol Fe vào dung dịch hỗn hợp chứa 0,2 mol Fe(NO3)3 và 0,2 mol AgNO3. Khi phản ứng hoàn toàn, số mol Fe(NO3)3 trong dung dịch hết không
HƯỚNG DẪN GIẢI
Nhận xét: do ion Ag+ có tính oxi hóa mạnh hơn ion Fe3+ nên sẽ phản ứng với Fe trước, nếu sau phản ứng này ion Ag+ hết thì Fe sẽ tiếp tục phản ứng với Fe3+.
Phương trình: Fe + 2AgNO3 à Fe(NO3)2 + 2Ag (1)
Mol 0,1<---------0,2----------------------->0,2
Sau phản ứng Fe còn 0,2 – 0,1 = 0,1 mol, phản ứng tiếp với Fe(NO3)3
Fe + 2Fe(NO3)3 à 3Fe(NO3)2 (2)
Mol 0,1<--------0,2------------->0,3
Vậy sau phản ứng Fe(NO3)3 đã phản ứng hết.
Câu 14: Cho m (g) bột Fe vào 100 ml dung dịch gồm Cu(NO3)2 1M và AgNO3 4M. Sau khi kết thúc phản ứng thu được dung dịch 3 muối ( trong đó có một muối của Fe) và 32,4 g chất rắn. Xác định giá trị của m.
GIẢI
Nhận xét: Do chưa có số mol Fe, ta cần phân tích để thấy được khi nào dung dịch có 3 muối và đó là 3 muối nào để có cách giải phù hợp. Bài toán xảy ra các phản ứng sau:
Phương trình: Fe + 2AgNO3 --> Fe(NO3)2 + 2Ag (1),
- Nếu phản ứng (1) này vừa đủ dung dịch chỉ có 2 muối chứa 2 ion là Fe2+ và Cu2+.
- Nếu sau phản ứng (1) Fe dư + Cu2+ à Fe2+ + Cu (2),
- Phản ứng (2) xảy ra vừa đủ, dung dịch chỉ có 1 muối của ion Fe2+
- Sau phản ứng (2) Fe dư dung dịch chỉ có 1 muối của ion Fe2+
- Sau phản ứng (2) Cu2+ dư dung dịch chỉ có 2 muối của 2 ion Cu2+ và Fe2+.
Như vậy để được 3 muối thì chưa xảy ra phản ứng (2), nghĩa là trong dung dịch đã có muối của ion Cu2+, và sau phản ứng (1) AgNO3 dư và tiếp tục phản ứng với Fe(NO3)2
Phương trình: AgNO3 + Fe(NO3)2 à Fe(NO3)3 + Ag (3)
- Để dung dịch chỉ có 1 muối của Fe thì sau phản ứng (3) Fe(NO3)2 phải hết và AgNO3 dư để được dung dịch có 3 muối là: Cu(NO3)2 chưa phản ứng, AgNO3 dư, Fe(NO3)3 tạo ra.
Số mol AgNO3 = 0,4 mol; số mol Cu(NO3)2 = 0,1 mol, gọi x là số mol của Fe
Phương trình: Fe + 2AgNO3 --> Fe(NO3)2 + 2Ag (1)
Mol x------>2x------------>x--------->2x
Phương trình: AgNO3 + Fe(NO3)2 à Fe(NO3)3 + Ag (3)
Mol x <------------x-------------------------> x
Chất rắn gồm: Ag: 3x mol; 3x.108 = 32,4 x = 0,1
Khối lượng Fe = 0,1 . 56 = 5,6 gam

Câu 15: Cho m(gam) kim loại Fe vào 1 lít dung dịch chứa AgNO3 0,1M và Cu(NO3)2 0,1M. Sau phản ứng người ta thu được 15,28g rắn và dung dịch X. Giá trị của m là bao nhiêu?
GIẢI
Nhận xét: do ion Ag+ có tính oxi hóa mạnh hơn ion Cu2+ nên phản ứng trước với Fe, nhưng do chưa biết số mol Fe nên bài toán có thể xảy ra những trường hợp sau:
TH1: Chỉ xảy ra phản ứng : Fe + 2AgNO3 à Fe(NO3)2 + 2Ag (1)
Mol 0,05<-----0,1------------------------->0,1
Khối lượng rắn = mAg = 0,1 . 108 = 10,8 gam < 15,28 gam
TH2: Xảy ra phản ứng: Fe + 2AgNO3 à Fe(NO3)2 + 2Ag (1)
Mol 0,05<-----0,1------------------------->0,1
Fe + Cu(NO3)2 à Fe(NO3)2 + Cu (2)
Mol 0,1<-----0,1------------------------->0,1
Khối lượng rắn = mAg + mCu = 0,1.108 + 0,1.64 = 17,28 gam > 15,28 gam
Như vậy bài toán xảy ra trường hợp 3:
TH3: Sau phản ứng (2) Fe hết và Cu(NO3)2 dư, với x là số mol Fe tham gia phản ứng (2)
Fe + 2AgNO3 à Fe(NO3)2 + 2Ag (1)
Mol 0,05<-----0,1------------------------->0,1
Fe + Cu(NO3)2 à Fe(NO3)2 + Cu (2)
Mol x---------> x -------------------------> x
Khối lượng chất rắn: mAg + mCu = 0,1.108 + 64.x = 15,28 x = 0,07 mol
Kiểm tra lại: CuSO4 dư: 0,1 – x = 0,1 – 0,07 = 0,03 mol
Khối lượng Fe: mFe = (0,05 + 0,07).56 = 6,72 gam
Câu 16: Cho 19,3 gam hỗn hợp bột gồm Zn và Cu có tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 2 vào dung dịch chứa 0,2 mol Fe2(SO4)3. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được m gam kim loại.Tìm m.
(Trích- Đề Đại học khối B năm 2010)
GIẢI
Nhận xét: Do Zn có tính khử mạnh hơn Cu nên sẽ phản ứng trước với Fe3+, đây là bài toán đã biết trước số mol nên các phản ứng sẽ diễn ra từ từ theo đúng ý nghĩa của dãy điện hóa: “Chất oxi hóa mạnh sẽ phản ứng với chất khử mạnh để tạo ra chất oxi hóa yếu hơn và chất khử yếu hơn”.
Ta có: Phương trình khối lượng của hỗn hợp: 65.x + 64.2x = 19,3 x = 0,1 mol
Phương trình phản ứng : Zn + Fe2(SO4)3 à 2FeSO4 + ZnSO4 (1)
Mol 0,1-------->0,1----------------------->0,1
Sau phản ứng: Fe2(SO4)3 còn 0,1 mol, tiếp tục tác dụng với Cu.
Phương trình phản ứng : Cu + Fe2(SO4)3 à 2FeSO4 + CuSO4 (2)
Mol 0,1<-------0,1----------------------->0,1
Sau phản ứng Cudư = 0,2 – 0,1 = 0,1 mol
Khối lượng kim loại: mCu = 0,1 . 64 = 6,4 g.
Câu 17: Cho hỗn hợp bột gồm 2,7gam Al và 5,6gam Fe vào 550ml dung dịch AgNO3 1M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam chất rắn. Gía trị của m là (biết thứ tự trong dãy thế điện hóa Fe3+/Fe2+ đứng trước Ag+/Ag)
(Trích-Đề Đại học khối A năm 2008)
GIẢI
Nhận xét: Do Al có tính khử mạnh hơn Fe nên phản ứng trước với ion Ag+ trong dung dịch AgNO3. Đây là bài toán đã biết trước các số mol nên ta chỉ cần nắm ý nghĩa của dãy điện hóa là có thể làm được.
Phương trình: Al + 3AgNO3 à Al(NO3)3 + 3Ag (1)
Mol 0,1--------->0,3----------------------->0,3
Sau phản ứng AgNO3 còn 0,55 – 0,3 = 0,25 mol, phản ứng tiếp với Fe
Fe + 2AgNO3 à Fe(NO3)2 + 2Ag (2)
Mol 0,1-------->0,2-------------0,1------> 0,2
Sau phản ứng AgNO3 còn 0,25 – 0,2 = 0,05 mol, phản ứng tiếp với Fe(NO3)2
Phương trình: AgNO3 dư + Fe(NO3)2 à Fe(NO3)3 + Ag (3)
Mol 0,05-------->0,05-------------0,05------> 0,05
Khối lượng rắn m = mAg = (0,3+0,2+0,05).108 = 59,4 gam
Câu 18: Cho 29,8 gam hỗn hợp bột gồm Zn và Fe vào 600 ml dung dịch CuSO4 0,5M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X và 30,4 gam hỗn hợp kim loại. Phần trăm về khối lượng của Fe trong hỗn hợp ban đầu là bao nhiêu?
(Trích- Đề Đại học khối A năm 2010)
GIẢI
Nhận xét: Do Zn có tính khử mạnh hơn Fe nên sẽ phản ứng trước với ion Cu2+ trong dung dịch CuSO4. Vì đề bài chưa cho biết sô mol của Zn và Fe nên ta phải giải bài toán theo trường hợp mà sau phản ứng thu được hỗn hợp kim loại.
Ta có thể phân tích bài toán trên như sau: Đầu tiên sẽ xảy ra
Phương trình: Zn + CuSO4 à ZnSO4 + Cu (1)
Vì sau phản ứng là hỗn hợp kim loại nên sau phản ứng (1) Zn dư hoặc vừa đủ phản ứng, CuSO4 hết. Lúc đó khối lượng Cu thu được, mCu = 0,3.64 = 19,2 gam. Khối lượng Zn tham gia phản ứng mZn = 0,3 . 65 = 19,5 gam mFe = 10,5 gam m rắn = 19,2 + 10,5 = 29,7g.
Như vậy, sau phẳn ứng (1) Zn phải hết, CuSO4 dư phản ứng tiếp với Fe.
Phương trình: Fe + CuSO4 à FeSO4 + Cu (2)
Để thu được hỗn hợp kim loại thì sau phản ứng (2) Fe phải dư và CuSO4 hết, vì đề bài cho các phản ứng xảy ra hoàn toàn.
Gọi a là số mol Zn, b là số mol của Fe
Phương trình: Zn + CuSO4 à ZnSO4 + Cu (1)
Mol: a -------->a----------------------------->a
Phương trình: Fe + CuSO4 à FeSO4 + Cu (2)
Mol: (0,3-a)<--(0,3-a)--------------------->(0,3-a)
30,4 gam hỗn hợp kim loại gồm: Cu: 0,3 mol, Fe dư: [b – (0,3-a)] mol
Ta có hệ phương trình: 65a + 56b = 29,8 (*)
64.0,3 + 56.[b – (0,3-a)] = 30,4 (*)(*)
Giải (*) và (*)(*) ta được: a= 0,2, b = 0,3
%m= 56,37%
Câu 19: Cho m gam hỗn hợp bột Zn và Fe vào lượng dư dung dịch CuSO4 Sau khi kết thúc các phản ứng lọc bỏ phần dung dịch thu được m gam bột rắn. Thành phần % theo khối lượng của Zn trong hỗn hợp bột ban đầu là bao nhiêu?
GIẢI
Nhận xét: Vì đề bài cho CuSO4 dư nên Zn và Fe phản ứng hết
Gọi a là số mol Zn, b là số mol của Fe
Phương trình: Zn + CuSO4 à ZnSO4 + Cu (1)
Mol: a -------->a----------------------------->a
Phương trình: Fe + CuSO4 à FeSO4 + Cu (2)
Mol: b -------->b----------------------------->b
Ta có: 65a + 56b = 64(a + b) a = 8b (3)
%m=
Câu 20: Cho hỗn hợp rắn A gồm 5,6 gam Fe và 6,4 gam Cu tác dụng với 300 ml dung dịch AgNO3 2M khi phản ứng hoàn toàn khối lượng chất rắn thu được là bao nhiêu?
HƯỚNG DẪN GIẢI
Nhận xét: Do Fe có tính khử mạnh hơn Cu nên phản ứng trước với ion Ag+ trong dung dịch AgNO3. Đây là bài toán đã biết trước các số mol nên ta chỉ cần nắm ý nghĩa của dãy điện hóa là có thể làm được.
Phương trình: Fe + 2AgNO3 à Fe(NO3)2 + 2Ag (1)
Mol 0,1------->0,2---------->0,1-------->0,2
Sau phản ứng AgNO3 còn 0,6 – 0,2 = 0,4 mol, phản ứng tiếp với Cu
Cu + 2AgNO3 à Cu(NO3)2 + 2Ag (2)

onthicaptoc.com Chuyen de 10 DIEU CHE KIM LOAI