Kim loại tác dụng với dung dịch muối (phần 1)

nMg + M₂(SO₄)_n → nMgSO₄ + 2M↓

0,1n ← 0,1          →                   0,2    (mol)

Khối lượng thanh Mg tăng = m_M sinh ra - m_Mg phản ứng

=> 4 = 0,2M - 0,1n.24

=> M = 20 +12n

Vì hóa trị của kim loại thường là 1,2, 3 nên chạy ta được n = 3 => M =56 (Fe) thỏa mãn

Công thức oxit cao nhất của Fe với O là Fe₂O₃

\(\% Fe = {{56 \times 2} \over {56 \times 2 + 16 \times 3}}.100\%  = 70\% \) 

Zn tác dụng với dd chứa CuSO₄ : 0,2 mol và Fe₂(SO₄)₃ : 0,1 mol

 Zn  +  2Fe³⁺  →  2Fe²⁺  +  Zn²⁺

 0,1 ←  0,2             0,2

m_tăng = 0,1.65 =6,5 gam nên tiếp tục có phản ứng

Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺  + Cu

0,2    0,2                     0,2

→ m_tăng  = 6,5 + 0,2(65 – 64 ) =6,7 nên phản ứng trên Cu²⁺ dư

Đặt n_{Cu(2+) pư} = x thì m_tăng = 6,5 + (65 – 64 ).x= 6,62 → x = 0,12 mol

→ m_Zn = (0,12 + 0,1) . 65 =14,3

Khi cho hỗn hợp trên vào CuCl₂ thì phản ứng theo thứ tự : 

Mg + CuCl₂ → MgCl₂ + Cu

Zn + CuCl₂ → ZnCl₂ + Cu

→ rắn thu được có 3 kim loại nên 3 kim loại này là Ag, Cu, Zn dư

PTHH : Fe + 2Fe(NO₃)₃ → 3Fe(NO₃)₂

             Fe + Cu(NO₃)₂ → Fe(NO₃)₂ + Cu

Vì khối lượng rắn không đổi sau phản ứng nên xảy ra cả 2 phản ứng

Đặt n_{Cu tạo thành}  = x mol

 Ta có m_{rắn Z}  = m – m_{Fe phản ứng} + m_Cu = m – 56.(0,05 + x) + 64x = m → x = 0,35 mol → phản ứng dư Cu(NO₃)₂

→ Fe phản ứng hết

→ m =  56.(0,35 + 0,05) = 22,4 g

Khối lượng thanh Zn giảm => khối lượng kim loại tạo ra nhỏ hơn Zn => loại B vì M_{kim loại} > M_Zn

Loại C, D vì Zn không đẩy được Ba²⁺ và Na⁺

n_AgNO3 = 0,1.0,1 = 0,01 mol

Fe  +  2AgNO₃  →  Fe(NO₃)₂  +  2Ag

0,005 ← 0,01               →            0,01

=>Độ tăng khối lượng= \({{\rm{m}}_{{\rm{B}} \downarrow }} - {{\rm{m}}_{{\rm{A tan}}}}\)= 0,01.108 – 0,005.56 = 0,8 gam

Zn + Cu²⁺ → Cu + Zn²⁺

         1                     1  => m tăng = 1

         a                     a => m tăng = 0,2

=> a = 0,2 => m_Zn = 13 gam

Zn + Fe²⁺  → Zn²⁺ + Fe

1          1                      1       => m_giảm = 9 gam

0,1x ← 0,1x       →     0,1x  => m_giảm = 1,35 gam

=> 0,1x.9 = 1,35  => x = 1,5

n_AgNO3 = 0,1.2 = 0,2 (mol)

PTHH: Mg + 2AgNO₃ → Mg(NO₃)₂ + 2Ag↓

            0,1  ← 0,2                              → 0,2   (mol)

→ m_rắn = m_{Ag sinh ra} + m_{Mg dư} = 0,2.108 + (5-0,1.24) = 24,2 (g)

n_Zn = 0,15 mol;  n_CuSO4 = 0,2 mol

Zn  +  CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu

0,15 ← 0,15         →        0,15

=> độ giảm khối lượng = m_Zn – m_Cu = 0,15.(65 – 64) = 0,15 gam

=> m_{chất rắn Y} = 9,75 – m_giảm = 9,75 - 0,15 = 9,6 gam

N_AgNO3 = 0,2 mol

M   +   nAgNO₃  → M(NO₃)_n  +  nAg

1      →     n             →                n  => khối lượng tăng: n.(108 – M) (gam)

\({{0,2} \over n}\) ← 0,2          →                0,2  => khối lượng tăng: 15,1 gam

=>\({{0,2} \over n}.(108n - M) = 15,1\)=> 32,5n=M

=> M = 65

\({n_{F{e_2}{{\left( {S{O_4}} \right)}_3}}} = {\rm{ }}0,1{\rm{ }}mol\,\, \to \,\,{n_{F{e^{3 + }}}} = 0,2\,\,mol\)

Zn + 2Fe³⁺ → Zn²⁺ + 2Fe²⁺ (1)

Zn + Fe²⁺ → Zn²⁺ + Fe         (2)

Theo (1): \({n_{Zn}} = {1 \over 2}{n_{F{e^{3 + }}}}\)= 0,1 mol

Đặt n_{Fe sinh ra} = x mol => n_{Zn (2)}  = x mol

m_{dung dịch tăng} = m_Zn – m_Fe = 6,95

=>0,1.65 + 65x – 56x = 6,95  => x = 0,05

=> m_Zn = m_{Zn (1)} + m_{Zn (2)}  = 65.(0,05 + 0,1) = 9,75 gam

n_Mg = 0,4 mol;

Ta thấy : n_{e Fe3+ nhận tạo Fe2+} = 0,3  <n_{eMg cho tối đa} = 0,4.2 = 0,8 < n_{e Fe3+ nhận tạoFe} = 0,3.3 = 0,9

=> Mg phản ứng hết, FeCl₃ phản ứng tạo thành Fe và FeCl₂

=> n_MgCl2 = n_Mg = 0,4 mol

Bảo toàn nguyên tố Cl: n_FeCl2 = (3n_FeCl3  - 2n_MgCl2) / 2 = 0,05 mol

=> m_muối = m_MgCl2 + m_FeCl2 = 44,35

Cách 2: Ta có n_Cl = 0,3.3 = 0,9 mol

Cl kết hợp với Mg trước để tạo thành muối MgCl₂, sau đó nếu còn Cl sẽ kết hợp với Fe tạo FeCl₂

=> n_MgCl2 = n_Mg= 0,4 mol và tiêu tốn 1 lượng Cl = 0,4.2 = 0,8 mol

=> 0,1 mol Cl còn lại sẽ kết hợp với Fe tạo FeCl₂ => n_FeCl2 = 0,1 / 2 = 0,05 mol

n_Fe = 0,2 mol;  n_AgNO3 = 0,5 mol

Ta thấy n_{e Fe cho tạo thành Fe2+}  = 0,2.2 = 0,4 mol < n_{e Ag+ nhận} = 0,5  <  n_{e Fe cho tạo thành Fe3+} = 0,2.3 = 0,6

=> phản ứng tạo 2 muối Fe(NO₃)₂ và Fe(NO₃)₃

=> Ag⁺ phản ứng tạo hết thành Ag

=>n_Ag = n_AgNO3 = 0,5 mol => m = 54 gam

n_FeCl3 = 0,2mol => m_{Fe tối đa sinh ra}= 0,2 . 56 = 11,2gam> 8,4gam

=> chất rắn chỉ có Fe, còn Zn đã phản ứng hết

n_Fe  = 8,4 / 56 = 0,15 mol

FeCl₃ phản ứng với Zn tạo thành Fe (0,15 mol) và FeCl₂ (0,2 – 0,15 = 0,05 mol)

Bảo toàn e: 3n_Al = 3n_Fe + n_FeCl2=> n_Al = 1/6 mol

=> m = 4,5 gam

Dãy điện hóa :   Fe²⁺/Fe     Cu²⁺/Cu     Ag⁺/Ag

→ dung dịch X gồm 2 muối có tính oxi hóa yếu hơn là Fe²⁺ và Cu²⁺

Mg + 2Ag⁺ → Mg²⁺ + 2Ag  (1)

Mg + Cu²⁺ → Mg²⁺ + Cu     (2)

=> dung dịch sau phản ứng thu được 2 muối là Mg²⁺ và Cu²⁺

=> Cu²⁺ phản ứng 1 phần => Ag⁺ ở (1) đã phản ứng hết và Mg hết

=> n_{e cho} = 2n_Mg = 2x

n_{e nhận}  = n_Ag+ + n_{Cu2+ phản ứng}<  2y + z

và n_{e nhận} = \({n_{A{g^ + }}} > z\)

=>z < 2x < 2y + z  =>  0,5z < x < y + 0,5z

n_Al  = 0,2 mol;  n_Fe(NO3)2 = 0,2 mol;  n_Cu(NO3)2 = 0,3 mol

Nhận thấy : n_{eAl cho tối đa}  = 0,2.3 = 0,6 mol = n_{Cu2+ nhận e}

=> Al phản ứng vừa hết tạo Cu; và  Fe(NO₃)₂ còn nguyên

=> chất rắn thu được chỉ là Cu

n_Cu  = n_Cu(NO3)2 = 0,3 mol  => m = 19,2 gam

n_Mg = 0,3 mol;  n_Zn(NO3)2 = 0,1 mol;  n_Cu(NO3)2 = 0,2 mol

n_{eMg cho tối đa} = 0,3.2 = 0,6 mol

n_{e Cu2+ nhận} = 0,2.2 = 0,4 mol;  n_{e Zn2+ nhận} =  0,2 mol => n_{e nhận tối đa} = 0,4 + 0,2 = 0,6 mol

Ta thấy n_{e cho tối đa} = n_{e nhận tối đa} = 0,6 mol => Mg phản ứng vừa đủ với Cu²⁺ và Zn²⁺

=> chất rắn thu được gồm Cu (0,2 mol) và Zn (0,1mol)

=> m = 19,3 gam

n_Zn = 0,2 mol;  n_Fe(NO3)3 = 0,4 mol;  n_Cu(NO3)2  = 0,05 mol

Thứ tự dãy điện hóa:\({{A{l^{3 + }}} \over {Al}}\,\,\,\,{{F{e^{2 + }}} \over {Fe}}\,\,\,\,{{C{u^{2 + }}} \over {Cu}}\,\,\,{{F{e^{3 + }}} \over {F{e^{2 + }}}}\)

Ta thấy: n_{e Zn cho tối đa} = 0,2.2 = 0,4 = n_{e Fe3+ nhận tạo Fe2+}

=> Zn phản ứng vừa đủ với Fe³⁺ tạo thành Zn²⁺ và Fe²⁺

=> Sau phản ứng không thu được chất rắn => A, B, D sai